驱动电路、LED电路和驱动方法技术

一种驱动电路包括用于转换供电电压(例如，经整流的市电)的开关模式功率转换器电路，包括能量存储部件和主控制开关。能量存储部件放电以在主控制开关切换时向输出负载提供经调节的DC电流。使用时变偏移来调制经调节的电流，从而控制能量存储部件两端的电压。以此方式，能量存储部件两端的电压以安全裕度被保持在供电电压以上，并且这用于防止输入电流尖峰并且因此防止驱动器电路的效率降低。并且因此防止驱动器电路的效率降低。并且因此防止驱动器电路的效率降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】驱动电路、LED电路和驱动方法


[0001]本专利技术涉及一种驱动电路，特别是用于驱动LED负载的驱动电路。

技术介绍

[0002]LED照明已经流行了若干年，并且用户对光质量的要求不断增加。
[0003]许多照明应用需要高功率因数和低总谐波失真，同时还保持无闪烁光输出。特别是对于室内专业应用，照明闪烁会引起眼睛的不适并且还使工作任务更加困难。
[0004]通常，使用双级驱动器以便于实现高功率因数以及无闪烁应用。随着对成本的日益严格的要求，单级拓扑(或1.5级拓扑)将是优选的，以平衡成本和性能。
[0005]流行的单级驱动器拓扑的示例是SEPIC转换器和Cuk转换器，以提供低成本和合理的性能。单级转换器仅具有一个控制输入来定义驱动器的设置，而不是具有单独的PFC级。在实现功率因数校正的一些单级驱动器设计(下面进一步讨论)中遇到的问题是，输入电流中可能出现电流尖峰，降低了驱动器的功率因数和总谐波失真(THD)。
[0006]如果存储在与负载串联的电容器上的电压下降到整流的输入电压以下，则可能导致这种情况，使得电流可以直接从输入端流出，以在没有任何控制的情况下对电容器充电。
[0007]可通过选择驱动器电路中的适当部件值来移除电流尖峰，但这是以降低的效率、和/或更大且更昂贵的部件为代价的。
[0008]因此，需要一种改进的驱动器设计，其能够避免输入电流尖峰，而不会对系统效率或所需部件的成本产生显著影响。
[0009]US2012/0320641A1公开了一种控制相位角以提供能量存储电容器两端的电压与输入电压之间的裕度的方法。
[0010]20110140630A1公开了一种具有输出电流控制的SEPIC转换器，其使用固定参考电流。

