恒流控制電路、恒流驅動電路及恒流控制方法

文(wen)檔序(xu)號：10491681閱(yue)讀：709來源：國知局(ju)

恒流控制電路、恒流驅動電路及恒流控制方法
【專利摘要】本申請公開了恒流控制電路、恒流驅動電路及恒流控制方法。所述恒流控制電路包括：電流采樣模塊，接收主功率電路的電流采樣信號，產生反映輸出電流大小的正弦半波信號；步進積分補償網絡，所述步進積分補償網絡產生補償信號；PFC驅動電路，所述PFC驅動電路根據補償信號以及主功率電路的電流過零檢測信號，產生所述主功率電路開關管的驅動信號，其中，所述步進積分補償網絡接收所述正弦半波信號，對所述正弦半波信號進行累加，并且在所述正弦半波信號的谷底或者所述電流采樣信號的谷底進行復位，從而獲得一個周期性的累加信號，以及將所述累加信號與基準電壓相比較，從而產生所述補償信號。該恒流控制電路采用步進積分控制來減小補償網絡的積分電容。
【專利說明】
恒流控制電路、恒流驅動電路及恒流控制方法
技術領域
[0001] 本發明設及電源技術，更具體地，設及恒流控制電路、恒流驅動電路及恒流控制方法。
【背景技術】
[0002] 在大量的用電設備中存在非線性元件和儲能元件，使得輸入交流電流波形發生嚴重崎變，導致電網側輸入功率因數很低。為了滿足國際標準IEC61000-3-2的諧波要求，必須在用電設備中加入功率因素校正(PFC)裝置。PFC裝置實現高功率因素的關鍵在于控制輸入電流跟隨輸入電壓。輸入電流對輸入電壓的跟隨越好，則功率因素越高。目前，大多數PFC控制方案為了獲得穩定的補償信號，需要參數較大的濾波或補償網絡。
[0003] 圖1所示為現有技術中的一種采用Buck拓撲的恒流驅動電路。恒流驅動電路包括整流橋Bl、輸入電容Cin、功率開關管Ql、續流二極管Dl、變壓器T、輸出電容Co、電流采樣電阻Rsen、恒流控制電路100。該恒流控制電路100包括濾波器101、誤差放大器102和PFC控制電路108。電流采樣電阻Ren的作用是將流經電阻Rsen的電流采樣信號CS轉換成電壓信號。該原邊電流流經變壓器T的原邊繞組。由于變壓器T的原邊電流存在著較大的工頻紋波，因此，采用濾波器101將采樣到的電流采樣信號CS濾波成直流電平信號。對于Buck拓撲而言，流經變壓器T的原邊電流的平均值與輸出電流相等，因此濾波器輸出的電壓信號與誤差放大器102的基準電壓進行比較，二者的誤差信號經誤差放大器102放大之后送到PFC控制電路IOSdPFC控制電路108的輸出信號控制功率開關管Ql的通斷，從而實現對輸出電流的負反饋閉環控制，實現了輸出電流恒流。
[0004] 然而，如圖1所示的恒流驅動電路的缺點是濾波器101和補償網絡103中分別采用大電容值的電容，分別作為濾波器電容和補償網絡積分電容。濾波器101和補償網絡103中的電容不能集成在忍片中，只能作為外圍元件，從而增加了電路的復雜性，增大了設計成本。而且，由于補償網絡電容作為控制忍片的外圍元件，電路的可靠性等性能也相應容易受到潮濕環境的影響。

【發明內容】

[0005] 本發明所要解決的技術問題是提供一種新型的恒流控制電路、恒流驅動電路及恒流控制方法，W克服現有高功率因數恒流控制方案中普遍存在的濾波器及補償網絡參數大的不足。
[0006] 根據本發明的一方面，提供一種恒流控制電路，包括：電流采樣模塊，所述電流采樣模塊接收主功率電路的電流采樣信號，產生反映輸出電流大小的正弦半波信號；步進積分補償網絡，所述步進積分補償網絡與所述電流采樣模塊連接，并且產生補償信號;PFC驅動電路，所述PFC驅動電路與所述步進積分補償網絡連接，并且根據所述補償信號W及所述主功率電路的電流過零檢測信號，產生所述主功率電路開關管的驅動信號，其中，所述步進積分補償網絡接收所述正弦半波信號，對所述正弦半波信號進行累加，并且在所述正弦半波信號的谷底或者所述電流采樣信號的谷底進行復位，從而獲得一個周期性的累加信號， W及將所述累加信號與基準電壓相比較，從而產生所述補償信號。
[0007] 優選地，所述電流采樣模塊為低通濾波器，用于對所述主功率電路的電流采樣信號進行濾波。
[0008] 優選地，所述電流采樣模塊包括第一電阻和第一電容，所述第一電阻的第一端接收所述電流采樣信號，所述第一電阻的第二端連接所述第一電容的第一端，所述第一電容的第二端接地，所述第一電容的第一端提供所述正弦半波信號，所述正弦半波信號為電流平均值包絡。
[0009] 優選地，所述電流采樣模塊為峰值電流采樣電路，用于獲得所述主功率電路的電流的峰值。
[0010] 優選地，所述電流采樣模塊包括第一電阻、第一電容和第一開關，所述第一電阻的第一端接收所述電流采樣信號，所述第一電阻的第二端連接所述第一開關的第一端，所述第一電容的第一端連接所述第一開關的第二端，所述第一電容的第二端接地，所述第一電容的第一端提供所述正弦半波信號，其中，所述第一開關在所述電流采樣信號的峰值附近導通，從而獲得電流峰值包絡。
[0011] 優選地，所述電流采樣模塊為輸出電流估計電路，用于獲得反映輸出電流大小的正弦半波信號。
[0012] 優選地，所述電流采樣模塊包括第一開關、第二開關、第=開關、第一電容、第二電容、第一電阻、運放和反相器。所述第一開關的第一端接收所述電流采樣信號，所述第一開關的第二端連接到所述第一電容的第一端，所述第一電容Cl的第二端接地，所述第一電容的第一端連接所述第二開關的第一端，所述第二開關的第二端連接所述第=開關的第一端和所述運放的正輸入端，所述第=開關的第二端接地，所述運放的負輸入端和其輸出端相連，所述運放的輸出端連接所述第一電阻的第一端，所述第一電阻的第二端接所述第二電容的第一端，所述第二電容的第二端接地，所述第二電容的第一端提供正弦半波信號Vs。其中，所述第一開關和所述第=開關的控制信號與所述主功率開關管的驅動信號相同，所述第二開關的控制信號由所述主功率開關管的驅動信號經所述反相器得到。
[0013] 優選地，所述步進積分補償網絡包括:累加信號發生模塊，所述累加信號發生模塊產生固定頻率、固定占空比的累加控制信號;谷底檢測模塊，所述谷底檢測模塊接收所述正弦半波信號，并且判斷所述正弦半波信號或者所述電流采樣信號是否處于谷底，所述谷底檢測模塊順序產生累加輸出采樣信號、累加復位信號及周期積分信號；累加模塊，所述累加模塊與所述累加信號發生模塊和所述谷底檢測模塊連接，并且接收所述正弦半波信號、所述累加控制信號和所述累加復位信號，在所述累加控制信號的控制下，所述累加模塊對所述正弦半波信號進行累加 W獲得所述累加信號，W及在所述累加輸出復位信號的控制下周期性地對所述累加信號進行復位；累加輸出采樣模塊，所述累加輸出采樣模塊與所述谷底檢測模塊和所述累加模塊連接，并且接收所述累加信號和所述累加輸出采樣信號，在所述累加輸出采樣信號的控制下，周期性地采樣并保存所述累加信號的峰值;誤差放大模塊，所述誤差放大模塊與所述累加輸出采樣模塊連接，并且對所述累加輸出采樣模塊的輸出信號與所述誤差放大模塊內部設定的基準電壓進行比較，W及轉換成為放大的電流信號；周期積分模塊，所述周期積分模塊與所述誤差放大模塊和所述谷底檢測模塊連接，并且接收所述電流信號，在所述周期積分信號的控制下，對所述誤差放大模塊的輸出信號進行積分，產生所述補償信號。
