CN205283405U - 恒功率控制电路及包含所述恒功率控制电路的驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种恒功率控制电路及包含所述恒功率控制电路的驱动系统。所述恒功率控制电路将输出电压的采样信号和输出电流的采样信号相乘后得到与输出功率相对应的电压，根据所述与输出功率相对应的电压和功率管源端电压的采样信号产生关断信号。本实用新型对输出电压和输出电流进行模拟采样，不涉及模拟转数字的问题，采样精度高。此外，所述恒功率控制电路的误差放大器将所述与输出功率相对应的电压和与设定功率相对应的电压之差进行误差放大，恒定功率控制准确，环路控制稳定。

Description

恒功率控制电路及包含所述恒功率控制电路的驱动系统

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术，尤其涉及一种恒功率控制电路以及包含所述恒功率控制电路的驱动系统。

背景技术

HID(HighIntensityDischarge)灯，即高压气体放电灯，是汞灯、钠灯、金灯、氙灯的统称。HID灯的亮度是传统卤素灯泡的三倍，使用寿命比传统卤素灯泡长10倍。由于HID灯具有亮度高、寿命长等优点，不仅应用于汽车照明设备中，还可应用于消防紧急照明系统、军警野外照明、船舶夜间领航系统、火车头灯照明、工业建筑夜间主要照明、民间轻型手提户外照明等等。

HID灯在工作时的电压和电流并不是恒定的，而是受外界因素影响，其中以温度影响为主。为了保证照明亮度均匀稳定，驱动HID灯的开关电源芯片通常不采用传统的恒压或恒流控制方式，而是采用恒功率控制。具体而言，在HID灯控制应用中，一般采用数字电路进行恒功率控制。

图1示出了现有技术中一种包含恒功率控制电路的驱动系统的电路结构示意图。如图1所示，驱动系统100包括功率管M0、恒功率控制电路101、转换电路109和输出采样电路110。所述恒功率控制电路101包括电压采样电路102、电流采样电路103、电压模数转换电路104、电流模数转换电路105、功率控制电路106和栅极驱动电路107。所述转换电路109包括变压器T0、续流二极管D0和储能电容C3。所述输出采样电路110包括第一采样电阻R1、第二采样电阻R2和第三采样电阻R3。所述恒功率控制电路101连接电源电压VCC，所述电源电压VCC连接输入电压VI。

其中，转换电路109将输入电压VI和原边电流IP产生的输入功率转换为输出电压VO和输出电流IO得到的输出功率；所述输出采样电路110通过第一采样电阻R1和第二采样电阻R2对输出电压VO分压得到输出电压的采样信号VOS，并将输出电压的采样信号VOS反馈到恒功率控制电路101的电压采样电路102，再经过电压模数转换电路104转变为电压数字信号VOSD；同时，输出电流IO流过输出采样电路110中的第三采样电阻R3得到输出电流的采样信号IOS，并将输出电流的采样信号IOS反馈到恒功率控制电路101的电流采样电路103，再经过电流模数转换电路105转变为电流数字信号IOSD；电压数字信号VOSD和电流数字信号IOSD经过功率控制电路106处理，得到与功率大小相对应的控制信号CTRL，再经过栅极驱动电路107增强驱动能力后得到驱动信号GATE，以控制功率管108的功率管M0的开关。所述功率管M0导通时其漏端产生原边电流IP；转换电路中变压器T0、续流二极管D0和储能电容C3继续将输入电压VI和原边电流IP产生的输入功率转换为输出电压VO和输出电流IO得到的输出功率，因此输出电压VO和输出电流IO开始增大；与此同时，输出电压的采样信号VOS和输出电流的采样信号IOS随之增大，则电压数字信号VOSD和电流数字信号IOSD随之增大，这样功率控制电路106就会调节控制信号CTRL，进而调节原边电流IP，使得输出电压VO和输出电流IO最终稳定在设定的值，达到设定的输出功率，完成整个恒功率过程。

然而，由于现有的恒功率控制电路101采用数字电路进行恒功率控制，采样的模拟信号转换为数字信号时不可避免的存在误差，并且，电流采样电路和电压采样电路的精度也会影响采样的精度，如果电流采样电路和电压采样电路精度高会导致电路规模较大，如果电流采样电路和电压采样电路精度低将导致采样精度不理想，进而存在采样精度低和稳定性差的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决传统的恒功率控制电路存在的问题。

为此，本实用新型提供一种恒功率控制电路，所述恒功率控制电路将输出电压的采样信号和输出电流的采样信号相乘后得到与输出功率相对应的电压，根据所述与输出功率相对应的电压和功率管源端电压的采样信号产生关断信号，并根据所述关断信号产生控制信号。

可选的，在所述的恒功率控制电路中，包括乘法器、误差放大器和补偿电容；所述乘法器的输入端接入所述输出电压的采样信号和输出电流的采样信号，所述乘法器的输出端连接所述误差放大器的负输入端，所述误差放大器的正输入端连接一与设定功率相对应的电压，所述误差放大器的输出端连接所述补偿电容的一端，所述补偿电容的另一端接地；所述乘法器将所述输出电压的采样信号和输出电流的采样信号相乘得到所述与输出功率相对应的电压，所述误差放大器将所述与输出功率相对应的电压和所述与设定功率相对应的电压之差进行放大，以得到所述误差放大器的输出电压。

可选的，在所述的恒功率控制电路中，还包括峰值限流比较器；所述峰值限流比较器的正输入端连接所述误差放大器的输出端，所述峰值限流比较器的负输入端接入所述功率管源端电压的采样信号；所述峰值限流比较器将所述功率管源端电压的采样信号与所述误差放大器的输出电压进行比较产生关断信号。

可选的，在所述的恒功率控制电路中，还包括谷底检测比较器；所述谷底检测比较器的正输入端连接一电源电压，所述谷底检测比较器的负输入端接入一功率管漏端电压的采样信号，所述电源电压连接一输入电压；所述谷底检测比较器将所述功率管漏端电压的采样信号与所述电源电压进行比较产生一开启信号。

可选的，在所述的恒功率控制电路中，还包括逻辑控制电路；所述逻辑控制电路的输入端连接所述峰值限流比较器的输出端和所述谷底检测比较器的输出端；所述逻辑控制电路根据所述关断信号和开启信号得到所述控制信号。