技术实现思路

[0011]本专利技术由权利要求限定。
[0012]本专利技术的构思是提供参考电流的时变调整，用以控制来自驱动器的经调节的电流的生成，该驱动器使用开关模式功率转换器。特别地，提供时变偏移来调制经调节的(输出)电流。通过调制电流，限制了能量存储部件的放电，并保持了能量存储部件两端的电压。以此方式，可以通过确保开关模式功率转换器的能量存储部件(例如电容器)两端的电压保持高于供电电压来避免输入电流尖峰。因此，当供电电压对能量存储部件充电时，充电受到控制。
[0013]根据本专利技术，提供了一种驱动电路，包括：
[0014]转换器，包括：
[0015]输入端，用于接收具有周期性波纹的供电电压，该供电电压具有峰部分和谷部分；
[0016]开关模式功率转换器电路，用于转换供电电压，该开关模式功率转换器电路包括
能量存储部件和主控制开关；
[0017]输出端；以及
[0018]电流传感器，用于感测在输出端处递送的输出电流并产生感测的电流信号；
[0019]控制电路，用于控制转换器电路的主控制开关的切换，其中能量存储部件适于在主控制开关的切换时放电以在输出端处提供经调节的DC电流；以及
[0020]调制电路，用于向控制电路施加时变偏移以调制经调节的电流，从而控制能量存储部件两端的电压，其中调制电路包括斜坡电路，用于产生与静态参考电流信号组合的时变斜坡信号，从而产生经调制的参考电流信号，并且控制电路包括比较器电路，用于将感测的电流信号与经调制的参考电流信号进行比较，并且比较器的输出用于为控制电路提供电流反馈信号，从而时变偏移适于确保能量存储部件两端的电压的高于供电电压的裕度。
[0021]该驱动器以这样的方式调整经调节的电流，即通过确保存储在能量存储部件两端的电压保持在供电电压之上(即安全裕度)来减小转换器的能量存储部件两端的电压波纹。该措施可用于防止电流从控制电路的控制之外的供电电压流向能量存储部件。这种电流的流动可以引起从电源汲取的输入电流中的电流尖峰。本专利技术能够防止这些电流尖峰，同时避免增大能量存储部件的尺寸并避免使用不期望的其它部件值(诸如电感)。
[0022]当供电电压处于其谷部分时，时变偏移例如减小了经调节的电流。这样的效果是减少能量从能量存储部件的释放，并且从而保持能量存储部件两端的更均匀(高)电压。
[0023]偏移例如对应于小于5％的经调节的电流的对经调节的电流的修改，谷部分是具有振幅低于供电电压的平均振幅的30％的部分。由减小的电流引起的输出的损失可以通过增加峰部分处的经调节的电流来补偿，在这种情况下，能量存储部件已经由供电电压的峰部分充电到高电压。因此，能量存储部件可以释放更多的能量，同时仍然保持安全裕度。峰部分是振幅高于供电电压的平均振幅的70％的部分。
[0024]注意，峰部分和谷部分的这些定义在某种程度上是任意的。电流的调制相对较小(诸如5％)，使得对LED电流以及因此对光输出的影响不可感知或几乎不可感知。5％的闪烁也可以由产品认证机构接受。
[0025]当在能量存储部件释放能量的时间段内切换主控制开关时，时变偏移例如在谷部分的供电电压减小期间减小经调节的电流，使得能量存储部件适于以有限的方式放电。能量存储部件从而具有保持的电压，使得能量存储部件上的电压保持高于供电电压，尤其是当到达供电电压的峰部分时。
[0026]由此偏移确保在能量存储部件上存在足够的保持电压，使得在随后的操作阶段中，在主控制开关断开以允许供电电压对能量存储部件充电的情况下，电压保持高于供电电压。
[0027]当在能量存储部件释放能量的时间段内切换主开关时，时变偏移例如在峰部分的供电电压增加期间增加经调节的电流，其中经调节的电流的增加适于补偿谷部分中经调节的电流的减小，使得平均电流满足经调节的DC电流。
[0028]因此，不影响由驱动器实现的期望的总电流调节。
[0029]因此，通过调整电流反馈控制回路中使用的参考电流来实现调制。这避免了改变反馈控制方法本身的需要。可以简单地通过预处理参考电流信号来实现调制。
[0030]斜坡电路用于产生作为时变斜坡信号的三角形时变偏移信号。斜坡信号产生器是
简单的低成本电路，其可用于调整参考电流信号。它例如由方波信号驱动。
[0031]斜坡电路适于产生斜坡信号，使得经调制的参考电流信号在AC市电的零交叉点处具有谷值，并且在AC市电的峰值处具有峰值。
[0032]该调制参考电流使得输出电流在AC市电的零交叉点处较小，因此此时电容器中的能量被保留；并且当AC市电处于峰值时，电容器中被保留的能量足以将电容器上的电压以安全裕度保持在峰值AC市电之上，因此防止涌入/尖峰输入电流。
[0033]开关模式功率转换器电路例如包括具有输入级和输出级的1.5级开关模式功率转换器，其中输入级包括不同于能量存储部件的功率换向电感器，并且能量存储部件包括串联在输入级和输出级之间的电容器。
[0034]所谓的1.5级转换器具有输入级和输出级，但是使用单个共享控制开关，并且因此只有一个控制电路。单个控制开关控制功率换向电感器和能量存储部件(例如，电容器)两者的充电和放电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种驱动电路，包括：转换器，包括：输入端，用于接收具有周期性波纹的供电电压(Vrec)，所述供电电压具有峰部分和谷部分；开关模式功率转换器电路，用于转换所述供电电压，所述开关模式功率转换器电路包括能量存储部件(C1)和主控制开关(Q1)；输出端；以及电流传感器(Rs2)，用于感测在所述输出端处递送的输出电流并产生感测的电流信号；控制电路(10)，用于控制所述转换器电路的所述主控制开关的切换，其中所述能量存储部件(C1)适于在所述主控制开关(Q1)的所述切换时放电以在所述输出端处提供经调节的DC电流；以及调制电路(50)，用于向所述控制电路施加时变偏移以调制所述经调节的电流，从而控制所述能量存储部件两端的所述电压，其中所述调制电路包括斜坡电路，所述斜坡电路用于产生时变斜坡信号用于与静态参考电流信号(Vref)组合，以产生经调制的所述参考电流信号(Vref
’
)，并且所述控制电路包括比较器电路(U1)，所述比较器电路(U1)用于将所述感测的电流信号与经调制的所述参考电流信号(Vref
’
)进行比较，并且所述比较器电路(U1)的输出用于为所述控制电路提供电流反馈信号，从而所述时变偏移适于确保所述能量存储部件两端的所述电压的高于所述供电电压的裕度。2.根据权利要求1所述的驱动电路，其中所述偏移对应于小于5％的所述经调节的电流的对所述经调节的电流的修改，所述谷部分是具有振幅低于所述供电电压的平均振幅的30％的部分，并且所述峰部分是具有振幅高于所述供电电压的所述平均振幅的70％的部分。3.根据权利要求1或2所述的驱动电路，其中所述时变偏移适于当所述主控制开关被切换时在所述谷部分的所述供电电压的减小期间减小所述经调节的电流，使得所述能量存储部件适于以受限方式放电，从而具有保持的电压，使得所述能量存储部件上的所述电压保持高于所述峰部分中的所述供电电压。4.根据权利要求3所述的驱动电路，其中所述时变偏移适于当所述主控制开关被切换时在所述峰部分的所述供电电压的增大期间增大所述经调节的电流，其中所述经调节的电流的所述增大适于补偿所述谷部分中的所述经调节的电流的所述减小，使得所述平均电流满足所述经调节的DC电流。5.根据权利要求1所述的驱动电路，其中所述斜坡电路(Cramp，Rramp)适于产生作为所述时变斜坡信号的三角形时变偏移信号。6.根据权利要求1或5所述的驱动电路，其中所述斜坡电路适于产生斜坡信号，使得经调制的所述参考电流信号(Vref
’
)在所述AC市电的零交叉处具有谷值并且在所述AC市电的峰处具有峰值。7.根据权利要求1至6中任一项所述的驱动电路，其中所述开关模式功率转换器电路包括具有输入级和输出级的1.5级开关模式功率转换器，其中所述输入级包括功率换向电感器(L1)，并且所述能量存储部件包括串联在所述输入级和所述输出级之间的电容器(C1)。8.根据权利要求7所述的驱动电路，其中：
所述输入级适于从所述供电电压对所述功率换向电感器(L1)充电，并且所述能量存储部件(C1)适于当所述主控制开关(Q1)接通时向所述输出级放电；以及所述输...

【专利技术属性】
技术研发人员：石亮，王珊，
申请(专利权)人：昕诺飞控股有限公司，
类型：发明
国别省市：