CN107682957A - Led驱动电路及其控制电路和控制方法 - Google Patents
Led驱动电路及其控制电路和控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107682957A CN107682957A CN201710948375.4A CN201710948375A CN107682957A CN 107682957 A CN107682957 A CN 107682957A CN 201710948375 A CN201710948375 A CN 201710948375A CN 107682957 A CN107682957 A CN 107682957A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- circuit
- power stage
- current
- control
- 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 62
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 6
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 5
- 230000035772 mutation Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 101100464782 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) CMP2 gene Proteins 0.000 description 3
- 206010044565 Tremor Diseases 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 101100464779 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) CNA1 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 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
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
- H03K5/22—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
- H03K5/24—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
- H03L7/087—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal using at least two phase detectors or a frequency and phase detector in the loop
-
- 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]
-
- 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
- H05B45/305—Frequency-control 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]
- H05B45/385—Switched mode power supply [SMPS] using flyback topology
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
-
- 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
- H05B45/355—Power factor correction [PFC]; Reactive power compensation
-
- 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
- H05B45/36—Circuits for reducing or suppressing harmonics, ripples or electromagnetic interferences [EMI]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
公开了一种LED驱动电路及其控制电路和控制方法,本发明实施例通过锁相环获取与输入交流电同频率且同相位的正弦半波信号,并生成开关控制信号控制功率级电路以使得电感电流的峰值跟随所述正弦半波信号。由于正弦半波信号与输入交流电压同频率且同相位,因此,可以使得电感电流的峰值实际上与输入交流电同频率且同相位,从而获得较高的功率因数和较低的总谐波失真。同时,所述正弦半波信号的幅值不随输入交流电的幅值变化,因此,可以使得输出电流保持稳定,有效地阻止电网波动所引起的输出电流的突变。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术,具体涉及一种LED驱动电路及其控制电路和控制方法。
背景技术
