[发明专利]一种原边控制恒流LED驱动电路设计

说明书

技术领域

本发明属于模拟电路技术领域，涉及一种原边控制恒流LED驱动电路设计，特别的是，该专利通过大量的理论分析以及仿真设计了具有结构简单、成本低、容易实现等特点的电路，适用于低成本反激式LED照明控制器的设计场合。

背景技术

如今LED在固态照明光源中越来越受欢迎，LED具有寿命长、工作温度范围宽、驱动电路简易等诸多优点。LED驱动电路拓扑分为单级拓扑和两级拓扑，原边控制单级反激变换器有成本低、体积小、电气隔离、简易等特点，因此在低成本小功率LED驱动场合得到广泛的应用。相比传统的反激变换器采用光耦合器对输出电流采样而使得电源体积大、控制电路复杂，原边控制单级反激变换器通过辅助绕组反馈原边电压间接地采样输出电流，从而省去了光耦合器、简化了控制电路使得电源的体积及成本减小。本文设计了一种应用于LED照明的单级反激控制器中的原边控制电路，通过原边反馈作输出电流估计，然后将估计值与基准电压作误差放大来控制原边导通时间，从而实现平均输出电流的恒流控制；采用零电流开启技术，在电压谷底处打开功率管，减小了导通开关损耗。本文设计电路特点是结构简单、成本低、容易实现，适用于低成本反激式LED照明控制器的设计场合。

发明内容

本发明的目的是提供一种原边控制恒流LED驱动电路设计方案。

本发明的另一个目的是提供省去了光耦合器、简化了控制电路使得电源的体积及成本减小的设计方案。

本发明的另一个目的是提供一种能够实现平均输出电流的恒流控制。

本发明的另一个目的是提供一种采用零电流开启技术，在电压谷底处打开功率管，减小了导通开关损耗的方法。

本发明的技术方案是，副边控制反激变换器为了不破坏变压器两边的电气隔离性，输出电流的反馈由光耦合器来完成。光耦合器在高温或者有辐射的环境下工作会影响反激变换器对输出电流的恒流控制而导致输出电流剧烈变化影响LED的寿命。另外副边控制反激变换器体积大、控制电路复杂，使得电路成本增加。采用原边控制方法的反激变换器通过辅助绕组间接地采样输出电流，从而省去了光耦合器且保持了变压器两边的电气隔离。

本文设计的用于LED照明的原边控制原理如图1所示。由输出电流估计电路、误差放大器、原边峰值电流采样电路、次级电感电流过零检测电路、谷底检测电路及导通计时器组成。

原边采样处理得到输出电流的估计值，然后将估计值与基准作误差放大来控制导通时间；谷底检测电路控制开关管导通使得变换器工作在准谐振模式；峰值电流采样补偿电路对峰值采样作补偿提高线性调整性能。

相比传统的原边控制电路包含振荡器及复杂的电流负反馈环，本文所设计的电路结构简单，硬件成本低。

附图说明

图1为本发明中的原边控制原理图。

图2为本发明中的输出电流估计电路图。

图3为本发明中的理想的开关波形图。

图4为本发明中的恒流仿真结果图。

图5为本发明中的实际的开关波形图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明进行详细描述。

LED在固态照明光源中越来越受欢迎，LED具有寿命长、工作温度范围宽、驱动电路简易等诸多优点。LED驱动电路拓扑分为单级拓扑和两级拓扑，原边控制单级反激变换器有成本低、体积小、电气隔离、简易等特点，因此在低成本小功率LED驱动场合得到广泛的应用。相比传统的反激变换器采用光耦合器对输出电流采样而使得电源体积大、控制电路复杂，原边控制单级反激变换器通过辅助绕组反馈原边电压间接地采样输出电流，从而省去了光耦合器、简化了控制电路使得电源的体积及成本减小。本文设计了一种应用于LED照明的单级反激控制器中的原边控制电路，通过原边反馈作输出电流估计，然后将估计值与基准电压作误差放大来控制原边导通时间，从而实现平均输出电流的恒流控制；采用零电流开启技术，在电压谷底处打开功率管，减小了导通开关损耗。本发明中设计的电路特点是结构简单、成本低、容易实现，适用于低成本反激式LED照明控制器的设计场合。