CN104272572A - 开关电源电路和led照明装置 - Google Patents
开关电源电路和led照明装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104272572A CN104272572A CN201380017147.5A CN201380017147A CN104272572A CN 104272572 A CN104272572 A CN 104272572A CN 201380017147 A CN201380017147 A CN 201380017147A CN 104272572 A CN104272572 A CN 104272572A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- switching power
- secondary current
- constant
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005286 illumination Methods 0.000 title 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 69
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 37
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 12
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 12
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 10
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 6
- 101100287037 Mus musculus Ipmk gene Proteins 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
- H05B45/30—Driver circuits
- H05B45/37—Converter circuits
- H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
- H05B45/385—Switched mode power supply [SMPS] using flyback topology
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
- H02M3/33515—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with digital control
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
- H05B45/30—Driver circuits
- H05B45/37—Converter circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
- H05B45/30—Driver circuits
- H05B45/37—Converter circuits
- H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
- H05B45/382—Switched mode power supply [SMPS] with galvanic isolation between input and output
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0012—Control circuits using digital or numerical techniques
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0025—Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明的回扫方式的开关电源电路包括:包含一次绕组和二次绕组的变压器;和与上述一次绕组连接的开关元件,其中,上述开关电源电路包括:乘法电路,其将流过上述二次绕组的二次电流的导通占空比乘以规定的第一常数而得的第一值,和流过上述一次绕组的一次电流的峰值乘以规定的第二常数而得的第二值相乘;和开关控制电路,其对上述开关元件进行开关控制,使得上述乘法电路的乘法结果与基准电压乘以规定的第三常数而得的第三值一致,上述第一常数、上述第二常数和上述第三常数中的至少一个能够根据外部信号来改变。
Description
技术领域
本发明涉及开关电源电路。
背景技术
根据现有技术,在开关电源电路的领域,正在开发用于相对于负载变动使输出电流一定的技术。作为这样的技术,例如专利文献1中公开了如下技术:检测变压器的二次电流流过的时间,使该时间占开关周期中的比率即二次电流的导通占空比一定。
专利文献1中公开的开关电源电路(专利文献1的图1),具有半导体器件100、变压器110、二极管121和141、电容器122和142、电阻151和152,是根据直流输入电压VIN生成规定的直流输出电压Vo并供给到负载130的回扫(Flyback)方式的开关电源电路。变压器110包括一次绕组111、二次绕组112和辅助绕组113。
