CN202840938U - 一种带功率因数校正的恒流控制电路 - Google Patents

一种带功率因数校正的恒流控制电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种带功率因数校正的恒流控制电路，包括：电源转化电路、电流采样电路和控制及恒流输出电路；所述电源转化电路连接市电为电路提供电压与电流，并将交流电信号转化为一直流电信号；所述电流采样电路采集所述直流电信号，并转化为一与输出电流相匹配的信号，再经所述控制及恒流输出电路，最终输出一恒定电流。本实用新型与现有技术相比具备功率损耗小、应用成本低、电路体积小巧且输出电流更加稳定等优势。

Description

一种带功率因数校正的恒流控制电路
技术领域
本实用新型涉及一种基于开关电源Flybak或buck-boot st拓扑的恒流控制电路，特别涉及一种带功率因数校正的恒流控制电路。
背景技术
图1是一种传统的基于开关电源Flybak拓扑带功率因数校正的输出恒流电路。
这种恒流电路包括整流桥802、交流采样电阻701和702、功率因数校正芯片（如L6562）及周边电路710、开关管708、变压器712、继流二极管713、滤波电容714、输出电流采样电阻715以及光电耦合器716。其中，输入交流电压801连接整流桥802的两输入端，整流桥802的正输出端连接交流采样电阻701的一端和变压器712主绕组Np的一端，采样电阻701连接采样电阻702和功率因数校正芯片（如L6562）及周边电路710的Mult脚，变压器712的主绕组Np的另一端连接开关管708，开关管708的另一端连接功率因数校正芯片（如L6562）及周边电路710的CS端，开关管708的控制端连接功率因数校正芯片（如L6562）及周边电路710的Gate，变压器712的输出绕组Ns一端连接继流二极管713的正极，继流二极管712的负极连接滤波电容714的正极和输出正端，变压器712的输出绕组Ns另一端连接输出电流采样电阻715的一端和滤波电容714的负极以及光电耦合器716的输入负极，输出电流采样电阻715的另一端连接光电耦合器716的输入正极和输出负载。光电耦合器716的输出正极连接功率因数校正芯片（如L6562）及周边电路710的Vcc端，光电耦合器716的输出负极连接功率因数校正芯片（如L6562）及周边电路710的FB端。
其恒流原理是光电耦合器716的输入端通过采样在输出电流采样电阻715上反应输出电流大小的信号，并通过光电耦合器716的输出端送到功率因数校正芯片（如L6562）及周边电路710的FB端与功率因数校正芯片（如L6562）内部的基准比较产生控制信号去控制开关管708的开通时间。最终达到控制输出电流的目的。
这种控制方式由于需要通过采样电阻715采样输出电流和光电耦合器来隔离，不但存在采样电阻上的功率损耗，还会由于需要光电耦合器带来的成本问题，体积自动也会大些。
实用新型内容
针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是：提供了一种带功率因数校正的恒流控制电路及方法，使得驱动电源不但省去了输出电流采电阻和光电耦合器，同时也降低了体积和成本。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种带功率因数校正的恒流控制电路，包括：电源转化电路、电流采样电路和控制及恒流输出电路；所述电源转化电路连接市电为电路提供电压与电流，并将交流电信号转化为一直流电信号；所述电流采样电路采集所述直流电信号，并转化为一与输出电流相匹配的信号，再经所述控制及恒流输出电路，最终输出一恒定电流。
所述电源转化电路，包括：整流器的两输入端连接市电的两极，整流器的正输出端连接变压器主绕组Np的一端；所述整流器的负极接地。
所述电流采样电路，包括：Np的另一端连接开关管的一端，开关管的另一端连接采样电阻的一端和峰值采样电路的输入端，峰值采样的输出端连接D'调制电路的一输入端，D’调制电路的另一输入端连接D’采样电路的输出端，D’调制电路的输出端连接高频滤波器，D’采样电路的输入端连接QR采样电路的输入端以及第一检测电阻和第二检测电阻的一端，第一检测电路的另一端连接变压器辅助绕阻Nf的一端；所述的采样电阻、第二检测电阻及变压器辅助绕组Nf的另一端都接地。
所述控制及恒流输出电路，包括：高频滤波器的输出端连接恒流比较器的一输入端，恒流比较器的另一输入端连接电流基准、恒流比较器的输出端连接补偿电容的一端和Ton控制器的输入端，Ton控制器的输出端连接控制&驱动电路的r端，控制&驱动电路的s端连接QR采样电路的输出端，控制&驱动电路的输出端连接开关管的控制端；所述补偿电容与所述电流基准的另一端接地；变压器的输出绕组Ns的一端连接继流二极管的正极，继流二极管的负极连接输出滤波电容的正极和输出端正极，变压器的输出绕组Ns的另一端连接输出滤波电容的负极和输出端负极。
