CN105722273B - 一种自激振荡驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自激振荡驱动电路，包括滤波装置、驱动装置、开关装置、与所述开关装置连接的采样装置、以及变压器，所述变压器至少包括一自激驱动绕组，所述驱动装置控制所述开关装置的导通和关断，所述驱动装置、自激驱动绕组、开关装置以及采样装置形成一回路，其特征在于：所述自激振荡驱动电路还包括连接于所述驱动装置、自激驱动绕组、开关装置以及采样装置形成的回路之间的电流控制装置以进一步控制所述开关装置，所述电流控制装置包括一稳压装置，所述稳压装置的一端连接所述驱动装置和开关装置，另一端连接所述采样装置不与驱动装置连接的一端。

Description

一种自激振荡驱动电路

【技术领域】

本发明涉及一种驱动电路，尤其指一种发光二极管的驱动电路。

【背景技术】

伴随着发光二极管（LED）技术及产品的广泛应用，与之配套的LED驱动电源的需求也日益增长，为了降低LED驱动电源的设计和生产成本，从而降低LED灯具的价格，自激振荡电路也越来越受到重视。如图1所示，一种非隔离降压电路式自激振荡驱动电路200包括驱动电源201、保险丝F2、整流桥202、滤波装置203、启动装置204、驱动装置205、变压器206、开关装置207、以及采样装置208。非隔离降压电路式自激振荡驱动电路200用于驱动LED负载。变压器206具有自激驱动绕组209。图1和图2所示的电路都是自激振荡驱动电路的一种拓扑结构。

通过自激驱动绕组和开关装置的截止、放大和饱和导通实现电路自激振荡工作，电路中电感或者变压器工作在临界模式，工作频率会随输入电压、负载（即LED）而变化，所有的电路都无需额外控制芯片和价格较为昂贵的场效应管。然而现有技术中的自激振荡电路虽然成本低，但由于在自激振荡电路中没有输出电流的闭环反馈，而且自激振荡电路中也没有类似集成控制芯片内部那样的高精度电压参考信号，开环的控制使得输出电流在输入电压变化和输出负载变化时也产生较大的变化。从实际的测试结果来看，一款采用如图2中所示降压电路式自激振荡驱动电路的产品，在输入电压变化正负20%的情况下，输出电流变化达到正17%和负26%；而在输出电压变化正负13%的情况下，输出电流变化则有正负8%，如此大的输出电流范围变化会导致LED灯具的光输出也相应产生较大变化，影响灯具的实际使用效果，而且对灯具散热设计以及LED灯珠寿命也会有一定的影响。

因此，为了克服上述缺陷，有必要提供一种改进的提高自激振荡驱动电路恒流精度的电路。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种具有较高恒流精度的自激振荡驱动电路。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种自激振荡驱动电路，包括滤波装置、驱动装置、开关装置、与所述开关装置连接的采样装置、以及变压器，所述变压器至少包括一自激驱动绕组，所述驱动装置控制所述开关装置的导通和关断，所述驱动装置、自激驱动绕组、开关装置以及采样装置形成一回路，其特征在于：所述自激振荡驱动电路还包括连接于所述驱动装置、自激驱动绕组、开关装置以及采样装置形成的回路之间的电流控制装置以进一步控制所述开关装置。