在半导体器件100集成化有:开关元件1、漏极电流检测电路2、漏极电流限制电路3、误差放大器4、PFM(Pulse Frequency Modulation:脉冲频率调制)控制电路5、二次电流导通期间检测电路6、二次电流检测延迟时间修正电路7、二次电流导通占空比控制电路8、时钟信号选择电路9、触发器电路10、与非门(NAND)电路11、栅极驱动器12、导通时消隐脉冲产生电路13、与门(AND)电路14、和稳压器15。
二次电流导通期间检测电路6(专利文献1的图2)包括:单脉冲信号产生电路21和23、比较器22、和触发器电路24。二次电流检测延迟时间修正电路7包括:定电流源31、电容器32、反相器33、和开关34。二次电流导通占空比控制电路8包括:开关41和42、电容器43、定电流源44、N沟道型MOS(Metal Oxide Semiconductor:金属氧化物半导体)场效应晶体管45和46、比较器47、基准电压源48、与门电路49、和单脉冲信号产生电路50。
专利文献1的图3表示了开关电源电路各部分的电压波形和电流波形的时序图。在该时序图中,描绘了将出现于辅助绕组113的一端的电压分压而得的辅助绕组电压VTR、流过开关元件1的一次电流Ids、和流过二次绕组112的二次电流I2p。
在此,将二次电流I2p流过的第一期间设为T1,将二次电流I2p未流过的第二期间设为T2,将第一期间T1和第二期间T2合起来的第三期间设为T3,将一次电流Ids的峰值设为Ipk1,将二次电流I2p的峰值设为Ipk2。
从开关电源电路供给到负载130的平均输出电流Iout,为二次电流I2p的平均值。第一期间T1的二次电流I2p的平均值,为二次电流I2p的峰值Ipk2的1/2。第三期间T3的二次电流I2p的平均值,为第一期间T1的二次电流I2p的平均值乘以二次电流的导通占空比而得的值。因此,设一次绕组111的绕组数为N1,二次绕组112的绕组数为N2时,平均输出电流Iout用下面的(1)式表示。
Iout=(1/2)×(N1/N2)×(T1/T3)×Ipk1…(1)
现有的开关电源电路,在上述(1)式中,用漏极电流限制电路3将一次电流Ids的峰值电流Ipk1保持为一定,并且用二次电流导通占空比控制电路8将二次电流的导通占空比(T1/T3)保持为一定,由此将平均输出电流Iout控制为一定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-11073号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,最近节能意识高涨,因此要求开关电源电路的省电化。另外,作为开关电源电路的负载最近提案有各种使用LED负载的LED照明装置,而在这种LED照明装置中根据生活场景的应用需求,要求调光对应功能。
于是,本发明的目的在于提供一种使流过负载的电流一定、并且能够根据外部信号来改变流至负载的输出电流的开关电源电路、和具有其的LED照明装置。
用于解决课题的方法
为了达成上述目的,本发明为一种回扫方式的开关电源电路,其包括:包含一次绕组和二次绕组的变压器;和与上述一次绕组连接的开关元件,上述开关电源电路的特征在于,包括:
乘法电路,其将流过上述二次绕组的二次电流的导通占空比乘以规定的第一常数而得的第一值,和流过上述一次绕组的一次电流的峰值乘以规定的第二常数而得的第二值相乘;和
开关控制电路,其对上述开关元件进行开关控制,使得上述乘法电路的乘法结果与基准电压乘以规定的第三常数而得的第三值一致,
上述第一常数、上述第二常数和上述第三常数中的至少一个能够根据外部信号来改变。
另外,上述结构中,也可以上述乘法电路被输入表示上述第一值的数字信号和表示上述第二值的模拟信号,输出作为模拟信号的乘法结果
另外,上述任一结构中,也可以包括峰值电流检测电路,
上述峰值电流检测电路包括:
检测所述一次电流的电流检测电路;和
采样保持电路,其在所述开关元件的导通期间对所述电流检测电路的输出的最大值进行采样,在所述开关元件的非导通期间保持所采样得到的值,
所述峰值电流检测电路输出所述第二值。
另外,本结构中,也可以上述峰值电流检测电路还包括以规定的放大率使上述采样保持电路的输出放大的缓冲电路。
另外,本结构中,也可以上述缓冲电路的放大率能够根据上述外部信号来改变。
另外,上述任一结构中,也可以上述电流检测电路检测出与上述二次电流成比例的值。
另外,上述任一结构中,也可以上述变压器在上述一次绕组侧还包括辅助绕组,
上述开关电源电路还包括二次电流导通期间检测电路,该二次电流导通期间检测电路基于产生于上述辅助绕组的电压,对上述二次电流的导通期间进行检测,并且还对上述二次电流的导通占空比进行检测。
另外,本结构中,也可以上述二次电流导通期间检测电路包含波形整形电路,该波形整形电路被输入产生于上述辅助绕组的电压,比较该电压与基准电压,输出由高电平和低电平构成的数字信号。
另外,上述任一结构中,也可以包括:
包含上述开关控制电路的半导体器件;和
基于产生于上述辅助绕组的电压来生成上述半导体器件的电源电压的电源电压生成电路。
另外,上述任一结构中,也可以还包括或门(OR)电路,该或门电路被输入表示上述二次电流的导通占空比的数字信号和作为PWM信号的上述外部信号,输出上述第一值。
