CN104135806A - 降压式高功率因数恒流驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种降压式高功率因数恒流驱动电路，包括：分别连接在所述驱动电路的输入端与输出端之间的第一BUCK电路和第二BUCK电路，均用于将输入的直流电压转换为较低的直流电压并输出；具有与所述第一BUCK电路连接的第一输出端和与所述第二BUCK电路连接的第二输出端的PFC控制电路，所述第一输出端输出驱动所述第一BUCK电路的第一信号，所述第二输出端输出驱动所述第二BUCK电路的第二信号，其中，所述第一信号与所述第二信号的周期相同且相位相反。本发明在保证高功率因数的同时降低了驱动电路的输出电压和电流纹波，提升了驱动电路的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种驱动电路，特别涉及一种降压式高功率因数恒流驱动电路。
背景技术
传统的AC/DC功率因数校正(PFC)电路，例如交错式PFC电路，只能升压，其输出电压较高。而很多应用电源要求的电压比较低，因此需要输出电压较低的PFC电路。
另外，当今很多器件，例如LED，要求电流纹波小，LED没有频闪。而现有的具有PFC电路的驱动电路电流纹波大，不能满足该要求，需要降低电流纹波和提高效率。
发明内容
为此，本发明提供了一种降压式高功率因数恒流驱动电路，包括：分别连接在所述驱动电路的输入端与输出端之间的第一BUCK电路和第二BUCK电路，均用于将输入的直流电压转换为较低的直流电压并输出；具有与所述第一BUCK电路连接的第一输出端和与所述第二BUCK电路连接的第二输出端的PFC控制电路，所述第一输出端输出驱动所述第一BUCK电路的第一信号，所述第二输出端输出驱动所述第二BUCK电路的第二信号，其中，所述第一信号与所述第二信号的周期相同且相位相反。
进一步地，所述驱动电路的输入负端与输出负端均接地；所述第一BUCK电路包括：串联连接后串联在所述驱动电路的输入正端与输出正端之间的第一开关管和第一电感、以及阳极接地且阴极连接到所述第一开关管和所述第一电感的连接处形成的第一节点的第一二极管；所述第二BUCK电路包括：串联连接后串联在所述驱动电路的输入正端与输出正端之间的第二开关管和第二电感、以及阳极接地且阴极连接到所述第二开关管和所述第二电感的连接处形成的第二节点的第二二极管，其中，所述第一信号用来驱动所述第一开关管，所述第二信号用来驱动所述第二开关管。
进一步地，所述驱动电路还包括：第一电阻和第一负载电流控制电路，所述第一电阻串联连接在所述第一节点和所述第一电感之间，所述第一负载电流控制电路的输入端连接到所述第一节点以使得所述第一节点输出的第一电位作为所述第一负载电流控制电路的输入信号；第二电阻和第二负载电流控制电路，所述第二电阻串联连接在所述第二节点和所述第二电感之间，所述第二负载电流控制电路的输入端连接到所述第二节点以使得所述第二节点输出的第二电位作为所述第二负载电流控制电路的输入信号。
进一步地，所述驱动电路还包括：输入端连接到所述第一节点以使得其输入信号为流过所述第一电感的电流的第一过零检测电路，以及输入端连接到所述第二节点以使得其输入信号为流过所述第二电感的电流的第二过零检测电路。
进一步地，所述驱动电路还包括：输入端通过分压电阻连接到所述输出正端的电压检测和过压保护电路。
进一步地，所述驱动电路还包括：并联连接在所述输出正端与所述输出负端之间的滤波电容。
优选地，所述第一开关管为第一MOS管，所述第一MOS管的栅极连接到所述第一输出端、漏极连接到所述输入正端、源极连接到所述第一电感；所述第二开关管为第二MOS管，所述第二MOS管的栅极连接到所述第二输出端、漏极连接到所述输入正端、源极连接到所述第二电感。
优选地，所述第一信号与所述第二信号的波形均为方波且占空比相等。
进一步地，所述PFC控制电路、所述第一负载电流控制电路、所述第二负载电流控制电路、所述第一过零检测电路、所述第二过零检测电路、所述电压检测电路、以及所述过压保护电路形成为控制芯片，其中，所述控制芯片包括第一GATE端、第二GATE端、第一CS端、第二CS端、以及FB端，所述PFC控制电路的所述第一输出端形成为所述第一GATE端，所述PFC控制电路的所述第二输出端形成为所述第二GATE端，所述第一负载电流控制电路的输入端形成为所述第一CS端，所述第二负载电流控制电路的输入端形成为所述第二CS端，所述电压检测和过压保护电路的输入端形成为所述FB端。
进一步地，所述控制芯片还包括：连接到辅助电源的VCC端、以及接地的GND端。
本发明的降压式高功率因数恒流驱动电路，能够适应较低的输出电压；且由于采用了恒定输出电流的反馈控制方式，能够产生恒定的输出电流。该驱动电路在高功率因数的基础上，降低了驱动电路的输出电压和电流纹波，提升了效率，并能够降低对电源器件的耐压要求。本发明的降压式高功率因数恒流驱动电路，提升了电源系统的整体能效，降低了功耗，用在LED驱动中，可实现LED无频闪。
附图说明
图1为本发明的降压式高功率因数恒流驱动电路的结构示意图；
图2为第一信号和第二信号的优选的实施方式的波形的示意图；
图3为本发明的降压式高功率因数恒流驱动电路的优选的实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的降压式高功率因数恒流驱动电路作进一步的详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明的降压式高功率因数恒流驱动电路，包括第一BUCK电路100、第二BUCK电路200、以及PFC控制电路。第一BUCK电路100和第二BUCK电路200分别连接在驱动电路的输入端与输出端之间，均用于将输入的直流电压转换为较低的直流电压并输出。PFC控制电路的第一输出端与第一BUCK电路100连接，第二输出端与第二BUCK电路200连接。第一输出端输出用于驱动第一BUCK电路100的第一信号，第二输出端输出用于驱动第二BUCK电路200的第二信号，且第一信号与第二信号的周期相同且相位相反。
由于PFC控制电路能够输出周期相同且相位相反第一信号和第二信号，则第一BUCK电路100和第二BUCK电路200在第一信号和第二信号的控制下交替导通。
优选地，如图2所示，第一信号的波形V1与第二信号的波形V2均为方波且占空比相等，优选地，第一信号和第二信号的占空比均为50％。因此，能够保证第一BUCK电路100和第二BUCK电路200交替导通，即既能够保证在同一时刻只有一个BUCK电路导通，又能够保证全过程中都有且只有一个BUCK电路导通。
参考图3，为本发明的降压式高功率因数恒流驱动电路的优选的实施方式的结构示意图。在该优选的实施方式中，驱动电路的输入负端VIN-与输出负端VOUT-均接地。
第一BUCK电路100包括第一开关管Q1、第一电感L1、第一二极管D1和第一电阻R1。第一开关管Q1和第一电感L1串联连接，然后串联在驱动电路的输入正端VIN+与输出正端VOUT+之间，其连接处形成第一节点。其中，第一开关管Q1优选为第一NMOS管，第一NMOS管的漏极连接到输入正端VIN+、源极连接到第一电感L1。第一二极管D1的阳极接地，阴极连接到第一节点。第一电阻R1串联连接在第一节点和第一电感L1之间。第一NMOS管的栅极连接到PFC控制电路的第一输出端，以使得第一信号用来驱动第一NMOS管。
类似地，第二BUCK电路200包括第二开关管Q2、第二电感L2、第二二极管D2和第二电阻R2。第二开关管Q2和第二电感L2串联连接，然后串联在驱动电路的输入正端VIN+与输出正端VOUT+之间，其连接处形成第二节点。其中，第二开关管Q2优选为第二NMOS管，第二NMOS管的漏极连接到输入正端VIN+、源极连接到第二电感L2。第二二极管D2的阳极接地，阴极连接到第二节点。第二电阻R2串联连接在第二节点和第二电感L2之间。第二NMOS管的栅极连接到PFC控制电路的第二输出端，以使得第二信号用来驱动第二NMOS管。
优选地，该驱动电路还包括：第一负载电流控制电路和第二负载电流控制电路，第一负载电流控制电路的输入端连接到第一节点以使得第一节点输出的第一电位作为第一负载电流控制电路的输入信号，第二负载电流控制电路的输入端连接到第二节点以使得第二节点输出的第二电位作为第二负载电流控制电路的输入信号；输入端连接到第一节点以使得其输入信号为流过第一电感L1的电流的第一过零检测电路，以及输入端连接到第二节点以使得其输入信号为流过第二电感L2的电流的第二过零检测电路；输入端通过分压电阻R3、R4连接到输出正端VOUT+的电压检测和过压保护电路；并联连接在输出正端VOUT+与输出负端VOUT-之间的滤波电容C4。
优选地，如图3所示，上述PFC控制电路、第一负载电流控制电路、第二负载电流控制电路、第一过零检测电路、第二过零检测电路、电压检测电路、以及过压保护电路形成为控制芯片IC。
其中，控制芯片IC包括第一GATE端GATE1、第二GATE端GATE2、第一CS端CS1、第二CS端CS2、以及FB端FB。
PFC控制电路的第一输出端形成为第一GATE端GATE1，PFC控制电路的第二输出端形成为第二GATE端GATE2，第一负载电流控制电路的输入端形成为第一CS端CS1，第二负载电流控制电路的输入端形成为第二CS端CS2，电压检测和过压保护电路的输入端形成为FB端FB。
另外，该控制芯片IC还包括连接到辅助电源的VCC端VCC、以及接地的GND端GND。
在该优选的实施方式中，第一开关管Q1、第一电阻R1、第一电感L1和第一二极管D1形成了第一BUCK电路的工作充电回路和续流回路，第二开关管Q2、第二电阻R2、第二电感L2和第二二极管D2形成了第二BUCK电路的工作充电回路和续流电路。
第一电阻R1和第一CS端CS1、以及第二电阻R2和第二CS端CS2用作电流检测，同时用作电感L1和L2的电流过零检测。
FB端用作输出电压检测和电感放电过零检测，同时还可以用作过压保护功能。
本发明可以很好地实现高功率因数、高效率和输出低纹波，当用作LED驱动时，LED完全无频闪，能够满足客户的高功率因数，高效率和无频闪的要求。
以上具体实施方式仅为本发明的示例性实施方式，不能用于限定本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这些修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种降压式高功率因数恒流驱动电路，其特征在于，包括：
分别连接在所述驱动电路的输入端与输出端之间的第一BUCK电路和第二BUCK电路，均用于将输入的直流电压转换为较低的直流电压并输出；
具有与所述第一BUCK电路连接的第一输出端和与所述第二BUCK电路连接的第二输出端的PFC控制电路，所述第一输出端输出驱动所述第一BUCK电路的第一信号，所述第二输出端输出驱动所述第二BUCK电路的第二信号，其中，
所述第一信号与所述第二信号的周期相同且相位相反。
2.根据权利要求1所述的降压式高功率因数恒流驱动电路，其特征在于，所述驱动电路的输入负端与输出负端均接地；
所述第一BUCK电路包括：串联连接后串联在所述驱动电路的输入正端与输出正端之间的第一开关管和第一电感、以及阳极接地且阴极连接到所述第一开关管和所述第一电感的连接处形成的第一节点的第一二极管；
所述第二BUCK电路包括：串联连接后串联在所述驱动电路的输入正端与输出正端之间的第二开关管和第二电感、以及阳极接地且阴极连接到所述第二开关管和所述第二电感的连接处形成的第二节点的第二二极管，其中，
所述第一信号用来驱动所述第一开关管，所述第二信号用来驱动所述第二开关管。
3.根据权利要求2所述的降压式高功率因数恒流驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：
第一电阻和第一负载电流控制电路，所述第一电阻串联连接在所述第一节点和所述第一电感之间，所述第一负载电流控制电路的输入端连接到所述第一节点以使得所述第一节点输出的第一电位作为所述第一负载电流控制电路的输入信号；
第二电阻和第二负载电流控制电路，所述第二电阻串联连接在所述第二节点和所述第二电感之间，所述第二负载电流控制电路的输入端连接到所述第二节点以使得所述第二节点输出的第二电位作为所述第二负载电流控制电路的输入信号。
4.根据权利要求3所述的降压式高功率因数恒流驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：输入端连接到所述第一节点以使得其输入信号为流过所述第一电感的电流的第一过零检测电路，以及输入端连接到所述第二节点以使得其输入信号为流过所述第二电感的电流的第二过零检测电路。
5.根据权利要求4所述的降压式高功率因数恒流驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：输入端通过分压电阻连接到所述输出正端的电压检测和过压保护电路。
6.根据权利要求2所述的降压式高功率因数恒流驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：并联连接在所述输出正端与所述输出负端之间的滤波电容。
7.根据权利要求2所述的降压式高功率因数恒流驱动电路，其特征在于，
所述第一开关管为第一MOS管，所述第一MOS管的栅极连接到所述第一输出端、漏极连接到所述输入正端、源极连接到所述第一电感；
所述第二开关管为第二MOS管，所述第二MOS管的栅极连接到所述第二输出端、漏极连接到所述输入正端、源极连接到所述第二电感。
8.根据权利要求1所述的降压式高功率因数恒流驱动电路，其特征在于，所述第一信号与所述第二信号的波形均为方波且占空比相等。
9.根据权利要求5所述的降压式高功率因数恒流驱动电路，其特征在于，所述PFC控制电路、所述第一负载电流控制电路、所述第二负载电流控制电路、所述第一过零检测电路、所述第二过零检测电路、所述电压检测电路、以及所述过压保护电路形成为控制芯片，其中，
所述控制芯片包括第一GATE端、第二GATE端、第一CS端、第二CS端、以及FB端，所述PFC控制电路的所述第一输出端形成为所述第一GATE端，所述PFC控制电路的所述第二输出端形成为所述第二GATE端，所述第一负载电流控制电路的输入端形成为所述第一CS端，所述第二负载电流控制电路的输入端形成为所述第二CS端，所述电压检测和过压保护电路的输入端形成为所述FB端。
10.根据权利要求9所述的降压式高功率因数恒流驱动电路，其特征在于，所述控制芯片还包括：连接到辅助电源的VCC端、以及接地的GND端。
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