基于功率管漏极检测技术的原边反馈反激式LED恒流驱动器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于功率管漏极检测技术的原边反馈反激式LED恒流驱动器，由EMI滤波器、整流器、大电容Cin、RCD吸收电路、反激变压器、功率MOS管、原边采样电阻Rcs、副边二极管D0、输出电容Co、LED、副边导通时间获取模块、LED输出电流估算模块和PWM控制器组成。与现有技术相比，本发明专利技术无需光耦器件和辅助绕组，通过检测功率开关管漏极获得副边二极管导通时间信息，以及通过功率MOSFET源极采样获得的原边峰值电流信息，一起输入到PWM控制器，由PWM控制器经过运算获得输出电流信息，从而控制LED输出电流恒定。

A primary side feedback flyback LED constant current driver based on power transistor leakage detection technology

The present invention discloses a leakage detection technology of primary side pole feedback flyback LED constant current drive power tube based by EMI filter, rectifier, capacitor Cin, RCD snubber circuit and flyback transformer, power MOS tube, primary sampling resistor Rcs, secondary side diodes D0, Co, LED, output capacitor the secondary side conduction time acquisition module, LED output current estimation module and PWM controller. Compared with the prior art, the invention without optocoupler and the auxiliary winding, the drain side of the diode conduction time to obtain information by detecting the power switch, the power source and the MOSFET sampling primary peak current information, together with the input to the PWM controller, the PWM controller after operation to obtain the output current information. In order to control the LED output current is constant.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种LED恒流驱动电路，尤其涉及一种基于功率管漏极检测技术的原边反馈反激式LED恒流驱动器。
技术介绍
LED具有高亮度、长寿命、亮度稳定且环保等特点，得到了广泛应用。反激式拓扑具有成本低、结构简单等优点，被广泛用于中小功率LED驱动。基于反激式拓扑的LED恒流驱动设计，主要有两种反馈方式：副边反馈和原边反馈。副边反馈利用光耦元件对副边信息进行采样反馈，该反馈模式能精确地控制输出信号，但光耦器件增加了外围器件数目，且存在易老化、温漂大、转换效率逐步衰减等缺点。传统的原边反馈采用辅助绕组解决了副边反馈存在的问题，但采用辅助绕组存在系统体积大，成本高且采样精度不高等缺点。故在此基础上提出了一种基于功率管漏极检测技术的原边反馈反激式LED恒流驱动器。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于功率管漏极检测技术的原边反馈反激式LED恒流驱动器。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：本专利技术由EMI滤波器，桥式整流器，大电容Cin，RCD吸收电路，反激变压器，副边二极管D0，输出电容Co，功率MOSFET开关管，原边采样电阻和反馈控制驱动器IC组成。所述反馈控制驱动器IC包含副边导通时间信息获取模块，LED输出电流估算模块和PWM控制模块。所述LED输出电流估算模块由LEB、电压跟随器、误差放大器、三个电容和两个电阻以及三个开关组成。所述副边导通时间信息获取模块包含两个电阻、一个电容和副边导通时间模块，所述副边导通时间模块由一个电容、两个电阻、一个开关、一个反相器、一个比较器和一个上升沿SR触发器组成。所述LEB由四个反相器、一个与门和一个电容组成。本专利技术的有益效果在于：本专利技术是一种基于功率管漏极检测技术的原边反馈反激式LED恒流驱动器，与现有技术相比，本专利技术通过检测功率开关管漏极获得副边二极管导通时间信息，以及通过功率MOSFET源极采样获得的原边峰值电流信息，一起输入到PWM控制器，由PWM控制器经过运算获得输出电流信息，从而控制LED输出电流恒定。附图说明图1是采用辅助绕组的原边反馈反激式LED恒流驱动系统图；图2是本专利技术基于功率管漏极检测技术的原边反馈反激式LED恒流驱动器系统图；图3是基于功率管漏极检测技术的副边导通时间信息获取原理波形图；图4是副边导通时间模块电路图；图5是Tdis理论分析波形图；图6是原边电流和副边电流波形图；图7是前沿消隐(LEB)电路图；图8是LEB电路工作原理波形示意图；图9是仿真得到的几个关键波形图；图10是在全部输入电压有效值范围内(110V-264V)的输出LED电流波形图；图11是在全部输入电压有效值范围内(110V-264V)的系统效率波形图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：如图1所示为采用辅助绕组的原边反馈反激式LED恒流驱动系统图。基于功率管漏极检测技术的原边反馈反激式LED恒流驱动器系统如图2所示，本专利技术由EMI滤波器，桥式整流器，大电容Cin，RCD吸收电路，反激变压器，原边采样电阻Rcs，副边二极管D0，输出电容Co，功率MOSFET开关管，原边采样电阻和反馈控制驱动器IC组成。所述反馈控制驱动器IC包含副边导通时间信息获取模块，LED输出电流估算模块和PWM控制模块。所述LED输出电流估算模块由LEB、电压跟随器、误差放大器、三个电容和两个电阻以及三个开关组成。所述副边导通时间信息获取模块包含两个电阻、一个电容和副边导通时间模块，所述副边导通时间模块由一个电容、两个电阻、一个开关、一个反相器、一个比较器和一个上升沿SR触发器组成。所述LEB由四个反相器、一个与门和一个电容组成。通过原边采样电阻获取原边峰值电流信息，结合利用副边导通时间Tdis控制的开关获取与输出电流成一定比例的输出电流信息，与基准电压(Vref)比较得到误差信号，该误差信号进入PWM控制模块，产生PWM波控制功率开关管的导通和关断。副边二极管导通时间信息获取原理本专利技术无辅助绕组原边反馈方案让系统工作于断续模式(DCM)，通过检测功率MOSFET漏极电压信息来获得副边二极管导通时间信息，具体原理如下所述。DCM模式下，功率MOSFET漏极电压Vd的波形如图3(a)所示，功率开关管导通时(此段时间为Ton)，理想情况下电压Vd电压接近于0，当功率开关管由导通到关断瞬间，由于存在原边漏感，其漏极电压Vd将产生一个很大的尖峰，然后稳定在一个定值上，经过Tdis时间(此段时间为功率开关管关断而副边二极管导通时间)后，功率MOSFET开关管和副边二极管都关断(此段时间为死区时间Tdead)，此时，原边电感与功率开关管的寄生电容将会产生振荡。其中，图中Ts为功率开关管工作周期。因为Vd的直流电压分量较高，芯片中器件不能工作在如此高的电压下，因此将功率开关管的漏极电压信号Vd经过高通滤波(截止频率设计为低于Vd波形中的寄生振荡频率)且电压幅值比例减小电路后输出信号V1，V1的波形如图3(b)所示，当功率开关管由导通到关断瞬间，因为电容两端电压不能突变，电压V1立即升高，随后电容开始放电，直到功率MOSFET开关管和副边二极管都关断，Vd波形中的振荡信号完全通过高通滤波器传送到V1。经过高通滤波且比例减小后的功率MOSFET漏极电压信号V1送到副边导通时间电路模块，得到副边导通时间Tdis。设计的副边导通时间模块电路如图4所示，其中SR为上升沿触发器，该电路的工作原理可以用图5所示的几个波形来示意，其中图5(b)所示的VQ信号来自于PWM控制模块，V1经过由VQ控制的一个开关，利用电容C5存储电荷，则C5上电压为V1Ton/Ts，电阻R6和R7起分压作用，可以推得比较器的同相输入端电压值为比较器反相输入端为V1，经比较器比较得到输出信号V2，波形如图5(c)所示。V2输入到上升沿SR触发器复位输入端，VQ的非信号输入到置位输入端，可得到副边导通时间Tdis，波形如图5(d)所示。LED输出恒流工作原理如图2所示，通过原边采样电阻对原边峰值电流采样，得到峰值电压Vcs，则，Vcs＝Ip_pkRcs (1)其中，Ιp_pk为原边峰值电流，Rcs为原边采样电阻。电压Vcs经过一对由副边二极管导通时间Tdis控制的开关，通过R4、C6组成的电路得到其平均值将其输入到误差放大器的反相输入端，误差放大器的同相输入端接参考电压Vref。由闭环工作原理，只要环路增益足够大，则有， V r e f ≈ I p _ p k R c s T d i s T s - - - ( 2 ) ]]>图6所示为一个工作周期内原边电流和副边电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于功率管漏极检测技术的原边反馈反激式LED恒流驱动器，其特征在于：由EMI滤波器、整流器、大电容、RCD吸收电路、反激变压器、原边采样电阻、副边二极管、输出电容、功率MOSFET开关管、原边采样电阻和反馈控制驱动器组成。

【技术特征摘要】
1.一种基于功率管漏极检测技术的原边反馈反激式LED恒流驱动器，其特征在于：由EMI滤波器、整流器、大电容、RCD吸收电路、反激变压器、原边采样电阻、副边二极管、输出电容、功率MOSFET开关管、原边采样电阻和反馈控制驱动器组成。2.根据权利要求1所述的基于功率管漏极检测技术的原边反馈反激式LED恒流驱动器，其特征在于：所述反馈控制驱动器包括副边导通时间获取模块、LED输出电流估算模块和PWM控制模块，所述LED输出电流估算模块由LEB、电压跟随...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓飞，资海平，董一帆，郑朝霞，邹雪城，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42