高功率因数恒流控制电路及led照明设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于LED照明驱动【技术领域】，提供了一种高功率因数恒流控制电路及LED照明设备。该高功率因数恒流控制电路是在现有高功率因数恒流控制电路基础上，在恒流驱动芯片中增加一恒流源电路，恒流驱动芯片中的误差放大电路通过对该恒流源电路的第一端的电压进行取样，将取样电压与一基准电压进行比较，两者经过误差放大，输出到导通时间控制电路，而后通过控制开关电路的通断，调整恒流源电路的输入电压，使恒流源电路工作在正常的恒流状态，以使得LED负载通过恒定电流，从而消除了纹波对LED负载的影响，进而消除了频闪现象，可保护人眼健康，提升用户体验性。
【专利说明】高功率因数恒流控制电路及LED照明设备
【技术领域】
[0001]本实用新型属于LED照明驱动【技术领域】，尤其涉及一种高功率因数恒流控制电路及LED照明设备。
【背景技术】
[0002]从电网获得交流电并经整流后为负载设备供电是一种常用的驱动方案。但若接入交流电网的负载设备的功率因数偏低，则会给公用电网造成一定程度的谐波污染。
[0003]在LED照明驱动【技术领域】，为了在满足恒流驱动的同时，满足高功率因数要求，现有技术提出了一种通过在恒流控制电路的恒流驱动芯片内部集成有源功率因数校正和恒流输出功能，以实现高功率因数恒流驱动的实现方式，如图1示出了现有采用该种方式实现高功率因数恒流驱动的恒流控制电路的结构。
[0004]其中，开关电路用于通过通断状态控制整流桥电路向LED负载的输出与否，脉冲信号生成电路用于生成控制开关电路通断状态的调制信号，误差放大电路用于将开关电路输出端的电压与基准电压源的电压进行误差放大后，输出给导通时间控制电路，导通时间控制电路用于当开关电路的导通时间达到第一时间预设值时，向脉冲信号生成电路输出关断控制信号，关断时间控制电路用于当开关电路的关断时间达到预设值时向脉冲信号生成电路输出开启控制信号。该电路中，由于流过开关电路的平均值为一与整流桥电路输出的电压的瞬时值相差一个固定量的同频同相信号，从而实现了高功率因数。
[0005]但图1所示的电路中，在实际电路中，整流桥电路的输出是具有与市电的二倍频同频率的正弦半波信号，经过开关电路后直接输出到LED负载，因此LED负载会存在与市电的二倍频同频率的频闪，损害人眼的健康，用户体验性差。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于提供一种高功率因数恒流控制电路，旨在解决现有用于驱动LED负载的高功率因数恒流控制电路使得LED负载产生频闪，损害人眼的健康，用户体验性差的问题。
[0007]本实用新型是这样实现的，一种高功率因数恒流控制电路，包括整流桥电路和恒流驱动芯片，所述恒流驱动芯片包括:
[0008]输入端连接所述整流桥电路的输出端，通过通断状态控制所述整流桥电路向负载的输出与否的开关电路；
[0009]连接所述开关电路，生成控制所述开关电路的通断状态的调制信号的脉冲信号生成电路；
[0010]连接所述脉冲信号生成电路，当所述开关电路的导通时间达到第一时间预设值时向所述脉冲信号生成电路输出关断控制信号以控制所述开关电路关断的导通时间控制电路；
[0011]连接所述脉冲信号生成电路，向所述脉冲信号生成电路输出开启控制信号以控制所述开关电路导通的关断时间控制电路；
[0012]连接所述开关电路的输出端，在所述恒流源电路的第一端的电压变化时产生恒定的输出电流以使得所述LED负载通过恒定电流的恒流源电路；
[0013]连接所述开关电路的输出端和所述导通时间控制电路，对所述恒流源电路的第一端的电压进行取样并将取样电压与第三基准电压源的电压进行误差放大后输出给所述导通时间控制电路的误差放大电路。
[0014]在一种情况下，所述高功率因数恒流控制电路还可以包括第一电容、第二电容、第一二极管、电感；所述开关电路的输出端连接所述第一电容的第一端以及所述第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极接地；所述恒流源电路的第一端连接所述开关电路的输出端，所述恒流源电路的的第二端连接所述LED负载的第一端，所述LED负载的第二端连接所述第一电容的第二端，所述LED负载的第二端还通过所述电感接地；所述第二电容的第一端与所述误差放大电路的输出端以及所述导通时间控制电路的输入端共接，且所述第二电容的第二端连接等电势信号地。
[0015]此时，所述脉冲信号生成电路可包括:N型的第五MOS管、N型的第六MOS管、第一反相器、RS触发器；所述第五MOS管的漏极连接直流电，所述第五MOS管的源极连接所述第六MOS管的漏极并连接所述开关电路，所述第六MOS管的源极接等电势信号地，所述第六MOS管的栅极连接所述第一反相器的输出端，所述第一反相器的输入端连接所述第五MOS管的栅极，并连接所述RS触发器的同相位输出引脚，所述RS触发器的同相位输出引脚同时连接所述导通时间控制电路，所述RS触发器的S引脚连接所述关断时间控制电路，所述RS触发器的R引脚连接所述导通时间控制电路。
[0016]此时，所述导通时间控制电路可包括:第一比较器、第一电流源、第二反相器、N型的第四MOS管、P型的第三MOS管、第三电容；所述第二反相器的输入端连接所述脉冲信号生成电路，所述第二反相器的输出端连接所述第四MOS管的栅极，所述第四MOS管的源极与所述第三电容的第一端共同连接等电势信号地，所述第四MOS管的漏极连接所述第三电容的第二端、所述第一比较器的负输入端、及所述第三MOS管的漏极，所述第三MOS管的源极连接所述第一电流源的输出端，所述第一比较器的正输入端连接所述误差放大电路，所述第一比较器的输出端连接所述脉冲信号生成电路。
[0017]此时，所述误差放大电路可包括:第一误差放大器和第三基准电压源；所述第三基准电压源连接所述第一误差放大器的正输入端，所述第一误差放大器的负输入端连接所述恒流源电路的第一端，所述第一误差放大器的输出端连接所述导通时间控制电路及所述
第二电容的第一端。
[0018]此时，所述恒流源电路可包括:第一基准电压源、第二误差放大器、N型的第二 MOS管；所述第二误差放大器的正输入端连接所述第一基准电压源，所述第二误差放大器的负输入端连接所述第二 MOS管的源极，所述第二 MOS管的源极作为所述恒流源电路的第二端，所述第二 MOS管的漏极作为所述恒流源电路的第一端，所述第二 MOS管的栅极连接所述第二误差放大器的输出端。
[0019]此时，所述关断时间控制电路可包括:第二比较器、第二基准电压源、第二电流源、N型的第八MOS管、P型的第七MOS管、第四电容；所述第八MOS管的栅极连接所述脉冲信号生成电路，所述第八MOS管的源极与第四电容的第一端共同连接等电势信号地，所述第八MOS管的漏极连接所述第四电容的第二端、所述第二比较器的负输入端、及所述第七MOS管的漏极，所述第七MOS管的源极连接所述第二电流源的输出端，所述第七MOS管的栅极连接所述第八MOS管的栅极，所述第二比较器的正输入端连接所述第二基准电压源，所述第二比较器的输出端连接所述脉冲信号生成电路。
[0020]此时，所述高功率因数恒流控制电路还可包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和所述第三电阻串联后并联在所述电感的接地端和所述LED负载的第一端之间；所述关断时间控制电路包括:第二比较器、第二基准电压源；所述第二比较器的负输入端连接所述第二电阻的、与所述第三电阻连接的一端，所述第二比较器的正输入端连接所述第二基准电压源，是第二比较器的输出端连接所述脉冲信号生成电路。
[0021]在另一种情况下，所述高功率因数恒流控制电路还可包括第一变压器、第四电阻、第五电阻、第五电容、第二二极管、第二电容；所述第一变压器的原边绕组的第一端连接所述整流桥电路的输出端，所述原边绕组的第二端连接所述恒流驱动芯片，所述第一变压器的副边绕组的第一端连接所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接所述LED负载的第一端并通过所述第五电容连接等电势信号地，所述第一变压器的辅助绕组的第一端连接所述副边绕组的第二端并连接所述等电势信号地，所述第四电阻和所述第五电阻串联后，并联在所述辅助绕组的第一端和第二端之间，所述LED负载的第二端连接所述恒流驱动芯片；所述开关电路的输入端连接所述原边绕组的第二端，所述误差放大电路连接所述恒流源电路的第一端以及所述LED负载的第二端，所述关断时间控制电路连接所述第四电阻与所述第五电阻连接的一端，所述恒流源电路的第一端连接所述LED负载的第二端，所述恒流源电路的第二端连接所述等电势信号地，所述第二电容的第一端与所述导通时间控制电路的输入端和所述误差放大电路的输出端共接，且所述第二电容的第二端连接所述等电势信号地。
[0022]在再一种情况下，所述高功率因数恒流控制电路还可包括第二变压器、第六电阻、第七电阻、第六电容、第三二极管、第二电容；所述第二变压器的原边绕组的第一端连接所述整流桥电路的输出端，所述原边绕组的第二端连接所述恒流驱动芯片，并连接所述第三二极管的阳极，所述第三二极管的阴极连接所述LED负载的第一端并通过所述第六电容连接等电势信号地，所述第二变压器的副边绕组的第一端通过相互串联的所述第六电阻和所述第七电阻连接所述等电势信号地，所述副边绕组的第二端连接所述等电势信号地，所述LED负载的第二端连接所述恒流驱动芯片；所述开关电路的输入端连接所述原边绕组的第二端，所述误差放大电路连接所述恒流源电路的第一端以及所述LED负载的第二端，所述关断时间控制电路连接所述第六电阻与所述第七电阻连接的一端，所述恒流源电路的第一端连接所述LED负载的第二端，所述恒流源电路的第二端连接所述等电势信号地，所述第二电容的第一端与所述导通时间控制电路的输入端和所述误差放大电路的输出端共接，且所述第二电容的第二端连接所述等电势信号地。
[0023]本实用新型的另一目的在于提供一种LED照明设备，包括LED负载和连接所述LED负载的高功率因数恒流控制电路，所述高功率因数恒流控制电路是如上所述的高功率因数恒流控制电路。
[0024]本实用新型提出的高功率因数恒流控制电路是在现有高功率因数恒流控制电路基础上，在恒流驱动芯片中增加一恒流源电路，恒流驱动芯片中的误差放大电路通过对该恒流源电路的第一端电压进行取样，将取样电压与一基准电压进行比较，两者经过误差放大，输出到导通时间控制电路，而后通过控制开关电路的通断，调整恒流源电路的输入电压，使恒流源电路工作在正常的恒流状态，以使得LED负载通过恒定电流，从而消除了纹波对LED负载的影响，进而消除了频闪现象，可保护人眼健康，提升用户体验性。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是现有技术提供的高功率因数恒流控制电路的结构图；
[0026]图2是本实用新型第一实施例提供的高功率因数恒流控制电路的结构图；
[0027]图3是图2的电路图；
[0028]图4是本实用新型第二实施例提供的高功率因数恒流控制电路的结构图；
[0029]图5是图4的电路图；
[0030]图6是本实用新型第三实施例提供的高功率因数恒流控制电路的结构图；
[0031]图7是本实用新型第四实施例提供的高功率因数恒流控制电路的结构图。
【具体实施方式】
[0032]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0033]针对现有技术存在的问题，本实用新型提出了一种高功率因数恒流控制电路，该电路是在现有高功率因数恒流控制电路基础上，在恒流驱动芯片中增加一恒流源电路，恒流驱动芯片中的误差放大电路通过对该恒流源电路的第一端(或称输入端)电压进行取样，将取样电压与一基准电压进行比较，两者经过误差放大，输出到导通时间控制电路，而后通过控制开关电路的通断，调整恒流源电路的第一端电压，使恒流源电路工作在正常的恒流状态，以使得LED负载通过恒定电流。
[0034]图2示出了本实用新型第一实施例提供的高功率因数恒流控制电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型第一实施例相关的部分。
[0035]详细而言，该高功率因数恒流控制电路包括对交流市电Vac进行整流并输出的整流桥电路2、恒流驱动芯片1、第一电容Cl、第二电容C2、第一二极管D1、电感LI。
[0036]其中，恒流驱动芯片I包括:开关电路11，开关电路11的输入端连接整流桥电路2的输出端，开关电路11的输出端连接第一电容Cl的第一端以及第一二极管Dl的阴极,第一二极管Dl的阳极接地；连接开关电路11的脉冲信号生成电路12 ;连接开关电路11的输出端的误差放大电路13 ;连接脉冲信号生成电路12和误差放大电路13的导通时间控制电路14，且第二电容C2的第一端与导通时间控制电路14的输入端和误差放大电路13的输出端共接，第二电容C2的第二端连接等电势信号地SGND ;连接脉冲信号生成电路12的关断时间控制电路15。
[0037]为了解决现有技术存在的问题，与图1所示不同，本实用新型第一实施例中，恒流驱动芯片I还包括:恒流源电路16。此时，恒流源电路16的第一端连接开关电路11的输出端，恒流源电路16的第二端连接LED负载的第一端，LED负载的第二端连接第一电容Cl的第二端，LED负载的第二端还通过电感LI接地。同时，脉冲信号生成电路12、误差放大电路13、导通时间控制电路14、关断时间控制电路15、恒流源电路16、LED负载的第一端连接等电势信号地SGND ;脉冲信号生成电路12、误差放大电路13、导通时间控制电路14、关断时间控制电路15、恒流源电路16的电源端共同连接直流电VCC。
[0038]本实用新型第一实施例中，开关电路11用于通过通断状态控制整流桥电路2向负载的输出与否，当开关电路11处于导通状态时，整流桥电路2向负载输出电能，同时电感LI存储能量，开关电路11处于关断状态时，整流桥电路2不向LED负载输出电能，电感LI对LED负载释放能量；脉冲信号生成电路12用于生成控制开关电路11通断状态的调制信号；误差放大电路13用于对恒流源电路16的第一端(也称输入端)的电压进行取样，并将取样电压与第三基准电压源的电压进行误差放大后，输出给导通时间控制电路14 ;导通时间控制电路14用于根据误差放大电路13的输出产生相对固定的导通时间即第一时间预设值，并当开关电路11的导通时间达到第一时间预设值时，向脉冲信号生成电路12输出关断控制号，以控制开关电路11关断；关断时间控制电路15用于当开关电路11的关断时间达到第二时间预设值时，向脉冲信号生成电路12输出开启控制信号，以控制开关电路11导通；恒流源电路16用于在其第一端的电压变化时，产生恒定的输出电流，以使得LED负载通过恒定电流。
[0039]以下说明本实用新型第一实施例提供的上述高功率因数恒流控制电路实现恒流驱动的原理:由图2可见，流过LED负载的电流大小与流过恒流源电路16的电流大小相等、方向相同，因此只需保证恒流源电路16输出恒流即可。根据恒流源的工作原理可知，只要恒流源正常的工作，即可恒流输出。。
[0040]以下说明本实用新型第一实施例提供的上述高功率因数恒流控制电路实现高功率因数的原理:如图2所示，误差放大电路13和第二电容C2构成一平均电流环，由于平均电流环具有开关周期平均值 滤波效果，因此，误差放大电路13的负端输入信号，也即为恒流源电路16的第一端电压，恒流源电路16的输入电压与第三基准电压源的电压进行比较，二者之间的误差经平均电流环放大后，平均电流环输出(也即为误差放大电路13的输出)为一叠加了两倍交流电网频率的低频纹波和高频开关纹波的直流电平。导通时间控制电路14根据平均电流环输出的直流电平调制出一个相应的导通时间Ton作为第一时间预设值，当开关电路11的导通时长达到Ton时，导通时间控制电路14产生一关断控制信号来关断开关电路11，之后根据关断时间控制电路15设定的第二时间预设值产生一开启控制信号来开启开关电路11，如此反复，形成一开关调制信号来控制开关电路11的通断。通过设定第二时间预设值Toff为固定值，选择合适的电感LI，使得系统工作在断续工作模式下，假设整流桥电路2输出的电压的瞬时值为Uin (t)，其为正弦半波信号，输出电压为Vout，每个开关周期流过电感LI的峰值电流为Ip (t)，根据断续工作模式的伏秒特性有:
[0041](Uin (t)-Vout) XTon=Ll X Ip (t)(3)
[0042]又假设流过开关电路11的电流在每个开关周期内的平均值为Im (t)，占空比为D，开关周期为T，则在断续模式下，输入平均电流的大小为:
[0043]Im(t) =1/2 X Ip (t) XD=l/2 X Ip (t) X Ton/T(4)
[0044]结合式(3)和式(4)可知:
[0045]Im(t) =1/2X Ip (t) XD=1/2X (TonXTon/Ll/T) X (Uin (t) -Vout) (5)
[0046]由式(5)可知，由于Ton、T和LI都是固定量，因此流过开关电路11的平均值为一与Uin(t)相差一个固定量的同频同相信号，从而实现了高功率因数。
[0047]图3示出了图2的电路。
[0048]具体地，开关电路11可以包括:N型的第一 MOS管Ql，第一 MOS管Ql的漏极作为开关电路11的输入端，第一 MOS管Ql的源极作为开关电路11的输出端，第一 MOS管Ql的栅极连接脉冲信号生成电路12。
[0049]具体地，脉冲信号生成电路12可以包括:N型的第五MOS管Q5、N型的第六MOS管Q6、第一反相器U7、RS触发器U6。其中，第五MOS管Q5的漏极连接直流电VCC，第五MOS管Q5的源极连接第六MOS管Q6的漏极并连接开关电路11，第六MOS管Q6的源极接等电势信号地SGND ;第六MOS管Q6的栅极连接第一反相器U7的输出端,第一反相器U7的输入端连接第五MOS管Q5的栅极，并连接RS触发器U6的同相位输出引脚Q ；RS触发器U6的同相位输出引脚Q同时连接关断时间控制电路15和导通时间控制电路14 ;RS触发器U6的S引脚连接关断时间控制电路15 ；RS触发器U6的R引脚连接导通时间控制电路14。
[0050]具体地，误差放大电路13可以包括:第一误差放大器U3和第三基准电压源131。其中，第三基准电压源131连接第一误差放大器U3的正输入端,第一误差放大器U3的负输入端连接第一电容Cl的第一端，第一误差放大器U3的输出端连接导通时间控制电路及第二电容C2的第一端。
[0051]具体地，导通时间控制电路14可以包括:第一比较器U5、第一电流源Al、第二反相器U4、N型的第四MOS管Q4、P型的第三MOS管Q3、第三电容C3。其中，第二反相器U4的输入端连接脉冲信号生成电路12，具体是连接脉冲信号生成电路12中RS触发器U6的同相位输出引脚Q，第二反相器U4的输出端连接第四MOS管Q4的栅极；第四MOS管Q4的源极与第三电容C3的第一端共同连接等电势信号地，第四MOS管Q4的漏极连接第三电容C3的第二端、第一比较器U5的负输入端、及第三MOS管Q3的漏极，第三MOS管Q3的源极连接第一电流源Al的输出端；第一比较器U5的正输入端连接误差放大电路13,第一比较器U5的输出端连接脉冲信号生成电路12，具体地是连接RS触发器U6的R引脚。
[0052]具体地，关断时间控制电路15可以包括:第二比较器U2、第二基准电压源151、第二电流源A2、N型的第八MOS管Q8、P型的第七MOS管Q7、第四电容C4。其中，第八MOS管Q8的栅极连接脉冲信号生成电路12，具体是连接脉冲信号生成电路12中RS触发器U6的同相位输出引脚Q，第八MOS管Q8的源极与第四电容C4的第一端共同连接等电势信号地SGND，第八MOS管Q8的漏极连接第四电容C4的第二端、第二比较器U2的负输入端、及第七MOS管Q7的漏极；第七MOS管Q7的源极连接第二电流源A2的输出端，第七MOS管Q7的栅极连接第八MOS管Q8的栅极；第二比较器U2的正输入端连接第二基准电压源151，第二比较器U2的输出端连接脉冲信号生成电路12，具体是连接RS触发器U6的S引脚。
[0053]具体地，恒流源电路16可以包括:第一基准电压源161、第二误差放大器U1、N型的第二 MOS管Q2、第一电阻R1。其中，第二误差放大器Ul的正输入端连接第一基准电压源161，第二误差放大器Ul的负输入端连接第二 MOS管Q2的源极，第二 MOS管Q2的源极连接第一电阻Rl的第一端，第一电阻Rl的第二端作为恒流源电路16的第二端，第二 MOS管Q2的漏极作为恒流源电路16的第一端，第二 MOS管Q2的栅极连接第二误差放大器Ul的输出端。
[0054]以下详细说明图3所示电路的工作原理:[0055]首先，在RS触发器U6的同相位输出引脚Q输出为高电平时，第一 MOS管Ql导通，RS触发器U6的同相位输出引脚Q输出的高电平反馈给第二反相器U4，第二反相器U4输出为低电平，使得第三MOS管Q3导通而第四MOS管Q4截止，第一电流源Al向第三电容C3充电，而在第三电容C3的第二端的电压小于误差放大电路13输出的直流电平Vcomp时,第一比较器U5输出高电平，即RS触发器U6的R引脚为高电平；同时，RS触发器U6的同相位输出引脚Q输出的高电平反馈给第八MOS管Q8的栅极，使得第八MOS管Q8导通而第七MOS管Q7截止，第二比较器U2的负输入端为低电平，第二比较器U2的输出为高电平，即RS触发器U6的S引脚为高电平，由于此时RS触发器U6的R引脚也为高电平，因此RS触发器U6的同相位输出引脚Q保持当前的高电平输出，以维持第一 MOS管Ql的导通。
[0056]之后，随着第三电容C3的第二端的充电电压不断增加，当其大于误差放大电路13输出的直流电平Vcomp时，第一比较器U5输出低电平，使得RS触发器U6的R引脚跳变为低电平，由于此时RS触发器U6的S引脚为高电平，因此RS触发器U6的同相位输出引脚Q跳变为低电平，使得第六MOS管Q6导通而第五MOS管Q5截止，进而关断第一 MOS管Ql。
[0057]之后,在第一 MOS管Ql关断期间，RS触发器U6的同相位输出引脚Q输出的低电平反馈给第二反相器U4的输入端，使得第二反相器U4的输出端为高电平，第四MOS管Q4导通而第三MOS管Q3截止，进而使得第一比较器U5的输出为高电平，即RS触发器U6的R引脚为高电平，由于此时RS触发器U6的S引脚为高电平，因此RS触发器U6的同相位输出引脚Q保持当前的低电平输出，以维持第一 MOS管Ql的关断；同时，RS触发器U6的同相位输出引脚Q输出的低电平反馈给第八MOS管Q8的栅极，使得第八MOS管Q8截止而第七MOS管Q7导通，第四电容C4开始充电，当第四电容C4的第二端的电压大于第二基准电压源151时，第二比较器U2输出低电平，即RS触发器U6的S引脚为低电平，而此时RS触发器U6的R引脚为高电平，因此RS触发器U6的同相位输出弓丨脚Q输出高电平，使得第一 MOS管Ql恢复导通，如此反复，实现开关电路的通断控制，关断时间控制电路15设定固定的关断时间，通过选择合适的电感LI，使得系统工作在断续模式下。
[0058]误差放大电路13通过对恒流源电路的第一端电压(也即是第二 MOS管Q2的源极电压)进行取样，将取样电压与第三基准电压源的电压进行比较，并对两者进行误差放大后，输出到导通时间控制电路14，而后通过控制开关电路11的通断，调整恒流源电路16的第一端电压，也即是调整第二 MOS管Q2的源极-漏极之间的电压，使恒流源电路16工作在正常的恒流状态，进而使得输入LED负载的电流保持恒定。
[0059]图4示出了本实用新型第二实施例提供的高功率因数恒流控制电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型第二实施例相关的部分。
[0060]与第一实施例不同，该高功率因数恒流控制电路还包括第二电阻R2和第三电阻R3，第二电阻R2和第三电阻R3串联后并联在电感LI的接地端和LED负载的第一端之间，且第二电阻R2与电阻R3连接的一端同时连接关断时间控制电路15。
[0061]此时，与第一实施例不同，关断时间控制电路15用于根据第二电阻R2与第三电阻R3的分压信号(实际工作中，第二电阻R2与第三电阻R3的分压信号常设计为电感电流的过零点的检测信号)，向脉冲信号生成电路12输出开启控制信号，以控制开关电路11导通，而非当开关电路11的关断时间达到第二时间预设值时，向脉冲脉冲信号生成电路12输出开启控制信号。即是说，在此种结构下，开关电路11的开启状态是受LED负载的工作情况控制的，而非由恒流驱动芯片I内部电路设置的固定时间控制的，用户可通过对第二电阻R2和第三电阻R3的阻值设定来调整开关电路11的开启时间，灵活性更高。
[0062]图5示出了图4的电路。
[0063]与图3所示不同，此时，脉冲信号生成电路12中，RS触发器U6的同相位输出引脚Q不与关断时间控制电路15连接；关断时间控制电路15可以包括:第二比较器U2、第二基准电压源151。其中，第二比较器U2的负输入端连接第二电阻R2的、与第三电阻R3连接的一端，第二比较器U2的正输入端连接第二基准电压源151，第二比较器U2的输出端连接脉冲信号生成电路12，具体是连接RS触发器U6的S引脚。其余各部分的结构及连接关系与图3所示相同，在此不赘述。
[0064]图6示出了本实用新型第三实施例提供的高功率因数恒流控制电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型第三实施例相关的部分。
[0065]与第一实施例和第二实施例不同，该高功率因数恒流控制电路采用反激式拓扑结构，包括对交流市电Vac进行整流并输出的整流桥电路2、恒流驱动芯片1、第一变压器Tl、第四电阻R4、第五电阻R5、第五电容C5、第二二极管D2、第二电容C2。
[0066]其中，第一变压器Tl的原边绕组BI的第一端连接整流桥电路2的输出端，原边绕组BI的第二端连接恒流驱动芯片I，第一变压器Tl的副边绕组B2的第一端连接第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极连接LED负载的第一端并通过第五电容C5连接等电势信号地SGND ;第一变压器Tl的辅助绕组B3的第一端连接副边绕组B2的第二端并连接等电势信号地SGND，第四电阻R4和第五电阻R5串联后，并联在辅助绕组B3的第一端和第二端之间；LED负载的第二端连接恒流驱动芯片I。
[0067]此时，恒流驱动芯片I包括:开关电路11，开关电路11的输入端连接原边绕组BI的第二端；脉冲信号生成电路12，脉冲信号生成电路12连接开关电路11的；误差放大电路13，误差放大电路13连接恒流源电路16的第一端以及LED负载的第二端；导通时间控制电路14，导通时间控制电路14连接脉冲信号生成电路12和误差放大电路13，且第二电容C2的第一端与导通时间控制电路14的输入端和误差放大电路13的输出端共接，第二电容C2的第二端连接等电势信号地SGND ;关断时间控制电路15，关断时间控制电路15连接脉冲信号生成电路12，且关断时间控制电路15同时连接第四电阻R4与第五电阻R5连接的一端；恒流源电路16，恒流源电路16的第一端连接LED负载的第二端，恒流源电路16的第二端连接等电势信号地SGND。同时，脉冲信号生成电路12、误差放大电路13、导通时间控制电路14、关断时间控制电路15连接等电势信号地SGND ;脉冲信号生成电路12、误差放大电路13、导通时间控制电路14、关断时间控制电路15、恒流源电路16的电源端共同连接直流电VCC0恒流驱动芯片I中各电路的具体结构如实施例二所述，在此不赘述。
[0068]与第一实施例和第二实施例不同，恒流源电路16的第一端连接LED负载的第二端(即LED负载的输出端)，误差放大电路13通过对该恒流源电路16的第一端电压(即LED负载输出端电压)进行取样，将取样电压与一基准电压进行比较，两者经过误差放大，输出到导通时间控制电路，而后通过控制开关电路的通断，调整恒流源电路的输入电压，使恒流源电路工作在正常的恒流状态，以使得LED负载通过恒定电流。另外，关断时间控制电路15用于根据第四电阻R4与第五电阻R5的分压信号，向脉冲信号生成电路12输出开启控制信号，以控制开关电路11开启，即是说，在此种结构下，开关电路11的开启状态同样是受LED负载的工作情况控制的，而非由恒流驱动芯片I内部电路设置的固定时间控制的，用户可通过对第四电阻R4和第五电阻R5的阻值设定来调整开关电路11的开启时间，灵活性更闻。
[0069]图7示出了本实用新型第四实施例提供的高功率因数恒流控制电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型第四实施例相关的部分。
[0070]与前述实施例不同，该高功率因数恒流控制电路采用升压拓扑结构，包括对交流市电Vac进行整流并输出的整流桥电路2、恒流驱动芯片1、第二变压器T2、第六电阻R6、第七电阻R7、第六电容C6、第三二极管D3、第二电容C2。
[0071]其中，第二变压器T2的原边绕组B4的第一端连接整流桥电路2的输出端，原边绕组B4的第二端连接恒流驱动芯片1，并连接第三二极管D3的阳极，第三二极管D3的阴极连接LED负载的第一端并通过第六电容C6连接等电势信号地SGND ;第二变压器T2的副边绕组B5的第一端通过相互串联的第六电阻R6和第七电阻R7连接等电势信号地SGND，副边绕组B5的第二端连接等电势信号地SGND ；LED负载的第二端连接恒流驱动芯片I。
[0072]此时，恒流驱动芯片I包括:开关电路11，开关电路11的输入端连接原边绕组B4的第二端；脉冲信号生成电路12，脉冲信号生成电路12连接开关电路11的；误差放大电路13，误差放大电路13连接恒流源电路16的第一端以及LED负载的第二端；导通时间控制电路14，导通时间控制电路14连接脉冲信号生成电路12和误差放大电路13，且第二电容C2的第一端与导通时间控制电路14的输入端和误差放大电路13的输出端共接，第二电容C2的第二端连接等电势信号地SGND ;关断时间控制电路15，关断时间控制电路15连接脉冲信号生成电路12，且关断时间控制电路15同时连接第六电阻R6与第七电阻R7连接的一端；恒流源电路16，恒流源电路16的第一端连接LED负载的第二端，恒流源电路16的第二端连接等电势信号地SGND。同时，脉冲信号生成电路12、误差放大电路13、导通时间控制电路14、关断时间控制电路15连接等电势信号地SGND ;脉冲信号生成电路12、误差放大电路13、导通时间控制电路14、关断时间控制电路15、恒流源电路16的电源端共同连接直流电VCC0恒流驱动芯片I中各电路的具体结构如实施例二所述，在此不赘述。
[0073]与实施例三相同，恒流源电路16的第一端连接LED负载输出端，误差放大电路13通过对该恒流源电路16的第一端电压(即LED负载输出端电压)进行取样，将取样电压与一基准电压进行比较，两者经过误差放大，输出到导通时间控制电路14，而后通过控制开关电路的通断，调整恒流源电路的输入电压，使恒流源电路工作在正常的恒流状态，以使得LED负载通过恒定电流。另外，关断时间控制电路15用于根据第六电阻R6与第七电阻R7的分压信号，向脉冲信号生成电路12输出开启控制信号，以控制开关电路11开启，即是说，在此种结构下，开关电路11的开启状态同样是受LED负载的工作情况控制的，而非由恒流驱动芯片I内部电路设置的固定时间控制的，用户可通过对第六电阻R6与第七电阻R7的阻值设定来调整开关电路11的开启时间，灵活性更高。
[0074]本实用新型第五实施例提供了一种LED照明设备，包括LED负载和连接LED负载的高功率因数恒流控制电路，该高功率因数恒流控制电路是如上本实用新型第一实施例至第四实施例中任一实施例所述的高功率因数恒流控制电路，在此不赘述。
[0075]本实用新型提出的高功率因数恒流控制电路是在现有高功率因数恒流控制电路基础上，在恒流驱动芯片中增加一恒流源电路，恒流驱动芯片中的误差放大电路通过对该恒流源电路的第一端电压进行取样，将取样电压与一基准电压进行比较，两者经过误差放大，输出到导通时间控制电路，而后通过控制开关电路的通断，调整恒流源电路的第一端电压，使恒流源电路工作在正常的恒流状态，以使得LED负载通过恒定电流，从而消除了纹波对LED负载的影响，进而消除了频闪现象，可保护人眼健康，提升用户体验性。
[0076]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种高功率因数恒流控制电路，包括整流桥电路和恒流驱动芯片，其特征在于，所述恒流驱动芯片包括: 输入端连接所述整流桥电路的输出端，通过通断状态控制所述整流桥电路向负载的输出与否的开关电路； 连接所述开关电路，生成控制所述开关电路的通断状态的调制信号的脉冲信号生成电路； 连接所述脉冲信号生成电路，当所述开关电路的导通时间达到第一时间预设值时向所述脉冲信号生成电路输出关断控制信号以控制所述开关电路关断的导通时间控制电路； 连接所述脉冲信号生成电路，向所述脉冲信号生成电路输出开启控制信号以控制所述开关电路导通的关断时间控制电路； 连接所述开关电路的输出端，在所述恒流源电路的第一端的电压变化时产生恒定的输出电流以使得所述LED负载通过恒定电流的恒流源电路； 连接所述开关电路的输出端和所述导通时间控制电路，对所述恒流源电路的第一端的电压进行取样并将取样电压与第三基准电压源的电压进行误差放大后输出给所述导通时间控制电路的误差放大电路。
2.如权利要求1所述的高功率因数恒流控制电路，其特征在于，所述高功率因数恒流控制电路还包括第一电容、第二电容、第一二极管、电感； 所述开关电路的输出端连接所述第一电容的第一端以及所述第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极接地； 所述恒流源电路的第一端连接所述开关电路的输出端，所述恒流源电路的的第二端连接所述LED负载的第一端，所述LED负载的第二端连接所述第一电容的第二端，所述LED负载的第二端还通过所述电感接地； 所述第二电容的第一端与所述误差放大电路的输出端以及所述导通时间控制电路的输入端共接，且所述第二电容的第二端连接等电势信号地。
3.如权利要求2所述的高功率因数恒流控制电路，其特征在于，所述脉冲信号生成电路包括:N型的 第五MOS管、N型的第六MOS管、第一反相器、RS触发器； 所述第五MOS管的漏极连接直流电，所述第五MOS管的源极连接所述第六MOS管的漏极并连接所述开关电路，所述第六MOS管的源极接等电势信号地，所述第六MOS管的栅极连接所述第一反相器的输出端，所述第一反相器的输入端连接所述第五MOS管的栅极，并连接所述RS触发器的同相位输出引脚，所述RS触发器的同相位输出引脚同时连接所述导通时间控制电路，所述RS触发器的S引脚连接所述关断时间控制电路，所述RS触发器的R引脚连接所述导通时间控制电路。
4.如权利要求2所述的高功率因数恒流控制电路，其特征在于，所述导通时间控制电路包括:第一比较器、第一电流源、第二反相器、N型的第四MOS管、P型的第三MOS管、第三电容； 所述第二反相器的输入端连接所述脉冲信号生成电路，所述第二反相器的输出端连接所述第四MOS管的栅极，所述第四MOS管的源极与所述第三电容的第一端共同连接等电势信号地，所述第四MOS管的漏极连接所述第三电容的第二端、所述第一比较器的负输入端、及所述第三MOS管的漏极，所述第三MOS管的源极连接所述第一电流源的输出端，所述第一比较器的正输入端连接所述误差放大电路，所述第一比较器的输出端连接所述脉冲信号生成电路。
5.如权利要求2所述的高功率因数恒流控制电路，其特征在于，所述误差放大电路包括:第一误差放大器和第三基准电压源； 所述第三基准电压源连接所述第一误差放大器的正输入端，所述第一误差放大器的负输入端连接所述恒流源电路的第一端，所述第一误差放大器的输出端连接所述导通时间控制电路及所述第二电容的第一端。
6.如权利要求2所述的高功率因数恒流控制电路，其特征在于，所述恒流源电路包括:第一基准电压源、第二误差放大器、N型的第二 MOS管； 所述第二误差放大器的正输入端连接所述第一基准电压源，所述第二误差放大器的负输入端连接所述第二MOS管的源极，所述第二MOS管的源极作为所述恒流源电路的第二端，所述第二 MOS管的漏极作为所述恒流源电路的第一端，所述第二 MOS管的栅极连接所述第二误差放大器的输出端。
7.如权利要求2所述的高功率因数恒流控制电路，其特征在于，所述关断时间控制电路包括:第二比较器、第二基准电压源、第二电流源、N型的第八MOS管、P型的第七MOS管、第四电容； 所述第八MOS管的栅极连接所述脉冲信号生成电路，所述第八MOS管的源极与第四电容的第一端共同连接等电势信号地，所述第八MOS管的漏极连接所述第四电容的第二端、所述第二比较器的负输入端、及所述第七MOS管的漏极，所述第七MOS管的源极连接所述第二电流源的输出端，所述第七MOS管的栅极连接所述第八MOS管的栅极，所述第二比较器的正输入端连接所述第二基准电压源，所述第二比较器的输出端连接所述脉冲信号生成电路。
8.如权利要求2所述的高功率因数恒流控制电路，其特征在于，所述高功率因数恒流控制电路还包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和所述第三电阻串联后并联在所述电感的接地端和所述LED负载的第一端之间；所述关断时间控制电路包括:第二比较器、第二基准电压源； 所述第二比较器的负输入端连接所述第二电阻的、与所述第三电阻连接的一端，所述第二比较器的正输入端连接所述第二基准电压源，是第二比较器的输出端连接所述脉冲信号生成电路。
9.如权利要求1所述的高功率因数恒流控制电路，其特征在于，所述高功率因数恒流控制电路还包括第一变压器、第四电阻、第五电阻、第五电容、第二二极管、第二电容； 所述第一变压器的原边绕组的第一端连接所述整流桥电路的输出端，所述原边绕组的第二端连接所述恒流驱动芯片，所述第一变压器的副边绕组的第一端连接所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接所述LED负载的第一端并通过所述第五电容连接等电势信号地，所述第一变压器的辅助绕组的第一端连接所述副边绕组的第二端并连接所述等电势信号地，所述第四电阻和所述第五电阻串联后，并联在所述辅助绕组的第一端和第二端之间，所述LED负载的第二端连接所述恒流驱动芯片； 所述开关电路的输入端连接所述原边绕组的第二端，所述误差放大电路连接所述恒流源电路的第一端以及所述LED负载的第二端，所述关断时间控制电路连接所述第四电阻与所述第五电阻连接的一端，所述恒流源电路的第一端连接所述LED负载的第二端，所述恒流源电路的第二端连接所述等电势信号地，所述第二电容的第一端与所述导通时间控制电路的输入端和所述误差放大电路的输出端共接，且所述第二电容的第二端连接所述等电势信号地。
10.如权利要求1所述的高功率因数恒流控制电路，其特征在于，所述高功率因数恒流控制电路还包括第二变压器、第六电阻、第七电阻、第六电容、第三二极管、第二电容； 所述第二变压器的原边绕组的第一端连接所述整流桥电路的输出端，所述原边绕组的第二端连接所述恒流驱动芯片，并连接所述第三二极管的阳极，所述第三二极管的阴极连接所述LED负载的第一端并通过所述第六电容连接等电势信号地，所述第二变压器的副边绕组的第一端通过相互串联的所述第六电阻和所述第七电阻连接所述等电势信号地，所述副边绕组的第二端连接所述等电势信号地，所述LED负载的第二端连接所述恒流驱动芯片; 所述开关电路的输入端连接所述原边绕组的第二端，所述误差放大电路连接所述恒流源电路的第一端以及所述LED负载的第二端，所述关断时间控制电路连接所述第六电阻与所述第七电阻连接的一端，所述恒流源电路的第一端连接所述LED负载的第二端，所述恒流源电路的第二端连接所述等电势信号地，所述第二电容的第一端与所述导通时间控制电路的输入端和所述误差放大电路的输出端共接，且所述第二电容的第二端连接所述等电势信号地。
11.一种LED照明设备，包括LED负载和连接所述LED负载的高功率因数恒流控制电路，其特征在于，所述高功率因数恒流控制电路是如权利要求1至10任一项所述的高功率因数恒流控制 电路。
【文档编号】H05B37/02GK203574903SQ201320704454
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】林道明, 付凌云, 于井亮, 李照华, 赵春波, 朱兴安 申请人:深圳市明微电子股份有限公司