进一步，所述采样电阻上反应变压器主绕组Np的电流大小的信号，并送至峰值采样电路，峰值采样电路将会把采样电阻上的周期最大值送到D’调制电路，D’调制电路将用从D’采样电路上的D’信号调制从峰值采样电路送来的信号，并送至高频滤波器，之后再送至恒流比较器与电流基准比较，产生误差信号送至Ton控制器，Ton控制器将Ton控制信号送到控制&驱动电路去控制开关管的开通时间，最终恒定输出电流。
进一步，所述高频滤波器将反应输出电流大小的信号滤波后与电流基准比较，并产生一误差信号。
进一步，所述误差信号通过补偿电容送至Ton控制器，Ton控制器将Ton控制信号送到控制&驱动电路去控制开关管的开通时间。
进一步，所述补偿电容将会滤平整个工频周期的误差信号，使Ton控制器在整个工频周期内输出恒定的开通时间信号，最终实现高的功率因数。
本实用新型的有益效果是：本实用新型与现有技术相比具备功率损耗小、应用成本低、电路体积小巧且输出电流更加稳定等优势。
附图说明
图1是一种传统的基于开关电源Flyback拓扑的带功率因数校正恒流控制电路的电路图；
图2是一种带功率因数校正的恒流控制电路的电路图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型做进一步说明。
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1是一种传统的基于开关电源Flyback拓扑的带功率因数校正恒流控制电路。这种控制方式由于需要通过采样电阻715采样输出电流和光电耦合器来隔离，不但存在采样电阻上的功率损耗，还会由于需要光电耦合器带来的成本问题，体积自动也会大些。
为消除上述问题，结合图2具体实施电路来阐述本实用新型的具体实施方式。
如图2所示，一种带功率因数校正的恒流控制电路，其电路结构具体如下：
整流器802的两输入端连接市电801的两极，整流器802的正输出端连接变压器803主绕组Np的一端，Np的另一端连接开关管808的一端、开关管808的另一端连接采样电阻809的一端和峰值采样电路810的输入端，峰值采样电路810的输出端连接D’调制电路811的一输入端、D’调制电路811的另一输入端连接D’采样电路812的输出端，采样电路812的输入端连接QR采样电路814的输入端以及第一检测电阻806和第二检测电阻807的一端，第一检测电路806的另一端连接变压器803辅助绕阻Nf的一端，D’调制电路811的输出端连接高频滤波器813，高频滤波器813的输出端连接恒流比较器816的一输入端，恒流比较器816的另一输入端连接基准815、恒流比较器816的输出端连接补偿电容817的一端和Ton控制器818的输入端，Ton控制器818的输出端连接控制&驱动电路820的r端，控制&驱动电路820的s端连接QR采样电路814的输出端，控制&驱动电路820的输出端连接开关管808的控制端，其中，整流器802的负极、变压器803辅助绕组Nf的另一端、采样电阻809的另一端、电流基准815的负极以及补偿电容817的另一端都连接到地；变压器803的输出绕组Ns的一端连接继流二极管804的正极，继流二极管804的负极连接输出滤波电容805的正极和输出正极，变压器803的输出绕组Ns的另一端连接输出滤波电容805的负极和输出负极。
本实用新型通过利用采样电阻809检测变压器803主绕组Np上的电流，并通过峰值采样电路810取出采样电阻809上的最大值，并用从D’采样电路812上的D’信号去调制从峰值采样电路810送来的信号，然后送至高频滤波器813，之后再送至恒流比较器816与电流基准815比较，产生误差信号送至Ton设定电路818，Ton控制电路818将Ton控制信号送到控制&驱动电路820去控制开关管808的开通时间，最终输出恒定电流。
其输出电流可由下式得出：
其中Iout为输出电流，Vref为电流基准，Rcs为采样电阻，Nx为变压器主绕组Np比输出绕组Ns。
同时本方法利用经高频滤波器813滤波后反应输出电流大小的信号与电流基准815比较后产生的误差信号将通过补偿电容817送至Ton控制器818，Ton控制器818将Ton控制信号送到控制&驱动电路820去控制开关管808的开通时间。补偿电容817将会滤平整个工频周期的误差信号，使Ton控制器在整个工频周期内输出恒定的开通时间信号，最终实现高的功率因数。
应该理解，本实用新型以Flyback拓扑为例来说明其工作原理，本方法同样也试用于其它几种开关电源的拓扑结构，如Buck-boost,buck,cuk以及sepic等。
本说明书中所描述的只是本实用新型的优选具体实施例，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型的限制。凡本领域技术人员依本实用新型的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在如权利要求所界定的本实用新型的范围之内。

Claims (6)

1.一种带功率因数校正的恒流控制电路，其特征在于，包括：电源转化电路、电流采样电路和控制及恒流输出电路；所述电源转化电路连接市电为电路提供电压与电流，并将交流电信号转化为一直流电信号；所述电流采样电路采集所述直流电信号，并转化为一与输出电流相匹配的信号，再经所述控制及恒流输出电路，最终输出一恒定电流。 
2.如权利要求1所述的一种带功率因数校正的恒流控制电路，其特征在于，所述电源转化电路，包括：整流器的两输入端连接市电的两极，整流器的正输出端连接变压器主绕组Np的一端；所述整流器的负极接地。 
3.如权利要求2所述的一种带功率因数校正的恒流控制电路，其特征在于，所述电流采样电路，包括：变压器主绕组Np的另一端连接开关管的一端，开关管的另一端连接采样电阻的一端和峰值采样电路的输入端，峰值采样的输出端连接D'调制电路的一输入端，D’调制电路的另一输入端连接D’采样电路的输出端，D’调制电路的输出端连接高频滤波器，D’采样电路的输入端连接QR采样电路的输入端以及第一检测电阻和第二检测电阻的一端，第一检测电路的另一端连接变压器辅助绕阻Nf的一端；所述的采样电阻、第二检测电阻及变压器辅助绕组Nf的另一端都接地。 
4.如权利要求3所述的一种带功率因数校正的恒流控制电路，其特征在于，所述控制及恒流输出电路，包括：高频滤波器的输出端连接恒流比较器的一输入端，恒流比较器的另一输入端连接电流基 准、恒流比较器的输出端连接补偿电容的一端和Ton控制器的输入端，Ton控制器的输出端连接控制&驱动电路的r端，控制&驱动电路的s端连接QR采样电路的输出端，控制&驱动电路的输出端连接开关管的控制端；所述补偿电容与所述电流基准的另一端接地；变压器的输出绕组Ns的一端连接继流二极管的正极，继流二极管的负极连接输出滤波电容的正极和输出端正极，变压器的输出绕组Ns的另一端连接输出滤波电容的负极和输出端负极。 
5.如权利要求4所述的一种带功率因数校正的恒流控制电路，其特征在于，所述高频滤波器将反应输出电流大小的信号滤波后与电流基准比较，并产生一误差信号，所述误差信号通过补偿电容送至Ton控制器，Ton控制器将Ton控制信号送到控制&驱动电路去控制开关管的开通时间。 
6.如权利要求5所述的一种带功率因数校正的恒流控制电路，其特征在于，所述补偿电容将会滤平整个工频周期的误差信号，使Ton控制器在整个工频周期内输出恒定的开通时间信号，最终实现高的功率因数。 
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