LED(Light-Emitting Diode,发光二极管)由于具有节能、环保、寿命长、体积小等特点被广泛地作为光源使用。LED驱动电路可以驱动各种类型的LED负载发光。对于LED驱动电路,设计者期望其能够具有较高的功率因数(Power Factor,PF)和较低的总谐波失真(Total Harmonic Distortion,THD)。同时,还能够对输入交流电的抖动快速响应,消除因为抖动引起的输出电流变化。但是,现有技术难以同时兼顾上述两种需求。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供一种LED驱动电路及其控制电路和控制方法,以在有效消除或减轻输入交流电抖动引起的输出电流跳变的同时获得较高的功率因数和较低的总谐波失真。
根据本发明实施例的第一方面,提供一种LED驱动电路控制方法,包括:
利用锁相环获取与输入交流电压同频率且同相位的正弦半波信号;
采样功率级电路中电感电流的峰值;
根据表征所述功率级电路的输出电流的信号与所述正弦半波信号获取环路补偿信号;以及
根据所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号获取所述功率级电路的开关控制信号。
优选地,根据表征所述功率级电路的输出电流的信号与所述正弦半波信号获取环路补偿信号包括:
根据表征所述功率级电路的输出电流的信号获取电流补偿信号;
将所述电流补偿信号与所述正弦半波信号相乘,获取所述环路补偿信号。
优选地,所述方法还包括:
根据所述电感电流的峰值的采样信号或所述电感电流的采样信号估算获得输出电流估算信号,所述输出电流估算信号用于表征所述功率级电路的输出电流。
优选地,根据所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号获取所述功率级电路的开关控制信号包括:
将所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号比较以获取所述功率级电路的开关控制信号。
优选地,根据所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号获取所述功率级电路的开关控制信号包括:
将所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号比较以获取复位信号;
根据频率控制信号生成置位信号;
根据所述置位信号和所述复位信号生成所述功率级电路的开关控制信号。
根据本发明实施例的第二方面,提供一种控制电路,用于控制LED驱动电路的功率级电路,所述控制电路包括:
锁相环,用于获取与输入交流电同频率且同相位的正弦半波信号;
采样电路,用于采样所述功率级电路中电感电流的峰值;
环路补偿电路,根据表征所述功率级电路的输出电流的信号与所述正弦半波信号获取环路补偿信号;以及
开关控制信号生成电路,用于根据所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号获取所述功率级电路的开关控制信号。
优选地,所述环路补偿电路包括:
第一补偿电路,用于根据表征所述输出电流的信号获取电流补偿信号;以及
第二补偿电路,将所述电流补偿信号与所述正弦半波信号相乘,获得环路补偿信号。
优选地,所述控制电路还包括:
估算电路,用于根据所述电感电流的峰值的采样信号或所述电感电流的采样信号估算获得输出电流估算信号,所述输出电流估算信号用于表征所述功率级电路的输出电流。
优选地,所述开关控制信号生成电路包括:
第一比较器,用于将所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号比较以获取所述功率级电路的开关控制信号。
优选地,所述开关控制信号生成电路包括:
第二比较器,用于将所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号比较以获取复位信号;
频率控制电路,用于根据频率控制信号生成置位信号;
RS触发器,用于根据所述置位信号和所述复位信号生成所述功率级电路的开关控制信号。
优选地,所述频率控制电路包括:
单触发电路,用于根据所述置位信号生成单触发脉冲;
开关、电流源和电容,相互并联连接,所述开关受控于所述单触发脉冲;
第三比较器,用于将所述电容的电压与所述频率控制信号比较以生成所述置位信号。
根据本发明实施例的第三方面,提供一种LED驱动电路,包括:
功率级电路;以及
控制电路,用于控制所述功率级电路;
其中,所述控制电路通过锁相环获取与输入交流电同频率且同相位的正弦半波信号,并根据所述正弦半波信号生成功率级电路的开关控制信号。
根据本发明实施例的第四方面,提供一种LED驱动电路,包括:
功率级电路;以及
如第二方面所述的控制电路,用于控制所述功率级电路。
本发明实施例的方案通过锁相环获取与输入交流电同频率且同相位的正弦半波信号,并生成开关控制信号控制功率级电路以使得电感电流的峰值跟随所述正弦半波信号。由于正弦半波信号与输入交流电压同频率且同相位,因此,可以使得电感电流的峰值实际上与输入交流电同频率且同相位,从而获得较高的功率因数和较低的总谐波失真。同时,所述正弦半波信号的幅值不随输入交流电的幅值变化,因此,可以使得电感电流峰值保持稳定,有效地阻止电网波动所引起的输出电流的突变。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述,本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚,在附图中:
图1是一个对比例采用恒定导通时间控制方式的LED驱动电路的电路图;
图2是本发明实施例的LED驱动电路的电路图;
图3是本发明实施例的LED驱动电路的一个可选实现方式的电路图;
图4是本发明实施例的控制电路的一个可选实现方式的电路图;
图5是本发明实施例的LED驱动电路的工作波形图;
图6是上述对比例的LED驱动电路的工作波形图;
图7是本发明实施例的控制电路的另一个可选实现方式的电路图;