可选的，在所述的恒功率控制电路中，还包括栅极驱动电路；所述栅极驱动电路的输入端连接所述逻辑控制电路的输出端，所述栅极驱动电路的输出端连接一功率管的栅极；所述栅极驱动电路将所述控制信号增加驱动能力后得到驱动信号，以控制所述功率管的开关。

可选的，所述恒功率控制电路的控制过程包括：功率初始控制、脉宽调制的导通到关断控制、脉宽调制的关断到导通控制及功率调节控制；所述功率初始控制是在初始时，根据所述输出电压的采样信号、输出电流的采样信号、功率管源端电压的采样信号以及功率管漏端电压的采样信号，确定乘法器的输出电压、误差放大器的输出电压、关断信号、开启信号、脉宽调制信号及驱动信号的初始值；所述脉宽调制的导通到关断控制是在所述功率管源端电压的采样信号大于所述误差放大器的输出电压时，所述关断信号、脉宽调制信号及驱动信号均由高电平变成低电平；所述脉宽调制的关断到导通控制是在所述功率管漏端电压的采样信号小于所述电源电压时，所述开启信号、脉宽调制信号及驱动信号均由低电平变成高电平；所述功率调节控制是在所述乘法器的输出电压增大到所述与设定功率相对应的电压的过程中，根据所述输出电压的采样信号和所述输出电流的采样信号调节所述乘法器的输出电压和所述误差放大器的输出电压，并重复所述脉宽调制的导通到关断控制以及所述脉宽调制的关断到导通控制。

可选的，在所述的恒功率控制电路中，所述功率初始控制是在初始时，所述输出电压的采样信号、输出电流的采样信号、乘法器的输出电压均为0，所述乘法器的输出电压与所述与设定功率相对应的电压之间差值最大，所述误差放大器的输出电压为最大值，此时所述功率管源端电压的采样信号为0，小于所述误差放大器的输出电压，所述关断信号为高电平；而所述功率管漏端电压的采样信号为0，小于所述电源电压，所述开启信号也为高电平；则所述脉宽调制信号和驱动信号均为高电平。

可选的，在所述的恒功率控制电路中，所述脉宽调制的导通到关断控制是当所述功率管源端电压的采样信号大于所述误差放大器的输出电压时，所述关断信号由高电平变成低电平；此时所述功率管漏端电压的采样信号为0，小于所述电源电压，所述开启信号也为高电平；所述脉宽调制信号和驱动信号均由高电平变成低电平。

可选的，在所述的恒功率控制电路中，所述脉宽调制的关断到导通控制是当所述功率管漏端电压的采样信号小于所述电源电压时，所述开启信号由低电平变成高电平；而此时所述功率管源端电压的采样信号为0，小于所述误差放大器的输出电压，则所述关断信号为高电平；所述脉宽调制信号和驱动信号均由低电平变成高电平。

可选的，在所述的恒功率控制电路中，所述功率调节控制是当所述输出电压的采样信号和所述输出电流的采样信号增大时，所述乘法器的输出电压也增大，则所述乘法器的输出电压与所述与设定功率相对应的电压之间的差值减小，所述误差放大器的输出电压也减小，直到所述乘法器的输出电压与所述与设定功率相对应的电压一致时，所述误差放大器的输出电压为最小值且恒定；此过程中，当所述功率管源端电压的采样信号大于所述误差放大器的输出电压时，重复所述脉宽调制的导通到关断控制，且当所述功率管漏端电压的采样信号小于所述电源电压时，重复所述脉宽调制的关断到导通控制。

根据本实用新型的另一面，还提供了一种驱动系统，所述驱动系统包括一恒功率控制电路，所述恒功率控制电路将输出电压的采样信号和输出电流的采样信号相乘后得到与输出功率相对应的电压，根据所述与输出功率相对应的电压和功率管源端电压的采样信号产生关断信号，并根据所述关断信号产生控制信号。

可选的，在所述的驱动系统中，所述恒功率控制电路包括乘法器、误差放大器和补偿电容；所述乘法器的输入端接入所述输出电压的采样信号和输出电流的采样信号，所述乘法器的输出端连接所述误差放大器的负输入端，所述误差放大器的正输入端连接一与设定功率相对应的电压，所述误差放大器的输出端连接所述补偿电容的一端，所述补偿电容的另一端接地；所述乘法器将所述输出电压的采样信号和输出电流的采样信号相乘得到所述与输出功率相对应的电压，所述误差放大器将所述与输出功率相对应的电压和所述与设定功率相对应的电压之差进行放大，以得到所述误差放大器的输出电压。

可选的，在所述的驱动系统中，所述恒功率控制电路还包括谷底检测比较器；所述谷底检测比较器的正输入端连接一电源电压，所述谷底检测比较器的负输入端接入一功率管漏端电压的采样信号，所述电源电压连接一输入电压；所述谷底检测比较器将所述功率管漏端电压的采样信号与所述电源电压进行比较产生一开启信号。

可选的，在所述的驱动系统中，所述恒功率控制电路还包括逻辑控制电路；所述逻辑控制电路的输入端连接所述峰值限流比较器的输出端和所述谷底检测比较器的输出端；所述逻辑控制电路根据所述关断信号和开启信号得到所述控制信号。

可选的，在所述的驱动系统中，所述恒功率控制电路还包括栅极驱动电路；所述栅极驱动电路的输入端连接所述逻辑控制电路的输出端，所述栅极驱动电路的输出端连接一功率管的栅极；所述栅极驱动电路将所述控制信号增加驱动能力后得到驱动信号，以控制所述功率管的开关。

可选的，在所述的驱动系统中，所述驱动系统还包括功率管、转换电路和采样电路；所述转换电路将输入电压和原边电流转换为输出电压和输出电流；所述采样电路产生输出电压的采样信号、输出电流的采样信号、功率管漏端电压的采样信号和功率管源端电压的采样信号。