[0014] 優選地，所述谷底檢測模塊包括:第一基準電壓源，所述第一基準電壓源產生第一基準電壓;第五比例跟隨電路，所述第五比例跟隨電路的第一端接收所述正弦半波信號;第一比較器，所述第一比較器的反相輸入端連接所述第五比例跟隨電路的第二端，同相輸入端連接所述第一基準電壓源；W及信號發生電路，所述信號發生電路的第一端連接所述第一比較器的輸出端，第二端連接所述累加輸出采樣模塊，第=端連接所述累加模塊，第四端連接所述周期積分模塊，其中，當所述信號發生電路檢測到所述第一比較器的輸出信號的上升沿時，確定所述正弦半波信號處于谷底，所述信號發生電路在延遲預定延時時間之后，依次產生所述累加器輸出采樣信號、所述累加器輸出復位信號及所述積分周期信號，并且分別在所述信號發生電路的第二至第四端提供所述累加器輸出采樣信號、所述累加器輸出復位信號及所述積分周期信號。
[0015] 優選地，所述累加模塊包括:第二至第五電阻;第=至第六開關;第二和第=電容；第一至第=比例跟隨電路；W及運算放大器，其中，所述第一比例跟隨電路的第一端接收所述正弦半波信號，第二端連接所述第二電阻的第一端;所述運算放大器的同相輸入端連接所述第二電阻的第二端，反相輸入端連接所述第=電阻的第一端，所述第=電阻的第二端接地，所述第四電阻的第一端連接所述運算放大器的反相輸入端，所述第四電阻的第二端連接所述運算放大器的輸出端，所述第=開關的第一端連接所述運算放大器的輸出端，所述第=開關的第二端連接第二電容的第一端，所述第二電容的第二端接地，所述第五開關與第二電容并聯，用于清零第二電容的電荷，所述第二比例跟隨電路的第一端連接第=電容的第一端，第二比例跟隨電路的第二端連接第五電阻的第一端，第一電阻的第一端連接所述運算放大器的同相輸入端，所述第=比例跟隨電路的第一端連接所述第二電容的第一端，所述第=比例跟隨電路的第二端連接第四開關的第一端，第=電容的第一端連接第四開關的第二端，第=電容的第二端接地，第六開關與第=電容并聯，用于清零第=電容的電荷，其中，在所述累加控制信號的控制下，所述第=開關和所述第四開關互補導通，在所述累加器輸出復位信號的控制下，所述第五開關和所述第六開關在每半個工頻周期將第二電容和第=電容上的電荷清零。
[0016] 優選地，所述累加輸出采樣模塊包括:第四比例跟隨電路;第八開關；W及第四電容，其中，所述第四比例跟隨電路的第一端連接到所述累加模塊的輸出端，所述第四比例跟隨電路的第二端連接到所述第八開關的第一端，所述第四電容的第一端連接到所述第八開關的第二端，所述第四電容的第二端接地，其中，所述第八開關在所述累加器輸出采樣信號的控制下，每半個工頻周期導通一次，從而在所述第四電容上獲取所述累加模塊輸出的每半個工頻周期的累加值，作為所述累加信號。
[0017] 優選地，所述誤差放大模塊包括:跨導運算放大器；W及第二基準電壓源，所述第二基準電壓源產生第二基準電壓，其中，所述跨導運算放大器的反相輸入端連接所述累加輸出采樣模塊的輸出端，W接收所述累加信號，所述跨導運算放大器的同相輸入端連接第二基準電壓源，W接收所述第二基準電壓，所述跨導運算放大器的正極流出或者流入與所述累加信號相應大小的電流，作為所述放大的電流信號，所述跨導運算放大器的負極接地。
[0018] 優選地，所述周期積分模塊包括:第屯開關；W及第五電容，其中，所述第屯開關的第一端連接所述誤差放大模塊的輸出端，W接收所述電流信號，所述第屯開關的第二端連接第五電容的第一端，所述第五電容的第二端接地，其中，所述第屯開關在所述積分周期信號的控制下，導通與所述積分周期信號相對應的預定時間，從而在所述第五電容上獲得所述補償信號。
[0019] 優選地，所述PFC驅動電路包括：電流過零檢測電路;RS觸發器;銀齒波發生電路； W及第二比較器，其中，所述電流過零檢測電路包括:第六電阻，所述第六電阻的第一端連接至主功率電路W接收過零檢測信號；第屯電阻，所述第屯電阻的第一端連接所述第六電阻的第二端，所述第屯電阻的第二端接地；W及第=比較器，所述第=比較器的負輸入端連接所述第六電阻的第二端，所述第=比較器的正輸入端接收第=基準電阻，所述第=比較器的輸出端連接所述RS觸發器的置位端，其中，所述銀齒波發生電路包括:第一電流源;第六電容;第九開關；W及第一反相器，其中，所述第一反相器的輸入端接收所述驅動信號，所述第一反相器的輸出端連接所述第九開關的控制端，所述第六電容的第一端接所述第二比較器的正輸入端，所述第六電容的第二端接地，所述第二比較器的負輸入端接收所述補償信號，其中，在當所述驅動信號為低電平期間，所述第九開關導通，所述第六電容的兩端電壓保持為零;在所述驅動信號為高電平期間，所述第九開斷開，所述恒流源給所述第六電容充電，所述第六電容的第一端電平線性增加，在所述驅動信號的多個周期中，所述第六電容兩端的電壓信號為一銀齒波信號，并且，當所述銀齒波信號的峰值等于補償信號的電平時，所述第二比較器的輸出電平從低電平翻轉為高電平，所述第二比較器的輸出端連接RS觸發器的復位端R。
[0020] 優選地，所述RS觸發器的輸出信號Q作為所述驅動信號。
[0021] 優選地，所述PFC驅動電路還包括峰值采樣信號發生電路，所述峰值采樣信號發生電路包括:延時模塊;第二反相器;與口； W及或口，其中，所述RS觸發器的輸出信號Q連接所述延時模塊的輸入端、所述第二反相器的輸入端和所述或口的第一輸入端，所述或口的第二輸入端接所述延時模塊的輸出端，所述或口的輸出信號作為所述驅動信號，所述延時模塊的輸出端連接所述與口的第一輸入端，所述第二反相器的輸出端連接所述與口的第二輸入端，所述與口的輸出信號作為控制信號，用于控制所述電流采樣模塊進行峰值電流采樣。
[0022] 優選地，所述主功率電路包括變壓器，所述過零檢測電路通過對所述變壓器的輔助繞組的同名端輸出的電壓信號的過零點進行檢測，判斷出變壓器原邊繞組電流的過零點。
[0023] 根據本發明的另一方面，提供一種恒流驅動電路，包括:主功率電路；W及上述的恒流控制電路，其中，所述主功率電路包括:功率開關管，所述功率開關管在所述驅動信號的控制下導通或斷開；W及變壓器，所述變壓器的原邊繞組與所述功率開關管串聯連接，其中，在所述功率開關管的導通期間，外部電源向所述變壓器的原邊繞組充電，在所述功率開關管的斷開期間，所述變壓器的原邊繞組向負載供電。
[0024] 優選地，所述主功率電路可W是實地型Buck功率電路、虛地型Buck功率電路、反激式功率電路、Buck-boost型功率電路、Boost型功率電路中的任意一種。
[0025] 根據本發明的=方面，提供一種恒流控制方法，包括:從主功率電路獲得平均值與輸出電流成比例關系、頻率和相位與主功率電路整流橋的輸出信號一致的正弦半波信號；利用固定周期、固定占空比的脈沖信號對正弦半波信號進行累加，并在正弦半波信號的谷底進行復位，從而獲得一個周期性的累加信號；在正弦半波信號谷底產生與該正弦半波信號周期頻率相同的周期積分信號;對累加信號與設定的基準電壓進行比較，二者之間的誤差轉換成為電流信號;利用周期積分信號去控制電流信號對電容進行積分，獲得補償信號； W及將補償信號送到PF碼E動電路，產生主功率電路開關管的驅動信號。
[0026] 根據本發明實施例的恒流控制電路，其中采用步進積分控制來減小補償網絡的積分電容。在優選的實施例中，電流采樣模塊采用累加方式獲得與負載電流成比例的信號，W 省略或減小傳統恒流控制電路中的電流采樣端所需的大濾波器電容。
[0027] 本發明的有益效果是，在實現高功率因數的基礎上，去除或減小了傳統高功率因數恒流方案中的電流采樣端濾波電路和補償網絡的電容，達到簡化電路外圍，降低電路成本，提高電路可靠性等效果。
