基于微分跟踪的BOOST型半导体照明驱动电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于微分跟踪的BOOST型半导体照明驱动电路，包括驱动主电路和电流控制电路，本实用新型专利技术的技术效果在于，在传统平均电流原理基础上采用辅助电感缓冲电路和函数发生器平均电流双环控制，着重对辅助电感与函数发生器电流控制BOOST型驱动系统进行了优化。本系统没用传统控制方法中的乘法器，且无需检测电感电流，具有实现简单、系统成本，抗干扰能力强、响应速度快、适应输入电压和负载变化范围宽等优点，减小THD和EMI、开关应力，消除了低频振荡，功率因数接近为1，满足当今功率因数校正控制结构向简单化与高效稳定化的发展趋势。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
基于微分跟踪的BOOST型半导体照明驱动电路
本技术涉及一种基于微分跟踪的BOOST型半导体照明驱动电路。
技术介绍
随着半导体照明等电力电子设备的广泛应用，电网中电流谐波问题日益严重，谐波污染给电力本身和周围电磁环境带来一系列的危害，高效半导体照明驱动APFC技术又成为电力电子技术一个新的研究点[1-8]。目前常用的APFC技术包括平均电流、电流滞环、电流峰值等控制技术，目前平均电流模式控制(ACMC)法是目前应用比较多的一种控制方法。通过控制电流平均值，达到与输入整流电压同相位来实现功率因数校正，且输出电压稳定，电流环中有较高的增益带宽，跟踪误差产生的畸变很小，易接近于I的功率因数，且对躁声不敏感，稳定性较高，因而得到广泛应用。参见图1，输入电流信号由电感电流信号直接检测再与基准电流信号比较，其高频分量变化由电流误差放大器被平均化处理，放大的电流误差信号与锯齿波信号进行比较后，给主开关信Q提供了脉冲宽度调制(PWM)驱动信号，其信号性能决定了主开关的占空比，使得电感电流接近其平均值。但需要采用电感电流信号检测环及乘法器，控制结构较复杂、电路成本高，且乘法器的非线性失真大大增加了系统电流的谐波含量。传统的Boost驱动电路具有许多的优点，但在具体应用之中还存在实际问题，如因二极管的反向恢复特性会产生电流冲击和尖刺纹波噪声，二极管由导通到截止有个反向恢复过程，在这期间二极管仍是导通的，假如及时与串联的开关器件开通，易产生很大的冲击电流，直流电源会瞬间短路，开关二极管与开关器件功耗急剧增大，有可能造成器件损坏，如3-1图所示。在主控电路中，当开关管Q导通时，升压电感L充电储能。开关管截止时，升压电感将电能经过二极管给电容CO充电，系统工作在电流连续模式，开关管再次导通时，二极管在反向恢复状态下，此期间输出电容瞬时高电压经过几乎短路的二极管D直接加在开关管两端，开关管受到瞬时峰值电流不良作用，二极管D节温也会升高，其反向恢复时间与开关管峰值电流时间都会增加，周而复始恶性循环，开关管开启电流冲击很大，续流二极管D与开关管Q容易损坏。同时开关管开启时在较大的电流冲击下，会在输入端带来尖刺纹波噪声，产生电磁干扰，严重影响电气设备运行的环境。
技术实现思路
为了解决目前Boost驱动电路所存在电路寿命短、容易产生电磁干扰、控制结构复杂、电路成本高的技术问题，本技术提供一种消除了低频振荡，具有实现简单、抗干扰能力强、响应速度快、适应输入电压和负载变化范围宽的基于微分跟踪的BOOST型半导体照明驱动电路。为了实现上述技术目的，本技术的技术方案是，一种基于微分跟踪的BOOST型半导体照明驱动电路，包括驱动主电路和电流控制电路，所述的驱动主电路包括电源整流电路、升压电感L、开关管Q、辅助电感LP、RCD缓冲电路、二极管D、电容Ctl、检测电阻Rsm和LED负载，所述的电源整流电路的输出端通过升压电感L后并联开关管Q和辅助电感Lp，辅助电感Lp的另一端并联RCD缓冲电路和二极管D的正极，二极管D的负极串联至电容Ctl,开关管Q、RCD缓冲电路和电容Ctl的一端并联后再串联检测电阻Rsm后连接至电源整流电路，LED负载并联至电容Ctl两端，所述的电流控制电路包括电流调节器、比较器、函数发生器、电压调节器和RS触发器，所述的电流调节器连接比较器的一输入端，所述的电压调节器经函数发生器连接至比较器的另一输入端，比较器的输出端连接至RS触发器的输入R端，电流调节器的输入端连接至驱动主电路的检测电阻Rsm，电压调节器的一输入端连接驱动主电路的LED负载，另一输入端接收外部参考电压VMf，RS触发器的输入S端接收外部时钟脉冲信号，RS触发器的输出Q端连接至开关管Q，输出泛端连接函数发生器。所述的一种基于微分跟踪的BOOST型半导体照明驱动电路，所述的RCD缓冲电路包括缓冲电阻RP、缓冲二极管Dp和缓冲电容CP，所述的缓冲电阻Rp和缓冲二极管Dp并联后再串联缓冲电容Cp。本技术的技术效果在于，在传统平均电流原理基础上采用辅助电感缓冲电路和函数发生器平均电流双环控制，着重对辅助电感与函数发生器电流控制Boost型驱动系统进行了优化。本系统没用传统控制方法中的乘法器，且无需检测电感电流，具有实现简单、系统成本，抗干扰能力强、响应速度快、适应输入电压和负载变化范围宽等优点，减小THD和EM1、开关应力，消除了低频振荡，功率因数接近为1，满足当今功率因数校正控制结构向简单化与高效稳定化的发展趋势。下面结合附图对本技术作进一步说明。【附图说明】图1为现有基于ACMC的Boost型LED驱动器电路图；图2为本技术驱动主电路的电路图；图3为本技术电流控制电路框图；图4为本技术在一个周期内的电流控制波形图；图5为本技术的电流调节器的结构示意图；图6为本技术的电压调节器的结构示意图；图7为基于函数发生器的新型电流控制法稳定性分析图；图8为交流输入电压、电流波形图；图9为整流后输入电压、电流波形图；图10为系统输出电压波形图。【具体实施方式】参见图2、图3，本技术包括驱动主电路和电流控制电路，驱动主电路包括电源整流电路、升压电感L、开关管Q、辅助电感Lp、RCD缓冲电路、二极管D、电容Ctl、检测电阻Rsen和LED负载，电源整流电路的输出端通过升压电感L后并联开关管Q和辅助电感Lp，辅助电感Lp的另一端并联RCD缓冲电路和二极管D的正极，二极管D的负极串联至电容Ctl,开关管Q、RCD缓冲电路和电容Ctl的一端并联后再串联检测电阻Rsm后连接至电源整流电路，LED负载并联至电容Ctl两端，电流控制电路包括电流调节器、比较器、函数发生器、电压调节器和RS触发器，电流调节器连接比较器的一输入端，电压调节器经函数发生器连接至比较器的另一输入端，比较器的输出端连接至RS触发器的输入R端，电流调节器的输入端连接至驱动主电路的检测电阻Rsm，电压调节器的一输入端连接驱动主电路的LED负载，另一输入端接收外部参考电压VMf，RS触发器的输入S端接收外部时钟脉冲信号，RS触发器的输出Q端连接至开关管Q，输出G端连接函数发生器。RCD缓冲电路包括缓冲电阻RP、缓冲二极管Dp和缓冲电容CP，缓冲电阻Rp和缓冲二极管Dp并联后再串联缓冲电容CP。为了解决传统主控电路续流二极管D与开关管Q容易损坏的问题，本技术在升压电感后串联一辅助小电感LP，如图2所示。开关管Q导通时，二极管D在反向恢复状态下，输出端瞬时直流高压经过几乎“短接”的二极管D，再由开关管与电感Lp两者承担，且电感Lp上电流不会突变。开关管上不再产生很大的冲击电流，二极管D结温不会大幅度上升，器件的安全及系统可靠性得到了有力的保障。为了仰制电磁干扰避免因高压过流致使器件二次击穿及减小开关损耗，主控电路使用了 RCD缓冲电路，如图2所示。由RP，Dp, Cp组成，其参数可作如下计算。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微分跟踪的BOOST型半导体照明驱动电路，其特征在于，包括驱动主电路和电流控制电路，所述的驱动主电路包括电源整流电路、升压电感L、开关管Q、辅助电感Lp、RCD缓冲电路、二极管D、电容C0、检测电阻Rsen和LED负载，所述的电源整流电路的输出端通过升压电感L后并联开关管Q和辅助电感Lp，辅助电感Lp的另一端并联RCD缓冲电路和二极管D的正极，二极管D的负极串联至电容C0，开关管Q、RCD缓冲电路和电容C0的一端并联后再串联检测电阻Rsen后连接至电源整流电路，LED负载并联至电容C0两端，所述的电流控制电路包括电流调节器、比较器、函数发生器、电压调节器和RS触发器，所述的电流调节器连接比较器的一输入端，所述的电压调节器经函数发生器连接至比较器的另一输入端，比较器的输出端连接至RS触发器的输入R端，电流调节器的输入端连接至驱动主电路的检测电阻Rsen，电压调节器的一输入端连接驱动主电路的LED负载，另一输入端接收外部参考电压Vref，RS触发器的输入S端接收外部时钟脉冲信号，RS触发器的输出Q端连接至开关管Q，输出端连接函数发生器。

【技术特征摘要】
1.一种基于微分跟踪的BOOST型半导体照明驱动电路，其特征在于，包括驱动主电路和电流控制电路，所述的驱动主电路包括电源整流电路、升压电感L、开关管Q、辅助电感Lp、RCD缓冲电路、二极管D、电容Ctl、检测电阻Rsm和LED负载，所述的电源整流电路的输出端通过升压电感L后并联开关管Q和辅助电感Lp，辅助电感Lp的另一端并联RCD缓冲电路和二极管D的正极，二极管D的负极串联至电容Ctl,开关管Q、RCD缓冲电路和电容Ctl的一端并联后再串联检测电阻Rsm后连接至电源整流电路，LED负载并联至电容Ctl两端，所述的电流控制电路包括电流调节器、比较器、函数发生器、电压调节器和RS触发...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐仁伯，李勇智，罗开国，
申请(专利权)人：湖南信息科学职业学院，
类型：新型
国别省市：湖南;43