可选的，在所述的驱动系统中，所述转换电路包括变压器、续流二极管和储能电容；所述变压器的原边连接所述输入电压和所述功率管的漏端，所述变压器的副边连接所述续流二极管的阴极和所述储能电容的一端，所述续流二极管的阳极连接所述储能电容的另一端；原边电流通过所述变压器感应产生副边电流，所述副边电流流过所述续流二极管后对所述储能电容充电以产生所述输出电压和输出电流。

可选的，在所述的驱动系统中，所述采样电路包括输出采样电路和功率管源漏采样电路；所述输出采样电路用于产生所述输出电压的采样信号和所述输出电流的采样信号；所述功率管源漏采样电路用于产生所述功率管漏端电压的采样信号和所述功率管源端电压的采样信号。

可选的，在所述的驱动系统中，所述输出采样电路包括第一采样电阻、第二采样电阻、第三采样电阻；所述第一采样电阻和第二采样电阻串联后分别连接所述储能电容的一端和另一端，所述乘法器的一输入端连接至所述第一采样电阻和第二采样电阻之间；所述第三采样电阻的一端连接所述储能电容的一端，所述第三采样电阻的另一端连接产生所述输出电流的负载的一端，所述负载的另一端连接所述储能电容的另一端，所述乘法器的另一输入端连接所述第三采样电阻的一端；所述输出电压通过所述第一采样电阻和第二采样电阻分压产生所述输出电压的采样信号，所述输出电流通过所述第三采样电阻产生所述输出电流的采样信号。

可选的，在所述的驱动系统中，所述功率管源漏采样电路包括第四采样电阻、采样电容、第五采样电阻；所述第四采样电阻的一端连接所述功率管的源端，所述第四采样电阻的另一端接地，所述峰值限流比较器的负输入端连接至所述功率管的源端与所述第四采样电阻之间以接入所述功率管源端电压的采样信号；所述采样电容的一端连接所述功率管的漏端，所述采样电容的另一端连接所述第五采样电阻的一端，所述谷底检测比较器的负输入端连接所述第五采样电阻的另一端以接入所述功率管漏端电压的采样信号。

可选的，所述驱动系统的恒功率控制过程包括：功率初始控制、脉宽调制的导通到关断控制、脉宽调制的关断到导通控制及功率调节控制；所述功率初始控制是在初始时，根据从所述输出采样电路得到的所述输出电压的采样信号和所述输出电流的采样信号，以及从所述功率管得到的所述功率管源端电压的采样信号和所述功率管漏端电压的采样信号，确定所述乘法器的输出电压、所述误差放大器的输出电压、所述峰值限流比较器的关断信号、所述谷底检测比较器的开启信号、所述逻辑控制电路的脉宽调制信号、所述栅极驱动电路的驱动信号的初始值以及所述功率管的工作状态；所述脉宽调制的导通到关断控制是在从所述功率管得到的所述功率管源端电压的采样信号大于所述误差放大器的输出电压时，所述峰值限流比较器的关断信号、所述逻辑控制电路的脉宽调制信号和所述栅极驱动电路的驱动信号由高电平变成低电平，所述功率管由导通变成关断；所述脉宽调制的关断到导通控制是在从所述功率管得到的所述功率管漏端电压的采样信号小于所述电源电压时，所述谷底检测比较器的开启信号、所述逻辑控制电路的脉宽调制信号和所述栅极驱动电路的驱动信号由低电平变成高电平，所述功率管由关断变成导通；所述功率调节控制是在所述乘法器的输出电压增大到所设定功率相对应的电压过程中，根据从所述输出采样电路得到的所述输出电压的采样信号和所述输出电流的采样信号调节所述乘法器的输出电压和所述误差放大器的输出电压，并重复所述脉宽调制的导通到关断控制和关断到导通控制，不断控制所述功率管的导通和关断。

可选的，在所述的驱动系统中，所述功率初始控制是在初始时，所述输出电压和输出电流为0，从所述输出采样电路得到的所述输出电压的采样信号和输出电流的采样信号为0，所述乘法器的输出电压也为0，所述乘法器的输出电压与所述与设定功率相对应的电压之间差值最大，所述误差放大器的输出电压为最大值，此时所述功率管源端电压的采样信号为0，小于所述误差放大器的输出电压，所述关断信号为高电平；而所述功率管漏端电压的采样信号为0，小于所述电源电压，所述开启信号也为高电平；则所述脉宽调制信号为高电平和驱动信号均为高电平，所述功率管导通。

可选的，在所述的驱动系统中，所述脉宽调制的导通到关断控制是在所述功率管导通后，所述转换电路中所述变压器的原边电流从0开始增大，则所述功率管源端电压的采样信号也从0开始增大，当所述功率管源端电压的采样信号大于所述误差放大器的输出电压时，所述关断信号由高电平变成低电平；此时由于所述功率管导通，所述功率管漏端电压的采样信号为0，小于所述电源电压，所述开启信号为高电平；所述脉宽调制信号和驱动信号由高电平变成低电平，所述功率管由导通变成关断。

可选的，在所述的驱动系统中，所述脉宽调制的关断到导通控制是在所述功率管关断后，所述转换电路中所述变压器的原边电流受电磁感应续流，使得所述变压器在所述功率管的漏端感应得到的电压达到最大值，所述功率管漏端电压的采样信号大于所述电源电压，所述开启信号由高电平变成低电平；随着所述转换电路不断将能量转换到所述输出电压，所述原边电流开始减小，则所述功率管漏端电压的采样信号也开始减小；当所述功率管漏端电压的采样信号小于所述电源电压时，所述开启信号由低电平变成高电平；而此时由于所述功率管关断，所述功率管源端电压的采样信号为0，小于所述误差放大器的输出电压，则所述关断信号为高电平；所述脉宽调制信号和驱动信号由低电平变成高电平，所述功率管由关断变成导通。

可选的，在所述的驱动系统中，所述功率调节控制是所述转换电路中所述原边电流通过所述变压器感应得到的副边电流，通过所述续流二极管对所述储能电容进行充电，使得所述输出电压开始增大，则从所述输出采样电路反馈到所述恒功率控制电路的所述输出电压的采样信号和所述输出电流的采样信号也开始增大，所述乘法器的输出电压增大，则所述乘法器的输出电压与所述与设定功率相对应的电压之间的差值减小，所述误差放大器的输出电压也减小，直到所述乘法器的输出电压与所述与设定功率相对应的电压一致时，所述误差放大器的输出电压为最小值且恒定；此过程中，当所述功率管源端电压的采样信号大于所述误差放大器的输出电压时，重复所述脉宽调制的导通到关断控制，且当所述功率管漏端电压的采样信号小于所述电源电压时，重复所述脉宽调制的关断到导通控制，以不断控制所述功率管的导通和关断。

