CN102892239A

CN102892239A - 反激式恒流驱动电路及包含其的反激式恒流驱动控制系统

Info

Publication number: CN102892239A
Application number: CN2012104284709A
Authority: CN
Inventors: 王栋; 吴建兴
Original assignee: Hangzhou Silan Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Silan Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: CN102892239B

Abstract

本发明提供了一种反激式恒流驱动电路及包含其的反激式恒流驱动控制系统，该驱动电路包括：稳压管，其正极连接所述电源端口，其负极连接所述地端口；PWM控制电路，与所述电源端口、地端口、反馈端口和采样端口相连，根据从所述电源端口接收到的电源信号、从所述反馈端口接收到的反馈信号以及从所述采样端口接收到的采样信号产生驱动信号；第一开关，其控制端接收所述驱动信号，其输入端连接所述反馈端口，其输出端连接所述采样端口。本发明能够有效降低启动时间，并且有利于减少外围元器件，降低系统成本。

Description

反激式恒流驱动电路及包含其的反激式恒流驱动控制系统

技术领域

本发明涉及一种反激式恒流驱动电路及包含其的反激式恒流驱动控制系统。

背景技术

图1示出了传统的反激式恒流驱动控制系统，包括：电阻R1、电容C1、二极管D1、电阻R2、电阻R3、变压器T1（包括原边、副边及辅助绕组）、MOS管M1、电阻R4，二极管D2、输出电容C2、负载LED灯串以及脉宽调制（PWM）控制电路10。其中，电阻R1的一端接收输入电压Vin，电阻R1的另一端连接电容C1的一端、二极管D1的负极以及PWM控制电路10的电源管脚VCC。电容C1的另一端接地，二极管D1的正极接变压器T1的辅助绕组的同名端以及电阻R2的一端，变压器T1的辅助绕组的异名端接地，电阻R2的另一端接PWM控制电路10的反馈管脚FB，并且与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端接地。变压器T1的原边绕组的异名端接收Vin，同名端接MOS晶体管M1的漏端，MOS晶体管M1的栅极接PWM控制电路10的驱动管脚DRV，MOS晶体管M1的源极接PWM控制电路10的采样管脚CS，并且与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端接地。变压器T1的副边绕组的同名端接二极管D2的正极，二极管D2的负极接输出电容C2的一端，并且与负载LED灯串的一端相连，输出电容C2的另一端与负载LED灯串的负端接在一起，共地。需要说明的是，为了更加直观，图1将变压器T1的辅助绕组绘示于靠近二极管D1，而并未与原边绕组和辅助绕组绘示在一起。

结合图1及图2，图1所示的反激式恒流驱动控制系统的工作原理如下：该传统的恒流驱动控制系统工作正常时，驱动管脚DRV输出高电平，MOS晶体管M1导通，变压器T1的原边电流由零开始上升，采样管脚CS的电压上升，反馈管脚FB的电压为低电平，PWM控制电路10接收采样管脚CS和反馈管脚FB输入的信号，Ton时间以后，驱动管脚DRV的电压变为低电平，采样管脚CS的电压变为低电平，反馈管脚FB的电压变高，同时变压器T1的辅助绕组通过二极管D1给电容C1充电。PWM控制电路10接收采样管脚CS和反馈管脚FB输入的信号，Toff1时间以后，副边电流放电到零，反馈管脚FB的电压开始出现寄生振荡，反馈管脚FB的电压在振荡Toff2时间以后，PWM控制电路10的驱动管脚DRV输出的电压变为高电平，从而进入下一个周期。

图1所示的恒流驱动控制系统中，PWM控制电路10输出的是脉冲信号，需要给MOS晶体管（通常为高压管）M1提供较大的驱动电流，因此电容C1要选取较大值才能提供相应的能量，从而导致系统在启动时所需的启动时间较长。此外，图1所示的系统需要变压器辅助绕组供电，另外还需要有二极管D1，导致外围电路成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种反激式恒流驱动电路及包含其的反激式恒流驱动控制系统，能够通过改善取电方式以及驱动模式有效降低启动时间，并且有利于减少外围元器件，降低系统成本。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种反激式恒流驱动电路，具有电源端口、地端口、反馈端口和采样端口，包括：

