CN103052240A - 高功率因数发光二极管驱动电路结构 - Google Patents

高功率因数发光二极管驱动电路结构 Download PDF

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CN103052240A CN2013100162976A CN201310016297A CN103052240A CN 103052240 A CN103052240 A CN 103052240A CN 2013100162976 A CN2013100162976 A CN 2013100162976A CN 201310016297 A CN201310016297 A CN 201310016297A CN 103052240 A CN103052240 A CN 103052240A
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Abstract

本发明涉及一种高功率因数发光二极管驱动电路结构,属于电路结构技术领域。该高功率因数发光二极管驱动电路结构的驱动控制电路模块通过将所述的负电压信号采样端采样获得的辅助绕组的负电压信号转换为相应的电流信号表征所述的母线的电压,进而控制所述的功率管的开关占空比,使该高功率因数发光二级管驱动电路结构从交流电压源抽取的电流峰值包络为正弦波形,且电流峰值包络与其电压同相位,从而能够无需母线电压采样电路,省去了控制电路的采样输入管脚,有效降低了电路结构的成本、降低了电路待机功耗,有利于整机体积的小型化,也有利于控制电路面积的减小和功能的丰富,且本发明的高功率因数发光二极管驱动电路结构应用范围较为广泛。

Description

高功率因数发光二极管驱动电路结构技术领域
[0001] 本发明涉及电路结构技术领域,特别涉及驱动电路结构技术领域,具体是指一种高功率因数发光二极管驱动电路结构。
背景技术
[0002] 随着LED技术的发展,LED照明逐渐成为节能和绿色照明的主流。对于接入交流电网的LED,功率因数都有一定的要求,如果功率因数不够,则会对电网造成一定的污染。如今,欧洲和美国都已对接入电网的LED灯泡做了明确的功率因数要求。
[0003] 传统的带功率因数校正(PFC)的反激式LED驱动结构,均采用采样电路从整流后的母线上采样输入交流电压信号的方法,再通过内部乘法器,控制功率管开关占空比,实现功率因数校正。
[0004] 图1是传统LED驱动电路普遍采用的反激式原边调制LED驱动电路的示意图。输入端由AC电压源、桥式整流电路100等模块组成。负载输出端包括续流二极管106、输出滤波电容C3、LED负载107。输入端和输出端之间由变压器XFMR起电气隔离和能量转换作用,该变压器包含初级绕组103,次级绕组105、辅助绕组104。母线电压采样电路由电阻R5和R6组成。控制电路109的供电电路包括启动电阻R4、二极管102和供电电容C2。环路电压采样电路由电阻R1、R2组成。电路还包括功率管108和峰值电流采样电阻R3。
[0005] 工作时,经整流后的母线电压101通过采样电阻R5和R6,得到采样信号进入控制电路109的MULTI脚。控制电路109利用该采样到的信号,控制功率管108的开关占空比,使得整个LED驱动电路从AC电压源抽取的电流峰值包络为正弦波形,且与其电压同相位。
[0006] 这种驱动电路结构需要母线电压采样电路,并且需要控制电路单独给出管脚MULTI来采样信号。由于采样电阻R5和R6的存在,会增大该驱动电路的待机功耗,尤其是在交流输入电压较高的情况下,同时也限制了整机体积的小型化。由于需要单独的控制电路管脚,不利于控制电路面积的减小和功能的丰富。
发明内容
[0007] 本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点,提供一种无需母线电压采样电路,省去控制电路的采样输入管脚,可以有效降低电路成本、降低电路待机功耗,有利于整机体积的小型化,有利于控制电路面积的减小和功能的丰富,且应用范围较为广泛的高功率因数发光二极管驱动电路结构。
[0008] 为了实现上述的目的,本发明的高功率因数发光二极管驱动电路结构具有如下构成:
[0009] 该高功率因数发光二极管驱动电路结构包括桥式整流电路和变压器,该变压器包括初级绕组、次级绕组和辅助绕组,所述的桥式整流电路的输入端连接交流电压源,其输出端通过母线连接所述的初级绕组,所述的次级绕组连接发光二级管负载。所述的电路结构还包括驱动控制电路模块、环路电压采样电路模块和功率管;所述的驱动控制电路模块包括负电压信号采样端FB,所述的环路电压采样电路模块连接于所述的辅助绕组与接地端之间,该环路电压采样电路模块还连接于所述的负电压信号采样端FB,该驱动控制电路模块根据所述的负电压信号采样端FB采样获得的辅助绕组的负电压信号控制所述的功率管的开关占空比,构成带功率因数的反激式发光二极管驱动电路结构。
