恒功率控制电路及包含所述恒功率控制电路的驱动系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关电源技术，尤其涉及一种恒功率控制电路以及包含所述恒功率控制电路的驱动系统。
【背景技术】
[0002]HID (High Intensity Discharge)灯，即高压气体放电灯，是萊灯、钠灯、金灯、氣灯的统称。HID灯的亮度是传统卤素灯泡的三倍，使用寿命比传统卤素灯泡长10倍。由于HID灯具有亮度高、寿命长等优点，不仅应用于汽车照明设备中，还可应用于消防紧急照明系统、军警野外照明、船舶夜间领航系统、火车头灯照明、工业建筑夜间主要照明、民间轻型手提户外照明等等。
[0003]HID灯在工作时的电压和电流并不是恒定的，而是受外界因素影响，其中以温度影响为主。为了保证照明亮度均匀稳定，驱动HID灯的开关电源芯片通常不采用传统的恒压或恒流控制方式，而是采用恒功率控制。具体而言，在HID灯控制应用中，一般采用数字电路进行恒功率控制。
[0004]图1示出了现有技术中一种包含恒功率控制电路的驱动系统的电路结构示意图。如图1所示，驱动系统100包括功率管M0、恒功率控制电路101、转换电路109和输出采样电路110。所述恒功率控制电路101包括电压采样电路102、电流采样电路103、电压模数转换电路104、电流模数转换电路105、功率控制电路106和栅极驱动电路107。所述转换电路109包括变压器T0、续流二极管D0和储能电容C3。所述输出采样电路110包括第一采样电阻R1、第二采样电阻R2和第三采样电阻R3。所述恒功率控制电路101连接电源电压VCC，所述电源电压VCC连接输入电压VI。
[0005]其中，转换电路109将输入电压VI和原边电流IP产生的输入功率转换为输出电压V0和输出电流10得到的输出功率；所述输出采样电路110通过第一采样电阻R1和第二采样电阻R2对输出电压V0分压得到输出电压的采样信号V0S，并将输出电压的采样信号V0S反馈到恒功率控制电路101的电压采样电路102，再经过电压模数转换电路104转变为电压数字信号V0SD ;同时，输出电流10流过输出采样电路110中的第三采样电阻R3得到输出电流的采样信号10S，并将输出电流的采样信号10S反馈到恒功率控制电路101的电流采样电路103，再经过电流模数转换电路105转变为电流数字信号10SD ;电压数字信号V0SD和电流数字信号10SD经过功率控制电路106处理，得到与功率大小相对应的控制信号CTRL，再经过栅极驱动电路107增强驱动能力后得到驱动信号GATE，以控制功率管108的功率管M0的开关。所述功率管M0导通时其漏端产生原边电流IP ;转换电路中变压器T0、续流二极管D0和储能电容C3继续将输入电压VI和原边电流IP产生的输入功率转换为输出电压V0和输出电流10得到的输出功率，因此输出电压V0和输出电流10开始增大；与此同时，输出电压的采样信号V0S和输出电流的采样信号10S随之增大，则电压数字信号V0SD和电流数字信号10SD随之增大，这样功率控制电路106就会调节控制信号CTRL，进而调节原边电流IP，使得输出电压V0和输出电流10最终稳定在设定的值，达到设定的输出功率，完成整个丨旦功率过程。
[0006]然而，由于现有的恒功率控制电路101采用数字电路进行恒功率控制，采样的模拟信号转换为数字信号时不可避免的存在误差，并且，电流采样电路和电压采样电路的精度也会影响采样的精度，如果电流采样电路和电压采样电路精度高会导致电路规模较大，如果电流采样电路和电压采样电路精度低将导致采样精度不理想，进而存在采样精度低和稳定性差的问题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于解决传统的恒功率控制电路存在的问题。
[0008]为此，本发明提供一种恒功率控制电路，所述恒功率控制电路将输出电压的采样信号和输出电流的采样信号相乘后得到与输出功率相对应的电压，根据所述与输出功率相对应的电压和功率管源端电压的采样信号产生关断信号。
[0009]可选的，在所述的恒功率控制电路中，包括乘法器、误差放大器和补偿电容；所述乘法器的输入端接入所述输出电压的采样信号和输出电流的采样信号，所述乘法器的输出端连接所述误差放大器的负输入端，所述误差放大器的正输入端连接一与设定功率相对应的电压，所述误差放大器的输出端连接所述补偿电容的一端，所述补偿电容的另一端接地；所述乘法器将所述输出电压的采样信号和输出电流的采样信号相乘得到所述与输出功率相对应的电压，所述误差放大器将所述与输出功率相对应的电压和所述与设定功率相对应的电压之差进行放大，以得到所述误差放大器的输出电压。
[0010]可选的，在所述的恒功率控制电路中，还包括峰值限流比较器；所述峰值限流比较器的正输入端连接所述误差放大器的输出端，所述峰值限流比较器的负输入端接入所述功率管源端电压的采样信号；所述峰值限流比较器将所述功率管源端电压的采样信号与所述误差放大器的输出电压进行比较产生关断信号。
[0011 ] 可选的，在所述的恒功率控制电路中，还包括谷底检测比较器；所述谷底检测比较器的正输入端连接一电源电压，所述谷底检测比较器的负输入端接入一功率管漏端电压的采样信号，所述电源电压连接一输入电压；所述谷底检测比较器将所述功率管漏端电压的采样信号与所述电源电压进行比较产生一开启信号。
[0012]可选的，在所述的恒功率控制电路中，还包括逻辑控制电路；所述逻辑控制电路的输入端连接所述峰值限流比较器的输出端和所述谷底检测比较器的输出端；所述逻辑控制电路根据所述关断信号和开启信号得到所述控制信号。
[0013]可选的，在所述的恒功率控制电路中，还包括栅极驱动电路；所述栅极驱动电路的输入端连接所述逻辑控制电路的输出端，所述栅极驱动电路的输出端连接一功率管的栅极；所述栅极驱动电路将所述控制信号增加驱动能力后得到驱动信号，以控制所述功率管的开关。
[0014]可选的，所述恒功率控制电路的控制过程包括:功率初始控制、脉宽调制的导通到关断控制、脉宽调制的关断到导通控制及功率调节控制；所述功率初始控制是在初始时，根据所述输出电压的采样信号、输出电流的采样信号、功率管源端电压的采样信号以及功率管漏端电压的采样信号，确定乘法器的输出电压、误差放大器的输出电压、关断信号、开启信号、脉宽调制信号及驱动信号的初始值；所述脉宽调制的导通到关断控制是在所述功率管源端电压的采样信号大于所述误差放大器的输出电压时，所述关断信号、脉宽调制信号及驱动信号均由高电平变成低电平；所述脉宽调制的关断到导通控制是在所述功率管漏端电压的采样信号小于所述电源电压时，所述开启信号、脉宽调制信号及驱动信号均由低电平变成高电平；所述功率调节控制是在所述乘法器的输出电压增大到所述与设定功率相对应的电压的过程中，根据所述输出电压的采样信号和所述输出电流的采样信号调节所述乘法器的输出电压和所述误差放大器的输出电压，并重复所述脉宽调制的导通到关断控制以及所述脉宽调制的关断到导通控制。
[0015]可选的，在所述的恒功率控制电路中，所述功率初始控制是在初始时，所述输出电压的采样信号、输出电流的采样信号、乘法器的输出电压均为0，所述乘法器的输出电压与所述与设定功率相对应的电压之间差值最大，所述误差放大器的输出电压为最大值，此时所述功率管源端电压的采样信号为0，小于所述误差放大器的输出电压，所述关断信号为高电平；而所述功率管漏端电压的采样信号为0，小于所述电源电压，所述开启信号也为高电平；则所述脉宽调制信号和驱动信号均为高电平。
[0016]可选的，在所述的恒功率控制电路中，所述脉宽调制的导通到关断控制是当所述功率管源端电压的采样信号大于所述误差放大器的输出电压时，所述关断信号由高电平变成低电平；此时所述功率管漏端电压的采样信号为0，小于所述电源电压，所述开启信号也为高电平；所述脉宽调制信号和驱动信号均由高电平变成低电平。
[0017]可选的，在所述的恒功率控制电路中，所述脉宽调制的关断到导通控制是当所述功率管漏端电压的采样信号小于所述电源电压时，所述开启信号由低电平变成高电平；而此时所述功率管源端电压的采样信号为0，小于所述误差放大器的输出电压，则所述关断信号为高电平；所述脉宽调制信号和驱动信号均由低电平变成高电平。
[0018]可选的，在所述的恒功率控制电路中，所述功率调节控制是当所述输出电压的采样信号和所述输出电流的采样信号增大时，所述乘法器的输出电压也增大，则所述乘法器的输出电压与所述与设定功率相对应的电压之间的差值减小，所述误差放大器的输出电压也减小，直到所述乘法器的输出电压与所述与设定功率相对应的电压一致时，所述误差放大器的输出电压为最小值且恒定；此过程中，当所述功率管源端电压的采样信号大于所述误差放大器的输出电压时，重复所述脉宽调制的导通到关断控制，且当所述功率管漏端电压的采样信号小于所述电源电压时，重复所述脉宽调制的关断到导通控制。
[0019]根据本发明的另一面，还提供了一种驱动系统，所述驱动系统包括一恒功率控制电路，所述恒功率控制电路将输出电压的采样信号和输出电流的采样信号相乘后得到与输出功率相对应的电压，根据所述与输出功率相对应的电压和功率管源端电压的采样信号产生关断信号。
[0020]可选的，在所述的驱动系统中，所述恒功率控制电路包括乘法器、误差放大器和补偿电容；所述乘法器的输入端接入所述输出电压的采样信号和输出电流的采样信号，所述乘法器的输出端连接所述误差放大器的负输入端，所述误差放大器的正输入端连接一与设定功率相对应的电压，所述误差放大器的输出端连接所述补偿电容的一端，所述补偿电容的另一端接地；所述乘法器将所述输出电压的采样信号和输出电流的采样信号相乘得到所述与输出功率相对应的电压，所述误差放大器将所述与输出功率相对应的电压和所述与设定功率相对应的电压之差进行放大，以得到所述误差放大器的输出电压。[0021 ] 可选的，在所述的驱动系统中，所述恒功率控制电路还包括谷底检测比较器；所述谷底检测比较器的正输入端连接一电源电压，所述谷底检测比较器的负输入端接入一功率管漏端电压的采样信号，所述电源电压连接一输入电压；所述谷底检测比较器将所述功率管漏端电压的采样信号与所述电源电压进行比较产生一开启信号。
[0022]可选的，在所述的驱动系统中，所述恒功率控制电路还包括逻辑控制电路；所述逻辑控制电路的输入端连接所述峰值限流比较器的输出端和所述谷底检测比较器的输出端；所述逻辑控制电路根据所述关断信号和开启信号得到所述控制信号。
[0023]可选的，在所述的驱动系统中，所述恒功率控制电路还包括栅极驱动电路；所述栅极驱动电路的输入端连接所述逻辑控制电路的输出端，所述栅极驱动电路的输出端连接一功率管的栅极；所述栅极驱动电路将所述控制信号增加驱动能力后得到驱动信号，以控制所述功率管的开关。
[0024]可选的，在所述的驱动系统中，所述驱动系统还包括功率管、转换电路和采样电路；所述转换电路将输入电压和原边电流转换为输出电压和输出电流；所述采样电路产生输出电压的采样信号、输出电流的采样信号、功率管漏端电压的采样信号和功率管源端电压的米样信号。
[0025]可选的，在所述的驱动系统中，所述转换电路包括变压器、续流二极管和储能电容；所述变压器的原边连接所述输入电压和所述功率管的漏端