另外,上述任一结构中,也可以还包括与门(AND)电路,该与门电路被输入表示上述二次电流的导通占空比的数字信号和作为PWM信号的上述外部信号,输出上述第一值。
另外,上述任一结构中,也可以还包括以能够根据上述外部信号来改变的放大率将上述基准电压放大,输出上述第三值的放大电路。
另外,本发明的LED照明装置,包括:上述任一结构的开关电源电路和与上述开关电源电路的输出侧连接的LED负载。
发明的效果
根据本发明,能够使流过负载的电流一定,并且能够根据外部信号来改变流至负载的输出电流。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的开关电源电路的结构图。
图2是表示本发明的一个实施方式的开关电源电路的乘法电路周边的结构的图。
图3是表示峰值电流检测电路的一个结构例的图。
图4是表示峰值电流检测电路的各部分电压的波形例的图。
图5是表示二次电流导通期间检测电路的一个结构例的图。
图6是表示包括二次电流导通期间检测电路的各部分电压的波形例的图。
图7是表示从辅助绕组生成电源电压的例子的图。
图8是表示乘法电路和占空比乘法电路的一个结构例的图。
图9是表示图8的各部分信号的波形例的图。
图10是表示乘法电路和占空比乘法电路的一个结构例的图。
图11是表示图10的各部分信号的波形例的图。
图12是表示省略了占空比乘法电路的一例的图。
图13是表示图12的各部分信号的波形例的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。其中,在此作为开关电源电路的负载将使用LED负载的LED照明装置作为一例举例说明。
<关于整体结构>
图1表示本发明的一个实施方式的开关电源电路的结构。图1所示的开关电源电路50包括:作为所谓回扫方式转换器的、开关电源电路50用的半导体器件10、变压器20、和整流平滑电路30。由开关电源电路50、和与整流平滑电路30的输出侧连接的多个LED串联连接而成的LED阵列60构成LED照明装置。
在半导体器件10集成化地内置有二次电流导通期间检测电路1、占空比乘法电路2、峰值电流检测电路3、乘法电路4、放大电路5、误差放大电路6、导通时间生成电路7、和开关元件8。
变压器20包括一次绕组21、二次绕组22、和辅助绕组23。一次绕组21与二次绕组22的极性相反。二次绕组22与辅助绕组23的极性相同,在辅助绕组23产生与产生于二次绕组22的电压成比例的电压。
一次绕组21的一端与作为直流电压源或交流电压源的电压源55连接。一次绕组21的另一端与由N沟道MOS晶体管构成的开关元件8的漏极连接。二次绕组22的两端与整流平滑电路30的输入侧连接。
辅助绕组23的一端与接地电位连接,另一端与二次电流导通期间检测电路1的输入端连接。
当开关元件8导通时,流过一次绕组21的一次电流I1缓缓增加,利用产生的磁通将变压器20的铁心磁化,在铁心蓄积能量。然后,当开关元件8断开时,能量释放,流过二次绕组22的二次电流I2上升后,缓缓减少。
二次电流导通期间检测电路1为对二次电流流过的期间(二次电流导通期间)进行检测的电路,将检测信号输出到导通时间生成电路7。
另外,二次电流导通期间检测电路1是在设二次电流导通期间为T1,二次电流断开期间为T2时,对用T1/(T1+T2)=T1/T3表示的二次电流导通占空比进行检测的电路,将其检测信号输出到占空比乘法电路2。
占空比乘法电路2是对由二次电流导通期间检测电路1检测出的二次电流导通占空比乘以能够根据外部信号Sa来改变的常数的电路,将乘法结果输出到乘法电路4。
输入端与开关元件8的源极连接的峰值电流检测电路3,是检测一次电流的峰值的电路,输出到乘法电路4的检测信号的电平能够根据外部信号Sb来改变。
乘法电路4是将从占空比乘法电路2输入的乘法结果与从峰值电流检测电路3输入的检测结果相乘的电路,将乘法结果输出到误差放大电路6的反相输入端子。放大电路5以能够根据外部信号Sc来改变的放大率使基准电压Vref放大。放大电路5的输出被输入到误差放大电路6的非反相输入端子。
误差放大电路6是将乘法电路4的输出与放大电路5的输出的误差放大的电路。误差放大电路6的输出被输入到导通时间生成电路7。
导通时间生成电路7,根据二次电流导通期间检测电路1的输出生成开关元件8的导通时刻,根据误差放大电路6的输出生成开关元件8的导通时间由此生成开关控制信号,根据该开关控制信号驱动开关元件8的栅极对开关元件8进行开关(导通时间生成电路7相对于开关控制电路)。
图2表示图1结构中的乘法电路4周边的结构。将二次电流导通期间检测电路1输出的二次电流导通占空比T1/T3的值设为A时,占空比乘法电路2对A乘以与外部信号Sa相应的可变的常数a(第一常数),所以占空比乘法电路2的输出为A’=A×a=(T1/T3)×a(A’为第一值)。
另外,峰值电流检测电路3具有峰值电流乘法电路3A,将一次电流峰值Ipk1的值设为B时,峰值电流乘法电路3A对B乘以与外部信号Sb相应的可变的常数b(第二常数),所以峰值电流乘法电路3A的输出为B’=B×b=Ipk1×b(B’为第二值)。
因此,乘法电路4的输出为C=A’×B’=Ipk1×(T1/T3)×a×b。另外,放大电路5将基准电压Vref1以与外部信号Sc相应的可变的放大率1/c(1/c为第三常数)放大时,放大电路5的输出为Vref×1/c(第三常数)。
在此,导通时间生成电路7(图1),根据误差放大电路6的输出,调整开关元件8的导通时间以使得乘法电路4的输出与放大电路5的输出一致,从而控制一次电流的峰值。因此,在这样的控制下,
Ipk1×(T1/T3)×a×b=Vref×1/c,所以下述(2)式成立。