[0010] 该高功率因数发光二级管驱动电路结构中,所述的驱动控制电路模块还包括电源输入端VCC、驱动信号输出端OUT和原边信号采样端CS,所述的母线通过启动电阻分别连接供电电容以及所述的驱动控制电路模块的电源输入端VCC,所述的辅助绕组通过二极管连接所述的启动电阻与供电电容间的节点;所述的功率管的集电极连接所述的初级绕组,该功率管的发射极通过电流峰值采样电阻接地,所述的驱动信号输出端OUT连接所述的功率管的基极,该功率管的发射极连接所述的原边信号采样端CS,该驱动控制电路模块通过将所述的负电压信号采样端FB采样获得的辅助绕组的负电压信号转换为相应的电流信号表征所述的母线的电压,进而控制所述的功率管的开关占空比,使该高功率因数发光二级管驱动电路结构从交流电压源抽取的电流峰值包络为正弦波形,且电流峰值包络与其电压同相位。
[0011 ] 该高功率因数发光二级管驱动电路结构中,所述的环路电压采样电路模块包括第一电阻和第二电阻,该第一电阻的一端连接于所述的第二电阻的一端,该第一电阻的另一端连接于所述的辅助绕组与二极管之间的节点,所述的第二电阻的另一端接地,所述的第一电阻和第二电阻之间的节点连接于所述的负电压信号采样端FB。
[0012] 该高功率因数发光二级管驱动电路结构中,所述的驱动控制电路模块包括负压转换单元、过零检测单元、乘法器、电流估算单元、误差放大单元、比较器、RS锁存器和输出驱动单元;所述的负压转换单元和过零检测单元均连接所述的负电压信号采样端FB,所述的负压转换单元还连接所述的乘法器的一个输入端;所述的过零检测单元的输出端连接所述的RS锁存器的S输入端;所述的原边信号采样端CS分别连接所述的电流估算单元的输入端和所述的比较器的正相输入端;所述的电流估算单元的输出端连接所述的误差放大单元的一个输入端,该误差放大单兀的另一个输入端连接参考电压Vref,该误差放大单兀的输出端连接所述的乘法器的另一个输入端,该乘法器的输出端连接所述的比较器的反相输入端;该比较器的输出端连接所述的RS锁存器的R输入端,该RS锁存器的Q输出端连接所述的输出驱动单元的输入端,该输出驱动单元的输出端为所述的驱动信号输出端OUT。
[0013] 该高功率因数发光二级管驱动电路结构中,所述的负压转换单元包括负压电路子单元和镜像电路子单元,所述的负压电路子单元的输入端为所述的电源输入端VCC,该负压电路子单元的输出端分别连接所述的镜像电路子单元的输入端,该负压电路子单元还通过负电压信号采样端电阻Rfb连接所述的负电压信号采样端FB,所述的镜像电路子单元的输出端为Imulti电流信号,该Imulti电流信号连通所述的乘法器。
[0014] 该高功率因数发光二级管驱动电路结构中,所述的镜像电路子单元包括第一 P型MOS管和第二 P型MOS管,所述的第一 P型MOS管栅极和第二 P型MOS管的栅极相互连接,所述的两个栅极的节点连接所述的负压电路子单元的输出端,该负压电路子单元的输出端还连接所述的第一 P型MOS管的漏极,所述的第一 P型MOS管源极和第二 P型MOS管的源极相互连接,所述的第二 P型MOS管的漏极为所述的镜像电路子单元的输出端为电流信号Imulti0[0015] 该高功率因数发光二级管驱动电路结构中,所述的负压电路子单元包括放大器、第一 N型MOS管、第一 PNP型三极管和第二 PNP型三极管,所述的电源输入端VCC的电流分别连通所述的第一 PNP型三极管和第二 PNP型三极管的发射极以及所述的放大器的两个输入端,所述的第一 PNP型三极管的基极通过第三电阻接地,所述的第一 PNP型三极管和第二PNP型三极管的集电极均接地,所述的放大器的输出端连接所述的第一 N型MOS管的栅极,所述的第一 N型MOS管的漏极连接所述的镜像电路子单元的输入端,所述的第一 N型MOS管的源极通过负电压信号采样端电阻Rfb连接所述的负电压信号采样端FB,该第一 N型MOS管的源极还通过第四电阻连接所述的第二 PNP型三极管的基极。
[0016] 该高功率因数发光二级管驱动电路结构中,所述的负压电路子单元包括基极偏置电路,该基极偏置电路的分别连接所述的电源输入端VCC的电流和镜像电路子单元,并通过所述的负电压信号采样端电阻Rfb连接所述的负电压信号采样端FB。
[0017] 该高功率因数发光二级管驱动电路结构中,所述的基极偏置电路包括第三NPN型三极管和第四NPN型三极管,所述的电源输入端VCC的电流连接所述的第三NPN型三极管的集电极,所述的第三NPN型三极管的基极与第四NPN型三极管的基极向连接,所述的两个基极的节点连接所述的第三NPN型三极管的集电极,该第三NPN型三极管的发射极接地,所述的第四NPN型三极·管的集电极连接所述的镜像电路子单元,该第四NPN型三极管的发射极通过所述的负电压信号采样端电阻Rfb连接所述的负电压信号采样端FB。