稳压模块，连接在所述电源端口和地端口之间；

PWM控制电路，与所述电源端口、地端口、反馈端口和采样端口相连，根据从所述电源端口接收到的电源信号、从所述反馈端口接收到的反馈信号以及从所述采样端口接收到的采样信号产生驱动信号；

第一开关，其控制端接收所述驱动信号，其输入端连接所述反馈端口，其输出端连接所述采样端口。

根据本发明的一个实施例，该反激式恒流驱动电路还包括：

比较器，其正输入端连接所述电源端口，其负输入端连接所述反馈端口；

第二开关，其控制端连接所述比较器的输出端，其输入端连接所述反馈端口，其输出端连接所述比较器的正输入端。

根据本发明实施例的一个实施例，所述第二开关为MOS晶体管，其栅极连接所述比较器的输出端，其漏极连接所述反馈端口，其源极连接所述比较器的正输入端。

根据本发明的一个实施例，所述第一开关为MOS晶体管，其栅极接收所述驱动信号，其漏极连接所述反馈端口，其源极连接所述采样端口。

根据本发明的一个实施例，所述稳压模块包括稳压管，其正极连接所述电源端口，其负极连接所述地端口。

本发明还提供了一种反激式恒流驱动控制系统，包括以上任一项所述的反激式恒流驱动电路，还包括：

启动电阻，其第一端接收输入电压；

启动电容，其第一端连接所述启动电阻的第二端以及所述反激式恒流驱动电路的电源端口，其第二端接地；

变压器，其原边绕组的异名端接收所述输入电压；

第三开关，其控制端连接所述启动电阻的第二端，其输入端连接所述变压器的原边绕组的同名端，与其输出端连接所述反激式恒流驱动电路的反馈端口；

采样电阻，其第一端连接所述反激式恒流驱动电路的采样端口，其第二端连接所述反激式恒流驱动电路的地端口并接地；

输出二极管，其正极连接所述变压器的副边绕组的同名端；

输出电容，其第一端连接所述输出二极管的负极，其第二端连接所述变压器的副边绕组的异名端并接地，所述输出电容配置为与负载并联。

根据本发明的一个实施例，所述第三开关为MOS晶体管，其栅极连接启动电阻的第二端，其漏极连接所述变压器的原边绕组的同名端，其输出端连接所述反激式恒流驱动电路的反馈端口。

根据本发明的一个实施例，在所述反激式恒流驱动电路正常工作时，所述驱动信号为高电平，所述第一开关导通，所述电源端口的电压钳位为高电平，所述第三开关导通，所述变压器的原边电流由零开始上升，所述采样端口的电压上升，所述第二开关不导通，所述PWM控制电路接收所述采样端口和反馈端口输入的信号，经过第一导通时间以后，所述驱动信号变为低电平。

根据本发明的一个实施例，在所述驱动信号变为低电平的预设的第一关断时间之后，所述变压器的副边绕组的电流放电到零，所述反馈端口出现寄生振荡，在所述反馈端口的电压超出所述电源端口的电压时，所述第二开关导通，所述反馈端口给所述电源端口充电。

根据本发明的一个实施例，在所述反馈端口出现寄生振荡的预设的第二关断时间之后，所述PWM控制电路输出的驱动信号变为高电平。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例的反激式恒流驱动控制系统中，第三开关的控制端连接电源端口，例如MOS晶体管的栅极连接电源端口，电源端口耗电较少，因此启动电容可以使用较小的电容器件，有利于减小系统启动时间。

进一步地，本发明实施例的反激式恒流驱动电路中可以包括比较器以及第二开关，从而可以在反馈端口的电压高于电源端口电压时给电源端口充电，使得驱动电路不需要全部从输入电压取电，利用第三开关的寄生能量给电源端口充电，有利于提高效率。

此外，本发明实施例的反激式恒流驱动控制系统中的变压器无需具备辅助绕组供电，从而省去了副主绕组以及相应的二极管，降低了外围电路的元器件成本。

附图说明

图1是现有技术中一种反激式恒流驱动控制系统的电路示意图；

图2是图1所示反激式恒流驱动控制系统的信号波形图；

图3是本发明实施例的反激式恒流驱动控制系统的电路示意图；

图4是图3所示的反激式恒流驱动控制系统的信号波形图；

图5是图3所示的反激式恒流驱动控制系统在不包含比较器时的信号波形图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