相较于现有技术，本发明自激振荡驱动电路有以下优点：输出电流的变化较小，恒流精度较高。

【附图说明】

图1为现有技术中非隔离降压电路式自激振荡驱动电路的电路图。

图2为本发明自激振荡驱动电路的结构框图。

图3为本发明中不具有电流控制装置的隔离反激式自激振荡驱动电路的电路图。

图4为本发明自激振荡驱动电路的电流控制装置的第一种实施方式的电路图。

图5为本发明自激振荡驱动电路的电流控制装置的第二种实施方式的电路图。

图6为本发明自激振荡驱动电路的具有电压信号引入装置的第一种实施方式的电流控制装置的电路图。

图7为本发明自激振荡驱动电路的具有电压信号引入装置的第二种实施方式的电流控制装置的电路图。

图8为本发明自激振荡驱动电路的第一种较佳实施例的电路图。

图9为本发明自激振荡驱动电路的第二种较佳实施例的电路图。

图10为本发明自激振荡驱动电路的第一、第二种较佳实施例中开关装置的集电极的电流波形。

【具体实施方式】

请参照图2所示，本发明自激振荡驱动电路1包括连接输入电压V1的滤波装置10、驱动装置20、开关装置Q1以及变压器30。自激振荡驱动电路1的输出电流用于驱动负载LED以点亮LED。变压器30至少包括一自激驱动绕组L2。驱动装置20用于控制开光装置Q1导通和关断，从而通过自激驱动绕组L2、开关装置Q1的截止、放大和导通以实现电路自激振荡工作。开关元件Q1与自激驱动绕组L2之间连接一采样装置Rs，以提供采样信号控制开关元件Q1的截止、导通。

驱动装置10、自激驱动绕组L2、开关装置Q1以及采样装置Rs形成一回路。自激振荡驱动电路1还包括位于驱动装置10、自激驱动绕组L2、开关装置Q1以及采样装置Rs形成的回路之间的电流控制装置40。

除了现有技术中的自激振荡驱动电路，本发明自激振荡驱动电路还可以为其他形式，如图3所示，本发明的自激振荡驱动电路还可以是一种隔离反激式自激振荡驱动电路100。该隔离反激式自激振荡驱动电路100包括驱动电源101、保险丝F1、整流桥102、滤波装置103、启动装置104、驱动装置105、变压器106、开关装置107、以及采样装置108。隔离反激式自激振荡驱动电路100用于驱动LED负载。变压器106具有自激驱动绕组109。其他实施例中，自激振荡驱动电路100还可以为非隔离降压电路式自激振荡驱动电路或者其他形式。本发明的电流控制装置40适合各种自激振荡驱动电路，不已说明书中的实施例为限。

请参照图4所示，本发明第一种实施方式中，电流控制装置40a包括开关元件Q2以及与开关元件Q2连接的电压控制元件41。开关元件Q2的一端连接开关装置Q1和驱动装置，开关元件Q2的另一端连接电压控制元件41；电压控制元件41的一端连接开关元件Q2，另一端连接采样装置Rs与开关装置Q1之间。由于输入电压的变化，开关装置Q1的导通时间增长，使得开关装置Q1的电流峰值增大。当开关装置Q1的电流峰值增大到一定值时，开关元件Q2导通。由于开关装置Q1的导通需要足够的压降作为条件，设置开关元件Q2导通时开关装置Q1上不具有足够的压降，从而开关装置Q1达不到导通条件，即关断。这样通过开关装置Q1的电流不会持续增大，自激振荡驱动电路1的输出电流不会持续增大变化。这样，当输入电压变化导致经过开关装置Q1的电流超过一定值时，开关元件Q2导通，开关装置Q1关断，使得自激振荡电路1的输出电压不会随着输入电压的变化的增大而增大变化，从而控制输出电流的变化范围，使负载LED的发光更稳定。其中的电压控制元件41用于调节开关元件Q2一端的电压，从而控制开关元件Q2导通的时间，即设定一定的条件，使输入电压上升到一定数值时，开关元件Q2的一端电压才达到开关元件Q2的导通条件。电压控制元件41可以是二极管、电阻、稳压管或者它们的组合。

请参照图5所示，本发明第二种实施方式中，电流控制装置40b包括稳压装置Z，稳压装置Z的一端连接驱动装置20和开关装置Q1，另一端连接采样装置Rs不与驱动装置20连接的一端。开关装置Q1的导通需要两端有足够的压降。开关装置Q1的一端电压始终保持与稳压装置Z的电压相同，因此当输入电压变化使得开关装置Q1的电流增大时，采样装置Rs的电压Vrs也增大。当电压Vrs上升到一定程度时，由于稳压装置Z的作用，开关装置Q1的两端没有了足够的压降，从而开关装置Q1关断，采样装置Rs的电压Vrs不会再持续增大，使得输出电流不会变化范围太大。开关装置Q1可以为三极管，稳压装置Z是限流用稳压管。当采用负温度特性的稳压管时，稳压装置Z还可以用来抵消为三极管的开关装置Q1的基极和发射极的负温度特性。通常情况下，稳压装置Z采用稳压二极管。