【附圖說明】
[0028] 通過W下參照附圖對本發明實施例的描述，本發明的上述W及其他目的、特征和優點將更為清楚。
[0029] 圖1所示為現有技術中的一種采用Buck拓撲的恒流驅動電路。
[0030] 圖2示出根據本發明第一實施例的恒流驅動電路的示意性電路框圖。
[0031] 圖3示出根據本發明第二實施例的恒流驅動電路的示意性電路框圖。
[0032] 圖4示出根據本發明第=實施例的恒流驅動電路的示意性電路框圖。
[0033] 圖5、圖6和圖7分別示出在根據本發明實施例的恒流驅動電路中的電流采樣模塊的不同實例。
[0034] 圖8示出在根據本發明實施例的恒流驅動電路中的步進積分補償網絡的示意性電路框圖。
[0035] 圖9示出根據本發明第一實施例的恒流控制電路的示意性電路框圖。
[0036] 圖10示出根據本發明第二實施例的恒流控制電路的示意性電路框圖。
[0037] 圖11示出根據本發明第二實施例的恒流控制電路的工作波形圖。
[0038] 圖12為根據本發明實施例的恒流控制方法流程圖。
【具體實施方式】
[0039] W下將參照附圖更詳細地描述本發明。在各個附圖中，相同的元件采用類似的附圖標記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。此外，可能未示出某些公知的部分。
[0040] 圖2示出根據本發明第一實施例的恒流驅動電路的示意性電路框圖。該恒流驅動電路采用Buck拓撲并且工作于浮地方式，包括整流橋B1、輸入電容Cin、功率開關管Q1、續流二極管D1、變壓器T、輸出電容Co、電流采樣電阻Rsen、恒流控制電路200。該恒流控制電路 200包括電流采樣模塊201、步進積分補償網絡210和PFC控制電路208。
[0041] 進一步而言，整流橋Bl的輸入端接交流電源化C，整流橋Bl的正輸出端連接輸入電容Cin的第一端，整流橋Bl的負輸出端連接輸入電容Cin的第二端。功率開關管Ql的第一功率端連接輸入電容Cin的第一端，功率開關管Ql的第二功率端連接續流二極管Dl的陰極，續流二極管Dl的陽極連接輸入電容Cin的第二端。電流采樣電阻Rsen的第一端連接續流二極管Dl的陰極，電流采樣電阻Rsen的第二端連接變壓器T的原邊繞組Wp的異名端，變壓器T的原邊繞組Wp的異名端接地，變壓器T的原邊繞組Wp的同名端連接輸出電容Co的第一端，電容 Co的第二端連接輸入電容Cin的第二端，輸出電容Co配置為與負載并聯。變壓器T的輔助繞組的異名端接地。功率開關管Ql的控制端接收控制電路產生的驅動信號Vg。在電流采樣電阻Rsen的第一端獲得電流采樣信號CS。作為一個非限制性的例子，本實施例中的電流采樣電阻Rsen包括電流采樣電阻Rsen,但是本領域技術人員應當理解，電流采樣電阻Rsen也可 W采用其他具有電流檢測功能的電路結構。
[0042] 在恒流控制電路200中，電流采樣模塊201接收變壓器T的電流采樣信號CS,輸出能反映輸出電流大小的正弦半波信號Vs。步進積分補償網絡210接收正弦半波信號Vs,對正弦半波信號進行累加，并在正弦半波信號的谷底進行復位，從而獲得一個周期性的累加信號，并且將累加信號與基準電壓相比較W產生補償信號Vcomp JFC驅動電路208根據從步進積分補償模塊接收的補償信號VcompW及續流二極管電流過零檢測信號ZCD，產生主功率電路開關管的驅動信號Vg。
[0043] 圖3示出根據本發明第二實施例的恒流驅動電路的示意性電路框圖。該恒流驅動電路采用Buck拓撲并且工作于實地方式，包括整流橋Bl、輸入電容Cin、功率開關管Ql、續流二極管D1、變壓器T、輸出電容Co、電流采樣電阻Rsen、恒流控制電路200。該恒流控制電路 200包括電流采樣模塊201、步進積分補償網絡210和PFC控制電路208。
[0044] 進一步而言，整流橋Bl的輸入端連接交流電源Vac,整流橋Bl的正輸出端連接輸入電容Cin的第一端，整流橋Bl的負輸出端連接輸入電容Cin的第二端，輸入電容Cin的第二端接地。電流采樣電阻Rsen的第一端連接輸入電容Cin的第二端，即接地，電流采樣電阻Rsen 的第二端連接功率開關管Ql的第二功率端，功率開關管Ql的第一功率端連接續流二極管Dl 的陽極，續流二極管Dl的陰極連接輸入電容Cin的第一端。變壓器T的原邊繞組Wp的同名端連接功率開關管Ql的第一功率端，即續流二極管Dl的陽極，變壓器T的原邊繞組Wp的異名端連接輸出電容Co的第二功率端，輸出電容Co的第一功率端連接輸入電容Cin的第一端，即續流二極管Dl的陰極。輸出電容Co配置為與負載并聯，該負載可W是L邸等。變壓器T的輔助繞組的異名端接地。功率開關管Ql的控制端接收恒流控制電路產生的驅動信號Vg。在電流采樣電阻Rsen的第二端獲得電流采樣信號CS。作為一個非限制性的例子，本實施例中的電流采樣電阻Rsen包括電流采樣電阻Rsen,但是本領域技術人員應當理解，電流采樣電阻Rsen 也可W采用其他具有電流檢測功能的電路結構。
[0045] 在恒流控制電路200中，電流采樣模塊201接收變壓器T的電流采樣信號CS,輸出能反映輸出電流大小的正弦半波信號Vs。步進積分補償網絡210接收正弦半波信號Vs,對正弦半波信號進行累加，并在正弦半波信號的谷底進行復位，從而獲得一個周期性的累加信號，并且將累加信號與基準電壓相比較W產生補償信號Vcomp JFC驅動電路208根據從步進積分補償模塊接收的補償信號VcompW及續流二極管電流過零檢測信號ZCD，產生主功率電路開關管的驅動信號Vg。
[0046] 圖4示出根據本發明第=實施例的恒流驅動電路的示意性電路框圖。該恒流驅動電路采用反激拓撲，包括整流橋Bl、輸入電容Cin、功率開關管Ql、續流二極管Dl、變壓器T、輸出電容Co、電流采樣電阻Rsen、恒流控制電路200。該恒流控制電路200包括電流采樣模塊 201、步進積分補償網絡210和PFC控制電路208。
[0047] 進一步而言，整流橋BI的輸入端連接交流電源Vac,整流橋BI的正輸出端連接輸入電容Cin的第一端，整流橋Bl的負輸出端連接輸入電容Cin的第二端，輸入電容Cin的第二端接地。電流采樣電阻Rsen的第一端連接輸入電容Cin的第二端，即接地，變壓器T的原邊繞組的同名端連接輸入電容Cin的第一端，變壓器T的原邊繞組的異名端連接功率開關管Ql的第一功率端，功率開關管Ql的第二功率端連接電流采樣電阻Rsen的第二端，變壓器副邊繞組的異名端連接續流二極管Dl的陽極，變壓器T的副邊繞組的異名端連接輸出電容Co的第二功率端，輸出電容Co的第一功率端連接續流二極管Dl的陰極。輸出電容Co配置為與負載并聯，該負載可W是Lm)等。變壓器T的輔助繞組的同名端接地。功率開關管Ql的控制端接收恒流控制電路產生的驅動信號Vg。在電流采樣電阻Rsen的第二端獲得電流采樣信號CS。作為一個非限制性的例子，本實施例中的電流采樣電阻Rsen包括電流采樣電阻Rsen,但是本領域技術人員應當理解，電流采樣電阻Rsen也可W采用其他具有電流檢測功能的電路結構。
[0048] 在恒流控制電路200中，電流采樣模塊201接收變壓器T的電流采樣信號CS,輸出能反映輸出電流大小的正弦半波信號Vs。步進積分補償網絡210接收正弦半波信號Vs,對正弦半波信號進行累加，并在正弦半波信號的谷底進行復位，從而獲得一個周期性的累加信號，并且將累加信號與基準電壓相比較W產生補償信號Vcomp JFC驅動電路208根據從步進積分補償模塊接收的補償信號VcompW及續流二極管電流過零檢測信號ZCD，產生主功率電路開關管的驅動信號Vg。