Ipk1×(T1/T3)=Vref×1/(a×b×c)…(2)
另外,从开关电源电路50供给到作为负载的LED阵列60的输出电流Iout,为二次电流I2的平均值。二次电流导通期间T1的二次电流I2的平均值,为二次电流I2的峰值Ipk2的1/2。作为二次电流导通期间T1与二次电流断开期间T2之和的期间T3的二次电流I2的平均值,为二次电流导通期间T1的二次电流I2的平均值乘以二次电流导通占空比T1/T3而得的值。因此,设一次绕组21的绕组数为N1,二次绕组22的绕组数为N2时,输出电流Iout用下面的(3)式表示。
Iout=(1/2)×Ipk2×(T1/T3)
=(1/2)×(N1/N2)×(T1/T3)×Ipk1…(3)
由此,根据(2)式和(3)式,
Iout=(1/2)×(N1/N2)×Vref×1/(a×b×c)…(4)
成立。
因此,使输出电流Iout一定,并且使常数a、b、c能够根据外部信号Sa、Sb和Sc改变,所以能够使输出电流Iout根据外部信号来改变。由此,能够应对省电化,且能够实现LED阵列60的调光应对功能。
另外,关于外部信号的输出,例如可以设为微机(未图示)根据来自遥控装置的无线信号使外部信号变化并输出。
<关于峰值电流检测电路的结构>
图3表示峰值电流检测电路3的一个结构例。图3所示的峰值电流检测电路3包括:一端与开关元件8的源极连接;另一端与接地电位连接的电流检测用电阻3a;输入端连接于开关元件8与电流检测用电阻3a的连接点的采样保持电路3b;和输入端与采样保持电路3b的输出端连接的缓冲电路3c。
采样保持电路3b在开关元件8的导通期间对一次电流I1的峰值电流值进行采样,在开关元件8的非导通期间保持峰值电流值。在此,一次电流检测电压V1=一次电流I1×电流检测用电阻3a的电阻值R1,所以一次电流I1的峰值电流值作为V1=Ipk1×R1被采样。另外,Ipk1为二次电流峰值乘以绕组数之比而得的值,所以V1为与二次电流峰值成比例的值。
另外,采样保持电路3b的输出结果由缓冲电路3c放大并输出。缓冲电路3c的放大率Ap能够根据外部信号Sb来改变。
因此,缓冲电路3c的输出电压V2(=峰值电流检测电路3的输出B’(图2)),为V2=Ipk1×R1×Ap,图2的峰值电流乘法电路3A中所乘的常数b为b=R1×Ap。即,常数b能够根据外部信号Sb来改变。
另外,图4表示在放大率AP=1的情况下的一次电流检测电压V1和缓冲电路3c的输出电压V2的波形例。
<关于二次电流导通期间检测电路的结构>
图5表示二次电流导通期间检测电路1的一个结构例。图5所示的二次电流导通期间检测电路1包括:输入端与辅助绕组23的一端连接的波形整形电路1A、和基准电压源Vref2。波形整形电路1A对产生于辅助绕组23的电压进行波形整形并输出。
图6表示一次电流I1、二次电流I2、辅助绕组电压V3、和波形整形电路1A的输出电压V4的波形例。当开关元件8导通时,一次电流I1缓缓增加,当开关元件8断开时,二次电流I2上升后缓缓减少。二次电流I2流过的期间产生辅助绕组电压V3。在此,设二次侧电压为Vout,二次绕组的绕组数为N2,辅助绕组的绕组数为N3时,V3=Vout×N3/N2。
在二次电流I2流过而产生辅助绕组电压V3的期间,辅助绕组电压V3为基准电压Vref2以上,波形整形电路1A在检测出这一现象的期间输出低电平的输出电压V4。然后,当二次电流I2变为零时,辅助绕组电压V3开始降低,低于基准电压Vref2。当波形整形电路1A检测出这一现象时,波形整形电路1A将输出电压V4作为高电平输出。
导通时间生成电路7(图1),将二次电流导通期间检测电路1的输出电压V4从低电平上升为高电平的时刻确定为使开关元件8导通的时刻。
另外,波形整形电路1A的输出电压V4为低电平的期间成为二次电流导通期间T1,为高电平的期间成为二次电流断开期间T2(图6)。因此,输出电压V4也作为二次电流导通占空比T1/T3的检测信号被捕捉,输出到占空比乘法电路2(图1)。
另外,如图7所示,也可以采用辅助绕组23的一端与整流用的二极管D1的阳极连接,二极管D1的阴极与平滑用的电容器C1的一端共同连接的结构,基于产生于辅助绕组23的电压在二极管D1的阴极与电容器C1的一端的共用连接点生成半导体器件10(图1)用的电源电压Vcc(由二极管D1和电容器C1构成电源电压生成电路)。
在电压源55(图1)的电压值>电源电压Vcc的电压值的情况下,消耗电流如果为一定,则电压源55的电压值越高,电力损失越增加。根据上述结构,利用辅助绕组23能够将电源电压Vcc调整为适当的电压值,能够尽可能抑制电力损失。
<关于乘法电路的结构>
图8表示乘法电路4、和占空比乘法电路2的一个结构例。占空比乘法电路2包括反相电路2A和或门电路2B。乘法电路4包括反相电路4A、开关4B、开关4C、和平滑电路4D。
二次电流导通期间检测电路1的输出由反相电路2A反相,反相结果和作为PWM(pulse width modulation:脉冲宽度调制)信号的外部信号Sa被输入到或门电路2B。根据或门电路2B的输出使开关4B开关,并且根据由反相电路4A将或门电路2B的输出反相而得的反相输出使开关4C开关。开关4B的一端与峰值电流检测电路3的输出端连接,开关4B与开关4C串联连接,开关4C的一端与接地电位连接。在开关4B与开关4C的连接点连接有平滑电路4D的输入端,平滑电路4D的输出端作为乘法电路4的输出端与误差放大电路6(图1)的反相输入端子连接。