进一步的，请参照图6至图7所示，当对恒流精度有更进一步的要求时，电流控制装置40还包括一电压信号引入装置42或43。第一种电压信号引入装置42对应第一种电流控制装置40a。第二种电压信号引入装置43对应第二种电流控制装置40b。电压信号引入装置42、43一端与自激驱动绕组L2连接，另一端与采样装置Rs连接。根据电路特性，电压信号引入装置42、43两端的电压的加权之和是一设定值，即电压Va与电压Vrs的加权之和为设定值。因此当输入电压的变化使开关装置Q1的电流增大到一定值之后，采样装置Rs的电压Vrs的变化会与输入输出电压差值的变化呈反向。因此当自激振荡驱动电路的输入电压变化超过一定范围时，其输出电流不会因为输入电压的变化增大而增大变化，从而减小了输出电流的变化范围，使输出电流更稳定，恒流精度更高。

请参照图6所示，针对于第一种实施方式的第一种电流控制装置40，电压信号引入装置42包括一阻抗元件421以及一电阻元件Rb。阻抗元件421可以是电容、电阻或者它们的组合。阻抗元件421的一端连接自激驱动绕组L2，另一端连接电阻元件Rb；电阻元件Rb一端连接阻抗元件421，另一端连接采样装置Rs与开关装置Q1之间。

请参照图7所示，针对于第二种实施方式的第二种电流控制装置41，电压信号引入装置43为一个单一的元件即可。电压信号引入装置43可以是二极管、电阻或者电容元件或者它们的组合。

具体的，请参照图8所示，本发明第一较佳实施例中，自激振荡驱动电路1a包括连接输入电压的滤波装置11、启动装置12、开关装置Q1、自激驱动绕组L2、采样装置Rs、电流控制控制装置13以及驱动装置14。开关装置Q1为功率三极管，包括为基极b1、发射极e1以及集电极113。电流控制装置13包括开关元件Q2、稳压管Z2、电阻R6以及电阻R2。开关元件Q2为功率三极管，包括基极b2、发射极e2和集电极c2。采用稳压管Z2，不仅可以改变触发电平信号，选择一个正温度系数的稳压管还可以抵消开关元件Q2基极b2和发射极e2的负温度特性。开关装置Q1也为功率三极管，包括基极b1、发射极e1和集电极c1。电阻R12作为开关元件Q2的泄放电阻，减少稳压管Z2漏电流对开关元件Q2基极b2的影响。当输入电压的变化使得开关装置Q1电流增大，电阻R6采采样装置Rs的电压Vrs。采样装置Rs的电压Vrs上升到一定值时，触发稳压二极管Z2工作，此时开关元件Q2的基极b2加载了电压，流入开关元件Q2基极b2的电流达到一定值，使得开关元件Q2导通。开关元件Q2导通后，开关装置Q1的基极b1接地，从而使得开关装置Q1的基极b1和发射极e1的压差减小，流入开关装置Q1基极b1的电流达不到开关装置Q1的导通条件而关断。开关装置Q1关断后，流过开关装置Q1的电流峰值不会再持续增大，从而限制了自激振荡驱动电路1a的输出电流波动过大。

请参照图9所示，本发明第二较佳实施例中，自激振荡驱动电路2a包括连接输入电压的整流装置26、滤波装置21、启动装置22、开关装置Q1、变压器25、采样装置Rs、电流控制控制装置23以及驱动装置24。变压器25包括绕组L1和自激驱动绕组L2。开关装置Q1为功率三极管，包括为基极b1、发射极e1以及集电极c1。电流控制装置23包括开关元件Q2、稳压二极管Z2、电阻R2、电阻R6、以及电压信号引入装置231。电压信号引入装置231包括电阻R7。电阻R6的一端与电阻R7和稳压二极管Z2连接，另一端连接于采样装置Rs与开关装置Q1之间。电阻R7一端连接电阻R6的一端和稳压二极管Z2，另一端连接自激驱动绕组L2。自激驱动绕组L2电压信号经过电阻R7和电阻R6与采样信号叠加连接到稳压二极管Z2。开关元件Q2为功率三极管，包括基极b2、发射极e2和集电极c2。开关装置Q1也为功率三极管，包括基极b1、发射极e1和集电极c2。电阻R2作为开关元件Q2的泄放电阻，减少稳压二极管Z2漏电流对开关元件Q2基极b2的影响。假设整流装置26后的电压为Vin，输出电压为Vo，绕组L1和自激驱动绕组L2的匝数比为N，稳压管Z2的电压为VZ2，开关元件Q2的基极b2和发射极e2正向导通压降为Vbe，流过开关装置Q1集电极c1电流为IQ1。从图9可以得到，当开关装置Q1导通时，电流IQ1以一定斜率上升，此时绕组L1两端电压为Vin-Vo，耦合到自激驱动绕组L2两端的电压则为（Vin-Vo）/N，当电流IQ1到达设定峰值、开关元件Q2工作时有以下关系式成立：

从上式可以看到，当输入输出电压差值变大时，电流IQ1峰值会相应变小，反之则电流IQ1峰值会相应变大。在高功率因数设计应用中，输入电压Vin呈现正弦波峰形状，而电流IQ1峰值则相应呈现正弦波谷形状；在不同的输入电压工作时，高输入电压的电流IQ1则比低输入电压的电流IQ1要小，从而减少输出电流由于输入电压输出电压波动引起的变化。从而有效限制输出电流变化过大，且增加了恒流精度。

请参照图10所示，为第一较佳实施例和第二较佳实施例的电流IQ1波形示意图，其中线条x是未加任何电流控制装置时的包络波形；而线条y则是加入第一较佳实施例中电流控制装置13后的包络波形，可见电流IQ1峰值得到一定的削减；线条z是加入第二较佳实施例中电流控制装置23的包络波形，电流IQ1峰值得到进一步的削减。测试的结果表明，第二较佳实施例中，在输入电压变化±20%的情况下，输出电流变化只有+1%和-4%；而在输出电压变化±13%的情况下，输出电流变化则只有±1%；同时，温度测试表明，所加电流控制装置对恒流精度的影响在环境温度变化±25°C的情况下只有±2.5%，实验结果验证了所加电流控制装置对输出恒流特性在不同工作条件下的极大改善。

其他实施例中，自激振荡驱动电路的拓扑还有很多种，比如升压电路式自激振荡驱动电路或者其他降压电路式自激振荡驱动电路。本发明适用于各种自激振荡驱动电路，不以说明书中所例举的实施例为限。

Claims (3)

1.一种自激振荡驱动电路，包括滤波装置、驱动装置、开关装置、与所述开关装置连接的采样装置、以及变压器，所述变压器至少包括一自激驱动绕组，所述驱动装置控制所述开关装置的导通和关断，所述驱动装置、自激驱动绕组、开关装置以及采样装置形成一回路，其特征在于：所述自激振荡驱动电路还包括连接于所述驱动装置、自激驱动绕组、开关装置以及采样装置形成的回路之间的电流控制装置以进一步控制所述开关装置，所述电流控制装置包括一稳压装置，所述稳压装置的一端连接所述驱动装置和开关装置，另一端连接所述采样装置不与驱动装置连接的一端，所述稳压装置为稳压二极管，所述电流控制装置还包括电压信号引入装置，所述电压信号引入装置一端连接自激驱动绕组，另一端连接采样装置与开关装置之间。

2.如权利要求1所述的自激振荡驱动电路，其特征在于：所述电压信号引入装置为二极管、电阻、电容元件或者它们的组合。

3.如权利要求2所述的自激振荡驱动电路，其特征在于：所述开关装置为三极管，包括基极、集电极以及发射极，所述采样装置一端连接所述开关装置的发射极，另一端连接所述稳压二极管，所述稳压二极管的一端连接所述开关装置的基极，另一端连接所述采样装置。