[0049] 在根據第一實施例、第二實施例和第=實施例的恒流驅動電路中，步進積分補償網絡210采用步進積分控制來減小補償網絡的積分電容。
[0050] 圖5、圖6和圖7分別示出在根據本發明實施例的恒流驅動電路中的電流采樣模塊的不同實例。
[0051] 在圖2所示的主功率電路中，電流采樣電阻Rsen連接在功率開關管Ql的第二功率端和變壓器的異名端之間，因此，流經電流采樣電阻Rsen上的電流為變壓器原邊繞組電流，可W直接反映輸出電流。相應地，電流采樣模塊201的實現方式為低通濾波器濾波方式，如圖5所示。所述濾波器起到濾除高頻的作用，因而其參數小，電容可W選取小容值電容，其輸出為變壓器原邊電流平均值包絡。所述低通濾波器包括電阻Rl和電容C1。電阻Rl的第一端從主功率電路接收電流采樣信號CS,電阻Rl的第二端連接到電容Cl的第一端，電容Cl的第二端接地。電容Cl的第一端提供正弦半波信號Vs。
[0052] 在圖3所示的主功率電路中，電流采樣電阻Rsen連接在輸入電容Cin的第二端和功率開關管Ql的第一功率端之間，因此，流經電流采樣電阻Rsen上的電流為流經功率開關管 Ql的電流。相應地，電流采樣模塊201的實現方式為圖6所示峰值電流采樣方式，其由輸入電阻Rl、開關Q2、保持電容Cl組成。輸入電阻Rl的第一端從主功率電路接收電流采樣信號CS, 輸入電阻Rl的第二端連接到開關Q2的第一端，開關Q2的第二端連接到保持電容Cl的第一端，保持電容Cl的第二端接地。電容Cl的第一端提供正弦半波信號Vs。
[0053] 開關Q2的控制信號V巧由PFC驅動電路208產生。V巧為一脈寬遠小于功率開關管Ql 驅動信號Vg脈寬的周期性窄脈沖信號，V巧的開關頻率與功率開關管Ql驅動信號Vg相同， V巧的下降沿與Vg的下降沿對齊或略超前一點時間。在V巧的控制下，每個周期開關Q2在開關管Ql斷開前開通，從而在保持電容Cl上獲得變壓器T的原邊電流峰值包絡。
[0054] 在圖4所示的主功率電路中，電流采樣電阻Rsen連接在輸入電容Cin的第二端和功率開關管Ql的第一功率端之間，因此，流經電流采樣電阻Rsen上的電流為流經變壓器T的原邊電流。相應地，電流采樣模塊201的實現方式為圖7所示輸出電流估計方式，其由開關Qxl ~如3、保持電容CxU反相器化1、運放化2 W及電阻Rxl和電容Cx2構成的低通濾波器組成。開關Qxl的第一端從主功率電路接收電流采樣信號CS,開關Qxl的第二端連接到保持電容Cl 的第一端，保持電容Cl的第二端接地，保持電容Cl的第一端還連接開關如2的第一端，開關 Qx2的第二端連接開關妃3的第一端和運放化2的正輸入端，開關妃3的第二端接地，運放化2 的負輸入端和其輸出端相連，運放化2的輸出端連接電阻Rxl的第一端，電阻Rxl的第二端接電容Cx2的第一端，電容Cx2的第二端接地。電容Cx2的第一端提供正弦半波信號Vs。
[0055] 開關Qxl的控制信號Vg由PFC驅動電路208產生。Vg為功率開關管Ql的驅動脈沖，每個周期開關Qxl與開關管Ql同時開通和關斷，從而在保持電容Cxl上獲得一幅值與T的原邊電流峰值包絡相同的梯形波變。開關如2的控制信號為Vg經反相器化1取反之后的脈沖，開關妃3的控制信號為Vg,通過開關如2和開關妃3的開通和關斷在運放化2的正輸入端獲得一幅值與T的原邊電流峰值包絡相同、脈寬近似與變壓器副邊二極管Dl續流時間相等的矩形波，經運放化2構成的跟隨器跟隨之后在電阻Rxl的第一端獲得與運放化2的正輸入端波形相同的矩形波，該矩形波經Rxl和電容Cx2構成的低通濾波器濾波之后在電容Cx2獲得一平均值與輸出負載電流成比例的正弦半波信號Vs。
[0056] 圖8示出在根據本發明實施例的恒流驅動電路中的步進積分補償網絡的示意性電路框圖。步進積分補償網絡210包括累加信號發生模塊212、谷底檢測模塊213、累加模塊 214、累加輸出采樣模塊215、誤差放大模塊216和周期積分模塊217。
[0057] 累加信號發生模塊212產生固定頻率、固定占空比的累加控制信號Vgl。
[0058] 谷底檢測模塊213接收所述電流采樣模塊201的輸出的正弦半波信號或者主功率電路的交流輸入經整流后的輸出信號的谷底。谷底檢測模塊213判斷電流采樣模塊201輸出的正弦半波信號或者主功率電路交流輸入經整流后的輸出信號處于谷底，谷底檢測模塊 213將順序產生累加輸出采樣信號Vg2、累加復位信號V的及周期積分信號Vg4。
[0059] 累加模塊214,所述累加模塊214接收電流采樣模塊201輸出的正弦半波信號、累加信號發生模塊212輸出的累加控制信號Vgl W及谷底檢測模塊213輸出的累加復位信號Vg3，在所述累加控制信號Vgl的控制下，累加模塊214對電流采樣模塊214輸出的正弦半波信號進行累加，累加之后的信號在所述累加輸出復位信號V的的控制下周期性地復位。
[0060] 累加輸出采樣模塊215,所述累加輸出采樣模塊215接收累加模塊214的輸出信號和谷底檢測模塊213輸出的累加輸出采樣信號Vg2,累加輸出采樣模塊215在所述累加輸出采樣信號Vg2的控制下，周期性地采樣并保存累加模塊214的輸出信號的峰值。
[0061] 誤差放大模塊216,所述誤差放大模塊216對累加輸出采樣模塊215輸出信號與誤差放大模塊216內部設定的基準電壓進行比較，經誤差放大模塊216內部的電流型誤差放大器轉換成為放大的電流信號。
[0062] 周期積分模塊217,所述周期積分模塊217接收誤差放大模塊216的輸出的電流信號，在谷底檢測模塊213輸出的周期積分信號Vg4的控制下對誤差放大模塊216的輸出信號進行積分，并輸出補償信號Vcomp。
[0063] 圖9示出根據本發明第一實施例的恒流控制電路的示意性電路框圖。恒流控制電路200包括電流采樣模塊201、步進積分補償網絡210和PFC控制電路208。步進積分補償網絡 210包括累加信號發生模塊212、谷底檢測模塊213、累加模塊214、累加輸出采樣模塊215、誤差放大模塊216和周期積分模塊217。
[0064] 在該實施例中，電流采樣模塊201的實現方式為低通濾波器濾波方式。所述低通濾波器包括電阻Rl和電容C1。電阻Rl的第一端從主功率電路接收電流采樣信號CS,電阻Rl的第二端連接到電容Cl的第一端，電容Cl的第二端接地。電容Cl的第一端提供正弦半波信號 Vs O
[0065] 累加信號發生模塊212產生累加控制信號Vgl,用于控制累加模塊214中的開關通斷。
[0066] 谷底檢測模塊213由比例跟隨電路K5、比較基準電壓源VDC2、比較器U3 W及信號發生電路組成。比例跟隨電路K5的第一端連接電流采樣模塊201中的保持電容Cl的第一端，比例跟隨電路K5的第二端連接比較器U3的反相輸入端，比較器U3的同相輸入端連接比較基準電壓源VDC2的正極，比較基準電壓源VDC2的負極接地。比較器U3的輸出連接信號發生電路，每當信號發生電路檢測到比較器U3輸出上升沿，即認定電流采樣模塊201的輸出信號處于谷底，信號發生電路將在一定的延時時間T2之后，依次產生累加器輸出采樣信號Vg2、累加器輸出復位信號V的及積分周期信號Vg4。