可选的，所述驱动系统用于驱动HID灯。

与现有技术相比，本实用新型的恒功率控制电路将输出电压的采样信号和输出电流的采样信号相乘后得到与输出功率相对应的电压，根据所述与输出功率相对应的电压和功率管源端电压的采样信号产生关断信号。本实用新型对输出电压和输出电流进行模拟采样，不涉及模拟转数字的问题，采样精度高。进一步的，所述恒功率控制电路的误差放大器将所述与输出功率相对应的电压和与设定功率相对应的电压之差进行误差放大，这样恒定功率控制准确，环路控制稳定。

附图说明

图1为现有技术中一种包含恒功率控制电路的驱动系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的包含恒功率控制电路的驱动系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的恒功率控制过程的信号波形示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。

本实施例提供一种恒功率控制电路，如图2所示，所述恒功率控制电路201用于将所述输出电压的采样信号VOS和输出电流的采样信号IOS相乘后得到与输出功率相对应的电压VMO，并根据所述与输出功率相对应的电压VMO和所述功率管源端电压的采样信号CS产生关断信号TURNOFF，并根据关断信号TURNOFF产生控制信号PWM。

优选方案中，所述恒功率控制电路201包括乘法器202、误差放大器203和补偿电容C1。其中，所述乘法器202的一输入端接入所述输出电压的采样信号VOS，另一输入端接入所述输出电流的采样信号IOS，输出端连接所述误差放大器203的负输入端；所述误差放大器203的正输入端连接所述与设定功率相对应的电压VREF；所述补偿电容C1一端连接所述误差放大器203的输出端，另一端接地。所述乘法器202将所述输出电压的采样信号VOS和输出电流的采样信号IOS相乘得到与输出功率相对应的电压VMO；所述误差放大器203用于将所述与输出功率相对应的电压VMO以及与设定功率相对应的电压VREF之差放大得到输出电压COMP，所述输出电压COMP通过补偿电容C1接地，以提高恒功率控制环路的稳定性。

优选方案中，所述恒功率控制电路201还包括峰值限流比较器204、谷底检测比较器205、逻辑控制电路206和栅极驱动电路207。其中，所述峰值限流比较器204的正输入端连接误差放大器203的输出端，负输入端接入功率管源端电压的采样信号CS，输出端连接所述逻辑控制电路206的一个输入端；所述谷底检测比较器205的正输入端连接电源电压VCC，负输入端接入所述功率管漏端电压的采样信号ZCD，输出端连接所述逻辑控制电路206的另一个输入端；所述逻辑控制电路206的输出端连接所述栅极驱动电路207的输入端；所述栅极驱动电路207的输出端连接功率管M0的栅端。所述峰值限流比较器204用于将功率管源端电压的采样信号CS与误差放大器203的输出电压COMP比较产生关断信号TURNOFF；所述谷底检测比较器205用于将功率管漏端电压的采样信号ZCD与电源电压VCC比较产生开启信号TURNON，所述电源电压VCC连接到输入电压VI；所述逻辑控制电路206用于将关断信号TURNOFF和开启信号TURNON逻辑组合得到控制信号PWM；所述栅极驱动电路207用于将控制信号PMM增加驱动能力后得到驱动信号GATE，以控制所述功率管M0的开关。

具体而言，所述逻辑控制电路206的工作原理如下：

(1)当所述功率管M0导通时，所述功率管源端电压的采样信号CS小于所述误差放大器203的输出电压COMP，则所述峰值限流比较器204的关断信号TURNOFF为高电平，而此时所述功率管漏端电压的采样信号ZCD为0，小于所述电源电压VCC，则所述谷底检测比较器205的开启信号TURNON为高电平，那么所述逻辑控制电路206的脉宽调制信号PWM为高电平；

(2)当所述功率管M0由导通变成关断时，所述功率管源端电压的采样信号CS从0增大到大于所述误差放大器203的输出电压COMP，则所述峰值限流比较器204的关断信号TURNOFF由高电平变成低电平，而此时所述功率管漏端电压的采样信号ZCD为0，小于所述电源电压VCC，则所述谷底检测比较器205的开启信号TURNON为高电平，那么所述逻辑控制电路206的脉宽调制信号PWM由高电平变成低电平；

(3)当所述功率管M0关断时，所述功率管源端电压的采样信号CS为0，小于所述误差放大器203的输出电压COMP，则所述峰值限流比较器204的关断信号TURNOFF为高电平，而此时所述功率管漏端电压的采样信号ZCD为最大值，大于所述电源电压VCC，则所述谷底检测比较器205的开启信号TURNON为低电平，那么所述逻辑控制电路206的脉宽调制信号PWM为低电平；

(4)当所述功率管M0由关断变成导通时，所述功率管源端电压的采样信号CS为0，小于所述误差放大器203的输出电压COMP，则所述峰值限流比较器204的关断信号TURNOFF为高电平，而此时所述功率管漏端电压的采样信号ZCD从最大值减小到小于所述电源电压VCC，则所述谷底检测比较器205的开启信号TURNON由低电平变成高电平，那么所述逻辑控制电路206的脉宽调制信号PWM由低电平变成高电平。

图3示出了本实用新型实施例的恒功率控制过程信号波形示意图。详细的，图3中包括输入电压VI、输出电压VO、输出电流IO、乘法器202的输出电压VMO(即与输出功率相对应的电压VMO)、误差放大器203的输出电压COMP、功率管源端电压的采样信号CS、峰值限流比较器204产生的关断信号TURNOFF、原边电流IP、功率管漏端电压的采样信号ZCD、谷底检测比较器205产生的开启信号TURNON、栅极驱动电路207产生的驱动信号GATE的波形示意图。

下面结合图2和图3详细描述恒功率控制电路201的恒功率控制过程。

所述恒功率控制电路201的恒功率控制过程包括：功率初始控制，脉宽调制的导通到关断控制，脉宽调制的关断到导通控制，功率调节控制。

所述功率初始控制是在初始时，根据所述输出电压的采样信号VOS、所述输出电流的采样信号IOS、所述功率管源端电压的采样信号CS和所述功率管漏端电压的采样信号ZCD，确定所述乘法器202的输出电压VMO、所述误差放大器203的输出电压COMP、所述峰值限流比较器204的关断信号TURNOFF、所述谷底检测比较器205的开启信号TURNON、所述逻辑控制电路206的脉宽调制信号PWM和所述栅极驱动电路207的驱动信号GATE的初始值。

所述脉宽调制的导通到关断控制是在所述功率管源端电压的采样信号CS大于所述误差放大器203的输出电压COMP时，所述峰值限流比较器204的关断信号TURNOFF、所述逻辑控制电路206的脉宽调制信号PWM和所述栅极驱动电路207的驱动信号GATE由高电平变成低电平。

所述脉宽调制的关断到导通控制是在所述功率管漏端电压的采样信号ZCD小于所述电源电压VCC时，所述谷底检测比较器205的开启信号TURNON、所述逻辑控制电路206的脉宽调制信号PWM和所述栅极驱动电路207的驱动信号GATE由低电平变成高电平。

所述功率调节控制是在所述乘法器202的输出电压VMO增大到所述与设定功率相对应的电压VREF过程中，根据所述输出电压的采样信号VOS和所述输出电流的采样信号IOS调节所述乘法器202的输出电压VMO和所述误差放大器203的输出电压COMP，并重复所述脉宽调制的导通到关断控制、关断到导通控制。

具体如图3所示，所述功率初始控制是在初始时刻t0，所述输出电压的采样信号VOS为0，所述输出电流的采样信号IOS为0，则所述乘法器202的输出电压VMO也为0，其跟所述与设定功率相对应的电压VREF之间差值最大，那么所述误差放大器203的输出电压COMP为最大值VCOMPmax，而此时所述功率管源端电压的采样信号CS为0，小于所述误差放大器203的输出电压COMP，则所述峰值限流比较器204的关断信号TURNOFF为高电平，而所述功率管漏端电压的采样信号ZCD为0，小于所述电源电压VCC，则所述谷底检测比较器205的开启信号TURNON也为高电平，那么所述逻辑控制电路206的脉宽调制信号PWM为高电平，所述栅极驱动电路207的驱动信号GATE也为高电平。

具体如图3所示，所述脉宽调制的导通到关断控制，是当所述功率管源端电压的采样信号CS大于所述误差放大器203的输出电压COMP时，所述峰值限流比较器204的关断信号TURNOFF由高电平变成低电平，而此时所述功率管漏端电压的采样信号ZCD为0，小于所述电源电压VCC，则所述谷底检测比较器205的开启信号TURNON也为高电平，那么所述逻辑控制电路206的脉宽调制信号PWM由高电平变成低电平，所述栅极驱动电路207的驱动信号GATE也由高电平变成低电平。

具体如图3所示，所述脉宽调制的关断到导通控制是当所述功率管漏端电压的采样信号ZCD小于所述电源电压VCC时，所述谷底检测比较器205的开启信号TURNON由低电平变成高电平，而此时所述功率管源端电压的采样信号CS为0，小于所述误差放大器203的输出电压COMP，则所述峰值限流比较器204的关断信号TURNOFF为高电平，那么所述逻辑控制电路206的脉宽调制信号PWM由低电平变成高电平，所述栅极驱动电路207的驱动信号GATE也由低电平变成高电平。

具体如图3所示，所述功率调节控制是当所述输出电压的采样信号VOS和所述输出电流的采样信号IOS增大时，所述乘法器202的输出电压VMO也增大，则其与所述与设定功率相对应的电压VREF之间差值减小，那么所述误差放大器203的输出电压COMP也减小，一直到所述乘法器202的输出电压VMO与所述与设定功率相对应的电压VREF一致时，所述误差放大器203的输出电压COMP为最小值，达到恒功率；而此过程中，当所述功率管源端电压的采样信号CS大于误差放大器203的输出电压COMP时，重复所述脉宽调制的导通到关断控制，且当所述功率管漏端电压的采样信号ZCD小于所述电源电压VCC时，重复所述脉宽调制的关断到导通控制。

根据本实用新型的另一面，还提出一种驱动系统，如图2所示，所述驱动系统包括功率管M0、转换电路、采样电路和恒功率控制电路201。所述转换电路用于将输入电压VI和原边电流IP转换为输出电压VO和输出电流IO以驱动负载，即，将输入电压VI和原边电流IP产生的输入功率转换为输出电压VO和输出电流IO得到的输出功率。所述采样电路用于产生输出电压的采样信号VOS、输出电流的采样信号IOS、功率管漏端电压的采样信号ZCD和源端电压的采样信号CS。所述恒功率控制电路201用于将所述输出电压的采样信号VOS和输出电流的采样信号IOS相乘后得到与输出功率相对应的电压VMO，并根据所述与输出功率相对应的电压VMO和所述功率管源端电压的采样信号CS产生关断信号TURNOFF，根据所述输入电压V1和所述功率管漏端电压的采样信号ZCD产生开启信号TURNON，根据所述开启信号TURNON和关断信号TURNOFF产生控制信号PWM以控制所述功率管M0的开关。