图9表示图8所示的结构的各部分信号的波形例。二次电流导通期间检测电路1的输出如上所述,为从低电平变为高电平的数字信号(脉冲信号),将二次电流导通占空比T1/T3为50%时的反相电路2A的输出表示在图9的最上面。
另外,图9所示的外部信号Sa表示占空比为50%的情况。由此,或门电路2B的输出的占空比如图9所示为75%。
作为二次电流导通占空比T1/T3=A,设作为PWM信号的外部信号Sa的占空比为γ时,或门电路2B的输出的占空比A’如下面的(5)式所示。
A’=A+γ-A×γ…(5)
根据(5)式,A’=A×(A+γ-A×γ)/A,所以在图2的占空比乘法电路2中所乘的常数a为a=(A+γ-A×γ)/A。即,常数a能够根据外部信号Sa来改变。上述(4)式中的常数a为a≥100%,所以输出电流Iout有减少的倾向。
或门电路2B的输出为数字信号,开关4B导通时开关4C为非导通,开关4B为非导通时开关4C为导通。由此,开关4B导通时,开关4B、4C的连接点的信号X为X=B’(B’为峰值电流检测电路3的输出为模拟值),开关4C的导通时X=0。然后,信号X由平滑电路4D平滑,平滑电路4D的输出C为C=A’×B’。
在图9的情况下,或门电路2B输出的占空比A’=75%,所以平滑电路4D的输出C、即乘法电路4的输出为峰值电流检测电路3输出的75%。
接着,图10表示占空比乘法电路2的另一结构例。图10的结构与上述图8的结构相比不同点在于,在占空比乘法电路2中替代或门电路2B使用与门电路2C。
在这种结构的情况下,与门电路2C的输出的占空比A’如下面(6)式所示。
A’=A×γ…(6)
根据(6)式,在图2的占空比乘法电路2中所乘的常数a为a=γ。即,常数a能够根据外部信号Sa来改变。上述(4)式中的常数a为0%≤a≤100%,所以输出电流Iout有增加的倾向。
例如图11表示二次电流导通占空比为50%、外部信号Sa的占空比为50%的情况下的图10的各部分信号的波形。在这种情况下,与门电路2C的输出的占空比为25%。而且,乘法电路4的输出为峰值电流检测电路3输出的25%。
<其他的变形例>
以上,对本发明的实施方式的进行了说明,但只要在本发明的意旨的范围内,实施方式能够进行各种变形。
例如上述实施方式中所乘以的常数a、b和1/c的值能够根据外部信号Sa、Sb和Sc来改变,但也可以为这些常数中的至少一个可变的结构。
例如,也可以固定峰值电流检测电路3的缓冲电路3c(图3)的放大率。另外,也可以不设置缓冲电路3c(这种情况下即常数b=R1)。
另外,也可以例如固定放大电路5(图1)的放大率。另外,也可以不设置放大电路5,将基准电压Vref1直接输入到误差放大电路6(这种情况下即与常数1/c=1同等)。
另外,也可以例如将输入到占空比乘法电路2的外部信号Sa的占空比固定。
另外,如图12所示,也可以不设置占空比乘法电路2,将二次电流导通期间检测电路1的输出经由反相电路4A输入到开关4B,并且将二次电流导通期间检测电路1的输出直接输入到开关4C。在这种情况下,即与常数a=1同等。
图13表示二次电流导通占空比A为50%的情况下的图12所示的结构的各部分的信号波形。在这种情况下,乘法电路4的输出为峰值电流检测电路输出B’的50%。
另外,也可以不设置峰值电流检测电路3,而设置与图3所示的峰值电流检测电路3的结构同样的电路,替代开关元件8而将二次绕组22的一端与该电路的电流检测用电阻3a连接。在这种情况下,V2=Ipk2×R1×Ap,在此,Ipk2=Ipk1×(N1/N2),所以V2=Ipk1×(N1/N2)×R1×Ap。因此,常数b=(N1/N2)×R1×Ap。
另外,作为本发明的LED照明装置的具体例子,能够列举LED灯泡、天花灯和直管型灯管等。
附图标记的说明
1 二次电流导通期间检测电路
2 占空比乘法电路
3 峰值电流检测电路
4 乘法电路
5 放大电路
6 误差放大电路
7 导通时间生成电路
8 开关元件
10 半导体器件
20 变压器
21 一次绕组
22 二次绕组
23 辅助绕组
30 整流平滑电路
55 电压源
60 LED阵列
Claims (13)
1.一种回扫方式的开关电源电路,其包括:包含一次绕组和二次绕组的变压器;和与所述一次绕组连接的开关元件,所述开关电源电路的特征在于,包括:
乘法电路,其将流过所述二次绕组的二次电流的导通占空比乘以规定的第一常数而得的第一值,和流过所述一次绕组的一次电流的峰值乘以规定的第二常数而得的第二值相乘;和
开关控制电路,其对所述开关元件进行开关控制,使得所述乘法电路的乘法结果与基准电压乘以规定的第三常数而得的第三值一致,
所述第一常数、所述第二常数和所述第三常数中的至少一个能够根据外部信号来改变。
2.如权利要求1所述的开关电源电路,其特征在于:
所述乘法电路被输入表示所述第一值的数字信号和表示所述第二值的模拟信号,输出作为模拟信号的乘法结果。
3.如权利要求1或2所述的开关电源电路,其特征在于:
包括峰值电流检测电路,
所述峰值电流检测电路包括:
检测所述一次电流的电流检测电路;和
采样保持电路,其在所述开关元件的导通期间对所述电流检测电路的输出的最大值进行采样,在所述开关元件的非导通期间保持所采样得到的值,
所述峰值电流检测电路输出所述第二值。
4.如权利要求3所述的开关电源电路,其特征在于:
所述峰值电流检测电路还包括以规定的放大率使所述采样保持电路的输出放大的缓冲电路。
5.如权利要求4所述的开关电源电路,其特征在于:
所述缓冲电路的放大率能够根据所述外部信号来改变。
6.如权利要求3~5中任一项所述的开关电源电路,其特征在于:
所述电流检测电路检测出与所述二次电流成比例的值。
7.如权利要求1~6中任一项所述的开关电源电路,其特征在于:
所述变压器在所述一次绕组侧还包括辅助绕组,
所述开关电源电路还包括二次电流导通期间检测电路,所述二次电流导通期间检测电路基于产生于所述辅助绕组的电压,对所述二次电流的导通期间进行检测,并且还对所述二次电流的导通占空比进行检测。
8.如权利要求7所述的开关电源电路,其特征在于:
所述二次电流导通期间检测电路包含波形整形电路,该波形整形电路被输入产生于所述辅助绕组的电压,比较该电压与基准电压,输出由高电平和低电平构成的数字信号。
9.如权利要求7或8所述的开关电源电路,其特征在于,包括:
包含所述开关控制电路的半导体器件;和
基于产生于所述辅助绕组的电压来生成所述半导体器件的电源电压的电源电压生成电路。
10.如权利要求1~9中任一项所述的开关电源电路,其特征在于:
还包括或门电路,该或门电路被输入表示所述二次电流的导通占空比的数字信号和作为PWM信号的所述外部信号,输出所述第一值。
11.如权利要求1~9中任一项所述的开关电源电路,其特征在于:
还包括与门电路,该与门电路被输入表示所述二次电流的导通占空比的数字信号和作为PWM信号的所述外部信号,输出所述第一值。
12.如权利要求1~11中任一项所述的开关电源电路,其特征在于:
还包括以能够根据所述外部信号来改变的放大率将所述基准电压放大,输出所述第三值的放大电路。
13.一种LED照明装置,其特征在于,包括:
权利要求1~12中任一项所述的开关电源电路;和与所述开关电源电路的输出侧连接的LED负载。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012069664 | 2012-03-26 | ||
JP2012-069664 | 2012-03-26 | ||
PCT/JP2013/058261 WO2013146580A1 (ja) | 2012-03-26 | 2013-03-22 | スイッチング電源回路、及びled照明装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104272572A true CN104272572A (zh) | 2015-01-07 |
CN104272572B CN104272572B (zh) | 2017-10-03 |
Family
ID=49259835
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201380017147.5A Expired - Fee Related CN104272572B (zh) | 2012-03-26 | 2013-03-22 | 开关电源电路和led照明装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9263957B2 (zh) |
JP (1) | JP5770364B2 (zh) |
CN (1) | CN104272572B (zh) |
WO (1) | WO2013146580A1 (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107432061A (zh) * | 2015-02-17 | 2017-12-01 | 飞利浦灯具控股公司 | 照明装置 |
CN113991980A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-01-28 | 深圳市芯茂微电子有限公司 | 开关电源的控制方法、控制器及开关电源 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5842366B2 (ja) * | 2011-04-04 | 2016-01-13 | 富士電機株式会社 | スイッチング電源制御回路 |
CN103490648B (zh) * | 2013-10-10 | 2015-12-09 | 成都芯源系统有限公司 | 隔离式开关变换器及其控制方法 |
EP2905900A1 (en) * | 2014-02-11 | 2015-08-12 | Dialog Semiconductor (UK) Limited | Switching control of a bipolar transistor for DCDC power converters |
JP6485047B2 (ja) * | 2015-01-08 | 2019-03-20 | 富士電機株式会社 | スイッチング電源装置 |
CN109995254B (zh) * | 2017-12-29 | 2020-12-29 | 东南大学 | 一种提高同步整流原边反馈反激式电源动态性能的方法 |
CN109149973B (zh) * | 2018-10-08 | 2023-12-01 | 深圳市力生美半导体股份有限公司 | 恒流输出控制电路及其设计方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090001954A1 (en) * | 2007-06-28 | 2009-01-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Switching power supply |