[0067] 累加模塊214包括比例跟隨電路K1、比例跟隨電路K2、比例跟隨電路K3、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、運算放大器U1、保持電容C2、保持電容C3、開關Q3、開關Q4、開關Q5、開關Q6。電流采樣模塊201中的保持電容Cl的第一端連接比例跟隨電路Kl的第一端，比例跟隨電路Kl的第二端連接到電阻R2的第一端，電阻R2的第二端連接到運算放大器Ul的同相輸入端。電阻R3的第一端接地，其第二端連接運算放大器Ul的反相輸入端。電阻R4的第一端連接電阻R3的第二端，即運算放大器Ul的反相輸入端，電阻R4的第二端連接運算放大器Ul的輸出端。運算放大器Ul的輸出端連接開關Q3的第一端，開關Q3的第二端連接保持電容C2的第一端，保持電容C2的第二端接地。開關Q5與保持電容C2并聯，用于清零C2的電壓。比例跟隨電路K3的第一端連接保持電容C2的第一端，比例跟隨電路K3的第二端連接開關Q4的第一端。保持電容C3的第一端連接開關Q4的第二端，保持電容C3的第二端接地。開關Q6與保持電容C3并聯，用于清零C3的電壓。比例跟隨電路K2的第一端連接保持電容C3的第一端，比例跟隨電路K2的第二端連接電阻R5的第一端。電阻R5的第二端連接電阻R2的第二端，即運算放大器Ul的同相輸入端。累加信號發生模塊212產生累加控制信號Vgl,控制開關Q3和開關Q4 互補導通。谷底檢測模塊213產生累加器輸出復位信號Vg3,每半個工頻周期將保持電容C2 和保持電容C3上的電荷清零一次。
[006引累加輸出采樣模塊215由比例跟隨電路K4、開關Q8和保持電容C4組成。比例跟隨電路K4的第一端連接到累加模塊214中的保持電容C2的第一端，比例跟隨電路K4的第二端連接到開關Q8的第一端。保持電容C4的第一端連接到開關Q8的第二端，保持電容C4的第二端接地。谷底檢測模塊213產生累加器輸出采樣信號Vg2,每半個工頻周期控制開關Q8導通一次，在電容C4上獲取累加模塊214輸出的每半個工頻周期的累加值。
[0069]誤差放大模塊216由跨導運算放大器U2、比較基準電壓源VDCl組成。跨導運算放大器U2的負極接地，跨導運算放大器U2的反相輸入端連接累加輸出采樣模塊215中的保持電容C4的第一輸入端，跨導運算放大器U2的同相輸入端連接比較基準電壓源VDCl的正極，比較基準電壓源VDCl的負極接地。跨導運算放大器U2根據累加輸出采樣模塊215中的保持電容C4的電平與比較基準電壓源VDCl的電壓差，其正極將流出或者流入相應大小的電流。 (VDC1-VC4)越大，跨導運算放大器U2流出的電流越大，反之越小；（VC4-VDC1)越大，跨導運算放大器U2流入的電流越大，反之越小。
[0070] 周期積分模塊217由開關Q7和積分電容巧組成。開關Q7的第一端連接誤差放大模塊104中的跨導運算放大器U2的正極，開關Q7的第二端連接積分電容巧的第一端，積分電容巧的第二端接地。谷底檢測模塊213產生積分周期信號Vg4,控制開關Q7導通相應大小的某一固定時間，在積分電容巧上得到補償信號Vcomp。
[0071] PFC驅動電路208為可實現變壓器原邊電流臨界導通的恒導通時間控制的功率因數控制電路，包括電流過零檢測電路、RS觸發器U4、銀齒波發生電路和比較器U6 JFC驅動電路208實現的恒導通時間控制的功率因數控制電路只是現有技術諸多功率因數控制電路中的一種，本領域技術人員應當理解，PFC控制電路218也可W采用其它形式的控制電路而不影響實施例的功能。電流過零檢測電路包括：電阻R6，其第一端連接所述變壓器T的輔助繞組的同名端；電阻R7，其第一端連接所述電阻R6的第二端，其第二端接地;比較器U5，其負輸入端連接所述電阻R6的第二端，其正輸入端接收預設的參考電壓VDC3,其輸出端連接所述 RS觸發器U4的置位端S。電流過零檢測電路通過對變壓器T的輔助繞組的同名端輸出的電壓信號的過零點進行檢測判斷出變壓器T原邊繞組電流的過零點；
[0072] 銀齒波發生電路包括電流源IDC1、電容C6、開關Q9W及反相器Ull;反相器Ull的輸入端接收功率開關管Ql的驅動信號Vg,反相器Ull的輸出接開關Q9的控制端，C6的正端接比較器U6的正輸入端，C6的負端接地；比較器U6的負輸入端接收周期積分模塊217輸出的 Vcomp信號；當Vg為低電平期間，開關Q9導通，C6兩端電壓保持為零;在Vg為高電平期間，開關Q9斷開，恒流源IDCl給電容C6充電，C6正端電平線性增加；由于Vg為周期信號，因此C6兩端的電壓信號為一銀齒波信號；當C6正端電平上升觸及到Vcomp電平，比較器U6的輸出電平從低電平翻轉為高電平。
[0073] 比較器U6的輸出端接RS觸發器U4的復位端RdRS觸發器U4的輸出信號Q作為PFC驅動電路208的輸出Vg。
[0074] 圖10示出根據本發明第二實施例的恒流控制電路的示意性電路框圖。恒流控制電路200包括電流采樣模塊201、步進積分補償網絡210和PFC控制電路208。步進積分補償網絡 210包括累加信號發生模塊212、谷底檢測模塊213、累加模塊214、累加輸出采樣模塊215、誤差放大模塊216和周期積分模塊217。
[0075] 圖10根據第二實施例的恒流控制電路與圖9根據第一實施例的恒流控制電路的不同之處在于電流采樣模塊201和PF碼區動電路208的結構不同。為簡明起見，W下僅描述兩種恒流控制電路的不同之處，相同之處則不再詳述。
[0076] 在該實施例中，電流采樣模塊201的實現方式為峰值電流采樣方式。電流采樣模塊 201包括輸入電阻RU開關Q2、保持電容Cl。輸入電阻Rl的第一端從主功率電路接收電流采樣信號CS,輸入電阻Rl的第二端連接到開關Q2的第一端，開關Q2的第二端連接到保持電容 Cl的第一端，保持電容Cl的第二端接地。電容Cl的第一端提供正弦半波信號Vs。
[0077] PFC驅動電路208為可實現變壓器原邊電流臨界導通的恒導通時間控制的功率因數控制電路，包括電流過零檢測電路、RS觸發器U4、銀齒波發生電路、比較器U6和峰值采樣信號發生電路。PFC驅動電路208實現的恒導通時間控制的功率因數控制電路只是現有技術諸多功率因數控制電路中的一種，本領域技術人員應當理解，PFC控制電路218也可W采用其它形式的控制電路而不影響實施例的功能。電流過零檢測電路包括:電阻R6,其第一端連接所述變壓器T的輔助繞組的同名端。電阻R7，其第一端連接所述電阻R6的第二端，其第二端接地。比較器U5，其負輸入端連接所述電阻R6的第二端，其正輸入端接收預設的參考電壓 VDC3,其輸出端連接所述RS觸發器U4的置位端S。電流過零檢測電路通過對變壓器T的輔助繞組的同名端輸出的電壓信號的過零點進行檢測判斷出變壓器T原邊繞組電流的過零點。
[0078] 銀齒波發生電路包括電流源IDC1、電容C6、開關Q9W及反相器U11。反相器Ull的輸入端接收功率開關管Ql的驅動信號Vg,反相器Ull的輸出接開關Q9的控制端，C6的正端接比較器U6的正輸入端，C6的負端接地。比較器U6的負輸入端接收周期積分模塊217輸出的 Vcomp信號。當Vg為低電平期間，開關Q9導通，C6兩端電壓保持為零。在Vg為高電平期間，開關Q9斷開，恒流源IDCl給電容C6充電，C6正端電平線性增加。由于Vg為周期信號，因此C6兩端的電壓信號為一銀齒波信號。當C6正端電平上升觸及到Vcomp電平，比較器U6的輸出電平從低電平翻轉為高電平。
[0079] 比較器U6的輸出端接RS觸發器U4的復位端R。
[0080] 峰值采樣信號發生電路包括延時模塊U12、反相器U8、與口 U9和或口 UIOdRS觸發器 U4的輸出信號財妾延時模塊U12的輸入端、反相器U8的輸入端和或口 U10的第一輸入端。或口 UlO的第二輸入端接延時模塊U12的輸出端，或口UlO的輸出即為PFC驅動電路208的輸出Vg。產生所述驅動信號Vg。延時模塊U12的輸出端還接與口 U9的第一輸入端，反相器U8的輸出接與口的第二輸入端，與口U9的輸出為開關Q2的控制信號Vg5。
[0081] 圖11示出根據本發明第二實施例的恒流控制電路的工作波形圖。
[0082] 電流采樣模塊201獲得流經功率開關管Ql的電流Ip的峰值，然后在累加模塊214中通過累加信號Vgl對峰值電流Ip的包絡Ips進行累加，每半個工頻周期的累加值可W反應輸出電流的大小，然后將累加值送入誤差放大模塊216與設定的基準電壓進行比較和誤差放大，誤差放大信號經周期積分模塊217產生補償信號Vcomp,最后將Vcomp送入PFC驅動電路 208產生驅動信號Vg。
[0083] 當輸出電流Io增大時，電流Ip的平均值IL_av增大，補償信號Vcomp減小，PFC驅動電路使208得驅動信號Vg的占空比變小，使得輸出電流IO降低。當輸出電流IO減小時，電流 Ip的平均值IL_av減小，補償信號Vcomp增大，PFC驅動電路使208得驅動信號Vg的占空比變小，使得輸出電流Io增大。從上述描述可W看出，恒流控制電路實現了對輸出電流Io的閉環控制，從而調節輸出電流Io恒定。
[0084] 若設累加控制信號Vgl的開關周期為Tl,則半個工頻周期內的累加次數N為：
[0085]
[0086] 其中T為輸入交流電壓的工頻周期。
[0087] 閣11中峰值巧絡Tds任意一段波形的面積為：
[008引
[0089] 則峰值電流包絡Ips的平均值Ips_av為：
[0090]
[0091] 對于Buck電路而言，由于輸出電流平均值Io與Ips_av成正比，且T1、T為常數，可知輸出電流IO與累加值I]如、'(/?)成正比。 ?=1.
[0092] 如圖9所示，從電流采樣端CS獲取的主功率電路開關管Ql電流Ip經電流采樣模塊 201得到峰值電流包絡Ips,在谷底檢測模塊213內部與設定的基準電壓VDC2進行比較，得到谷底區，谷底檢測模塊213在谷底區域順序產生累加輸出采樣信號Vg2、累加復位信號V的及周期積分信號Vg4。累加信號發生模塊212產生固定頻率、固定占空比的累加控制信號Vgl。
[0093] 如圖11所示的累加模塊214的一個具體實施例包括比例跟隨器Kl、電阻R2、電阻 R5、比例跟隨器K2、電容C3、開關Q6、開關Q4、比例跟隨其K3、反相器呪、電阻R3、電阻R4、運放 Ul、開關Q3、電容C2和開關Q5 dKI的輸入端接電流采樣模塊201的輸出端，Kl的輸出接電阻R2 的第一端，電阻R2的第二端接運放Ul的正輸入端和電阻R5的第一端，電阻R5的第二端接K2 的輸出端、K2的輸入端接電容C3的第一端、開關Q6的第一端和開關Q4的第二端，電容C3的第二端和開關Q6的第二端接地，開關Q6的控制端接收累加復位信號Vg3,開關Q4的第一端接比例跟隨器K3的輸出端，開關Q4的控制端接反相器U5的輸出端，反相器U5的輸入端接收累加控制信號Vgl，比例跟隨器K3的輸入端接電容C2的第一端、開關Q5的第一端和開關Q3的第二端，電容C2的第二端和開關Q5的第二端接地，開關Q5的控制端接收累加復位信號Vg3,開關 Q3的控制端接收累加控制信號Vgl,運放Ul的負輸入端接電阻R3的第一端和電阻R4的第一端，電阻R3的第二端接地，運放U1的輸出接開關Q3的第一端。運放U1和電阻R2、電阻R5、電阻 R3、電阻R4共同構成了加法電路，對當前的采樣值和前一周期的累加值進行相加。累加輸出復位信號V的對開關Q5進行控制，對電容C2兩端獲得的累加值周期性的進行復位，最后在電容C2上產生如圖11所示階梯上升的周期信號VC2即為累加模塊214的輸出信號。
[0094] 累加輸出采樣模塊215包括比例跟隨器K4、開關Q8和電容C4,累加輸出采樣信號 Vg2控制開關Q8對VC2經比例跟隨器K4后的信號進行采樣和保持，在累加輸出采樣模塊215 內部的電容C4兩端獲得VC2的峰值信號VC4,根據前述分析可知VC4兩端的電壓值為并且與輸出電流Io的平均值成比例關系。累加輸出采樣模塊215的輸出信號送到 ?。1 ，誤差放大模塊216與誤差放大模塊216內部設定的基準電壓VDCl進行比較，經誤差放大模塊 216內部的電流型誤差放大器轉換成為放大的電流信號，如果VC4小于VDCl，則誤差放大模塊216輸出的電流信號為正電流，反之，誤差放大模塊216輸出的電流信號為負電流。并對二者之間的誤差進行放大。周期積分模塊217由一開關Q7和電容巧組成，周期積分信號Vg4對開關Q7進行控制。當Vg4控制開關Q7導通，誤差放大模塊216輸出的電流信號對電容巧進行積分。當Vg4控制開關Q7斷開，電容巧兩端電壓Vcomp保持不變。如果誤差放大模塊216輸出的電流信號為正電流，則在每個積分周期電容巧兩端電壓Vcomp線性上升，如果誤差放大模塊216輸出的電流信號為負電流，則在每個積分周期電容巧兩端電壓Vcomp線性下降。圖11 所示為誤差放大模塊216輸出的電流信號是正電流的情況。周期積分模塊217輸出的補償信號Vcomp送入PFC功率驅動電路218。當輸出電流Io增大，開關管電流Ip的峰值包絡Ips的平均值Ips_av增大，則補償信號Vcomp減小。PFC功率驅動電路218內部的電容C6兩端電壓從零上升到Vcomp的時間也相應減小，比較器U6輸出到RS觸發器U4的R端的電平翻轉信號提前，使得驅動信號Vg的脈沖寬度減小，即開關管Ql的導通時間減小，從而開關管電流Ip的峰值包絡Ips幅值降低，使得輸出電流Io下降，調節輸出電流Io。當輸出電流Io減小，相應調節過程相反，通過控制電路可調節輸出電流Io恒定。
[0095] 在替代的實施例中，在圖10所示的恒流控制電路中，采用圖7所示的電流采樣模塊 201。為簡明起見，W下僅描述兩種恒流控制電路的不同之處，相同之處則不再詳述。
[0096] 電流采樣模塊201由開關Qxl~如3、保持電容Cxi、反相器化1、運放化2W及電阻 Rxl和電容Cx2構成的低通濾波器組成。開關Qxl的第一端從主功率電路接收電流采樣信號 CS，開關Qx 1的第二端連接到保持電容Cl的第一端，保持電容Cl的第二端接地，保持電容Cl 的第一端還連接開關如2的第一端，開關妃2的第二端連接開關妃3的第一端和運放化2的正輸入端，開關如3的第二端接地，運放化2的負輸入端和其輸出端相連，運放化2的輸出端連接電阻Rxl的第一端，電阻Rx 1的第二端接電容Cx2的第一端，電容Cx2的第二端接地。電容 Cx2的第一端提供正弦半波信號Vs。
[0097] 開關Qxl的控制信號Vg由PFC驅動電路208產生。Vg為功率開關管Ql的驅動脈沖，每個周期開關Qxl與開關管Ql同時開通和關斷，從而在保持電容Cxl上獲得一幅值與T的原邊電流峰值包絡相同的梯形波變。開關如2的控制信號為Vg經反相器化1取反之后的脈沖，開關妃3的控制信號為Vg,通過開關如2和開關妃3的開通和關斷在運放化2的正輸入端獲得一幅值與T的原邊電流峰值包絡相同、脈寬近似與變壓器副邊二極管Dl續流時間相等的矩形波，經運放化2構成的跟隨器跟隨之后在電阻Rxl的第一端獲得與運放化2的正輸入端波形相同的矩形波，該矩形波經Rxl和電容Cx2構成的低通濾波器濾波之后在電容Cx2獲得一平均值與輸出負載電流成比例的正弦半波信號Vs。