图8是本发明实施例的控制方法的流程图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述,但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质,公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外,本领域普通技术人员应当理解,在此提供的附图都是为了说明的目的,并且附图不一定是按比例绘制的。
同时,应当理解,在以下的描述中,“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时,它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件,元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反,当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时,意味着两者不存在中间元件。
除非上下文明确要求,否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义;也就是说,是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
图1是一个对比例的LED驱动电路的电路图。如图1所示,所述LED驱动电路包括具有整流桥11和反激式变换器12的功率级电路以及控制电路13。控制电路13通过辅助绕组Ln获取电感电流过零时刻(输入到ZCS端),通过采样电阻Rs获取电感电流的采样(输入到ISEN端),同时,通过COMP端连接一个由电阻R1和电容C1串联而成的补偿电路以在COMP端生成一个补偿信号。该补偿信号可以表征电感电流或输出电流的采样值与期望的电感电流或输出电流的误差。控制电路13输出开关控制信号Q控制反激式变换器的功率晶体管M导通和关断,以使得功率级电路的输出电流保持恒定并趋向于期望值。
在一个对比例中,为了消除输入交流电不稳引起的输出电流突变,将补偿电路中的电阻R1的阻值设置得较大,同时将电容C1的电容值设置得较小,从而使得补偿信号可以快速地响应输出电流的变化,形成具有较快响应速度的控制环路。由此,在输入交流电压抖动时,控制环路快速调节,抑制输入抖动带来的多余能量传递到输出端,保持输出电流的稳定。但是,控制环路的补偿信号对应于每个开关周期的导通时间tON。控制环路响应速度较快时,会使得补偿信号在一个工频周期内变化较大,相应使得导通时间tON也具有较大的变化。这会导致在输入端,输入电流无法跟随输入电压,输入电流波形畸变严重,功率因数和总谐波失真等参数均不能满足要求。
在另一个对比例中,采用恒定导通时间(Constant On Time)的控制方式来构建控制环路。在这种控制环路中,输入交流电压和输入电流满足如下公式:
其中,VIN,AC(t)为输入交流电压,为输入电流的在一个开关周期内的平均值,VAC为输入交流电压的幅值,fAC为输入交流电的频率,LM为功率级电路的电感的电感值,tON为导通时间,tS(t)为开关周期。
如上述公式所示,虽然开关周期tS(t)可变,但是其在一个工频周期内的变化较小,因此,从整个工频周期来看,输入电流是与输入交流电压同频的近似正弦信号。由此,采用这种控制环路可以获得较高的功率因数和较低的总谐波失真。但是,由于导通时间tON固定,其响应速度较慢,无法解决输入交流电压抖动引起的输出电流不稳的问题。
因此,要同时兼顾较佳的功率因数和总谐波失真以及抑制输入交流电抖动对输出电流的影响存在困难。
图2是本发明实施例的LED驱动电路的电路图。如图2所示,本实施例的LED驱动电路包括功率级电路1和控制电路2。其中,功率级电路1包括整流电路1A和开关变换器1B。控制电路2用于控制功率级电路1。在本实施例中,控制电路2通过锁相环获取与输入交流电压同频率且同相位的正弦半波信号,并根据所述正弦半波信号生成功率级电路的开关控制信号Q。锁相环(Phase Locked Loop,PLL)是能够完成两个电信号相位同步的自动闭环控制电路,其可以使得输出信号跟随输入信号的相位,保持相位一致。锁相环的工作原理是检测输入信号和输出信号的相位差,并将检测出的相位差信号通过鉴相器转换成电压信号输出,经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压,对振荡器输出信号的频率实施控制,再通过反馈通路把振荡器输出信号的频率、相位反馈到鉴相器。
在本实施例中,在控制电路2内设置锁相环,使得锁相环输出幅值恒定,但是与输入交流电压同频率且同相位的正弦半波信号sin(WAC*t)。进而,控制电路2可以生成开关控制信号控制功率级电路以使得电感电流的峰值跟随所述正弦半波信号sin(WAC*t)。由于正弦半波信号与输入交流电压同频率且同相位,因此,可以使得电感电流的峰值实际上与输入交流电压同频率且同相位。继而,与电感电流相关的输入电流可以跟随输入交流电压,从而可以获得较高的功率因数和较低的总谐波失真。同时,所述正弦半波信号的幅值不随输入交流电压的幅值变化,因此,可以使得电感电流峰值保持稳定,有效地阻止电网波动所引起的输出电流的突变。
图3是本发明实施例的LED驱动电路的一个可选实现方式的电路图。在本实现方式中,采用反激式开关变换器1B来对整流桥1A输出直流电压进行直流-直流变换。控制电路2通过连接在输入端口两端的电阻分压网络(包括电阻R2和R3)从ACSN端接收输入交流电压的采样,以跟踪其频率和相位。应理解,本领域技术人员也可以采用其它等同或类似的方式来对输入交流电压进行直接或间接的采样。同时,电阻R1和电容C1连接在控制电路的COMP端和接地端之间,以在COMP端生成一个电流补偿信号。
