[发明专利]无需环路补偿的高PFC恒流控制装置及电压变换器

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，更具体的说涉及一种无需环路补偿的高PFC恒流控制装置，其可同时适用于隔离型反激式变换器、非隔离的升降压变换器以及非隔离的降压变换器。

背景技术

LED的光特性通常都描述为电流的函数，而不是电压的函数，LED正向电压的微小变化会引起较大的LED电流变化，从而引起电流的较大变化。所以，采用恒压源驱动不能保证LED亮度的一致性，并且影响LED的可靠性、寿命和光衰。因此，LED通常都采用恒流源驱动。

出于安全的考虑，很多的LED灯具均要求LED驱动器具有隔离功能，即实现输出与电网输入的电气隔离；在中小功率(小于150W)的应用中，反激式变换器是应用最为广泛的隔离变换器，目前最通用的反馈方式是通过光耦对输出进行采样来反馈控制。但由于光耦存在老化问题，故会影响电路的稳定性，同时亦弱化了电气隔离的强度。

另一方面，电力电子的广泛应用给公共电网造成严重污染，无功功率日益受到重视。为了减轻电力污染的危害程度，许多国家纷纷制定相应的标准，当功率超过一定值(>5W)，必须满足高功率因数(PF>0.9)。因此较大功率的LED驱动器需要采用功率因数校正(Power Factor Correction，简称PFC)技术，来达到高PFC。其中，在本申请中所称的高PFC，是指功率因数超过0.9。

目前，市面的控制方式几乎都是基于传统开关电源的环路控制方式，在不同的架构下进行一些算法的变化，但都有一个共同的特点就是需要环路补偿才能达到系统稳定，并且针对不同的应用场合，比如不同的功率，不同的外围架构，需要不同的环路补偿，这给应用带来了不便。如图1所示，其为现有技术中反激式PFC恒流控制装置的示意图，该PFC恒流控制装置的核心是一个恒流PFC控制器，该恒流PFC控制器设置在LED负载的驱动电路中，从而起到高PFC以及恒流控制的作用。

该驱动电路具有整流模块、输入电容Ci n、原边电压采样网络R1、R2、变压器T、功率开关管Q1、原边电流感应电阻R0、副边整流二极管D1、输出电容Cout、输出LED负载L、辅助绕组边整流二极管D2、辅助绕组电压采样网络R3、R4；该恒流PFC控制器中设置有一个单独的补偿引脚，可以用来外接一个补偿电容Ccomp，在不同的应用条件下，需要调整这个补偿电容Ccomp的容值来达到系统的稳定性；当然也有个别设计通过巧妙的控制方式不需要环路补偿的，但由于其特定的控制方式使其通用性降低。

除了环路补偿的不同以外，市面上还有单级和两级这两种方式来达到高PFC的恒流系统，两级控制方式设计较为简单，但效率较低；单级控制方式设计较为复杂，但效率较高。

因此，研究一种通用的无需环路补偿的反激式单级高PFC恒流控制方式，不仅在技术上是具有挑战性的工作，同时具有高集成度，低成本，高效率，通用性强的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无需环路补偿的高PFC恒流控制装置，其反馈环节基于大信号的形式，去掉了传统形式的小信号闭合环路，进而在不需要环路补偿及相关的环路稳定调试下，即可实现自动稳定。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种无需环路补偿的高PFC恒流控制装置，其中，包括：

自动增益控制器，输入端为原边电压采样网络的交流输入电压采样信号，输出端则输出一个与输入电压同频同相但幅值恒定的信号；

峰值电流控制比较器，具有正输入端、负输入端以及输出端，该负输入端与自动增益控制器的输出端相连，正输入端与原边电流感应电阻的正端相连；

时钟信号发生器，输入端为辅助绕组电压采样网络的直流电压采样信号，输出端则输出一个频率与直流采样电压成正比的时钟信号；

触发器，用于接收时钟信号以及峰值电路控制比较器输出的比较信号，并基于时钟信号与比较信号来控制功率开关管的开启或关断。

进一步，该自动增益控制器具有第一运算放大器、固定电阻、可变电阻、计数器以及第一比较器，该第一运算放大器的正输入端与原边电压采样网络相连，该第一运算放大器的负输入端通过固定电阻而与电源地相连，该第一运算放大器的负输入端还通过可变电阻而与第一运算放大器的输出端相连，该第一比较器的负输入端与第一运算放大器的输出端相连，该第一比较器的正输入端与第一标准电压相连，该第一比较器的输出端与计数器的输入端相连，该计数器的输出端则与可变电阻相连以调节可变电阻的大小。