一种带功率因数校正的恒流控制电路及方法
【专利摘要】本发明公开了一种带功率因数校正的恒流控制电路，包括：电源转化电路、电流采样电路和控制及恒流输出电路；所述电源转化电路连接市电为电路提供电压与电流，并将交流电信号转化为一直流电信号；所述电流采样电路采集所述直流电信号，并转化为一与输出电流相匹配的信号，再经所述控制及恒流输出电路，最终输出一恒定电流。本发明与现有技术相比具备功率损耗小、应用成本低、电路体积小巧且输出电流更加稳定等优势。
【专利说明】一种带功率因数校正的恒流控制电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于开关电源Flybak或buck-bootst拓扑的恒流控制电路,特别涉及一种带功率因数校正的恒流控制电路及方法。
【背景技术】
[0002]图1是一种传统的基于开关电源Flybak拓扑带功率因数校正的输出恒流电路。
[0003]这种恒流电路包括整流桥802、交流采样电阻701和702、功率因数校正芯片(如L6562)及周边电路710、开关管708、变压器712、继流二极管713、滤波电容714、输出电流采样电阻715以及光电耦合器716。其中，输入交流电压801连接整流桥802的两输入端，整流桥802的正输出端连接交流采样电阻701的一端和变压器712主绕组Np的一端，采样电阻701连接采样电阻702和功率因数校正芯片(如L6562)及周边电路710的Mult脚，变压器712的主绕组Np的另一端连接开关管708，开关管708的另一端连接功率因数校正芯片(如L6562)及周边电路710的CS端，开关管708的控制端连接功率因数校正芯片(如L6562)及周边电路710的Gate，变压器712的输出绕组Ns —端连接继流二极管713的正极，继流二极管712的负极连接滤波电容714的正极和输出正端，变压器712的输出绕组Ns另一端连接输出电流米样电阻715的一端和滤波电容714的负极以及光电I禹合器716的输入负极，输出电流米样电阻715的另一端连接光电I禹合器716的输入正极和输出负载。光电耦合器716的输出正极连接功率因数校正芯片(如L6562)及周边电路710的Vcc端，光电耦合器716的输出负极连接功率因数校正芯片(如L6562)及周边电路710的FB端。
[0004]其恒流原理是光电稱合器716的输入端通过米样在输出电流米样电阻715上反应输出电流大小的信号，并通过光电耦合器716的输出端送到功率因数校正芯片(如L6562)及周边电路710的FB端与功率因数校正芯片(如L6562)内部的基准比较产生控制信号去控制开关管708的开通时间。最终达到控制输出电流的目的。
[0005]这种控制方式由于需要通过采样电阻715采样输出电流和光电耦合器来隔离，不但存在采样电阻上的功率损耗，还会由于需要光电耦合器带来的成本问题，体积自动也会大些。
【发明内容】
[0006]针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是:提供了一种带功率因数校正的恒流控制电路及方法，使得驱动电源不但省去了输出电流采电阻和光电耦合器，同时也降低了体积和成本。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0008]一种带功率因数校正的恒流控制电路，包括:电源转化电路、电流采样电路和控制及恒流输出电路；所述电源转化电路连接市电为电路提供电压与电流，并将交流电信号转化为一直流电信号；所述电流采样电路采集所述直流电信号，并转化为一与输出电流相匹配的信号，再经所述控制及恒流输出电路，最终输出一恒定电流。[0009]所述电源转化电路，包括:整流器的两输入端连接市电的两极，整流器的正输出端连接变压器主绕组Np的一端；所述整流器的负极接地。
[0010]所述电流采样电路，包括:Np的另一端连接开关管的一端，开关管的另一端连接米样电阻的一端和峰值米样电路的输入端，峰值米样的输出端连接D’调制电路的一输入端，D’调制电路的另一输入端连接D’采样电路的输出端，D’调制电路的输出端连接高频滤波器，D’采样电路的输入端连接QR采样电路的输入端以及第一检测电阻和第二检测电阻的一端，第一检测电路的另一端连接变压器辅助绕阻Nf的一端；所述的采样电阻、第二检测电阻及变压器辅助绕组Nf的另一端都接地。
[0011]所述控制及恒流输出电路，包括:高频滤波器的输出端连接恒流比较器的一输入端，恒流比较器的另一输入端连接电流基准、恒流比较器的输出端连接补偿电容的一端和Ton控制器的输入端，Ton控制器的输出端连接控制&驱动电路的r端，控制&驱动电路的s端连接QR采样电路的输出端，控制&驱动电路的输出端连接开关管的控制端；所述补偿电容与所述电流基准的另一端接地；变压器的输出绕组Ns的一端连接继流二极管的正极，继流二极管的负极连接输出滤波电容的正极和输出端正极，变压器的输出绕组Ns的另一端连接输出滤波电容的负极和输出端负极。