图4是本实现方式的控制电路的电路图。如图4所示,所述控制电路2包括锁相环21、采样电路22、环路补偿电路23和开关控制信号生成电路24。其中,锁相环21用于获取与输入交流电同频率且同相位的正弦半波信号sin(WAC*t)。采样电路22用于采样功率级电路中当前电感电流的峰值IPK输出采样信号VIPK。在本实现方式中,采样信号VIPK为电压信号。如图4所示,电阻Rs可以将流过功率晶体管M的电流IL转换为电压Vs。采样电路22则检测电压Vs并获取其峰值输出采样信号VIPK。环路补偿电路23根据表征所述功率级电路的输出电流的信号Io(t)与正弦半波信号sin(WAC*t)获取环路补偿信号VCOM1。开关控制信号生成电路24用于根据电感电流的峰值IPK与环路补偿信号VCOM1获取所述功率级电路的开关控制信号Q。
具体地,环路补偿电路23包括第一补偿电路23a和第二补偿电路23b。其中,第一补偿电路23a用于根据功率级电路的输出电流的信号Io(t)获取电流补偿信号VCOM2。具体地,第一补偿电路23a包括误差放大器GM1和电阻R1以及电容C1。其中,电阻R1和电容C1串联连接在误差放大器的输出端COMP。误差放大器GM1一个输入端输入信号Io(t),另一个输入端输入表征输出电流期望值的参考信号Vref,输出表征两者差值的电流。误差放大器GM1的输出电流,对电容C1充放电,从而获得电流补偿信号VCOM2。在电路运行过程中,电容C1被持续的充放电,因此,电流补偿信号VCOM2是一个纹波较小的直流电压。第二补偿电路23b将电流补偿信号VCOM2与正弦半波信号sin(WAC*t)相乘,获得环路补偿信号VCOM1=VCOM2*sin(WAC*t)。
在本实现方式中,开关控制信号生成电路24包括比较器CMP1,其用于将表征电感电流的峰值的采样信号VIPK与环路补偿信号VCOM1比较以获取功率级电路1的开关控制信号Q。开关控制信号Q用于控制功率级电路1中的开关变换器1B的功率开关M。
通过上述环路的控制,电感电流的峰值IPK会实质上跟随正弦半波信号变化,进而实质上在相位上跟随输入交流电压VAC,IN变化,电路可以获得较好的功率因数和总谐波失真。同时,由于环路补偿信号VCOM1的幅值和输入交流电压VAC,IN的幅值无关,仅与功率级电路的输出电流与其期望值的误差相关。因此,图4所示的控制电路可以有效地稳定输出电流,使得其不受输入交流电压抖动的影响。
在各种开关变换器中,根据电感电流峰值均可以转换获得一个表征输出电流的信号。因此,本实施例可以设置估算电路25,用于根据所述电感电流的峰值的采样信号或所述电感电流的采样信号估算获得输出电流估算信号Io(t)。所述输出电流估算信号Io(t)用于表征所述功率级电路的输出电流。由此,不需要专门设置对输出电流进行采样的电路就可以获取表征输出电流的信号。这样设置也有利于减少用于搭建控制电路的集成电路的管脚,并减少***元器件的数量,减小电路规模和体积。同时,对于隔离式变换器,这样的设置具有更大的优势。如果要采样隔离式变换器的输出电流,通常需要通过光耦将副边侧获得的采样信号传递到原边侧。而直接采用原边侧的信号估算输出电流,则可以省去光耦以及副边采样电阻等多个电路。
图5和图6分别是本发明实施例和上述对比例的LED驱动电路的工作波形图。对于本实施例的LED驱动电路,输入电流IAC,IN满足:
其中,L为电感的电感值,VAC为输入交流电的幅值,sin(WAC*t)是与输入交流电压同频率且同相位的正弦半波信号。由于L、IPK、tS和VAC在一个工频周期内基本是固定的,因此,输入电流IAC,IN在每个工频周期内均跟随输入交流电压变化。对应地,在图5中可以看到,电感电流的峰值IPK跟随整流后的直流电压VBUS变化,两者具有基本相同的频率和相位。
同时,对于本实施例的LED驱动电路,功率级电路的输出电流IOUT满足:
其中,tS=tON+tOFF,L为开关变换器1B的电感的电感值。
同时,在本实施例中,电感电流的峰值满足:
因此,输出电流IOUT满足:
其中,n为本实施方式中的反激式变换器中原边绕组与副边绕组的匝数比。
作为对比,在恒定导通时间控制方式的对比例中,功率级电路的输出电流IOUT满足:
由于,tS=tON+tOFF,且则输出电流IOUT满足
其中,n为对比例中的反激式变换器中原边绕组与副边绕组的匝数比。
由此可见,对比例的输出电流与输入交流电压的波形相关,而本实施例的输出电流则与输入交流电的幅值无关,不会受到输入交流电抖动的影响。如图5和图6所示,在第三个半波处输入交流电的幅值增大导致直流电压VBUS的幅值增大,对于对比例,其环路响应慢,无法控制电感电流,会使得输出电流对应地也增大。而对于本发明实施例,一个工频周期内的电感电流的峰值的相位跟随输入交流电变化,但是不受输入交流电幅值的影响,可以保持稳定。
在另一个可选的实现方式中,可以通过频率控制信号控制开关控制信号的频率,也即控制开关周期。图7是本发明实施例的控制电路的另一个可选实现方式的示意图。如图7所示,在本实现方式中,开关控制信号生成电路24包括比较器CMP2、频率控制电路FC和RS触发器RS1。其中,比较器CMP2用于将电感电流的峰值的采样信号VIPK与环路补偿信号VCOM1比较以获取复位信号rst。比较器CMP2的输出端连接到RS触发器RS1的复位端。频率控制电路FC用于根据频率控制信号fs生成置位信号set,以控制开关控制信号的周期。RS触发器RS1用于根据置位信号set和复位信号rst生成功率级电路1的开关控制信号Q。具体地,RS触发器RS1在置位信号set为高电平时置位输出高电平,在复位信号rst为高电平时复位输出低电平。