[0018] 该高功率因数发光二级管驱动电路结构中,所述的基极偏置电路包括第二 N型MOS管和第三N型MOS管,所述的电源输入端VCC的电流连接所述的第二 N型MOS管的漏极,所述的第二 N型MOS管的栅极与第三N型MOS管的栅极向连接,所述的两个栅极的节点连接所述的第二 N型MOS管的漏极,该第二 N型MOS管的源极接地,所述的第三N型MOS管的漏极连接所述的镜像电路子单元,该第三N型MOS管的源极通过所述的负电压信号采样端电阻Rfb连接所述的负电压信号采样端FB。
[0019] 该高功率因数发光二级管驱动电路结构中,所述的负压电路子单元连接所述的负电压信号采样端电阻Rfb的一端的电压为0V,且该高功率因数发光二级管驱动电路结构的原边电流Ip的峰值包络为下式表达的关于正弦波形ISin(wt) I的函数:
Γ n r Vnmlii
[0020] Ip 二-1n
τ ,. Kh Na I R\ I 广,,,,、/
[0021 ] φ = /?7χ(/χ —x —x —X —~— x — x(Io\R3 - Vrcf ) x Vki x | S川(H7) |
K a Np Rfh RI + R2 Ri
[0022] 其中,Vmulti为比较器的基准电压,m为乘法器的系数,G为误差放大单元的增益,&为所述的镜像电路子单元的镜像比,Np为初级绕组的匝数、Na为辅助绕组的匝数,Io为次级输出电流,Vm为交流电压源电压。
[0023] 采用了该发明的高功率因数发光二极管驱动电路结构,其驱动控制电路模块通过将所述的负电压信号采样端FB采样获得的辅助绕组的负电压信号转换为相应的电流信号表征所述的母线的电压Vin,进而控制所述的功率管的开关占空比,使该高功率因数发光二级管驱动电路结构从交流电压源抽取的电流峰值包络为正弦波形,且电流峰值包络与其电压同相位,从而能够无需母线电压采样电路,省去了控制电路的采样输入管脚,有效降低了电路结构的成本、降低了电路待机功耗,有利于整机体积的小型化,也有利于控制电路面 积的减小和功能的丰富,且本发明的高功率因数发光二极管驱动电路结构应用范围较为广 泛。附图说明[0024] 图1为现有技术中的LED驱动电路普遍采用的反激式原边调制LED驱动电路的示 意图。[0025] 图2为本发明的高功率因数发光二极管驱动电路结构示意图。[0026] 图3为本发明的高功率因数发光二极管驱动电路结构中的反激式拓扑电路的主 要节点波形图。[0027] 图4为本发明的高功率因数发光二极管驱动电路结构中的负压转换单元的一个 具体实现电路原理图。[0028] 图5为本发明的高功率因数发光二极管驱动电路结构中的负压转换单元的另一 个具体实现电路原理图。[0029] 图6为图5所示的负压转换单元的一种衍变形式的电路原理图。[0030] 图7为本发明的高功率因数发光二极管驱动电路结构的主要节点的波形图。具体实施方式[0031] 为了能够更清楚地理解本发明的技术内容,特举以下实施例详细说明。[0032] 请参阅图2所示,为本发明的高功率因数发光二极管驱动电路结构示意图。[0033] 在一种实施方式中,该高功率因数发光二极管驱动电路结构包括桥式整流电路 200和变压器XFMR,该变压器XFMR包括初级绕组203、次级绕组205和辅助绕组204,所述的 桥式整流电路200的输入端连接交流电压源,其输出端通过母线201连接所述的初级绕组 203,所述的次级绕组205连接发光二级管负载207。该电路结构还包括驱动控制电路模块、 环路电压采样电路模块和功率管208 ;所述的驱动控制电路模块包括电源输入端VCC、负电 压信号采样端FB、驱动信号输出端OUT和原边信号采样端CS,所述的母线201通过启动电 阻R4分别连接供电电容C2以及所述的驱动控制电路模块的电源输入端VCC,所述的辅助绕 组204通过二极管202连接所述的启动电阻R4与供电电容C2间的节点;所述的环路电压 采样电路模块连接于所述的辅助绕组204与接地端之间,该环路电压采样电路模块还连接 于所述的负电压信号采样端FB,所述的功率管208的集电极连接所述的初级绕组203,该功 率管208的发射极通过电流峰值采样电阻R3接地,所述的驱动信号输出端OUT连接所述的 功率管208的基极,该功率管208的发射极连接所述的原边信号采样端CS,该驱动控制电路 模块通过将所述的负电压信号采样端FB采样获得的辅助绕组204的负电压信号转换为相 应的电流信号表征所述的母线201的电压Vin,进而控制所述的功率管208的开关占空比, 构成带功率因数的反激式发光二极管驱动电路结构,使该高功率因数发光二级管驱动电路 结构从交流电压源抽取的电流峰值包络为正弦波形,且电流峰值包络与其电压同相位。[0034] 在一种较优选的实施方式中,所述的环路电压米样电路模块包括第一电阻Rl和 第二电阻R2,该第一电阻Rl的一端连接于所述的第二电阻R2的一端,该第一电阻Rl的另 一端连接于所述的辅助绕组204与二极管202之间的节点,所述的第二电阻R2的另一端接地,所述的第一电阻Rl和第二电阻R2之间的节点连接于所述的负电压信号采样端FB。