[0012]进一步，所述采样电阻上反应变压器主绕组Np的电流大小的信号，并送至峰值采样电路，峰值采样电路将会把采样电阻上的周期最大值送到D’调制电路，D’调制电路将用从D’采样电路上的D’信号调制从峰值采样电路送来的信号，并送至高频滤波器，之后再送至恒流比较器与电流基准比较，产生误差信号送至Ton控制器，Ton控制器将Ton控制信号送到控制&驱动电路去控制开关管的开通时间，最终恒定输出电流。
[0013]进一步，所述高频滤波器将反应输出电流大小的信号滤波后与电流基准比较，并产生一误差信号。
[0014]进一步，所述误差信号通过补偿电容送至Ton控制器，Ton控制器将Ton控制信号送到控制&驱动电路去控制开关管的开通时间。
[0015]进一步，所述补偿电容将会滤平整个工频周期的误差信号，使Ton控制器在整个工频周期内输出恒定的开通时间信号，最终实现高的功率因数。
[0016]一种带功率因数校正的恒流控制方法，包括:
[0017]步骤1:将市电经过经过整流后为变压器主绕组Np提供一输入电流；
[0018]步骤2:利用采样电阻对步骤I中所述的输入电流的大小进行采样，并将采样结果送至峰值采样电路，峰值采样电路将峰值采样结果送至D’调制电路，D’调制电路再将调制后的信号送至高频滤波器进行高频滤波；
[0019]步骤3:利用恒流比较器将经过高频滤波后的信号与一电流基准进行比较，产生一误差信号，并送至Ton控制器；
[0020]步骤4 =Ton控制器输出一 Ton控制信号至控制&驱动电路，从而去控制一与变压器主绕组Np另一端连接的开关管的开通时间，从而最终实现变压器输出端输出一恒定电流。
[0021]其中，所述峰值采样电路会将采样电阻上的周期最大值送至D’调制电路。
[0022]所述误差信号通过一补偿电容送至Ton控制器，所述补偿电容将会滤平整个工频周期的误差信号，使Ton控制器在整个工频周期内输出恒定的开通时间信号，最终实现高的功率因数。
[0023]本发明的有益效果是:本发明与现有技术相比具备功率损耗小、应用成本低、电路体积小巧且输出电流更加稳定等优势。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是一种传统的基于开关电源Flyback拓扑的带功率因数校正恒流控制电路的电路图；
[0025]图2是一种带功率因数校正的恒流控制电路的电路图。
【具体实施方式】
[0026]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
[0027]如图1是一种传统的基于开关电源Flyback拓扑的带功率因数校正恒流控制电路。这种控制方式由于需要通过采样电阻715采样输出电流和光电耦合器来隔离，不但存在采样电阻上的功率损耗，还会由于需要光电耦合器带来的成本问题，体积自动也会大些。
[0028]为消除上述问题，结合图2具体实施电路来阐述本发明的【具体实施方式】。
[0029]如图2所示，一种带功率因数校正的恒流控制电路，其电路结构具体如下:
[0030]整流器802的两输入端连接市电801的两极，整流器802的正输出端连接变压器803主绕组Np的一端,Np的另一端连接开关管808的一端、开关管808的另一端连接米样电阻809的一端和峰值采样电路810的输入端，峰值采样电路810的输出端连接D’调制电路811的一输入端、D’调制电路811的另一输入端连接D’采样电路812的输出端，采样电路812的输入端连接QR采样电路814的输入端以及第一检测电阻806和第二检测电阻807的一端，第一检测电路806的另一端连接变压器803辅助绕阻Nf的一端，D’调制电路811的输出端连接高频滤波器813，高频滤波器813的输出端连接恒流比较器816的一输入端，恒流比较器816的另一输入端连接基准815、恒流比较器816的输出端连接补偿电容817的一端和Ton控制器818的输入端，Ton控制器818的输出端连接控制&驱动电路820的r端，控制&驱动电路820的s端连接QR采样电路814的输出端，控制&驱动电路820的输出端连接开关管808的控制端，其中，整流器802的负极、变压器803辅助绕组Nf的另一端、采样电阻809的另一端、电流基准815的负极以及补偿电容817的另一端都连接到地；变压器803的输出绕组Ns的一端连接继流二极管804的正极，继流二极管804的负极连接输出滤波电容805的正极和输出正极，变压器803的输出绕组Ns的另一端连接输出滤波电容805的负极和输出负极。
[0031]本发明通过利用采样电阻809检测变压器803主绕组Np上的电流，并通过峰值采样电路810取出采样电阻809上的最大值，并用从D’采样电路812上的D’信号去调制从峰值采样电路810送来的信号，然后送至高频滤波器813，之后再送至恒流比较器816与电流基准815比较，产生误差信号送至Ton设定电路818，Ton控制电路818将Ton控制信号送到控制&驱动电路820去控制开关管808的开通时间，最终输出恒定电流。