由此,功率晶体管在电感电流的峰值上升到VCOM2*sin(WAC*t)时关断,在频率控制电路FC输出高电平时导通。开关控制信号的开关周期由频率控制信号fs决定。频率控制电路FC可以是一个由自身生成的置位信号set触发,由频率控制信号fs决定时间长度的计时电路。具体地,频率控制电路FC包括单触发电路OS1、开关S1、电流源I和电容C2以及比较器CMP3。其中,单触发电路OS1根据置位信号set生成单触发脉冲。开关S1和电流源I以及电容C2并联。开关S1受控于单触发脉冲。比较器CMP3用于将电源C2的电压与频率控制信号fs比较生成复位信号rst。在本实施例的频率控制电路FC中,在置位信号set由低电平切换为高电平时,单触发电路OS1在其上升沿生成一个单触发脉冲,控制开关S1导通。这会使得电容C2通过开关S1放电,电容C2两端电压下降到零。在开关S1关断后,电流源I对电容C2充电,电容C2两端电压线性上升,直至上升到频率控制信号fs。在电容C2两端电压上升到大于频率控制信号fs后,置位信号set由低电平切换为高电平,使得RS触发器RS1置位,功率晶体管导通,新的开关周期开始,如此反复。频率控制信号fs可以根据现有技术设置为各种预定的或可变的值,例如,可以为电流补偿信号VCMP2,还可以被设置为具有最大值以限制开关频率的最低值。
本实现方式通过加入频率控制电路使得开关控制信号的频率与输入无关,从而可以在实现高功率因数的同时完全不受输入交流电压波动的影响。
图8是本发明实施例的控制方法的流程图。如图8所示,本实施例的控制方法包括:
步骤S100、利用锁相环获取与输入交流电同频率且同相位的正弦半波信号。
步骤S200、采样功率级电路中电感电流的峰值。
步骤S300、根据表征所述功率级电路的输出电流的信号与所述正弦半波信号获取环路补偿信号。
优选地,步骤S300包括:
步骤S310、根据表征所述功率级电路的输出电流的信号获取电流补偿信号。
步骤S320、将所述电流补偿信号与所述正弦半波信号相乘,获取所述环路补偿信号。
优选地,在步骤S300之前,还可以包括步骤S300A,根据所述电感电流的峰值的采样信号或所述电感电流的采样信号估算获得输出电流估算信号,所述输出电流估算信号用于表征所述功率级电路的输出电流。
步骤S400、根据所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号获取所述功率级电路的开关控制信号。
可选地,步骤S400包括:将所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号比较以获取所述功率级电路的开关控制信号。
可选地,步骤S400包括:
步骤S410、将所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号比较以获取复位信号。
步骤S420、根据频率控制信号生成复位信号。
步骤S430、根据所述置位信号和所述复位信号以获取所述功率级电路的开关控制信号。
本实施例通过锁相环获取与输入交流电同频率且同相位的正弦半波信号,并生成开关控制信号控制功率级电路以使得电感电流的峰值跟随所述正弦半波信号。由于正弦半波信号与输入交流电压同频率且同相位,因此,可以使得电感电流的峰值实际上与输入交流电同频率且同相位,从而获得较高的功率因数和较低的总谐波失真。同时,所述正弦半波信号的幅值不随输入交流电的幅值变化,因此,可以使得电感电流峰值保持稳定,有效地阻止电网波动所引起的输出电流的突变。
应理解,虽然以上的部分描述以反激式变换器为例进行说明,但是,本发明实施例的控制电路和控制方法可以适用于各种拓扑的功率级电路,例如,升压型变换器、降压型变换器和升降压型变换器等。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,对于本领域技术人员而言,本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种LED驱动电路控制方法,包括:
利用锁相环获取与输入交流电压同频率且同相位的正弦半波信号;
采样功率级电路中电感电流的峰值;
根据表征所述功率级电路的输出电流的信号与所述正弦半波信号获取环路补偿信号;以及
根据所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号获取所述功率级电路的开关控制信号。
2.根据权利要求1所述的LED驱动电路控制方法,其特征在于,根据表征所述功率级电路的输出电流的信号与所述正弦半波信号获取环路补偿信号包括:
根据表征所述功率级电路的输出电流的信号获取电流补偿信号;
将所述电流补偿信号与所述正弦半波信号相乘,获取所述环路补偿信号。
3.根据权利要求1或2所述的LED驱动电路控制方法,其特征在于,所述方法还包括:
根据所述电感电流的峰值的采样信号或所述电感电流的采样信号估算获得输出电流估算信号,所述输出电流估算信号用于表征所述功率级电路的输出电流。
4.根据权利要求1所述的LED驱动电路控制方法,其特征在于,根据所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号获取所述功率级电路的开关控制信号包括:
将所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号比较以获取所述功率级电路的开关控制信号。
5.根据权利要求1所述的LED驱动电路控制方法,其特征在于,根据所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号获取所述功率级电路的开关控制信号包括:
将所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号比较以获取复位信号;
根据频率控制信号生成置位信号;
根据所述置位信号和所述复位信号生成所述功率级电路的开关控制信号。
6.一种控制电路,用于控制LED驱动电路的功率级电路,所述控制电路包括:
锁相环,用于获取与输入交流电同频率且同相位的正弦半波信号;
采样电路,用于采样所述功率级电路中电感电流的峰值;
环路补偿电路,根据表征所述功率级电路的输出电流的信号与所述正弦半波信号获取环路补偿信号;以及
开关控制信号生成电路,用于根据所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号获取所述功率级电路的开关控制信号。