[0098] 圖12為根據本發明實施例的恒流控制方法流程圖。
[0099] 在步驟SOl中，從主電路獲得平均值與輸出電流成比例關系、頻率和相位與主電路整流橋的輸出信號一致的正弦半波信號。
[0100] 在步驟S02中，利用固定周期、固定占空比的脈沖信號對步驟一獲得的正弦半波信號進行累加，并在正弦半波的谷底對累加信號進行復位，從而獲得一個周期性的累加信號。
[0101] 在步驟S03中，在正弦半波信號谷底產生與該正弦半波信號周期頻率相同的周期積分信號。
[0102] 在步驟S04中，對累加信號與設定的基準進行比較，并將二者之間的誤差轉換成為電流信號。
[0103] 在步驟S05中，利用周期積分信號去控制步驟四產生的電流信號對一小電容進行積分，獲得調節信號。
[0104] 在步驟S06中，將調節信號送到PF碼E動電路產生主電路開關管的驅動信號。
[0105] 本領域技術人員應當理解，本發明雖然是W兩種Buck型PFC功率電路和一種反激 PFC功率電路為具體實施例，但是本發明的恒流控制電路也可W與其他功率電路如構成高功率因數恒流控制裝置。此外，本領域技術人員應當理解，PFC驅動電路208可W為不同類型的功率因數校正驅動電路，包括采樣峰值電流實現的臨界導通控制的功率因數校正驅動電路、斷續電流模式(DCM)控制的PFC控制電路或連續模式(CCM)控制的功率因數驅動電路。
[0106] 應當說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示運些實體或操作之間存在任何運種實際的關系或者順序。而且，術語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為運種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個……"限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0107]依照本發明的實施例如上文所述，運些實施例并沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的具體實施例。顯然，根據W上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述運些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地利用本發明W及在本發明基礎上的修改使用。本發明僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
【主權項】
1. 一種恒流控制電路，包括：電流采樣模塊，所述電流采樣模塊接收主功率電路的電流采樣信號，產生反映輸出電流大小的正弦半波信號；步進積分補償網絡，所述步進積分補償網絡與所述電流采樣模塊連接，并且產生補償信號； PFC驅動電路，所述PFC驅動電路與所述步進積分補償網絡連接，并且根據所述補償信號以及所述主功率電路的電流過零檢測信號，產生所述主功率電路開關管的驅動信號，其中，所述步進積分補償網絡接收所述正弦半波信號，對所述正弦半波信號進行累加，并且在所述正弦半波信號的谷底或者所述電流采樣信號的谷底進行復位，從而獲得一個周期性的累加信號，以及將所述累加信號與基準電壓相比較，從而產生所述補償信號。2. 根據權利要求1所述的恒流控制電路，其中，所述電流采樣模塊為低通濾波器，用于對所述主功率電路的電流采樣信號進行濾波。3. 根據權利要求2所述的恒流控制電路，其中，所述電流采樣模塊包括第一電阻和第一電容，所述第一電阻的第一端接收所述電流采樣信號，所述第一電阻的第二端連接所述第一電容的第一端，所述第一電容的第二端接地，所述第一電容的第一端提供所述正弦半波信號，所述正弦半波信號為電流平均值包絡。4. 根據權利要求1所述的恒流控制電路，其中，所述電流采樣模塊為峰值電流采樣電路，用于獲得所述主功率電路的電流的峰值。5. 根據權利要求4所述的恒流控制電路，其中，所述電流采樣模塊包括第一電阻、第一電容和第一開關，所述第一電阻的第一端接收所述電流采樣信號，所述第一電阻的第二端連接所述第一開關的第一端，所述第一電容的第一端連接所述第一開關的第二端，所述第一電容的第二端接地，所述第一電容的第一端提供所述正弦半波信號，其中，所述第一開關在所述電流采樣信號的峰值附近導通，從而獲得電流峰值包絡。6. 根據權利要求1所述的恒流控制電路，其中，所述電流采樣模塊為輸出電流估計電路，用于獲得反映輸出電流大小的正弦半波信號。7. 根據權利要求6所述的恒流控制電路，其中，所述電流采樣模塊包括第一開關、第二開關、第三開關、第一電容、第二電容、第一電阻、運放和反相器。所述第一開關的第一端接收所述電流采樣信號，所述第一開關的第二端連接到所述第一電容的第一端，所述第一電容C1的第二端接地，所述第一電容的第一端連接所述第二開關的第一端，所述第二開關的第二端連接所述第三開關的第一端和所述運放的正輸入端，所述第三開關的第二端接地，所述運放的負輸入端和其輸出端相連，所述運放的輸出端連接所述第一電阻的第一端，所述第一電阻的第二端接所述第二電容的第一端，所述第二電容的第二端接地，所述第二電容的第一端提供正弦半波信號Vs。其中，所述第一開關和所述第三開關的控制信號與所述主功率開關管的驅動信號相同，所述第二開關的控制信號由所述主功率開關管的驅動信號經所述反相器得到。8. 根據權利要求1所述的恒流控制電路，其中，所述步進積分補償網絡包括：累加信號發生模塊，所述累加信號發生模塊產生固定頻率、固定占空比的累加控制信號；谷底檢測模塊，所述谷底檢測模塊接收所述正弦半波信號，并且判斷所述正弦半波信號或者所述電流采樣信號是否處于谷底，所述谷底檢測模塊順序產生累加輸出采樣信號、累加復位信號及周期積分信號；累加模塊，所述累加模塊與所述累加信號發生模塊和所述谷底檢測模塊連接，并且接收所述正弦半波信號、所述累加控制信號和所述累加復位信號，在所述累加控制信號的控制下，所述累加模塊對所述正弦半波信號進行累加以獲得所述累加信號，以及在所述累加輸出復位信號的控制下周期性地對所述累加信號進行復位；累加輸出采樣模塊，所述累加輸出采樣模塊與所述谷底檢測模塊和所述累加模塊連接，并且接收所述累加信號和所述累加輸出采樣信號，在所述累加輸出采樣信號的控制下，周期性地采樣并保存所述累加信號的峰值；誤差放大模塊，所述誤差放大模塊與所述累加輸出采樣模塊連接，并且對所述累加輸出采樣模塊的輸出信號與所述誤差放大模塊內部設定的基準電壓進行比較，以及轉換成為放大的電流信號；周期積分模塊，所述周期積分模塊與所述誤差放大模塊和所述谷底檢測模塊連接，并且接收所述電流信號，在所述周期積分信號的控制下，對所述誤差放大模塊的輸出信號進行積分，產生所述補償信號。9. 