JP2010081779A (ja) * | 2008-09-01 | 2010-04-08 | Kawasaki Microelectronics Inc | 電源装置及びこの電源装置のスイッチング方法 |
US20100309690A1 (en) * | 2009-06-09 | 2010-12-09 | Panasonic Corporation | Switching power supply apparatus and semiconductor device |
CN102347693A (zh) * | 2010-07-30 | 2012-02-08 | 美国思睿逻辑有限公司 | 具有可选降压模式操作的集成电路开关电源控制器 |
CN102820799A (zh) * | 2011-06-06 | 2012-12-12 | 夏普株式会社 | 开关电源电路、半导体器件以及led照明装置 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5950772A (ja) * | 1982-09-16 | 1984-03-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電源装置 |
JPH04108386A (ja) | 1990-08-28 | 1992-04-09 | Agency Of Ind Science & Technol | 変異α―アミラーゼ |
JPH04108386U (ja) * | 1991-03-01 | 1992-09-18 | テイーデイーケイ株式会社 | 出力可変型電源装置 |
JP2005086886A (ja) * | 2003-09-08 | 2005-03-31 | Densei Lambda Kk | 電源装置 |
JP4064377B2 (ja) * | 2004-07-20 | 2008-03-19 | 松下電器産業株式会社 | スイッチング電源装置およびスイッチング電源用半導体装置 |
US7723964B2 (en) * | 2004-12-15 | 2010-05-25 | Fujitsu General Limited | Power supply device |
WO2007088577A1 (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-09 | Mitsumi Electric Co., Ltd. | スイッチング電源装置および電源制御用半導体集積回路 |
JP5343393B2 (ja) | 2008-04-28 | 2013-11-13 | 富士電機株式会社 | スイッチング電源制御用半導体装置 |
EP2254227A1 (en) * | 2009-05-19 | 2010-11-24 | STMicroelectronics Design and Application S.R.O. | Control device for a constant current flyback converter |
JP2011244619A (ja) * | 2010-05-19 | 2011-12-01 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | スイッチング電源装置 |
US8599581B2 (en) * | 2012-02-16 | 2013-12-03 | Fremont Micro Devices (Sz) Limited | Primary-side regulated modulation controller with improved transient response and audile noise |
-
2013
- 2013-03-22 US US14/384,342 patent/US9263957B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-03-22 CN CN201380017147.5A patent/CN104272572B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-03-22 WO PCT/JP2013/058261 patent/WO2013146580A1/ja active Application Filing
- 2013-03-22 JP JP2014507817A patent/JP5770364B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090001954A1 (en) * | 2007-06-28 | 2009-01-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Switching power supply |
JP2010081779A (ja) * | 2008-09-01 | 2010-04-08 | Kawasaki Microelectronics Inc | 電源装置及びこの電源装置のスイッチング方法 |
US20100309690A1 (en) * | 2009-06-09 | 2010-12-09 | Panasonic Corporation | Switching power supply apparatus and semiconductor device |