作为一个非限制的例子，所述转换电路包括变压器T0、续流二极管D0、储能电容C3。具体如图2所示，所述变压器T0具有初级绕组(原边)和次级绕组(副边)，每个绕组均具有绕组起点和绕组终点。所述变压器T0的初级绕组的绕组起点连接所述功率管M0的漏端，所述变压器T0的初级绕组的绕组终点连接所述输入电压V1，所述续流二极管D0的阴极连接所述变压器T0的次级绕组的绕组起点，所述储能电容C3的一端连接所述变压器T0的次级绕组的绕组终点，所述续流二极管D0的阳极连接所述储能电容C3的另一端。其中变压器T0上的两个圈点表示缠绕方向。那些在描述中参考“绕组起点”和“绕组终点”的情形，纯粹是为了更易于理解而提供的。原则上，还可以互换变压器中的端子，条件是要保留变压器线圈以相反方向或相同方向互连。所述转换电路采用反激式变换器架构。在反激式变换器中有两种操作模式相互交替，即导通阶段和非导通阶段(或阻断阶段)相互交替。当前激活哪个操作模式由功率管M0来确定。如果功率管M0闭合，则反激式变换器处于导通阶段。如果功率管M0打开，则处于阻断阶段。在导通阶段中，电流流经变压器T0的初级绕组。由于续流二极管D0阻断电流流经变压器T0的次级绕组，因此该次级绕组是无电流的。由此，变压器T0的气隙内的磁动势得以增加。如果功率管M0打开，则电流流经初级绕组或变压器T0两端的初级侧。由于流经变压器T0的初级侧的电流会极迅速停止的事实，致使流经变压器T0的次级侧的电流增加。电流流经续流二极管D0，由此对储能电容C3充电。随后，功率管M0再次闭合，并且开始进行由导通阶段和阻断阶段所构成的一个新循环。通过循环或阶段性操作功率管M0，可调节储能电容C3的充电功率。

作为一个非限制的例子，所述采样电路包括输出采样电路和功率管源漏采样电路。所述输出采样电路用于产生所述输出电压的采样信号VOS和所述输出电流的采样信号IOS。所述功率管源漏采样电路用于产生所述功率管漏端电压的采样信号ZCD和所述功率管源端电压的采样信号CS。

其中，所述输出采样电路包括第一采样电阻R1、第二采样电阻R2和第三采样电阻R3。所述第一采样电阻R1和第二采样电阻R2串联后连接所述储能电容C3的两端，所述乘法器202的一输入端连接至所述第一采样电阻R1和第二采样电阻R2之间，以接入输出电压的采样信号VOS。所述第三采样电阻R3的一端连接所述储能电容C3的一端，所述第三采样电阻R3的另一端连接产生所述输出电流IO的负载一端，所述负载的另一端连接所述储能电容C3的另一端。所述转换电路将输入电压VI和原边电流IP产生的输入功率转换为输出电压VO和输出电流IO得到的输出功率，其中，原边电流IP通过变压器T0感应出副边电流IS，副边电流IS流过续流二极管D0后，一部分电流对储能电容C3充电产生输出电压VO，另外一部分电流作为输出电流IO。输出电压VO通过第一采样电阻R1和第二采样电阻R2分压产生所述输出电压的采样信号VOS，输出电流IO流过第三采样电阻R3产生所述输出电流的采样信号IOS。

其中，所述功率管源漏采样电路包括第四采样电阻R4(功率管源端采样电阻)、采样电容C2和第五采样电阻R5(功率管漏端采样电阻)。所述第四采样电阻R4的一端连接所述功率管M0的源端，所述第四采样电阻R4的另一端接地，所述峰值限流比较器204的负输入端连接至所述功率管M0的漏端与所述第四采样电阻R4之间，以接入功率管源端电压的采样信号CS。所述采样电容C2的一端连接所述功率管M0的漏端，所述采样电容C2的另一端连接所述第五采样电阻R5的一端，所述谷底检测比较器205的负输入端连接所述第五采样电阻R5的另一端，以接入功率管漏端电压的采样信号ZCD。所述恒功率控制电路201中栅极驱动电路207产生的驱动信号GATE控制功率管M0的栅端，产生原边电流IP，原边电流IP流过第四采样电阻R4产生功率管源端电压的采样信号CS，功率管M0的漏端电压VDS通过采样电容C2和第五采样电阻R5产生功率管漏端电压的采样信号ZCD。

下面结合图2和图3详细描述本实施例的驱动系统的恒功率控制过程。

所述恒功率控制过程包括：功率初始控制过程、脉宽调制的导通到关断控制过程、脉宽调制的关断到导通控制过程和功率调节控制过程。

所述功率初始控制过程是在初始时，根据从所述输出采样电路得到的所述输出电压的采样信号VOS和所述输出电流的采样信号IOS，以及从所述功率管M0得到的所述功率管源端电压的采样信号CS和所述功率管漏端电压的采样信号ZCD，确定所述乘法器202的输出电压VMO、所述误差放大器203的输出电压COMP、所述峰值限流比较器204的关断信号TURNOFF、所述谷底检测比较器205的开启信号TURNON、所述逻辑控制电路206的脉宽调制信号PWM和所述栅极驱动电路207的驱动信号GATE的初始值以及所述功率管M0的工作状态。

所述脉宽调制的导通到关断控制过程是在从所述功率管M0得到的所述源端电压的采样信号CS大于所述误差放大器203的输出电压COMP时，所述峰值限流比较器204的关断信号TURNOFF、所述逻辑控制电路206的脉宽调制信号PWM、所述栅极驱动电路207的驱动信号GATE由高电平变成低电平，所述功率管M0由导通变成关断。

所述脉宽调制的关断到导通控制过程是在从所述功率管M0得到的所述功率管漏端电压的采样信号ZCD小于所述电源电压VCC时，所述谷底检测比较器205的开启信号TURNON、所述逻辑控制电路206的脉宽调制信号PWM、所述栅极驱动电路207的驱动信号GATE由低电平变成高电平，所述功率管M0由关断变成导通。

所述功率调节控制过程是在所述乘法器202的输出电压VMO增大到所述与设定功率相对应的电压VREF过程中，根据从所述输出采样电路得到的所述输出电压的采样信号VOS和所述输出电流的采样信号IOS调节所述乘法器202的输出电压VMO和所述误差放大器203的输出电压COMP，并重复所述脉宽调制的导通到关断控制过程以及关断到导通控制过程，不断控制所述功率管M0的导通和关断。

具体如图3所示，所述功率初始控制，是在初始时刻，即t0时刻，输出电压VO为0，输出功率为0，则输出电压VO通过输出采样电路中第一采样电阻R1和第二采样电阻R2分压得到的采样信号VOS也为0，与此同时，输出电流IO流过输出采样电路中第三采样电阻R3得到的采样信号IOS也为0，因此，输出电压的采样信号VOS和输出电流的采样信号IOS通过恒功率控制电路201中的乘法器202相乘得到的与输出功率相对应的电压VMO也为0，则其与所述与设定功率相对应的电压VREF之差最大，通过误差放大器203放大得到的输出电压COMP通过对补偿电容C1的充电达到最大值VCOMPmax；与此同时，原边电流IP为0，则流过第一采样电阻R1得到的功率管源端电压的采样信号CS也为0，功率管源端电压的采样信号CS小于误差放大器203的输出电压COMP，因此，通过峰值限流比较器204得到的关断信号TURNOFF为高电平；而所述功率管漏端电压的采样信号为0，小于所述电源电压VCC，则所述谷底检测比较器205的开启信号TURNON也为高电平；那么，通过逻辑控制电路206得到的控制信号PWM为高电平，通过栅极驱动电路207得到的驱动信号GATE也为高电平，则功率管M0导通。

具体如图3所示，所述脉宽调制的导通到关断控制过程中，功率管M0导通后，在T1周期内，所述转换电路中变压器T0的原边电流IP从0开始增大，则流过所述第四采样电阻R4得到的所述功率管源端电压的采样信号CS也从0开始增大；当t1时刻，所述功率管源端电压的采样信号CS增大到大于误差放大器203的输出电压COMP，此时，通过峰值限流比较器204得到的关断信号TURNOFF为由高电平跳变为低电平；而此时由于所述功率管M0导通，所述功率管漏端电压的采样信号ZCD为0，小于电源电压VCC，则所述谷底检测比较器205的开启信号TURNON也为高电平；那么，通过逻辑控制电路206得到的控制信号PWM由高电平跳变为低电平，通过栅极驱动电路207得到的驱动信号GATE也由高电平跳变为低电平，此时，功率管M0由导通变成关断。

具体如图3所示，所述脉宽调制的关断到导通控制过程中，即功率管M0关断后，所述转换电路中所述变压器T0的原边电流受电磁感应续流，使得所述变压器T0在所述功率管M0的漏端感应得到的电压达到最大值，因而功率管M0的漏端电压VDS通过采样电容C2和第二采样电阻R2得到的功率管漏端电压的采样信号ZCD达到最大值VDSmax，则功率管漏端电压的采样信号ZCD大于电源电压VCC，那么，通过谷底检测比较器205得到的开启信号TURNON由高电平变成低电平；但在T2周期内，随着所述转换电路不断将能量转换到所述输出电压VO，所述原边电流IP开始减小，则所述功率管的漏端电压VDS也就开始减小，那么通过采样电容C2和第五采样电阻R5得到的功率管漏端电压的采样信号ZCD也相应减小；当t2时刻，所述功率管的漏端电压VDS减小到小于所述电源电压VCC，此时，所述谷底检测比较器205的开启信号TURNON由低电平变成高电平，而此时由于所述功率管M0关断，流过所述第四采样电阻R4的电流为0，则所述功率管源端电压的采样信号CS为0，小于所述误差放大器203的输出电压COMP，则所述峰值限流比较器204的关断信号TURNOFF为高电平，那么所述逻辑控制电路206的脉宽调制信号PWM由低电平变成高电平，所述栅极驱动电路207的驱动信号GATE也由低电平变成高电平，所述功率管M0由关断变成导通。

具体如图3所示，所述功率调节控制是所述转换电路中所述原边电流IP通过所述变压器T0感应得到的副边电流，通过续流二极管D0对储能电容C3进行充电，使得所述输出电压VO开始增大，则从所述输出采样电路反馈到所述恒功率控制电路的所述输出电压的采样信号VOS和所述输出电流的采样信号IOS也开始增大，那么所述乘法器202的输出电压VMO也增大，则其与所述与设定功率相对应的电压VREF之间的差值减小，那么所述误差放大器203的输出电压COMP也减小，一直到所述乘法器202的输出电压VMO与所述与设定功率相对应的电压VREF一致时，所述误差放大器203的输出电压COMP为最小值VCOMPend且恒定，则所述峰值限流比较器204的关断信号TURNOFF由高电平变成低电平所需要的所述功率管源端电压的采样信号CS也恒定，那么在所述功率管M0导通时流过所述第四采样电阻R4的原边电流也恒定，所述副边电流也恒定，使得所述输出电压和输出电流恒定，即恒功率；而此过程中，当所述功率管源端电压的采样信号CS大于所述误差放大器203的输出电压COMP时，重复所述脉宽调制的导通到关断控制，且当所述功率管漏端电压的采样信号ZCD小于所述电源电压VCC时，重复所述脉宽调制的关断到导通控制，从而不断控制所述功率管M0的导通和关断。

本实施例中，所述驱动系统应用于HID灯控制领域，即所述驱动系统用以驱动HID灯。可以理解的是，所述驱动系统还可以用于驱动其他负载，本实用新型对此不予限制。

综上所述，本实用新型通过输出采样电路对输出电压和输出电流进行模拟采样，输出电压的采样信号和输出电流的采样信号相乘后得到与输出功率相对应的电压从而确定功率管源端的峰值限流点，根据峰值限流点和功率管源端电压的采样信号产生关断信号，同时进行功率管漏端的谷底检测，根据所述输入电压和功率管漏端电压的采样信号产生开启信号，以实现功率管的脉冲调制控制，受功率管控制的原边电流通过变压器感应为副边电流，副边电流通过转换电路将输入电压和原边电流转换为输出电压和输出电流，而输出采样电路又将输出电压和输出电流采样反馈到恒功率控制电路，调整峰值限流点，且通过峰值限流和谷底检测重复功率管的脉冲调制控制，从而实现恒功率控制。本实用新型对输出电压和电流进行模拟采样，这样采样精度高。另外，将输出电压的采样信号和输出电流的采样信号相乘后和一与设定功率相对应的电压进行误差放大，这样恒定功率控制准确，环路控制稳定。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (13)

1.一种恒功率控制电路，其特征在于，所述恒功率控制电路包括乘法器、误差放大器、补偿电容和峰值限流比较器；

所述乘法器的输入端接入一输出电压的采样信号和一输出电流的采样信号，所述乘法器的输出端连接所述误差放大器的负输入端，所述误差放大器的正输入端连接一与设定功率相对应的电压，所述误差放大器的输出端连接所述补偿电容的一端，所述补偿电容的另一端接地；所述乘法器将所述输出电压的采样信号和输出电流的采样信号相乘得到与输出功率相对应的电压，所述误差放大器将所述与输出功率相对应的电压和所述与设定功率相对应的电压之差进行放大得到所述误差放大器的输出电压；

所述峰值限流比较器的正输入端连接所述误差放大器的输出端，所述峰值限流比较器的负输入端接入一功率管源端电压的采样信号；所述峰值限流比较器将所述功率管源端电压的采样信号与所述误差放大器的输出电压进行比较产生关断信号。

2.如权利要求1所述的恒功率控制电路，其特征在于，所述恒功率控制电路还包括谷底检测比较器；所述谷底检测比较器的正输入端连接一电源电压，所述谷底检测比较器的负输入端接入一功率管漏端电压的采样信号，所述电源电压连接一输入电压；所述谷底检测比较器将所述功率管漏端电压的采样信号与所述电源电压进行比较产生一开启信号。

3.如权利要求2所述的恒功率控制电路，其特征在于，所述恒功率控制电路还包括逻辑控制电路；所述逻辑控制电路的输入端连接所述峰值限流比较器的输出端和所述谷底检测比较器的输出端；所述逻辑控制电路根据所述关断信号和开启信号得到一控制信号。

4.如权利要求3所述的恒功率控制电路，其特征在于，所述恒功率控制电路还包括栅极驱动电路；所述栅极驱动电路的输入端连接所述逻辑控制电路的输出端，所述栅极驱动电路的输出端连接一功率管的栅极；所述栅极驱动电路将所述控制信号增加驱动能力后得到驱动信号，以控制所述功率管的开关。

5.一种驱动系统，包括一恒功率控制电路，其特征在于，所述恒功率控制电路包括乘法器、误差放大器、补偿电容和峰值限流比较器；

所述乘法器的输入端接入一输出电压的采样信号和一输出电流的采样信号，所述乘法器的输出端连接所述误差放大器的负输入端，所述误差放大器的正输入端连接一与设定功率相对应的电压，所述误差放大器的输出端连接所述补偿电容的一端，所述补偿电容的另一端接地；所述乘法器将所述输出电压的采样信号和输出电流的采样信号相乘得到与输出功率相对应的电压，所述误差放大器将所述与输出功率相对应的电压和所述与设定功率相对应的电压之差进行放大得到所述误差放大器的输出电压；

所述峰值限流比较器的正输入端连接所述误差放大器的输出端，所述峰值限流比较器的负输入端接入一功率管源端电压的采样信号；所述峰值限流比较器将所述功率管源端电压的采样信号与所述误差放大器的输出电压进行比较产生关断信号。

6.如权利要求5所述的驱动系统，其特征在于，所述恒功率控制电路还包括谷底检测比较器；所述谷底检测比较器的正输入端连接一电源电压，所述谷底检测比较器的负输入端接入一功率管漏端电压的采样信号，所述电源电压连接一输入电压；所述谷底检测比较器将所述功率管漏端电压的采样信号与所述电源电压进行比较产生一开启信号。

7.如权利要求6所述的驱动系统，其特征在于，所述恒功率控制电路还包括逻辑控制电路；所述逻辑控制电路的输入端连接所述峰值限流比较器的输出端和所述谷底检测比较器的输出端；所述逻辑控制电路根据所述关断信号和开启信号得到一控制信号。

8.如权利要求7所述的驱动系统，其特征在于，所述恒功率控制电路还包括栅极驱动电路，所述栅极驱动电路的输入端连接所述逻辑控制电路的输出端，所述栅极驱动电路将所述控制信号增加驱动能力后得到驱动信号。

9.如权利要求8所述的驱动系统，其特征在于，所述驱动系统还包括功率管、转换电路和采样电路；所述功率管的栅极连接所述栅极驱动电路的输出端；所述转换电路将输入电压和原边电流转换为输出电压和输出电流；所述采样电路产生输出电压的采样信号、输出电流的采样信号、功率管漏端电压的采样信号和功率管源端电压的采样信号。

10.如权利要求9所述的驱动系统，其特征在于，所述转换电路包括变压器、续流二极管和储能电容；所述变压器的原边连接所述输入电压和所述功率管的漏端，所述变压器的副边连接所述续流二极管的阴极和所述储能电容的一端，所述续流二极管的阳极连接所述储能电容的另一端；原边电流通过所述变压器感应产生副边电流，所述副边电流流过所述续流二极管后对所述储能电容充电以产生所述输出电压和输出电流。

11.如权利要求10所述的驱动系统，其特征在于，所述采样电路包括输出采样电路和功率管源漏采样电路；所述输出采样电路用于产生所述输出电压的采样信号和所述输出电流的采样信号；所述功率管源漏采样电路用于产生所述功率管漏端电压的采样信号和所述功率管源端电压的采样信号。

12.如权利要求11所述的驱动系统，其特征在于，所述输出采样电路包括第一采样电阻、第二采样电阻、第三采样电阻；所述第一采样电阻和第二采样电阻串联后分别连接所述储能电容的一端和另一端，所述乘法器的一输入端连接至所述第一采样电阻和第二采样电阻之间；所述第三采样电阻的一端连接所述储能电容的一端，所述第三采样电阻的另一端连接产生所述输出电流的负载的一端，所述负载的另一端连接所述储能电容的另一端，所述乘法器的另一输入端连接所述第三采样电阻的一端；所述输出电压通过所述第一采样电阻和第二采样电阻分压产生所述输出电压的采样信号，所述输出电流通过所述第三采样电阻产生所述输出电流的采样信号。

13.如权利要求11所述的驱动系统，其特征在于，所述功率管源漏采样电路包括第四采样电阻、采样电容、第五采样电阻；所述第四采样电阻的一端连接所述功率管的源端，所述第四采样电阻的另一端接地，所述峰值限流比较器的负输入端连接至所述功率管的源端与所述第四采样电阻之间以接入所述功率管源端电压的采样信号；所述采样电容的一端连接所述功率管的漏端，所述采样电容的另一端连接所述第五采样电阻的一端，所述谷底检测比较器的负输入端连接所述第五采样电阻的另一端以接入所述功率管漏端电压的采样信号。