参考图3，本实施例的反激式恒流驱动控制系统包括：反激式恒流驱动电路30、启动电阻R1、启动电容C1、变压器T1、第三开关M1、采样电阻R2、输出电容C2、负载LED。

其中，启动电阻R1的第一端接收输入电压Vin，第二端连接启动电容C1的第一端、反激式恒流驱动电路30的电源端口VCC以及第三开关M1的控制端。启动电容C1的第二端接地。启动电阻R1和启动电容C1用于给反激式恒流驱动电路30做启动用，并给反激式恒流驱动电路30供电。

第三开关M1的控制端连接启动电阻R1的第二端，输入端连接变压器T1的原边绕组的同名端，其输出端连接反激式恒流驱动电路30的反馈端口FB。作为一个非限制性的例子，第三开关M1可以采用MOS晶体管来实现，即MOS晶体管M1的栅极连接启动电阻R1的第二端，其漏极连接变压器T1的原边绕组的同名端，其输出端连接反激式恒流驱动电路30的反馈端口FB。

变压器T1的原边绕组的异名端接收输入电压Vin，原边线圈的同名端连接MOS晶体管M1的漏极，副边绕组的同名端连接输出二极管D2的正极，副边绕组的异名端接地。输出二极管D2的负极连接输出电容C2的第一端，输出电容C2的第二端接地，输出电容C2可以配置为与负载LED并联。

采样电阻的第一端连接反激式恒流驱动电路30的采样端口CS，第二端连接反激式恒流驱动电路30的地端口GND并接地。

反激式恒流驱动电路30可以包括稳压模块、PWM控制电路32、第一开关M2、比较器31、第二开关M3。

其中，稳压模块可以是一个稳压管或者多个串联的稳压管，或者其他具有稳压功能的适当的电路结构。本实施例中，稳压模块具体采用的是稳压管D3，该稳压管D3的正极连接电源端口VCC，负极连接地端口GND。稳压管D3用于钳位电源端口VCC的电压。

PWM控制电路32与电源端口VCC、地端口GND和采样端口CS相连，根据从电源端口VCC接收到的电源信号、从反馈端口FB接收到的反馈信号以及从采样端口CS接收到的采样信号产生驱动信号，该驱动信号经由驱动端口DRV传输至第一开关M2的控制端。

第一开关M2的控制端接收PWM控制电路32的驱动端口DRV输出的驱动信号，输入端连接反馈端口FB，输出端连接采样端口CS。第一开关M2在驱动信号的控制下切换开关状态，作为一个非限制性的例子，第一开关M2可以采用MOS晶体管M2来实现，MOS晶体管M2的栅极接收所述驱动信号，漏极连接反馈端口FB，其源极连接采样端口CS。

比较器31的正输入端连接电源端口VCC，负输入端连接反馈端口FB，输出端连接第二开关M3的控制端。第二开关M3的输入端连接反馈端口FB，输出端连接比较器31的正输入端。作为一个非限制性的例子，第二开关M3可以采用MOS晶体管M3来实现，MOS晶体管M3的栅极连接比较器31的输出端，漏极连接反馈端口FB，源极连接比较器31的正输入端。

结合图3和图4，本实施例的反激式恒流驱动控制系统的工作原理为：在反激式恒流驱动电路30正常工作时，驱动端口DRV输出的驱动信号高电平，MOS晶体管M2导通，MOS晶体管M2的漏极为低电平，由于电源端口VCC的电压钳位在稳压二极管D3的钳位电压，为直流高电平，MOS晶体管M1导通，变压器T1的原边电流由零开始上升，采样端口CS的电压上升，比较器31对电源端口VCC和反馈端口FB的电压进行比较，输出高电平，MOS晶体管M3不导通，PWM控制电路32接收采样端口CS和反馈端口FB输入的信号，经过第一导通时间Ton以后，驱动端口DRV的电压变为低电平，此时反馈端口FB的电压升高到与电源端口VCC接近，采样端口CS的电压变为低电平。比较器31对电源端口VCC和反馈端口FB的电压进行比较，输出高电平，MOS晶体管M3不导通，PWM控制电路32接收采样端口CS和反馈端口FB输入的信号，第一关断时间Toff1以后，副边绕组的电流放电到零，反馈端口FB开始出现寄生振荡，在寄生振荡的半周期内当反馈端口FB的电压超出电源端口VCC的电压时，比较器31输出端的电压发生翻转，MOS晶体管M3导通，反馈端口FB给电源端口VCC充电，同时反馈端口FB拉低至与电源端口VCC的电压接近。在振荡第二关断时间Toff2以后，PWM控制电路32的驱动端口DRV输出的驱动信号变为高电平，从而进入下一个周期。