所述 的驱动控制电路模块包括负压转换单元216、过零检测单元213、乘法器211、电流估算单元 209、误差放大单元210、比较器212、RS锁存器214和输出驱动单元215 ;所述的负压转换单 元216和过零检测单元213均连接所述的负电压信号采样端FB,所述的负压转换单元216 还连接所述的乘法器211的一个输入端;所述的过零检测单元213的输出端连接所述的RS 锁存器214的S输入端;所述的原边信号采样端CS分别连接所述的电流估算单元209的输 入端和所述的比较器212的正相输入端;所述的电流估算单元209的输出端连接所述的误 差放大单元210的一个输入端,该误差放大单元210的另一个输入端连接参考电压Vref,该 误差放大单元210的输出端连接所述的乘法器211的另一个输入端,该乘法器211的输出 端连接所述的比较器212的反相输入端;该比较器212的输出端连接所述的RS锁存器214 的R输入端,该RS锁存器214的Q输出端连接所述的输出驱动单元215的输入端,该输出驱 动单元215的输出端为所述的驱动信号输出端OUT。且所述的负压转换单元216包括负压 电路子单元和镜像电路子单元,所述的负压电路子单元的输入端为所述的电源输入端VCC, 该负压电路子单元的输出端分别连接所述的镜像电路子单元的输入端,该负压电路子单元 还通过负电压信号采样端电阻Rfb连接所述的负电压信号采样端FB,所述的镜像电路子单 元的输出端为Imulti电流信号217,该Imulti电流信号217连通所述的乘法器211。[0035] 在一种进一步优选的实施方式中,所述的镜像电路子单元包括第一 P型MOS管 402、408、415 和第二 P 型 MOS 管 403、409、414,所述的第一 P 型 MOS 管 402、408、415 栅极和 第二 P型MOS管403、409、414的栅极相互连接,所述的两个栅极的节点连接所述的负压电 路子单元的输出端,该负压电路子单元的输出端还连接所述的第一 P型MOS管402、408、415 的漏极,所述的第一 P型MOS管402、408、415源极和第二 P型MOS管403、409、414的源极 相互连接,所述的第二 P型MOS管403、409、414的漏极为所述的镜像电路子单元的输出端 为电流信号Imulti217。[0036] 在另一种进一步优选的实施方式中,所述的负压电路子单元包括放大器400、第一 N型MOS管401、第一 PNP型三极管Ql和第二 PNP型三极管Q2,所述的电源输入端VCC的电 流11、12分别连通所述的第一 PNP型三极管Ql和第二 PNP型三极管Q2的发射极以及所述 的放大器400的两个输入端,所述的第一 PNP型三极管Ql的基极通过第三电阻R41接地, 所述的第一 PNP型三极管Ql和第二 PNP型三极管Q2的集电极均接地,所述的放大器400 的输出端连接所述的第一 N型MOS管401的栅极,所述的第一 N型MOS管401的漏极连接 所述的镜像电路子单元的输入端,所述的第一 N型MOS管401的源极通过负电压信号采样 端电阻Rfb连接所述的负电压信号采样端FB,该第一 N型MOS管401的源极还通过第四电 阻R41连接所述的第二 PNP型三极管Q2的基极。[0037] 在又一种进一步优选的实施方式中,所述的负压电路子单元包括基极偏置电路, 该基极偏置电路的分别连接所述的电源输入端VCC的电流13、14和镜像电路子单元,并通 过所述的负电压信号采样端电阻Rfb连接所述的负电压信号采样端FB。所述的基极偏置电 路可以包括第三NPN型三极管Q3和第四NPN型三极管Q4,所述的电源输入端VCC的电流13 连接所述的第三NPN型三极管Q3的集电极,所述的第三NPN型三极管Q3的基极与第四NPN 型三极管Q4的基极向连接,所述的两个基极的节点连接所述的第三NPN型三极管Q3的集 电极,该第三NPN型三极管Q3的发射极接地,所述的第四NPN型三极管Q4的集电极连接所述的镜像电路子单元,该第四NPN型三极管Q4的发射极通过所述的负电压信号采样端电阻 Rfb连接所述的负电压信号采样端FB。所述的基极偏置电路也可以选择包括第二 N型MOS 管412和第三N型MOS管413,所述的电源输入端VCC的电流14连接所述的第二 N型MOS 管412的漏极,所述的第二 N型MOS管412的栅极与第三N型MOS管413的栅极向连接,所述的两个栅极的节点连接所述的第二 N型MOS管412的漏极,该第二 N型MOS管412的源极接地,所述的第三N型MOS管413的漏极连接所述的镜像电路子单元,该第三N型MOS管 413的源极通过所述的负电压信号采样端电阻Rfb连接所述的负电压信号采样端FB。[0038] 在一种更优选的实施方式中,所述的负压电路子单元连接所述的负电压信号采样端电阻Rfb的一端的电压为0V,且该高功率因数发光二级管驱动电路结构的原边电流Ip的峰值包络为下式表达的关于正弦波形ISin(Wt) I的函数:[0039]
Figure CN103052240AD00101
