[发明专利]原边恒流控制装置及补偿电流信号提取方法

说明书

本发明公开了原边恒流控制装置及补偿电流信号提取方法，所述原边恒流控制装置包括，等效输出电流模块；等效输出电流模块接收反映变换器的变压器两端绕组电压的信号以及变换器的原边谐振电流信号，产生第一谐振区间平均电流信号V_{pri1_avg}和补偿电流信号V_{pri2_avg}，第一谐振区间平均电流信号V_{pri1_avg}和补偿电流信号V_{pri2_avg}相加之后输出反映输出电流平均值的输出电流等效信号V_{Io_est}；本发明可省去了光耦和副边反馈电路，有效提高了电路的可靠性。此外，原边恒流控制装置可以进一步集成为单芯片，进一步降低电路成本。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域中的开关电源技术，涉及一种适用于LLC谐振变换器或其它类型谐振变换器的原边恒流控制装置。

背景技术

近年来，发光二极管(LED)以其高亮度、长寿命、高效率等特点，已被广泛应用在日常生活中，用以替代传统的照明设备：白炽灯、荧光灯和金属卤化物灯等。然而，LED属于直流型负载，且其发光亮度直接依赖于流过LED的正向电流。因此，为了保证LED灯发光亮度的一致性，通常采用恒流源驱动。

基于照明设备安全的考虑，许多LED灯具要求LED驱动器必须具备隔离装置，以实现电网输入与变换器输出的电气隔离。因此，在小功率LED照明设备中，通常采用低成本的单级反激式拓扑实现LED驱动器的功率电路设计。反激电路不仅能实现交直流能量转化，同时可实现变压器原副边绕组的电气隔离。在中大功率领域，则通常采用两级式的拓扑结构。如图1所示，前级通常采用升压(Boost)电路作为功率因数校正，以实现交直流能量转换并输出稳定直流电压；后级采用高效率的半桥LLC谐振变换器调理LED灯的输出电流，并实现LED灯具设备的电气隔离。

然而，传统的LLC谐振变换器为了实现电流的稳定输出，通常采用光耦对输出采样进行反馈控制。图2描述了传统光耦负反馈的控制框图，通过对输出侧LED电流进行采样，与调节环模块中的电流基准值进行比较，输出闭环调节信号并通过光耦传输至LLC谐振变换器原边的驱动控制模块，通过改变LLC谐振变换器的开关频率实现恒定电流输出。但是，为实现隔离反馈采用的光耦器件存在老化问题，影响电路的稳定性，并且减弱了设备电气隔离的强度。

因此，研究基于LLC谐振变换器的原边恒流控制装置是一项非常具有实际意义和挑战性的工作。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种适用于LLC谐振变换器的原边恒流控制装置。本发明对LLC谐振变换器工作在连续模式(Continuous Conduction Mode，简称CCM)和断续模式(Discontinuous Conduction Mode，简称DCM)时同时适用，通过原边恒流控制输出恒定、高精度的副边电流。

本发明原边恒流控制装置包括：等效输出电流模块、调节环模块，驱动控制模块。

等效输出电流模块，接收反映变换器的变压器两端绕组电压的信号以及变换器的原边谐振电流信号，产生第一谐振区间平均电流信号V_{pri1_avg}和补偿电流信号V_{pri2_avg}，第一谐振区间平均电流信号V_{pri1_avg}和补偿电流信号V_{pri2_avg}相加之后输出反映输出电流平均值的输出电流等效信号V_{Io_est}。

所述第一谐振区间平均电流信号V_{pri1_avg}由第一谐振区间内的原边谐振电流信号经过整形、平均等方式获得。

所述补偿电流信号V_{pri2_avg}根据第二谐振区间内的原边谐振电流信号经过整形、平均等方式得到的第二谐振区间平均电流信号反映第一谐振区间内的变压器绕组电压平均幅值的信号和反映第二谐振区间内的变压器绕组电压平均幅值的信号由对应关系得到。