[发明专利]一种用于高功率因数原边反馈LED驱动电源的PWM调光电路

说明书

本发明公开了一种用于高功率因数原边反馈LED驱动电源的PWM调光控制电路，包括：一电压基准产生单元；一PWM处理单元；一电流采样单元；一误差放大单元；一恒流控制单元；一过零检测单元；一变压器次级绕组空闲时间控制单元，用于在PWM调光时对变压器次级绕组空闲时间大小进行控制，输出控制功率开关管导通的信号；一逻辑与驱动单元，用于对恒流控制单元和变压器次级绕组空闲时间控制单元的输出信号进行逻辑控制，进而驱动功率开关管和控制变压器次级绕组空闲时间控制单元。

技术领域

本发明涉及一种PWM调光电路，尤其涉及一种用于高功率因数原边反馈LED驱动电源的PWM调光电路。

背景技术

随着LED驱动电源的发展以及绿色节能环保的要求，目前LED驱动电源普遍具有调光功能。在各种调光方式中，PWM调光是应用最为普遍和丰富的一种。LED驱动电源的PWM调光电路，利用外部MCU输出的PWM信号来控制LED驱动电源的输出电流，从而调节LED的亮度，以实现PWM调光的目的。

对于高功率因数的原边反馈LED驱动电源，在PWM信号控制LED驱动电源的输出电流方面，传统的解决方法是将外部MCU输出的PWM信号转化为相对应的模拟电压，根据PWM信号的占空比不同转化为不同电压大小的模拟电压。该模拟电压作为LED输出电流的基准电压，从而得到不同大小的LED输出电流。

图1是传统的具有PWM调光功能的高功率因数原边反馈LED驱动电源，通常包括：整流桥D1～D4,输入滤波电容C1,启动电阻R1,供电电容C2,控制芯片U1,FB分压电阻R1、R2,整流二极管D5,变压器初级绕组峰值电流采样电阻R4,功率开关管Q1，变压器T1，次级整流二极管D6,输出电容C3,输出电阻R5和LED负载LEDs。在控制芯片U1内部，通常包括：PWM调光控制单元，电流采样单元，误差放大单元，电压基准单元，恒流控制单元和逻辑与驱动单元；其中PWM调光控制单元的电路如图2所示。在PWM信号为高电平时，开关S1闭合、开关S2断开，此时LED输出电流的基准电压REF对滤波电容C1进行充电；当PWM信号为低电平时，开关S1断开、开关S2闭合，此时滤波电容C1开始对地进行放电；因此通过PWM信号的高低电平切换，最终将LED输出电流的基准电压REF滤波成为一个REFD的模拟电压，作为PWM调光时LED输出电流的基准电压。随着PWM信号的占空比变化，则PWM调光时LED输出电流的基准电压REFD也相应变化，从而得到不同大小的LED输出电流，以实现PWM调光的目的。

图3为传统的具有PWM调光功能的高功率因数原边反馈LED驱动电源在不同PWM占空比时对应的关键节点波形图。从图中可以看到，在PWM占空比为50％时，由于此时LED输出电流基准电压为不调光时的一半，则对应的变压器初级绕组峰值电流大小和控制芯片的工作周期也为不调光时的一半。更进一步地，在PWM占空比为25％时，由于此时LED输出电流基准电压为不调光时的1/4,则对应的变压器初级绕组峰值电流大小和控制芯片的工作周期也为不调光时的1/4。由此可以得到，在高功率因数原边反馈LED驱动电源的PWM调光中，这种通过PWM信号来单纯减小LED输出电流基准电压的电路，在实现了LED的PWM调光目的同时也持续增大了LED驱动电源的工作频率。

传统的用于高功率因数原边反馈LED驱动电源的PWM调光电路存在以下缺点：传统的PWM调光电路在调光过程中随着PWM信号的占空比降低会增大了LED驱动电源的工作频率。LED驱动电源工作频率的增大则会增加功率开关管以及整个系统的功耗，也会增加整个LED驱动电源的温升，从而降低了系统的效率和可靠性；更严重的是，工作频率的增大会使得整个LED驱动电源的电磁干扰变大,这需要增加额外的抗电磁干扰电路，从而增加了系统的成本和调试难度。另外，传统的PWM调光电路在调光过程中随着PWM信号的占空比降低会相应减小变压器初级绕组的峰值电流。当峰值电流减小到一定程度时，由于控制芯片内部最小导通时间的作用，会使得峰值电流不再随PWM信号占空比的降低而减小，使得LED输出电流不随PWM调光信号占空比的变化而变化。从而导致PWM调光在低占空比时存在较差的调光线性度，因此局限了PWM调光占空比的范围。