[0041] 其中,Vmulti为比较器212的基准电压,m为乘法器211的系数,G为误差放大单元210的增益,@为所述的镜像电路子单元的镜像比,Np为初级绕组203的匝数、Na为辅助绕组204的匝数,Io为次级输出电流,Vm为交流电压源电压。[0042] 在本发明的实际应用中,反激式拓扑系统在功率管208打开阶段,功率管源漏电压VDS降为零,因而整流后的母线电压201全部落在变压器的初级绕组203上,由于变压器的耦合作用,在辅助绕组上会耦合出响应的负电压,且负电压绝对值与变压器匝比成正比。[0043] 变压器的初级绕组203、次级绕组205、辅助绕组204的匝数分别记为Np、Ns和Na。[0044] 如图3所示为本发明的电路结构中控制芯片输出管脚、功率管源漏电压VDS、辅助线圈电压Vaux以及芯片FB管脚的电压波形。在功率管208打开阶段,辅助绕组204上的电压
Figure CN103052240AD00102
,而控制电路224的FB脚上检测到的电压为
Figure CN103052240AD00103
由 Nd Rl+ R2 Np于 Vin = VmX I Sin (wt) |,故 FB 负电压值为
Figure CN103052240AD00104
因而 FB 脚负电压的包络为|Sin(Wt)|的函数,且与母线电压Vin同相。[0045] 具体而言,本发明的驱动电路结构中的控制电路的过零检测单元213检测FB信号的过零点,在过零点将输出信号ZCD222置高,该信号会将RS锁存器214的输出信号223置高,再通过驱动单元215,打开功率管208,从而开始一个调制周期。[0046] 控制电路内部的负压转换单元216,将FB管脚采样到的负电压信号转换成电流信号Imulti217。由于负电压信号时|Sin(Wt)|的函数,因而该电流信号Imulti217也是Sin(wt) I的函数,故能表征母线电压,同时该电流信号Imulti217如下式所示将作为乘法器模块211的其中一个乘法因子。[0047]
Figure CN103052240AD00105
[0048] 式中,k为负压转换系数。[0049] 电流估算单元209,根据管脚CS采样到的原边信号Vcs,其中Vcs=Ip X R3,估算输出电压218,用于表征次级输出电流与电流采样电阻R3的乘积IoXR3。再由误差放大单元 210将该估算输出电压218与内部基准Vref做误差放大,输出误差信号Vea219作为乘法器 211的另一个乘法因子。[0050] Vea = GX (ΙοXR3~Vref);[0051] 式中,G为误差放大器210的增益。[0052] 乘法器211的输出信号Vmulti220作为电流峰值比较器212的基准,当CS采样到的原边信号Vcs高于Vmulti时,比较器输出信号0CP221置高,将RS锁存器214的输出信号223清零,从而关断功率管208。则:[0053] Vmuili = m χ 丨 mw'ii x VeaR\ Na ·[0054] = k χ /« χ (τ χ-χ ——χ (Io χ R3 - Vref) χ 1\, χ I Λ///( Wi)IU + R2 Np ' ™[0055] 式中,m为乘法器211的系数。最终使得原边电流Ip的峰值包络为下式所示的 Sin(wt) I的函数:r n r Vmuiii[0056] Ip =-1 R31 .... R\ I Cl r .. r . .,^ .[0057] x-χ ——x-x(/i;x - Vref )x f·,,.x I S/n( I)R\ + R2 K3 Np "[0058] 图4是负压转换单元的 一个具体实现电路原理图。[0059] 利用放大器400,N型MOS管404,构成一个电压跟随器结构,使得放大器400的两个输入端信号405和406电压值相等。[0060] 电流源Il和I2,P型三极管Ql和Q2,将地电位和信号404同步抬升O. 7V,用作放大器400的两个输入端,其中:电流源11=12。由于放大器会使得两个输入端的405和406 电压值相等,故使得信号404的电压值为零。[0061][0062] I Jh因而,流经电阻Rfb流Ifb值为 O-Vfb VfbRjh Rfh[0063] P型MOS管402和403构成电流镜,镜像比为Ka :Kb,输出电流Imulti :「 ί , ,.. Kb m Kh Vfb「0064] Inmlti =——xlfb =--x^—Ka . Ka Rfh[0065] 图5是负压转换模块的另一个具体实现电路原理图。[0066] 电流源13和N型三极管Q3,构成N型三极管Q4的基极偏置电路,且将基极电压 410设在O. 7V。由于N型三极管Q4的放大功能,强制使得其Vbe电压保持O. 7,即使得其发射极411电压维持在0V,故得到流经电阻Rfb的电流为:.L Q-Vjh Vfb[0067] \jb= ;=-—Rfh Rfn[0068] 再利用镜像电路,得到Imult1:
Figure CN103052240AD00121
[0070] 图6表示将图5所示电路中的N型三极管Q3和Q4,换成N型MOS管412和413, 可得到同样的结果。[0071 ] 前面已推导得到FB负压: m Na[0072]
Figure CN103052240AD00122
[0073] 继而得到[0074]
Figure CN103052240AD00123
[0075][0076][0077]
Figure CN103052240AD00124
[0078][0079][0080][0081] 通过乘法器211,得到电流峰值比较器212的基准电压:Vmuhi = m x I mul!i x Vea二 —————χ (lo x R3-Vref)x V., χ I Sin( wt) \Ka Np Rjh R\ -1 R2 M最终使得原边电流Ip的峰值包络:
Figure CN103052240AD00125
[0082] 图7为本发明提出的LED驱动控制电路的主要节点以及包络的波形图。[0083] 采用了该发明的高功率因数发光二极管驱动电路结构,其驱动控制电路模块通过将所述的负电压信号采样端FB采样获得的辅助绕组的负电压信号转换为相应的电流信号表征所述的母线的电压Vin,进而控制所述的功率管的开关占空比,使该高功率因数发光二级管驱动电路结构从交流电压源抽取的电流峰值包络为正弦波形,且电流峰值包络与其电压同相位,从而能够无需母线电压采样电路,省去了控制电路的采样输入管脚,有效降低了电路结构的成本、降低了电路待机功耗,有利于整机体积的小型化,也有利于控制电路面积的减小和功能的丰富,且本发明的高功率因数发光二极管驱动电路结构应用范围较为广泛。[0084] 在此说明书中,本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是,很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此,说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (11)

1. 一种高功率因数发光二极管驱动电路结构,该电路结构包括桥式整流电路(200)和变压器(XFMR),该变压器(XFMR)包括初级绕组(203)、次级绕组(205)和辅助绕组(204), 所述的桥式整流电路(200)的输入端连接交流电压源,其输出端通过母线(201)连接所述的初级绕组(203),所述的次级绕组(205)连接发光二级管负载(207),其特征在于,所述的电路结构还包括驱动控制电路模块、环路电压采样电路模块和功率管(208);所述的驱动控制电路模块包括负电压信号采样端(FB),所述的环路电压采样电路模块连接于所述的辅助绕组(204)与接地端之间,该环路电压采样电路模块还连接于所述的负电压信号采样端 (FB),该驱动控制电路模块根据所述的负电压信号采样端(FB)采样获得的辅助绕组(204) 的负电压信号控制所述的功率管(208)的开关占空比,以使该高功率因数发光二极管驱动电路结构为带功率因数的反激式发光二极管驱动电路结构。
2.根据权利要求1所述的高功率因数发光二级管驱动电路结构,其特征在于,所述的驱动控制电路模块还包括电源输入端(VCC)、驱动信号输出端(OUT)和原边信号米样端 (CS),所述的母线(201)通过启动电阻(R4)分别连接供电电容(C2)以及所述的驱动控制电路模块的电源输入端(VCC),所述的辅助绕组(204)通过二极管(202)连接所述的启动电阻(R4)与供电电容(C2)间的节点;所述的功率管(208)的集电极连接所述的初级绕组(203),该功率管(208)的发射极通过电流峰值采样电阻(R3)接地,所述的驱动信号输出端 (OUT)连接所述的功率管(208)的基极,该功率管(208)的发射极连接所述的原边信号采样端(CS),该驱动控制电路模块通过将所述的负电压信号采样端(FB)采样获得的辅助绕组(204)的负电压信号转换为相应的电流信号表征所述的母线(201)的电压(Vin),进而控制所述的功率管(208)的开关占空比,使该高功率因数发光二级管驱动电路结构从交流电压源抽取的电流峰值包络为正弦波形,且电流峰值包络与其电压同相位。
3.根据权利要求2所述的高功率因数发光二级管驱动电路结构,其特征在于,所述的环路电压采样电路模块包括第一电阻(Rl)和第二电阻(R2),该第一电阻(Rl)的一端连接于所述的第二电阻(R2)的一端,该第一电阻(Rl)的另一端连接于所述的辅助绕组(204)与二极管(202)之间的节点,所述的第二电阻(R2)的另一端接地,所述的第一电阻(Rl)和第二电阻(R2)之间的节点连接于所述的负电压信号采样端(FB)。
4.根据权利要求3所述的高功率因数发光二级管驱动电路结构,其特征在于,所述的驱动控制电路模块包括负压转换单元(216)、过零检测单元(213)、乘法器(211)、电流估算单元(209)、误差放大单元(210)、比较器(212)、RS锁存器(214)和输出驱动单元(215);所述的负压转换单元(216)和过零检测单元(213)均连接所述的负电压信号采样端(FB),所述的负压转换单元(216)还连接所述的乘法器(211)的一个输入端;所述的过零检测单元(213)的输出端连接所述的RS锁存器(214)的S输入端;所述的原边信号采样端(CS)分别连接所述的电流估算单元(209)的输入端和所述的比较器(212)的正相输入端;所述的电流估算单元(209)的输出端连接所述的误差放大单元(210)的一个输入端,该误差放大单元(210)的另一个输入端连接参考电压(Vref),该误差放大单元(210)的输出端连接所述的乘法器(211)的另一个输入端,该乘法器(211)的输出端连接所述的比较器(212)的反相输入端;该比较器(212)的输出端连接所述的RS锁存器(214)的R输入端,该RS锁存器(214)的Q输出端连接所述的输出驱动单元(215)的输入端,该输出驱动单元(215)的输出端为所述的驱动信号输出端(OUT)。
5.根据权利要求4所述的高功率因数发光二级管驱动电路结构,其特征在于,所述的负压转换单元(216)包括负压电路子单元和镜像电路子单元,所述的负压电路子单元的输入端为所述的电源输入端(VCC),该负压电路子单元的输出端分别连接所述的镜像电路子单元的输入端,该负压电路子单元还通过负电压信号采样端电阻(Rfb)连接所述的负电压信号采样端(FB),所述的镜像电路子单元的输出端为Imulti电流信号(217),该Imulti电流信号(217 )连通所述的乘法器(211)。
6.根据权利要求5所述的高功率因数发光二级管驱动电路结构,其特征在于,所述的镜像电路子单元包括第一 P型MOS管(402、408、415)和第二 P型MOS管(403、409、414), 所述的第一 P型MOS管(402、408、415)栅极和第二 P型MOS管(403、409、414)的栅极相互连接,所述的两个栅极的节点连接所述的负压电路子单元的输出端,该负压电路子单元的输出端还连接所述的第一 P型MOS管(402、408、415)的漏极,所述的第一 P型MOS管(402、 408,415)源极和第二 P型MOS管(403、409、414)的源极相互连接,所述的第二 P型MOS管 (403,409,414)的漏极为所述的镜像电路子单元的输出端为电流信号Imulti (217)。
7.根据权利要求5所述的高功率因数发光二级管驱动电路结构,其特征在于,所述的负压电路子单元包括放大器(400)、第一 N型MOS管(401)、第一 PNP型三极管(Ql)和第二 PNP型三极管(Q2),所述的电源输入端(VCC)的电流(I1、12)分别连通所述的第一 PNP型三极管(Ql)和第二 PNP型三极管(Q2)的发射极以及所述的放大器(400)的两个输入端,所述的第一 PNP型三极管(Ql)的基极通过第三电阻(R41)接地,所述的第一 PNP型三极管(Ql) 和第二 PNP型三极管(Q2)的集电极均接地,所述的放大器(400)的输出端连接所述的第一 N型MOS管(401)的栅极,所述的第一 N型MOS管(401)的漏极连接所述的镜像电路子单元的输入端,所述的第一 N型MOS管(401)的源极通过负电压信号采样端电阻(Rfb)连接所述的负电压信号采样端(FB),该第一 N型MOS管(401)的源极还通过第四电阻(R41)连接所述的第二 PNP型三极管(Q2)的基极。
8.根据权利要求5所述的高功率因数发光二级管驱动电路结构,其特征在于,所述的负压电路子单元包括基极偏置电路,该基极偏置电路的分别连接所述的电源输入端(VCC) 的电流(13、14)和镜像电路子单元,并通过所述的负电压信号采样端电阻(Rfb)连接所述的负电压信号米样端(FB )。
9.根据权利要求8所述的高功率因数发光二级管驱动电路结构,其特征在于,所述的基极偏置电路包括第三NPN型三极管(Q3)和第四NPN型三极管(Q4),所述的电源输入端 (VCC)的电流(13)连接所述的第三NPN型三极管(Q3)的集电极,所述的第三NPN型三极管 (Q3)的基极与第四NPN型三极管(Q4)的基极向连接,所述的两个基极的节点连接所述的第三NPN型三极管(Q3)的集电极,该第三NPN型三极管(Q3)的发射极接地,所述的第四NPN 型三极管(Q4)的集电极连接所述的镜像电路子单元,该第四NPN型三极管(Q4)的发射极通过所述的负电压信号采样端电阻(Rfb)连接所述的负电压信号采样端(FB)。
10.根据权利要求8所述的高功率因数发光二级管驱动电路结构,其特征在于,所述的基极偏置电路包括第二 N型MOS管(412)和第三N型MOS管(413),所述的电源输入端(VCC) 的电流(14)连接所述的第二 N型MOS管(412)的漏极,所述的第二 N型MOS管(412)的栅极与第三N型MOS管(413)的栅极向连接,所述的两个栅极的节点连接所述的第二 N型MOS 管(412)的漏极,该第二 N型MOS管(412)的源极接地,所述的第三N型MOS管(413)的漏极连接所述的镜像电路子单元,该第三N型MOS管(413)的源极通过所述的负电压信号采样端电阻(Rfb)连接所述的负电压信号采样端(FB)。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的高功率因数发光二级管驱动电路结构,其特征在于,所述的负压电路子单元连接所述的负电压信号采样端电阻(Rfb)的一端的电压为0V,且该高功率因数发光二级管驱动电路结构的原边电流Ip的峰值包络为下式表达的关于正弦波形|Sin(Wt)|的函数:
Figure CN103052240AC00041
其中,Vmulti为比较器(212)的基准电压,m为乘法器(211)的系数,G为误差放大单元(210)的增益,为所述的镜像电路子单元的镜像比,Np为初级绕组(203)的匝数、Na Kh为辅助绕组(204)的匝数 ,Io为次级输出电流,Vm为交流电压源电压。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103648222A (zh) * 2013-12-24 2014-03-19 杭州士兰微电子股份有限公司 非隔离实地带pfc的led驱动电路及其控制器
CN103813587A (zh) * 2014-01-22 2014-05-21 长安大学 一种数模混合调光的led驱动电路
CN103841734A (zh) * 2014-03-28 2014-06-04 绍兴光大芯业微电子有限公司 实现改善总谐波失真的驱动电路结构
CN104270864A (zh) * 2014-10-10 2015-01-07 无锡华润矽科微电子有限公司 基于过零检测引脚实现线电压检测的电路
CN104768283A (zh) * 2015-03-02 2015-07-08 绍兴光大芯业微电子有限公司 一种智能led驱动控制电路
CN104768282A (zh) * 2015-03-02 2015-07-08 绍兴光大芯业微电子有限公司 一种开关调光的led驱动控制电路
CN105578674A (zh) * 2014-08-13 2016-05-11 Gtc株式会社 发光二极管驱动装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102290972A (zh) * 2011-08-15 2011-12-21 成都芯源系统有限公司 开关电源及其控制电路和控制方法
CN102421226A (zh) * 2011-09-06 2012-04-18 上海新进半导体制造有限公司 一种led调光驱动电路
CN102497107A (zh) * 2011-12-09 2012-06-13 上海新进半导体制造有限公司 开关电源及开关电源控制电路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102290972A (zh) * 2011-08-15 2011-12-21 成都芯源系统有限公司 开关电源及其控制电路和控制方法
CN102421226A (zh) * 2011-09-06 2012-04-18 上海新进半导体制造有限公司 一种led调光驱动电路
CN102497107A (zh) * 2011-12-09 2012-06-13 上海新进半导体制造有限公司 开关电源及开关电源控制电路

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103648222A (zh) * 2013-12-24 2014-03-19 杭州士兰微电子股份有限公司 非隔离实地带pfc的led驱动电路及其控制器
CN103648222B (zh) * 2013-12-24 2015-07-15 杭州士兰微电子股份有限公司 非隔离实地带pfc的led驱动电路及其控制器
CN103813587A (zh) * 2014-01-22 2014-05-21 长安大学 一种数模混合调光的led驱动电路
CN103841734A (zh) * 2014-03-28 2014-06-04 绍兴光大芯业微电子有限公司 实现改善总谐波失真的驱动电路结构
CN105578674A (zh) * 2014-08-13 2016-05-11 Gtc株式会社 发光二极管驱动装置
CN104270864A (zh) * 2014-10-10 2015-01-07 无锡华润矽科微电子有限公司 基于过零检测引脚实现线电压检测的电路
CN104768283A (zh) * 2015-03-02 2015-07-08 绍兴光大芯业微电子有限公司 一种智能led驱动控制电路
CN104768282A (zh) * 2015-03-02 2015-07-08 绍兴光大芯业微电子有限公司 一种开关调光的led驱动控制电路
CN104768282B (zh) * 2015-03-02 2017-05-31 绍兴光大芯业微电子有限公司 一种开关调光的led驱动控制电路

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