7.根据权利要求6所述的控制电路,其特征在于,所述环路补偿电路包括:
第一补偿电路,用于根据表征所述输出电流的信号获取电流补偿信号;以及
第二补偿电路,将所述电流补偿信号与所述正弦半波信号相乘,获得环路补偿信号。
8.根据权利要求6或7所述的控制电路,其特征在于,所述控制电路还包括:
估算电路,用于根据所述电感电流的峰值的采样信号或所述电感电流的采样信号估算获得输出电流估算信号,所述输出电流估算信号用于表征所述功率级电路的输出电流。
9.根据权利要求6所述的控制电路,其特征在于,所述开关控制信号生成电路包括:
第一比较器,用于将所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号比较以获取所述功率级电路的开关控制信号。
10.根据权利要求6所述的控制电路,其特征在于,所述开关控制信号生成电路包括:
第二比较器,用于将所述电感电流的峰值的采样信号与所述环路补偿信号比较以获取复位信号;
频率控制电路,用于根据频率控制信号生成置位信号;
RS触发器,用于根据所述置位信号和所述复位信号生成所述功率级电路的开关控制信号。
11.根据权利要求10所述的控制电路,其特征在于,所述频率控制电路包括:
单触发电路,用于根据所述置位信号生成单触发脉冲;
开关、电流源和电容,相互并联连接,所述开关受控于所述单触发脉冲;
第三比较器,用于将所述电容的电压与所述频率控制信号比较以生成所述置位信号。
12.一种LED驱动电路,包括:
功率级电路;以及
控制电路,用于控制所述功率级电路;
其中,所述控制电路通过锁相环获取与输入交流电同频率且同相位的正弦半波信号,并根据所述正弦半波信号生成功率级电路的开关控制信号。
13.一种LED驱动电路,包括:
功率级电路;以及
如权利要求6-11任一项所述的控制电路,用于控制所述功率级电路。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710948375.4A CN107682957B (zh) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | Led驱动电路及其控制电路和控制方法 |
US16/151,453 US10568169B2 (en) | 2017-10-12 | 2018-10-04 | Control circuit, control method and LED driver thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710948375.4A CN107682957B (zh) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | Led驱动电路及其控制电路和控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107682957A true CN107682957A (zh) | 2018-02-09 |
CN107682957B CN107682957B (zh) | 2019-06-28 |
Family
ID=61139949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710948375.4A Active CN107682957B (zh) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | Led驱动电路及其控制电路和控制方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10568169B2 (zh) |
CN (1) | CN107682957B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108152561A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-06-12 | 广东海明晖电子科技有限公司 | 高速信号处理电路 |
CN108263240A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-07-10 | 深圳市鼎硕同邦科技有限公司 | 电动汽车车载充电装置及其充电方法 |
CN113452269A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-09-28 | 成都芯源***有限公司 | 开关电源电路及方法 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110190735A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-08-30 | 杰华特微电子(杭州)有限公司 | 开关电源 |
US10804806B1 (en) * | 2019-08-14 | 2020-10-13 | Semiconductor Components Industries, Llc | Method and system of a switching power converter |
CN111464026B (zh) * | 2020-05-22 | 2022-01-07 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 控制电路以及应用其的开关变换器 |
CN112271914B (zh) * | 2020-09-16 | 2022-08-02 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种车载充电机的充电纹波抑制电路及其控制方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001144608A (ja) * | 1999-11-12 | 2001-05-25 | Fujitsu Ltd | 位相同期回路 |
CN102202448A (zh) * | 2011-06-04 | 2011-09-28 | 魏其萃 | 用于led照明调光控制装置 |
US20120098650A1 (en) * | 2010-10-24 | 2012-04-26 | Richard Landry Gray | Device and Method For Setting Adjustment Control |
US20130051096A1 (en) * | 2011-05-27 | 2013-02-28 | Infineon Technologies Ag | AC/DC Converter with a PFC and a DC/DC Converter |
CN106708164A (zh) * | 2017-02-10 | 2017-05-24 | 珠海凌达压缩机有限公司 | 功率因数校正电路结构、控制方法及电器 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009085910A1 (en) * | 2007-12-21 | 2009-07-09 | Cypress Semiconductor Corporation | Phase control for hysteretic controller |
US8279144B2 (en) * | 2008-07-31 | 2012-10-02 | Freescale Semiconductor, Inc. | LED driver with frame-based dynamic power management |
CN102186283B (zh) | 2011-03-23 | 2013-06-12 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 一种可控硅调光电路、调光方法以及应用其的一种led驱动电路 |
CN102612229B (zh) | 2012-03-13 | 2014-10-22 | 辉芒微电子(深圳)有限公司 | Led调光装置和led调光驱动电路 |
CN102843836B (zh) * | 2012-08-28 | 2014-06-25 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 一种适应可控硅的led驱动电路、驱动方法及应用其的开关电源 |
CN102938607B (zh) * | 2012-11-16 | 2015-03-18 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 低噪声的多输出电源电路及其控制方法 |
US9072147B2 (en) * | 2013-11-27 | 2015-06-30 | Linear Technology Corporation | Pre-charging inductor in switching converter to achieve high PWM dimming ratio in LED drivers |
US9237623B1 (en) * | 2015-01-26 | 2016-01-12 | Ketra, Inc. | Illumination device and method for determining a maximum lumens that can be safely produced by the illumination device to achieve a target chromaticity |
US9578706B1 (en) | 2016-06-29 | 2017-02-21 | Lianzhang Lai | Self-adjusting power supply circuit of silicon controlled dimming in LED lighting |
-
2017
- 2017-10-12 CN CN201710948375.4A patent/CN107682957B/zh active Active
-
2018
- 2018-10-04 US US16/151,453 patent/US10568169B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001144608A (ja) * | 1999-11-12 | 2001-05-25 | Fujitsu Ltd | 位相同期回路 |
US20120098650A1 (en) * | 2010-10-24 | 2012-04-26 | Richard Landry Gray | Device and Method For Setting Adjustment Control |
US20130051096A1 (en) * | 2011-05-27 | 2013-02-28 | Infineon Technologies Ag | AC/DC Converter with a PFC and a DC/DC Converter |
CN102202448A (zh) * | 2011-06-04 | 2011-09-28 | 魏其萃 | 用于led照明调光控制装置 |
CN106708164A (zh) * | 2017-02-10 | 2017-05-24 | 珠海凌达压缩机有限公司 | 功率因数校正电路结构、控制方法及电器 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108263240A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-07-10 | 深圳市鼎硕同邦科技有限公司 | 电动汽车车载充电装置及其充电方法 |
CN108263240B (zh) * | 2018-02-28 | 2023-08-22 | 深圳市鼎硕同邦科技有限公司 | 电动汽车车载充电装置及其充电方法 |
CN108152561A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-06-12 | 广东海明晖电子科技有限公司 | 高速信号处理电路 |
CN113452269A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-09-28 | 成都芯源***有限公司 | 开关电源电路及方法 |
CN113452269B (zh) * | 2021-04-20 | 2022-07-26 | 成都芯源***有限公司 | 开关电源电路及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10568169B2 (en) | 2020-02-18 |
CN107682957B (zh) | 2019-06-28 |
US20190116637A1 (en) | 2019-04-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107682957A (zh) | Led驱动电路及其控制电路和控制方法 | |
CN108631578B (zh) | 操作于连续传导和峰值电流控制模式的开关变换器的控制单元 | |
CN102656787B (zh) | 开关电源电路和功率因数控制器 | |
CN106787675B (zh) | 具有功率因数校正功能的谐振变换器及其控制器 | |
CN102957303B (zh) | 一种控制电路、开关变换器及其控制方法 | |
Qian et al. | Charge pump power-factor-correction technologies. I. Concept and principle | |
Li et al. | A constant current control scheme for primary-side controlled flyback controller operating in DCM and CCM | |
CN110719020B (zh) | 控制电路及控制方法 | |
Xu et al. | A novel closed loop interleaving strategy of multiphase critical mode boost PFC converters | |
Chen et al. | Reduced-order averaged modeling of active-clamp converters | |
Hanson et al. | A high frequency power factor correction converter with soft switching | |
CN108199424A (zh) | 多相充电电路及其控制电路和控制方法 | |
JP2011019323A (ja) | 力率改善回路 | |
Shen et al. | A novel high-efficiency single-stage PFC converter with reduced voltage stress | |
CN103580508B (zh) | Ac/dc转换器电路 | |
US11095206B2 (en) | AC-DC converter with boost front end having flat current and active blanking control | |
Liu et al. | Control of a dual boost power factor corrector for high power applications | |
CN103916020A (zh) | 开关电源及其控制电路 | |
RU156992U1 (ru) | Многофазный активный выпрямитель | |
Petersen et al. | Reduction of voltage stresses in buck-boost-type power factor correctors operating in boundary conduction mode | |
Gangavarapu et al. | Analysis and design of three phase single stage isolated Cuk based PFC converter | |
Liou et al. | Design and implementation of a boost power factor correction stage operated in mixed-conduction mode | |
KR20090105229A (ko) | 전하공유를 이용한 병렬 연결 스위칭 컨버터 | |
CN111865069B (zh) | 一种Boost功率因数校正变换器 | |
CN103904897A (zh) | 开关电源控制电路、开关电源、前沿检测电路和方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |