[发明专利]准谐振AC/DC反激转换器初级侧调节控制方法和设备

说明书

提供了准谐振AC/DC反激转换器初级侧调节控制方法和设备。初级侧控制的高功率因子、低总谐波失真、准谐振转换器将AC电源功率线输入转换为DC输出，以用于为诸如LED串的负载供电。AC电源功率线输入被供应到由功率开关控制的变压器。一种用于控制功率级的功率晶体管的设备包括整形器电路，整形器电路包括第一电流生成器，第一电流生成器被配置为响应于偏置电压信号来输出第一电流，并且基于第一电流生成参考电压信号。偏置电路包括第二电流生成器，第二电流生成器被配置为响应于补偿电压信号来输出第二电流，并且基于第二电流来生成偏置电压。误差检测电路包括第三电流生成器，第三电流生成器被配置为响应于参考电压信号来输出第三电流，并且基于第三电流来生成补偿电压信号。驱动器电路具有配置为接收参考电压信号的第一输入并且具有配置为驱动功率晶体管的输出。

技术领域

本公开一般地涉及转换器，并且更具体地涉及用于准谐振AC/DC反激式转换器的控制设备和方法。

背景技术

转换器，特别是用于灯泡更换的基于发光二极管(LED)的灯的线下驱动器，通常期望具有大于0.9的功率因子、低总谐波失真(THD)和安全隔离。同时，出于成本原因，期望在不利用在转换器的初级侧和次级侧之间的闭合反馈回路的情况下，调节由这种转换器按对适当LED驱动所需要的而生成的输出DC电流。以这种方式，不再需要次级侧的电流感测元件、电压参考和误差放大器以及光隔离器或光耦合器，光隔离器或光耦合器用于将所生成的误差信号从次级侧传输到初级侧的控制电路。这被称为无光耦(opto-less)调节。除了无光耦调节，近来相当重视的是由这种转换器产生的ac输入电流的总谐波失真(THD)，并且在一些地理区域中实现THD10％正在成为市场需求。

高功率因子(高PF)反激式转换器能够通过简单且便宜的功率级来满足功率因子和隔离规范。在高PF反激式转换器中，如在任何高PF转换器拓扑中，在接收AC电源输入电压的输入整流器桥之后不存在能量储存电容器。因此，作为对转换器的功率级的输入电压的从整流器电桥输出的电压是整流正弦波。为了实现高PF和低THD，对整流器桥的输入电流必须是正弦形的，并且必须跟踪供应到整流器桥的AC电源输入电压，由此产生与时间相关的输入到输出功率流。结果，来自整流器桥的输出电流包含AC电源输入电压的频率的两倍的大AC分量。

准谐振(QR)反激式转换器通常在适当的延迟之后，与转换器的变压器退磁(即次级电流已经变为零)的时刻同步地使功率开关接通。这允许接通在退磁之后的漏极电压振荡的谷中发生，这通常被称为“谷切换”。通常，使用峰值电流模式控制，因此功率开关的关断是通过电流感测信号达到编程到控制回路中的值来确定的，该控制回路调节来自转换器的输出电压或电流。

在诸如LED照明市场的市场中，当前的趋势是提供用于驱动LED的转换器的紧凑且低成本的解决方案，同时在LED电流调节、功率因子PF、失真THD和效率方面保持高性能。例如，转换器可以被包含在需要满足特定性能标准的产品中，诸如在Energy STAR规范中阐述的特定性能标准。在LED照明市场中，这些转换器通常是包括模拟除法器电路的QR反激式转换器，其在包含转换器电路的集成电路的硅面积方面通常是不可忽略的部分。这增加了这种QR反激式转换器的成本和复杂性。此外，这样的QR反激式转换器通常包括线路感测电路，用于感测供应到转换器的瞬时整流的AC电源输入电压。在这种线路感测电路中的功率损耗可以是例如10mW-15mW。一些最新的市场要求，诸如EU COC Ver.5和美国DOE Feb.2014，规定在无负载条件下整个转换器的总功率消耗低于75mW-100mW。结果，线路感测电路中的功率损耗可能不再被认为是不重要或可忽略的。需要改进的QR反激式转换器电路和方法以满足当前的市场需求。

发明内容

本公开的一个实施例是一种准谐振(QR)反激式转换器，具有正弦输入电流以便于仅使用在转换器的初级侧可提供的量来实现低总谐波失真THD和高功率因子(Hi-PF)和注入控制。