根據權利要求8所述的恒流控制電路，其中，所述谷底檢測模塊包括：第一基準電壓源，所述第一基準電壓源產生第一基準電壓；第五比例跟隨電路，所述第五比例跟隨電路的第一端接收所述正弦半波信號；第一比較器，所述第一比較器的反相輸入端連接所述第五比例跟隨電路的第二端，同相輸入端連接所述第一基準電壓源；以及信號發生電路，所述信號發生電路的第一端連接所述第一比較器的輸出端，第二端連接所述累加輸出采樣模塊，第三端連接所述累加模塊，第四端連接所述周期積分模塊，其中，當所述信號發生電路檢測到所述第一比較器的輸出信號的上升沿時，確定所述正弦半波信號處于谷底，所述信號發生電路在延遲預定延時時間之后，依次產生所述累加器輸出采樣信號、所述累加器輸出復位信號及所述積分周期信號，并且分別在所述信號發生電路的第二至第四端提供所述累加器輸出采樣信號、所述累加器輸出復位信號及所述積分周期信號。10. 根據權利要求8所述的恒流控制電路，其中，所述累加模塊包括：第二至第五電阻；第三至第六開關；第二和第三電容；第一至第三比例跟隨電路；以及運算放大器，其中，所述第一比例跟隨電路的第一端接收所述正弦半波信號，第二端連接所述第二電阻的第一端；所述運算放大器的同相輸入端連接所述第二電阻的第二端，反相輸入端連接所述第三電阻的第一端，所述第三電阻的第二端接地，所述第四電阻的第一端連接所述運算放大器的反相輸入端，所述第四電阻的第二端連接所述運算放大器的輸出端，所述第三開關的第一端連接所述運算放大器的輸出端，所述第三開關的第二端連接第二電容的第一端，所述第二電容的第二端接地，所述第五開關與第二電容并聯，用于清零第二電容的電荷，所述第二比例跟隨電路的第一端連接第三電容的第一端，第二比例跟隨電路的第二端連接第五電阻的第一端，第一電阻的第一端連接所述運算放大器的同相輸入端，所述第三比例跟隨電路的第一端連接所述第二電容的第一端，所述第三比例跟隨電路的第二端連接第四開關的第一端，第三電容的第一端連接第四開關的第二端，第三電容的第二端接地，第六開關與第三電容并聯，用于清零第三電容的電荷，其中，在所述累加控制信號的控制下，所述第三開關和所述第四開關互補導通，在所述累加器輸出復位信號的控制下，所述第五開關和所述第六開關在每半個工頻周期將第二電容和第三電容上的電荷清零。11. 根據權利要求8所述的恒流控制電路，其中，所述累加輸出采樣模塊包括：第四比例跟隨電路；第八開關；以及第四電容，其中，所述第四比例跟隨電路的第一端連接到所述累加模塊的輸出端，所述第四比例跟隨電路的第二端連接到所述第八開關的第一端，所述第四電容的第一端連接到所述第八開關的第二端，所述第四電容的第二端接地，其中，所述第八開關在所述累加器輸出采樣信號的控制下，每半個工頻周期導通一次，從而在所述第四電容上獲取所述累加模塊輸出的每半個工頻周期的累加值，作為所述累加信號。12. 根據權利要求8所述的恒流控制電路，其中，所述誤差放大模塊包括：跨導運算放大器；以及第二基準電壓源，所述第二基準電壓源產生第二基準電壓，其中，所述跨導運算放大器的反相輸入端連接所述累加輸出采樣模塊的輸出端，以接收所述累加信號，所述跨導運算放大器的同相輸入端連接第二基準電壓源，以接收所述第二基準電壓，所述跨導運算放大器的正極流出或者流入與所述累加信號相應大小的電流，作為所述放大的電流信號，所述跨導運算放大器的負極接地。13. 根據權利要求8所述的恒流控制電路，其中，所述周期積分模塊包括：第七開關；以及第五電容，其中，所述第七開關的第一端連接所述誤差放大模塊的輸出端，以接收所述電流信號，所述第七開關的第二端連接第五電容的第一端，所述第五電容的第二端接地，其中，所述第七開關在所述積分周期信號的控制下，導通與所述積分周期信號相對應的預定時間，從而在所述第五電容上獲得所述補償信號。14. 根據權利要求8所述的恒流控制電路，其中，所述PFC驅動電路包括：電流過零檢測電路； RS觸發器；鋸齒波發生電路；以及第二比較器，其中，所述電流過零檢測電路包括：第六電阻，所述第六電阻的第一端連接至主功率電路以接收過零檢測信號；第七電阻，所述第七電阻的第一端連接所述第六電阻的第二端，所述第七電阻的第二端接地；以及第三比較器，所述第三比較器的負輸入端連接所述第六電阻的第二端，所述第三比較器的正輸入端接收第三基準電阻，所述第三比較器的輸出端連接所述RS觸發器的置位端，其中，所述鋸齒波發生電路包括：第一電流源；第六電容；第九開關；以及第一反相器，其中，所述第一反相器的輸入端接收所述驅動信號，所述第一反相器的輸出端連接所述第九開關的控制端，所述第六電容的第一端接所述第二比較器的正輸入端，所述第六電容的第二端接地，所述第二比較器的負輸入端接收所述補償信號，其中，在當所述驅動信號為低電平期間，所述第九開關導通，所述第六電容的兩端電壓保持為零;在所述驅動信號為高電平期間，所述第九開斷開，所述恒流源給所述第六電容充電，所述第六電容的第一端電平線性增加，在所述驅動信號的多個周期中，所述第六電容兩端的電壓信號為一鋸齒波信號，并且，當所述鋸齒波信號的峰值等于補償信號的電平時，所述第二比較器的輸出電平從低電平翻轉為高電平，所述第二比較器的輸出端連接RS觸發器的復位端R。15. 根據權利要求14所述的恒流控制電路，其中，所述RS觸發器的輸出信號Q作為所述驅動信號。16. 根據權利要求14所述的恒流控制電路，其中，所述PFC驅動電路還包括峰值采樣信號發生電路，所述峰值采樣信號發生電路包括：延時模塊；第二反相器；與門；以及或門，其中，所述RS觸發器的輸出信號Q連接所述延時模塊的輸入端、所述第二反相器的輸入端和所述或門的第一輸入端，所述或門的第二輸入端接所述延時模塊的輸出端，所述或門的輸出信號作為所述驅動信號，所述延時模塊的輸出端連接所述與門的第一輸入端，所述第二反相器的輸出端連接所述與門的第二輸入端，所述與門的輸出信號作為控制信號，用于控制所述電流采樣模塊進行峰值電流采樣。17. 根據權利要求14或16所述的恒流控制電路，其中，所述主功率電路包括變壓器，所述過零檢測電路通過對所述變壓器的輔助繞組的同名端輸出的電壓信號的過零點進行檢測，判斷出變壓器原邊繞組電流的過零點。18. -種恒流驅動電路，包括：主功率電路；以及根據權利要求1至15中任一項所述的恒流控制電路，其中，所述主功率電路包括：功率開關管，所述功率開關管在所述驅動信號的控制下導通或斷開；以及變壓器，所述變壓器的原邊繞組與所述功率開關管串聯連接，所其中，在所述功率開關管的導通期間，外部電源向所述變壓器的原邊繞組充電，在所述功率開關管的斷開期間，所述變壓器的原邊繞組向負載供電，所述變壓器的副邊繞組提供過零檢測信號。19. 根據權利要求18所述的恒流驅動電路，其中，所述主功率電路可以是實地型Buck功率電路、虛地型Buck功率電路、反激式功率電路、Buck-boost型功率電路、Boost型功率電路中的任意一種。20. -種恒流控制方法，包括：從主功率電路獲得平均值與輸出電流成比例關系、頻率和相位與主功率電路整流橋的輸出信號一致的正弦半波信號；利用固定周期、固定占空比的脈沖信號對正弦半波信號進行累加，并在正弦半波信號的谷底進行復位，從而獲得一個周期性的累加信號；在正弦半波信號谷底產生與該正弦半波信號周期頻率相同的周期積分信號；對累加信號與設定的基準電壓進行比較，二者之間的誤差轉換成為電流信號；利用周期積分信號去控制電流信號對電容進行積分，獲得補償信號；以及將補償信號送到PFC驅動電路，產生主功率電路開關管的驅動信號。
【文檔編號】H02M1/42GK105846701SQ201610281950
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月29日
【發明人】謝小高, 陳華捷
【申請人】杭州士蘭微電子股份有限公司

完(wan)整(zheng)全部詳細技術資(zi)料(liao)下載