[发明专利]一种LED照明电路输出电流有效值和功率因数的控制方法及其控制系统

说明书

技术领域

本发明属于LED照明技术领域，具体涉及一种LED照明电路输出电流有效值和功率因数的控制方法及其控制系统。

背景技术

随着LED照明技术的普及和不断发展，LED恒流驱动芯片也得到了快速的发展。在目前的研究中，单级PFC控制成为主要的研究趋向。区别于两级PFC的调节方式，单级PFC需要在一级MOS管的调节中完成电路PFC的控制和恒流输出控制。电路要保持PFC达到0.92以上的同时，保持电路恒流输出的纹波幅度不能过大，因此，如何控制PWM波占空比的输出以保持两项指标均达到设计要求成为电路设计的关键。

另外，传统的反激式拓扑结构中，需要采用光耦将输出端的信号反馈到输入端，形成闭环控制回路，然而这样会导致元器件数量增多，PCB板空间变大，不符合目前产品小型化的趋势。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种LED照明电路输出电流有效值和功率因数的控制方法及其控制系统，能够较好地将恒流控制和高功率因数校正结合起来，运用PID算法提升电路的动态性能和输出电流的稳态精度，并根据设定的输出电流有效值的设定值来调节LED灯的亮度。本发明采用基于原边反馈的LED照明电路，控制输出电流无需直接从负载电阻上采样，只需要对辅助绕组的电压和初级电路上的采样电阻的电压进行采样。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种LED照明电路输出电流有效值和功率因数的控制方法，基于原边反馈的LED照明电路，其特征在于：定义输入市电整流后形成的半波波形对应的周期为一个半波周期，照明电路中开关管Q₁的栅极驱动信号PWM波的周期为开关周期；在每一个半波周期中，分别实时采集辅助绕组两端和初级电路中采样电阻两端的电压信号，在每个开关周期开始时刻，将开关管Q₁的栅极驱动信号PWM波置为高电平，根据本开关周期设置的PWM波占空比，在每个开关周期中PWM波置为低电平的前一时刻读取该时刻采样得到的初级电路中采样电阻两端的电压信号的峰值v_pp；在每个开关周期中PWM波置为低电平的对应时间段，根据辅助绕组两端的电压信号采样值，运用过零检测法找到在当前开关周期中辅助绕组电压的下降拐点，进而得到本开关周期的次级电路放电时间t_dis；通过谷底检测，实时检测当前时刻对应的半波波形是否处于谷底状态，如果不处于谷底状态，则保持设定的开关管Q₁栅极驱动信号PWM波的占空比D不变，如果处于谷底状态，则根据上一个半波周期中每个开关周期对应的初级电路中采样电阻两端的电压信号的峰值v_pp和次级电路放电时间t_dis，计算出上一个半波周期的输出电流有效值I_{out_rms’}，根据输出电流有效值设定值I_{out_rms’}，并计算出输出电流有效值的控制误差e(k)，设上一个半波周期为第k个半波周期；根据计算得到的第k-1个和第k个半波周期的输出电流有效值的控制误差e(k-1)，e(k)和第k个半波周期对应的开关管Q₁的栅极驱动信号PWM波的占空比D(K)，利用增量式PID算法计算出即将进入的半波周期，即第k+1个半波周期的开关管Q₁的栅极驱动信号PWM波的占空比D(K+1)，在同一个半波周期中，开关管Q₁栅极的驱动信号PWM波的占空比保持不变，循环执行上述谷底检测过程，以实现对输出电流有效值的控制和提高LED照明电路的功率因数。

包括以下步骤：

(1)在每一个半波周期，分别实时采集辅助绕组两端和初级电路上采样电阻两端的电压信号，其采样频率至少为开关管Q₁开关频率的300倍；