高功率因数恒流驱动电路及恒流装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种高功率因数恒流驱动电路及恒流装置，所述恒流驱动电路包括：整流桥；输入电容，其第一端和第二端分别与所述整流桥的正、负输出端连接；输出二极管，其负极连接所述输入电容的第一端；变压器，其原边绕组的同名端连接所述输入电容的第一端，其副边绕组的异名端连接所述输出二极管的正极，其副边绕组的同名端接地；输出电容，其第一端连接所述原边绕组的异名端；功率开关管，其第一功率端连接所述输出电容的第二端，其第二功率端经由电流检测电路接地，其控制端接收外部输入的驱动信号。本实用新型专利技术能够解决常规Buck型高功率因数恒流驱动电路中功率开关管驱动电路复杂和电流采样精度不准的问题。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高功率因数恒流驱动电路及恒流装置。
技术介绍
目前大多数用电设备中存在非线性元件和储能元件，会使输入交流电流波形发生严重畸变，导致网侧输入功率因数很低，为了满足国际标准IEC61000-3-2的谐波要求，必须在用电设备中加入功率因素校正(PFC)装置。传统的有源功率因素校正电路一般采用升压(Boost)拓扑、升降压(Buck-boost)拓扑或降压型(Buck)拓扑。其中，Boost拓扑具有控制容易、驱动简单以及在整个工频周期内都可以进行开关工作、输入电流的功率因数可以接近于I等特点。但是Boost电路具有输出电压高的缺点，而且在宽范围输入(通常为90Vac_265Vac)条件下，在低电压段(通常为90Vac-110Vac)效率会比高压段(通常为220Vac_265Vac)低1_3%。而采用Buck-boost升降压拓扑，电路损耗相对Buck拓扑会大一些。在小功率应用场合，Buck拓扑能够在整个输入电压范围内保持较高效率。由于工业上的热设计都是根据效率最低点来设计的，因此Buck拓扑的热设计也比Boost拓扑和Buck-boost拓扑简单。所以，目前Buck拓扑被越来越多地用到工业产品中，如中小功率的直流-直流变换器的前级PFC电路或者单级LED驱动器等。图1所示为现有技术中的一种采用降压型拓扑的LED驱动电路，主要包括整流桥、输入电容Cin、功率开光管Q1、隔尚或自举驱动电路、输出二极管Do、电容L、输出电容Co、电流采样电阻Rsen以及PFC控 制电路。图1所示电路的主要缺点是由于功率电路中的功率开关管Q1和PFC控制电路不在同一电位上，因此功率开关管Q1的驱动器需要采用浮驱动技术(例如隔离驱动或者自举电路驱动)，增加了电路的复杂度，成本也相对较高。并且，一般的浮驱动电路的损耗也比采用直接驱动方式的驱动电路的损耗大一些。图2所示为现有技术中一种采用变结构的降压型拓扑的LED驱动电路，主要包括整流桥、输入电容Cin、电感L、输出电容Co、输出二极管Do、PFC控制电路、功率开关管Q1以及采样电阻Rsen。采用图2所示电路的主要缺点是采样电阻Rsen只能采样功率开关管Q1导通时的输出电感的电流，使得控制电路无法直接接收LED上的电流信号。尽管可以通过一些控制算法通过采样电阻Rsen上检测到的流经功率开关管Q1的电流间接获得输出电流信息，但相比直接采样输出电流的方法，LED电流的调整精度不高。尤其是对于输入电压范围较宽、输出电感L的电感量变化范围较大和输出LED灯串数量变化较多的应用场合，LED电流的调整精度会进一步下降，导致无法满足一些特定的参数指标。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种高功率因数恒流驱动电路及恒流装置，能够解决常规Buck型高功率因数恒流驱动电路中功率开关管驱动电路复杂和电流采样精度不准的问题。为解决上述技术问题，本技术提供了一种高功率因数恒流驱动电路，包括:整流桥；输入电容，其第一端和第二端分别与所述整流桥的正、负输出端连接；输出二极管，其负极连接所述输入电容的第一端；变压器，其原边绕组的同名端连接所述输入电容的第一端，其副边绕组的异名端连接所述输出二极管的正极，其副边绕组的同名端接地；输出电容，其第一端连接所述原边绕组的异名端；功率开关管，其第一功率端连接所述输出电容的第二端，其第二功率端经由电流检测电路接地，其控制端接收外部输入的驱动信号。根据本技术的一个实施例，所述电流检测电路包括电流采样电阻。根据本技术的一个实施例，所述高功率因数恒流驱动电路还包括:自举电路二极管，其正极连接所述输出电容的第一端；辅助电容，其第一端连接所述自举电路二极管的负极，其第二端接地，所述辅助电容的第一端向外输出辅助电源信号。根据本技术的一个实施例，所述输出电容配置为与负载并联。本技术还提供了一种高功率因数恒流装置，包括:以上任一项所述的高功率因数恒流驱动电路； 控制电路，用于产生所述驱动信号。根据本技术的一个实施例，所述控制电路包括:负载电流控制电路，其输入端连接所述功率开关管的第二功率端，检测流经所述功率开关管的电流的平均值并产生调节信号；功率因数校正控制电路，根据所述负载电流控制电路输出的调节信号和所述变压器的副边绕组异名端输出的电压信号产生所述驱动信号。根据本技术的一个实施例，所述负载电流控制电路包括:输入电阻，其第一端连接所述功率开关管的第二功率端；误差放大器，其负输入端连接所述输入电阻的第二端，其负输入端还经由补偿网络连接至所述误差放大器的输出端；基准电压源，其输出端连接所述误差放大器的正输入端。根据本技术的一个实施例，所述输入电阻的第一端经由滤波器连接所述功率开关管的第二功率端。根据本技术的一个实施例，所述功率因数校正控制电路为恒导通时间控制的临界导通的功率因数校正控制电路、采样峰值电流实现的临界导通控制的功率因数校正控制电路、断续电流模式控制的功率因数校正控制电路、或者连续模式控制的功率因数校正电路。根据本技术的一个实施例，所述功率因数校正控制电路包括:输出二极管电流过零检测电路，对所述副边绕组异名端输出的电压信号进行过零检测；三角波产生电路，用于产生三角波信号；第一比较器，对所述调节信号和三角波信号进行比较；RS触发器，其置位输入端连接所述输出二极管电流过零检测电路的输出端，其复位输入端连接所述第一比较器的输出端，其正输出端产生所述驱动信号，其负输出端控制所述三角波产生电路产生三角波信号。根据本技术的一个实施例，所述输出二极管电流过零检测电路包括:第一电阻，其第一端连接所述副边绕组的异名端；第二电阻，其第一端连接所述第一电阻的第二端，其第二端接地；第二比较器，其负输入端连接所述第一电阻的第二端，其正输入端接收预设的参考电压，其输出端连接所述RS触发器的置位端。根据本技术的一个实施例，所述三角波产生电路包括:直流电流源，其输入端连接电源；电容，其第一端连接所述直流电流源的输出端，其第二端接地；开关，其输入端连接所述电容的第一端，其输出端连接所述电容的第二端，其控制端连接所述RS触发器的负输出端。根据本技术的一个实施例，所述功率因数校正控制电路包括:输出二极管电流过零检测电路，对所述副边绕组异名端输出的电压信号进行过零检测；比例电路，其输入端连接所述整流桥的正输出端，用于检测和采样整流后的输入电压；乘法器，其第一输入端连接所述比例电路的输出端，其第二输入端接收所述负载电流控制电路产生的调节信号；第三比较器，其负输入端连接所述乘法器的输出端，其正输入端连接所述功率开关管的第二功率端；RS触发器，其置位输入端连接所述输出二极管电流过零检测电路的输出端，其复位输入端连接所述第三比较器的输出端，其正输出端产生所述驱动信号。根据本技术的一个实施例，所述输出二极管电流过零检测电路包括:第一电阻，其第一端连接所述副边绕组的异名端；第二电阻，其第一端连接所述第一电阻的第二端，其第二端接地；第二比较器，其负输入端连接所述第一电阻的第二端，其正输入端接收预设的参考电压，其输出端连接所述RS触发器的置位端。与现有技术相比，本技术具有以下优点:本技术实施例的高功率因数恒流驱动电路中的功率开关管无需采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率因数恒流驱动电路，其特征在于，包括：整流桥；输入电容，其第一端和第二端分别与所述整流桥的正、负输出端连接；输出二极管，其负极连接所述输入电容的第一端；变压器，其原边绕组的同名端连接所述输入电容的第一端，其副边绕组的异名端连接所述输出二极管的正极，其副边绕组的同名端接地；输出电容，其第一端连接所述原边绕组的异名端；功率开关管，其第一功率端连接所述输出电容的第二端，其第二功率端经由电流检测电路接地，其控制端接收外部输入的驱动信号。

【技术特征摘要】
1.一种高功率因数恒流驱动电路，其特征在于，包括: 整流桥； 输入电容，其第一端和第二端分别与所述整流桥的正、负输出端连接； 输出二极管，其负极连接所述输入电容的第一端； 变压器，其原边绕组的同名端连接所述输入电容的第一端，其副边绕组的异名端连接所述输出二极管的正极，其副边绕组的同名端接地； 输出电容，其第一端连接所述原边绕组的异名端； 功率开关管，其第一功率端连接所述输出电容的第二端，其第二功率端经由电流检测电路接地，其控制端接收外部输入的驱动信号。2.根据权利要求1所述的高功率因数恒流驱动电路，其特征在于，所述电流检测电路包括电流采样电阻。3.根据权利要求1所述的高功率因数恒流驱动电路，其特征在于，还包括: 自举电路二极管，其正极连接所述输出电容的第一端； 辅助电容，其第一端连接所述自举电路二极管的负极，其第二端接地，所述辅助电容的第一端向外输出辅助电源信号。4.根据权利要求1所述的高功率因数恒流驱动电路，其特征在于，所述输出电容配置为与负载并联。5.一种高功率因数恒流装置，其特征在于，包括: 权利要求1至4中任一项所述的高功率因数恒流驱动电路； 控制电路，用于产生所述驱动信号。6.根据权利要求5所述的高功率因数恒流装置，其特征在于，所述控制电路包括: 负载电流控制电路，其输入端连接所述功率开关管的第二功率端，检测流经所述功率开关管的电流的平均值并产生调节信号； 功率因数校正控制电路，根据所述负载电流控制电路输出的调节信号和所述变压器的副边绕组异名端输出的电压信号产生所述驱动信号。7.根据权利要求6所述的高功率因数恒流装置，其特征在于，所述负载电流控制电路包括: 输入电阻，其第一端连接所述功率开关管的第二功率端； 误差放大器，其负输入端连接所述输入电阻的第二端，其负输入端还经由补偿网络连接至所述误差放大器的输出端； 基准电压源，其输出端连接所述误差放大器的正输入端。8.根据权利要求7所述的高功率因数恒流装置，其特征在于，所述输入电阻的第一端经由滤波器连接所述功率开关管的第二功率端。9.根据权利要求6所述的高功率因数恒流装置，其特征在于，所述功率因数校正控制电路为恒导通时间控制的临界导通的功率因数校正控制电路、采样峰值电流实现的临界导通控制的功率因数校正控制电路、断续电流模式控制的功率因数校正控制电路、或者连续模式控...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小高，叶美盼，吴建兴，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：