CN111954345B - Bifred变换器及其控制方法及应用其的led驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种BIFRED变换器及其控制方法及应用其的LED驱动电路，交流输入经整流电路后得到所述变换器的输入电压，所述变换器所述变换器包括第一电感、输入二极管、功率管、储能电容、变压器、输出二极管和控制电路，所述第一电感和所述输入二极管串联后形成串联电路，所述串联电路第一端连接所述整流电路的第一输出端，所述串联电路第二端连接所述功率管的第一端，所述功率管的第二端通过采样电阻连接所述整流电路的第二输出端；所述储能电容和所述变压器的原边电感串联，所述变压器的副边电感连接所述输出二极管；采样所述变压器原边电流及功率管电流以控制输出电流达到恒流。本发明变换器输出电流纹波较小，输出效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力电子技术领域，特别涉及一种BIFRED变换器及其控制方法及应用其的LED驱动电路。
背景技术
一种现有的BIFRED变换器原理图如图1所示，交流输入经整流电路后得到变换器输入电压，电感L1和二极管D1串联后一端连接整流电路其中一个输出端，另一端连接开关管Q1第一端；开关管Q1第二端连接整流电路另一个输出端。电感L2通过电容C1连接开关管Q1。电容C2通过二极管D2连接电感L2，LED负载并联在变换器输出端。开关管Q1导通时，电感L1充电；开关管Q1关断时，电感L1放电，电容C1充电，部分电流流经电感L2给LED负载供电。现有的变换器常采用峰值电流控制或者次级侧电流闭环控制，但输出电流纹波仍然较大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种输出电流纹波较小和输出效率高的BIFRED变换器及其控制方法及应用其的LED驱动电路，用于解决现有技术存在输出电流纹波较大的的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种交流输入经整流电路后得到所述变换器的输入电压，其特征在于：所述变换器包括第一电感、输入二极管、功率管、储能电容、变压器、输出二极管和控制电路，所述第一电感和所述输入二极管串联后形成串联电路，所述串联电路第一端连接所述整流电路的第一输出端，所述串联电路第二端连接所述功率管的第一端，所述功率管的第二端通过采样电阻连接所述整流电路的第二输出端；所述储能电容和所述变压器的原边电感串联，所述变压器的副边电感连接所述输出二极管；
所述功率管关断时，所述控制电路采样所述变压器原边电流得到第一采样电流；所述功率管导通时，所述控制电路采样流过功率管的电流得到第二采样电流；所述控制电路根据所述第一采样电流和所述第二采样电流得到表征变换器输出电流的平均信号；所述控制电路将所述平均信号和参考信号的误差放大后得到所述功率管的控制信号，用以控制输出电流为恒流。
可选的，所述功率管关断时，所述控制电路采样储能电容和原边电感公共连接端的电压得到采样电压，当所述采样电压大于基准电压时，所述控制电路控制所述功率管维持关断。
可选的，所述控制电路包括均值电路，所述功率管关断时，所述均值电路采样所述变压器原边电流得到第一采样电流，所述均值电路在第一时间内对所述第一采样电流进行积分以得到第一平均信号，所述第一平均信号表征功率管关断时间内流过变压器原边的平均电流；所述功率管导通时，所述均值电路采样所述功率管电流得到第二采样电流，所述均值电路在第二时间内对所述第二采样电流进行积分以得到第二平均信号，所述第二平均信号表征功率管导通时间内流过功率管的平均电流；根据所述第一平均信号和所述第二平均信号得到表征变换器输出电流的平均信号。
可选的，所述控制电路还包括误差放大器，所述误差放大器第一输入端接收所述平均信号，所述误差放大器第二输入端接收所述参考信号，其输出端输出所述控制信号。
可选的，所述功率管导通时，所述控制电路采样流过所述功率管的电流得到第一采样电流，当所述第一采样电流大于第一基准时，所述控制电路控制所述功率管关断。
本发明还提供一种LED控制驱动电路，包括以上所述的任意一种BIFRED变换器。
本发明还提供了一种BIFRED变换器的控制方法，交流输入经整流电路后得到所述变换器的输入电压，其特征在于：所述变换器包括第一电感、输入二极管、功率管、储能电容、变压器和输出二极管，所述第一电感和所述输入二极管串联后形成串联电路，所述串联电路第一端连接所述整流电路的第一输出端，所述串联电路第二端连接所述功率管的第一端，所述功率管的第二端通过采样电阻连接所述整流电路的第二输出端；所述储能电容和所述变压器的原边电感串联，所述变压器的副边电感连接所述输出二极管；
所述功率管关断时，采样所述变压器原边电流得到第一采样电流；所述功率管导通时，采样流过功率管的电流得到第二采样电流；根据所述第一采样电流和所述第二采样电流得到表征变换器平均输出电流的平均信号，将所述平均信号和参考信号的误差放大后得到所述功率管的控制信号，用以控制输出恒流。
可选的，所述功率管关断时，所述控制电路采样储能电容和原边电感公共连接端的电压得到采样电压，当所述采样电压大于基准电压时，控制所述功率管维持关断。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：所述功率管关断时，采样所述变压器原边电流得到第一采样电流；所述功率管导通时，采样流过功率管的电流得到第二采样电流；根据所述第一采样电流和所述第二采样电流得到表征变换器平均输出电流的平均信号，将所述平均信号和参考信号的误差放大后得到所述功率管的控制信号，用以控制输出恒流。本发明变换器输出恒流，纹波较小，输出效率高。
附图说明
图1为现有技术BIFRED变换器及应用其的LED驱动电路原理图；
图2为本发明BIFRED变换器及应用其的LED驱动电路原理图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图2所示，示意了本发明BIFRED变换器及应用其的LED驱动电路原理图，BIFRED变换器包括第一电感L0、输入二极管D0、功率管M0、变压器T1、储能电容C01和输出二极管D01，所述第一电感L0和所述输入二极管D0串联后形成串联电路，所述串联电路第一端连接整流电路的第一输出端，所述串联电路第二端连接所述功率管M0的第一端，所述功率管M0的第二端通过采样电阻RS1连接所述整流电路的第二输出端。所述变压器原边电感和储能电容C01串联，所述变压器副边电感和二极管D01连接后和电容C02并联，LED负载并联在电容C02两端。分压电阻R1和电阻R2串联后其一端连接储能电容C01和原边电感的公共连接端，其另一端连接整流电路第二输出端。电阻R1和电阻R2公共连接端的电压为采样电压VC2。
所述功率管导通时，第一电感L0储能，储能电容C01放电，原边电感充电，变压器磁芯储能，原、副边电感电压均上负下正，输出二极管D01截止；所述功率管关断时，第一电感L0释能，储能电容C01充电，原边电感放电变压器磁芯释能，原、副边电感电压均上正下负，输出二极管D01导通，副边电感产生的电流为第一电感L0放电在副边电感产生的电流与原边电感放电磁芯释能在副边电感产生的电流之和。
所述控制电路包括均值电路U100、运放U101和第一比较器U102和第二比较器U103。所述功率管M0关断时，所述均值电路采样所述变压器原边电流得到第一采样电流IRS1，并得到其峰值电流IA1，在功率管M0关断时间内，计算流过变压器原边的平均电流Ia1；所述功率管M0导通时，所述均值电路采样功率管电流得到第二采样电流IRS2，并得到其峰值电流IA2；在功率管M0关断时间内，计算IA2-IA1的平均电流Ia2，则流过变压器副边的平均电流为：Iavg＝N*(Ia1+Ia2)Toff/Ts，其中，N为原副边匝数比，Toff为功率管的关断时间，Ton为功率管的导通时间，Ts为功率管的开关周期，变压器副边平均电流即可表征变换器平均输出电流的平均信号Vavg。运放U101将平均信号Vavg和参考信号VREF1进行误差放大以控制功率管M0的开关状态。所述第一比较器102将表征功率管M0电流的采样信号和第一基准VREF2进行比较，当所述采样信号大于第一基准VREF2时，表征功率管M0过流，控制功率管M0关断。所述功率管M0关断时，采样储能电容C01和变压器原边电感公共连接端的电压得到采样电压VC2，所述第二比较器U103将所述采样电压VC2和基准电压VREF3进行比较，当所述采样电压VC2大于基准电压VREF3时，表征输出过压，控制所述功率管维持关断。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种BIFRED变换器，交流输入经整流电路后得到所述变换器的输入电压，其特征在于：所述变换器包括第一电感、输入二极管、功率管、储能电容、变压器、输出二极管和控制电路，所述第一电感和所述输入二极管串联后形成串联电路，所述串联电路第一端连接所述整流电路的第一输出端，所述串联电路第二端连接所述功率管的第一端，所述功率管的第二端通过采样电阻连接所述整流电路的第二输出端；所述储能电容和所述变压器的原边电感串联，所述变压器的副边电感连接所述输出二极管；
所述功率管关断时，所述控制电路采样所述变压器原边电流得到第一采样电流；所述功率管导通时，所述控制电路采样流过功率管的电流得到第二采样电流；所述控制电路根据所述第一采样电流和所述第二采样电流得到表征变换器输出电流的平均信号；所述控制电路将所述平均信号和参考信号的误差放大后得到所述功率管的控制信号，用以控制输出电流为恒流；
所述控制电路包括均值电路，所述功率管关断时，所述均值电路采样所述变压器原边峰值电流得到所述第一采样电流，根据所述第一采样电流得到表征所述第一电感平均放电电流的第一平均信号；所述功率管导通时，所述均值电路采样所述功率管峰值电流得到所述第二采样电流；在所述功率管关断时，根据所述第二采样电流和所述第一采样电流的差值得到第二平均信号，所述第二平均信号表征变压器原边平均放电电流，根据所述第一平均信号和所述第二平均信号得到表征变换器输出电流的平均信号。
2.根据权利要求1所述的BIFRED变换器，其特征在于：所述功率管关断时，所述控制电路采样储能电容和原边电感公共连接端的电压得到采样电压，当所述采样电压大于基准电压时，所述控制电路控制所述功率管维持关断。
3.根据权利要求2所述的BIFRED变换器，其特征在于：所述控制电路还包括误差放大器，所述误差放大器第一输入端接收所述平均信号，所述误差放大器第二输入端接收所述参考信号，其输出端输出所述控制信号。
4.根据权利要求3所述的BIFRED变换器，其特征在于：当所述第一采样电流大于第一基准时，所述控制电路控制所述功率管关断。
5.一种LED控制驱动电路，其特征在于：包括权利要求1-4所述的任意一种BIFRED变换器。
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