需要说明的是，图3中反激式恒流驱动电路30内的比较器31和MOS晶体管M3是可选的。图5示出了图3所示的反激式恒流驱动控制系统在不包含比较器31以及MOS晶体管M3时的工作信号波形，由图5可以看出，在寄生震荡Toff2时间内，在某些时间反馈端口FB的电压会超出电源端口VCC的电压，当加入比较器31和MOS晶体管M3之后，由于MOS晶体管M3导通时反馈端口FB上的能量可以通过MOS晶体管M3给电源端口VCC充电，从而使得系统可以自供电，不需要配置辅助绕组来供电。

仍然参考图3，本实施例中的驱动控制系统中，电源端口VCC连接MOS晶体管M1的栅极，电源端口VCC耗电较少，因此输入电容C1可以使用较小的电容，有利于减少系统启动时间。并且，由于比较器31的作用，可以在反馈端口FB的电压高于电源端口VCC的电压时利用反馈端口FB给电源端口VCC充电，使得驱动电路30不需要全部从高压取电，利用MOS晶体管M1的寄生能量给电源端口VCC供电，从而有利于提高效率。另外，本实施例的电路结构不需要使用变压器的辅助绕组供电，从而省去了辅助绕组以及相应的一个二极管，降低了外围的元器件成本。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims

1.一种反激式恒流驱动电路，具有电源端口、地端口、反馈端口和采样端口，其特征在于，包括：

稳压模块，连接在所述电源端口和地端口之间；

2.根据权利要求1所述的反激式恒流驱动电路，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的反激式恒流驱动电路，其特征在于，所述第二开关为MOS晶体管，其栅极连接所述比较器的输出端，其漏极连接所述反馈端口，其源极连接所述比较器的正输入端。

4.根据权利要求1所述的反激式恒流驱动电路，其特征在于，所述第一开关为MOS晶体管，其栅极接收所述驱动信号，其漏极连接所述反馈端口，其源极连接所述采样端口。

5.根据权利要求1所述的反激式恒流驱动电路，其特征在于，所述稳压模块包括稳压管，其正极连接所述电源端口，其负极连接所述地端口。

6.一种反激式恒流驱动控制系统，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述的反激式恒流驱动电路，还包括：

启动电阻，其第一端接收输入电压；

变压器，其原边绕组的异名端接收所述输入电压；

输出二极管，其正极连接所述变压器的副边绕组的同名端；

7.根据权利要求6所述的反激式恒流驱动控制系统，其特征在于，所述第三开关为MOS晶体管，其栅极连接所述启动电阻的第二端，其漏极连接所述变压器的原边绕组的同名端，其输出端连接所述反激式恒流驱动电路的反馈端口。

8.根据权利要求6所述的反激式恒流驱动控制系统，其特征在于，在所述反激式恒流驱动电路正常工作时，所述驱动信号为高电平，所述第一开关导通，所述电源端口的电压钳位为高电平，所述第三开关导通，所述变压器的原边电流由零开始上升，所述采样端口的电压上升，所述第二开关不导通，所述PWM控制电路接收所述采样端口和反馈端口输入的信号，经过第一导通时间以后，所述驱动信号变为低电平。

9.根据权利要求8所述的反激式恒流驱动控制系统，其特征在于，在所述驱动信号变为低电平的预设的第一关断时间之后，所述变压器的副边绕组的电流放电到零，所述反馈端口出现寄生振荡，在所述反馈端口的电压超出所述电源端口的电压时，所述第二开关导通，所述反馈端口给所述电源端口充电。

10.根据权利要求9所述的反激式恒流驱动控制系统，其特征在于，在所述反馈端口出现寄生振荡的预设的第二关断时间之后，所述PWM控制电路输出的驱动信号变为高电平。