[0032]其输出电流可由下式得出:
[0033]其中1ut为输出电流，Vref为电流基准，Rcs为采样电阻，Nx为变压器主绕组Np比输出绕组Ns。[0034]同时本方法利用经高频滤波器813滤波后反应输出电流大小的信号与电流基准815比较后产生的误差信号将通过补偿电容817送至Ton控制器818，Ton控制器818将Ton控制信号送到控制&驱动电路820去控制开关管808的开通时间。补偿电容817将会滤平整个工频周期的误差信号，使Ton控制器在整个工频周期内输出恒定的开通时间信号，最终实现高的功率因数。
[0035]应该理解，本发明以Flyback拓扑为例来说明其工作原理，本方法同样也试用于其它几种开关电源的拓扑结构，如Buck-boost, buck, cuk以及sepic等。
[0036]本说明书中所描述的只是本发明的优选具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在如权利要求所界定的本发明的范围之内。
【权利要求】
1.一种带功率因数校正的恒流控制电路，其特征在于，包括:电源转化电路、电流采样电路和控制及恒流输出电路；所述电源转化电路连接市电为电路提供电压与电流，并将交流电信号转化为一直流电信号；所述电流采样电路采集所述直流电信号，并转化为一与输出电流相匹配的信号，再经所述控制及恒流输出电路，最终输出一恒定电流。
2.如权利要求1所述的一种带功率因数校正的恒流控制电路，其特征在于，所述电源转化电路，包括:整流器的两输入端连接市电的两极，整流器的正输出端连接变压器主绕组Np的一端；所述整流器的负极接地。
3.如权利要求1所述的一种带功率因数校正的恒流控制电路，其特征在于，所述电流采样电路，包括:Np的另一端连接开关管的一端，开关管的另一端连接采样电阻的一端和峰值采样电路的输入端，峰值采样的输出端连接D’调制电路的一输入端，D’调制电路的另一输入端连接D’采样电路的输出端，D’调制电路的输出端连接高频滤波器，D’采样电路的输入端连接QR采样电路的输入端以及第一检测电阻和第二检测电阻的一端，第一检测电路的另一端连接变压器辅助绕阻Nf的一端；所述的采样电阻、第二检测电阻及变压器辅助绕组Nf的另一端都接地。
4.如权利要求1所述的一种带功率因数校正的恒流控制电路，其特征在于，所述控制及恒流输出电路，包括:高频滤波器的输出端连接恒流比较器的一输入端，恒流比较器的另一输入端连接电流基准、恒流比较器的输出端连接补偿电容的一端和Ton控制器的输入端，Ton控制器的输出端连接控制&驱动电路的r端，控制&驱动电路的s端连接QR采样电路的输出端，控制&驱动电路的输出端连接开关管的控制端；所述补偿电容与所述电流基准的另一端接地；变压器的输出绕组Ns的一端连接继流二极管的正极，继流二极管的负极连接输出滤波电容的正极和输出端正极，变压器的输出绕组Ns的另一端连接输出滤波电容的负极和输出端负极。
5.如权利要求1 所述的一种带功率因数校正的恒流控制电路，其特征在于，所述高频滤波器将反应输出电流大小的信号滤波后与电流基准比较，并产生一误差信号，所述误差信号通过补偿电容送至Ton控制器，Ton控制器将Ton控制信号送到控制&驱动电路去控制开关管的开通时间。
6.如权利要求5所述的一种带功率因数校正的恒流控制电路，其特征在于，所述补偿电容将会滤平整个工频周期的误差信号，使Ton控制器在整个工频周期内输出恒定的开通时间信号，最终实现高的功率因数。
7.一种带功率因数校正的恒流控制方法，其特征在于，包括: 步骤1:将市电经过经过整流后为变压器主绕组Np提供一输入电流； 步骤2:利用采样电阻对步骤I中所述的输入电流的大小进行采样，并将采样结果送至峰值采样电路，峰值采样电路将峰值采样结果送至D’调制电路，D’调制电路再将调制后的信号送至高频滤波器进行高频滤波； 步骤3:利用恒流比较器将经过高频滤波后的信号与一电流基准进行比较，产生一误差信号，并送至Ton控制器； 步骤4 =Ton控制器输出一 Ton控制信号至控制&驱动电路，从而去控制一与变压器主绕组Np另一端连接的开关管的开通时间，从而最终实现变压器输出端输出一恒定电流。
8.如权利要求7所述的一种带功率因数校正的恒流控制方法，其特征在于，所述峰值采样电路会将采样电阻上的周期最大值送至D’调制电路。
9.如权利要求8所述的一种带功率因数校正的恒流控制方法，其特征在于，所述误差信号通过一补偿电容送至Ton控制器，所述补偿电容将会滤平整个工频周期的误差信号，使Ton控制器在整个 工频周期内输出恒定的开通时间信号，最终实现高的功率因数。
【文档编号】G05F1/46GK103631293SQ201210308801
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月27日 优先权日:2012年8月27日
【发明者】张义, 陶志波, 其他发明人请求不公开姓名 申请人:上海占空比电子科技有限公司