CN102347693A (zh) * | 2010-07-30 | 2012-02-08 | 美国思睿逻辑有限公司 | 具有可选降压模式操作的集成电路开关电源控制器 |
CN102820799A (zh) * | 2011-06-06 | 2012-12-12 | 夏普株式会社 | 开关电源电路、半导体器件以及led照明装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107432061A (zh) * | 2015-02-17 | 2017-12-01 | 飞利浦灯具控股公司 | 照明装置 |
CN107432061B (zh) * | 2015-02-17 | 2020-02-21 | 飞利浦灯具控股公司 | 照明装置 |
CN113991980A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-01-28 | 深圳市芯茂微电子有限公司 | 开关电源的控制方法、控制器及开关电源 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104272572B (zh) | 2017-10-03 |
US9263957B2 (en) | 2016-02-16 |
WO2013146580A1 (ja) | 2013-10-03 |
US20150048755A1 (en) | 2015-02-19 |
JPWO2013146580A1 (ja) | 2015-12-14 |
JP5770364B2 (ja) | 2015-08-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104272572A (zh) | 开关电源电路和led照明装置 | |
CN101102079B (zh) | 功率因子校正电路及其方法 | |
CN103312200A (zh) | 功率变换器、限流单元、控制电路及相关控制方法 | |
TW201640807A (zh) | 用於調節電源轉換系統的系統控制器和方法 | |
US20120201065A1 (en) | Power factor correction circuit | |
JP6559081B2 (ja) | 電力変換装置 | |
KR20100048769A (ko) | 역률 보상 회로 및 역률 보상 회로의 구동 방법 | |
US9641071B2 (en) | Cuk based current source | |
US20210091678A1 (en) | Control method and control circuit | |
US10491124B2 (en) | BiFRED converter and a method of driving an output load | |
US9998005B2 (en) | Single inductor dual output voltage converter and the method thereof | |
JP2011072159A (ja) | 電力変換装置及び制御回路 | |
WO2017009950A1 (ja) | 多相力率改善回路 | |
CN203352469U (zh) | 功率变换器、限流单元和控制电路 | |
US20130181772A1 (en) | Primary-side feedback controlled ac/dc converter with an improved error amplifier | |
CN205160398U (zh) | 自适应采样电路、印刷电路板、原边反馈恒压系统及开关电源系统 | |
JP2010226833A (ja) | コンパレータおよびdc−dcコンバータ | |
US20200301458A1 (en) | Dc-dc converter with improved regulation accuracy | |
JP2010183335A (ja) | パルス幅変調回路、パルス幅変調方法及びレギュレータ | |
CN203747654U (zh) | 一种具有输入电压补偿电路的dc-dc转换器 | |
JP2011083049A (ja) | 電圧変換装置 | |
CN104753346A (zh) | 一种提高buck电路的效率的技术 | |
US20220311338A1 (en) | Inductor current reconstruction circuit, power converter and inductor current reconstruction method thereof | |
US8929100B2 (en) | Power converter enabling suppression of magnetic flux bias in a transformer of the converter | |
KR102642655B1 (ko) | 스위칭 전원의 역률 개선용 pwm 제어 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171003 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |