原边恒流控制装置及补偿电流信号提取方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了原边恒流控制装置及补偿电流信号提取方法，所述原边恒流控制装置包括，等效输出电流模块；等效输出电流模块接收反映变换器的变压器两端绕组电压的信号以及变换器的原边谐振电流信号，产生第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg和补偿电流信号Vpri2_avg，第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg和补偿电流信号Vpri2_avg相加之后输出反映输出电流平均值的输出电流等效信号VIo_est；本发明专利技术可省去了光耦和副边反馈电路，有效提高了电路的可靠性。此外，原边恒流控制装置可以进一步集成为单芯片，进一步降低电路成本。

Primary Constant Current Control Device and Compensation Current Signal Extraction Method

The invention discloses a primary constant current control device and a compensation current signal extraction method. The primary constant current control device includes an equivalent output current module, which receives signals reflecting the voltage of the transformer windings at both ends of the converter and the primary resonant current signal of the converter, and generates the average current signal Vpri1_avg in the first resonant region and the compensation current signal Vpri. 2_avg, the output current equivalent signal VIo_est reflecting the average output current after adding the average current signal Vpri1_avg of the first resonant region and the compensation current signal Vpri2_avg; the invention can eliminate the optocoupler and the side feedback circuit, and effectively improve the reliability of the circuit. In addition, the original constant current control device can be further integrated into a single chip to further reduce circuit costs.

【技术实现步骤摘要】
原边恒流控制装置及补偿电流信号提取方法
本专利技术属于电力电子
中的开关电源技术，涉及一种适用于LLC谐振变换器或其它类型谐振变换器的原边恒流控制装置。
技术介绍
近年来，发光二极管(LED)以其高亮度、长寿命、高效率等特点，已被广泛应用在日常生活中，用以替代传统的照明设备：白炽灯、荧光灯和金属卤化物灯等。然而，LED属于直流型负载，且其发光亮度直接依赖于流过LED的正向电流。因此，为了保证LED灯发光亮度的一致性，通常采用恒流源驱动。基于照明设备安全的考虑，许多LED灯具要求LED驱动器必须具备隔离装置，以实现电网输入与变换器输出的电气隔离。因此，在小功率LED照明设备中，通常采用低成本的单级反激式拓扑实现LED驱动器的功率电路设计。反激电路不仅能实现交直流能量转化，同时可实现变压器原副边绕组的电气隔离。在中大功率领域，则通常采用两级式的拓扑结构。如图1所示，前级通常采用升压(Boost)电路作为功率因数校正，以实现交直流能量转换并输出稳定直流电压；后级采用高效率的半桥LLC谐振变换器调理LED灯的输出电流，并实现LED灯具设备的电气隔离。然而，传统的LLC谐振变换器为了实现电流的稳定输出，通常采用光耦对输出采样进行反馈控制。图2描述了传统光耦负反馈的控制框图，通过对输出侧LED电流进行采样，与调节环模块中的电流基准值进行比较，输出闭环调节信号并通过光耦传输至LLC谐振变换器原边的驱动控制模块，通过改变LLC谐振变换器的开关频率实现恒定电流输出。但是，为实现隔离反馈采用的光耦器件存在老化问题，影响电路的稳定性，并且减弱了设备电气隔离的强度。因此，研究基于LLC谐振变换器的原边恒流控制装置是一项非常具有实际意义和挑战性的工作。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出了一种适用于LLC谐振变换器的原边恒流控制装置。本专利技术对LLC谐振变换器工作在连续模式(ContinuousConductionMode，简称CCM)和断续模式(DiscontinuousConductionMode，简称DCM)时同时适用，通过原边恒流控制输出恒定、高精度的副边电流。本专利技术原边恒流控制装置包括：等效输出电流模块、调节环模块，驱动控制模块。等效输出电流模块，接收反映变换器的变压器两端绕组电压的信号以及变换器的原边谐振电流信号，产生第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg和补偿电流信号Vpri2_avg，第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg和补偿电流信号Vpri2_avg相加之后输出反映输出电流平均值的输出电流等效信号VIo_est。所述第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg由第一谐振区间内的原边谐振电流信号经过整形、平均等方式获得。所述补偿电流信号Vpri2_avg根据第二谐振区间内的原边谐振电流信号经过整形、平均等方式得到的第二谐振区间平均电流信号反映第一谐振区间内的变压器绕组电压平均幅值的信号和反映第二谐振区间内的变压器绕组电压平均幅值的信号由对应关系得到。所述第一谐振区间对应变换器的副边整流管导通时，原边的谐振电感与谐振电容发生谐振的区间，该区间在电流连续模式和电流断续模式皆存在；所述第二谐振区间对应变换器副边整流管关断时，原边的谐振电感、谐振电容以及变压器励磁电感发生谐振的区间，该区间仅在电流断续模式下存在。其中，在电流连续模式下，所述第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg可等效反映输出电流平均值，所述补偿电流信号Vpri2_avg为零；在电流断续模式下，所述第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg近似反映输出电流平均值，所述补偿电流信号Vpri2_avg反映所述第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg与等效输出电流之间的误差值。优选的，所述第一谐振区间和第二谐振区间可通过检测反映变压器两端绕组电压的信号得到。优选的，所述等效输出电流模块接收反映变换器的变压器绕组两端电压信息的信号以及采样的原边谐振电流信号；根据变压器绕组电压极性对采样的原边谐振电流信号进行整形：将原边电流采样信号在变压器绕组电压正极性区间进行直接传输，而将其在变压器绕组电压负极性区间进行极性翻转，上述直接传输和极性翻转之后的信号重新组合后获得原边电流整形信号；其后根据时间区间将原边电流整形信号分解成第一谐振区间电流信号和第二谐振区间电流信号；对第一谐振区间电流信号进行平均处理获得第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg；对第二谐振区间电流信号进行平均处理获得第二谐振区间平均电流信号Vpri2_avg。优选的，所述等效输出电流模块接收反映变换器的变压器绕组两端电压信息的信号以及采样的原边谐振电流信号；根据时间区间将所述原边谐振电流信号分解成第一谐振区间电流信号和第二谐振区间电流信号；根据变压器绕组电压极性对第一谐振区间电流信号进行整形：将第一谐振区间电流信号在变压器绕组电压正极性区间进行直接传输，而将第一谐振区间电流信号在变压器绕组电压负极性区间进行极性翻转；上述直接传输和极性翻转之后的波形重新组合并进行平均处理或平均处理之后再相加获得第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg；根据变压器绕组电压极性对第二谐振区间电流信号进行整形：将第二谐振区间电流信号在变压器绕组电压正极性区间进行直接传输，将第二谐振区间电流信号在变压器绕组电压负极性区间进行极性翻转；上述直接传输和极性翻转之后的信号重新组合并进行平均处理或平均处理之后再相加获得第二谐振区间平均电流信号Vpri2_avg。优选的，所述原边恒流控制装置还包括调节环模块，调节环模块的输入端接所述等效输出电流模块的输出端，用于根据接收的输出电流等效信号VIo_est与其内部设置的基准比较，并经补偿网络放大之后产生误差放大信号Vcomp。优选的，所述原边恒流控制装置还包括驱动控制模块，驱动控制模块的输入端接所述调节环模块的输出端，用于产生其输出频率受Vcomp控制的占空比接近50％、两两互补、存在一定死区时间的多路互补驱动信号。优选的，所述等效输出电流模块包括比较模块，采样电流整形模块，绕组电压整流模块，第二谐振区间时间检测模块，第一谐振区间电流提取与平均模块，补偿比例计算模块，补偿电流计算模块和加法器。比较模块的输入端接收反映LLC谐振变换器的变压器T绕组电压信息的电压信号Vaux，输出反映Vaux正负极性区间的脉冲信号Vp和Vn。采样电流整形模块的第一输入端接收LLC谐振变换器的原边电流采样信号Vir，其第二输入端和第三输入端分别接所述比较模块的第一输出端和第二输出端，采样电流翻转模块首先根据反映Vaux正负极性区间的脉冲信号Vp和Vn，将原边电流采样信号Vir在Vaux正极性区间的波形进行直接传输，而将其在Vaux负极性区间的波形极性翻转，从而获得原边电流采样信号Vir整形后的信号Vir_rec。绕组电压整流模块的输入端接收LLC谐振变换器变压器T辅助绕组Wa传送过来的电压信号Vaux，其第二输入端和第三输入端分别接所述比较模块的第一输出端和第二输出端，用于对Vaux的波形进行整流，输出Vaux整流后的信号Vaux_rec。第二谐振区间时间检测模块的输入端接所述绕组电压整流模块的输出端，其输出端输出脉冲信号Vg_DCM。第二谐振区间时间检测模块用于检测第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.原边恒流控制装置，其特征在于：所述原边恒流控制装置包括，等效输出电流模块；等效输出电流模块接收反映变换器的变压器两端绕组电压的信号以及变换器的原边谐振电流信号，产生第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg和补偿电流信号Vpri2_avg，第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg和补偿电流信号Vpri2_avg相加之后输出反映输出电流平均值的输出电流等效信号VIo_est；所述第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg由第一谐振区间内的原边谐振电流信号经过整形、平均等方式获得；所述补偿电流信号Vpri2_avg根据第二谐振区间内的原边谐振电流信号经整形、平均方式得到的第二谐振区间平均电流信号

【技术特征摘要】
1.原边恒流控制装置，其特征在于：所述原边恒流控制装置包括，等效输出电流模块；等效输出电流模块接收反映变换器的变压器两端绕组电压的信号以及变换器的原边谐振电流信号，产生第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg和补偿电流信号Vpri2_avg，第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg和补偿电流信号Vpri2_avg相加之后输出反映输出电流平均值的输出电流等效信号VIo_est；所述第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg由第一谐振区间内的原边谐振电流信号经过整形、平均等方式获得；所述补偿电流信号Vpri2_avg根据第二谐振区间内的原边谐振电流信号经整形、平均方式得到的第二谐振区间平均电流信号反映第一谐振区间内的变压器绕组电压平均幅值的信号和反映第二谐振区间内的变压器绕组电压平均幅值的信号由对应关系得到；所述第一谐振区间对应变换器的副边整流管导通时，原边的谐振电感与谐振电容发生谐振的区间，该区间在电流连续模式和电流断续模式皆存在；所述第二谐振区间对应变换器副边整流管关断时，原边的谐振电感、谐振电容以及变压器励磁电感发生谐振的区间，该区间仅在电流断续模式下存在。2.如权利要求1所述的原边恒流控制装置，其特征在于：在电流连续模式下，所述第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg等效反映输出电流平均值，所述补偿电流信号Vpri2_avg为零；在电流断续模式下，所述第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg近似反映输出电流平均值，所述补偿电流信号Vpri2_avg反映所述第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg与等效输出电流之间的误差值。3.如权利要求1所述的原边恒流控制装置，其特征在于：所述第一谐振区间和第二谐振区间通过检测反映变压器两端绕组电压的信号得到。4.如权利要求1所述的原边恒流控制装置，其特征在于：所述等效输出电流模块接收反映变换器的变压器绕组两端电压信息的信号以及采样的原边谐振电流信号；根据变压器绕组电压极性对采样的原边谐振电流信号进行整形：将原边电流采样信号在变压器绕组电压正极性区间进行直接传输，而将其在变压器绕组电压负极性区间进行极性翻转，上述直接传输和极性翻转之后的信号重新组合后获得原边电流整形信号；其后在根据时间区间将原边电流整形信号分解成第一谐振区间电流信号和第二谐振区间电流信号；对第一谐振区间电流信号进行平均处理获得第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg；对第二谐振区间电流信号进行平均处理获得第二谐振区间平均电流信号Vpri2_avg。5.如权利要求1所述的原边恒流控制装置，其特征在于：所述等效输出电流模块接收反映变换器的变压器绕组两端电压信息的信号以及采样的原边谐振电流信号；根据时间区间将所述原边谐振电流信号分解成第一谐振区间电流信号和第二谐振区间电流信号；根据变压器绕组电压极性对第一谐振区间电流信号进行整形：将第一谐振区间电流信号在变压器绕组电压正极性区间进行直接传输，而将第一谐振区间电流信号在变压器绕组电压负极性区间进行极性翻转；上述直接传输和极性翻转之后的波形重新组合并进行平均处理或平均处理之后再相加获得第一谐振区间平均电流信号Vpri1_avg；根据变压器绕组电压极性对第二谐振区间电流信号进行整形：将第二谐振区间电流信号在变压器绕组电压正极性区间进行直接传输，将第二谐振区间电流信号在变压器绕组电压负极性区间进行极性翻转；上述直接传输和极性翻转之后的信号重新组合并进行平均处理或平均处理之后再相加获得第二谐振区间平均电流信号Vpri2_avg。6.如权利要求1所述的原边恒流控制装置，其特征在于：所述原边恒流控制装置还包括：调节环模块，所述调节环模块的输入端接等效输出电流模块的输出端，根据接收的等效输出电流信号产生误差放大信号Vcomp。7.如权利要求1所述的原边恒流控制装置，其特征在于：所述原边恒流控制装置还包括：驱动控制模块，所述驱动控制模块的输入端接所述调节环模块的输出端，用于产生输出频率受误差放大信号Vcomp控制的驱动信号。8.如权利要求1所述的原边恒流控制装置，其特征在于：所述等效输出电流模块包括比较模块，采样电流整形模块，绕组电压整流模块，第二谐振区间时间检测模块，第一谐振区间电流提取与平均模块，补偿比例计算模块，补偿电流计算模块和加法器；比较模块的输入端接收反映变换器的变压器T绕组电压信息的电压信号Vaux，输出反映Vaux正负极性区间的脉冲信号Vp和Vn；采...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小高，董汉菁，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33