[发明专利]高功率因数的恒流控制器及恒流控制方法

说明书

本发明提供了一种恒流控制器及恒流控制方法。该恒流控制器具有第一电源端、第二电源端、采样端和驱动端，并且该恒流控制器包括：电源发生器，与第一电源端和第二电源端分别连接，电源发生器适于提供供电电源；参考电压发生器，适于产生参考电压；数字误差生成器，连接采样端，数字误差生成器适于根据采样端上的电感电流采样电压和参考电压生成数字误差信号；数字积分器，适于对数字误差信号进行积分，以生成数字积分误差信号；PWM发生器，适于根据数字积分误差信号生成PWM信号；以及PWM驱动器，适于根据PWM信号产生驱动信号并提供至驱动端。本发明的恒流控制器具有良好的可靠性、一致性。

技术领域

本发明主要涉及开关电源，尤其涉及一种恒流控制器及恒流控制方法。

背景技术

开关电源是一种电压转换电路，主要用于升压和降压，并广泛应用于现代电子产品中。例如发光二极管(LED)光源普遍使用开关电源作为其供电电源。降压(Buck)恒流驱动是目前主流的LED驱动方式。

在一些对电网要求比较高的场合中，需要保证电网系统尽可能低的谐波干扰。在这些场合中驱动LED就需要在恒流驱动电源中添加功率因素校正功能，以降低给电网带来谐波污染。因此，在较高要求的应用场合下高功率因数是LED恒流驱动电源必需具备的性能型指标。

图1示例传统的高功率因数LED恒流驱动系统的原理图。如图1所示，恒流驱动系统100由一个输入整流器110、一个降压恒流驱动级120及输出负载130三部分构成。输入整流器110由二极管D1、D2、D3和D4以及电容Cin组成。降压恒流驱动级120由一个恒流控制器121、一个供电电阻R1、一个供电电容C1、一个供电反馈二极管D5、一个供电反馈电阻R2、一个补偿电容C2、一个电流采样电阻R_CS、一个功率开关M1、一个续流二极管D6以及一个功率电感L_S构成。恒流控制器121包括电源发生器1211、参考电压发生器1212、误差放大器1213、比较器1214、锯齿波发生器1215、PWM发生器1216和PWM驱动器1217。

如图1所示，交流(AC)输入电压首先通过输入整流器110整流，并经过输入电容Cin滤波后形成降压型恒流驱动级120的输入电压。恒流控制器121通过控制功率开关M1实现能量向输出负载130传递。在恒流控制器121中，误差放大器1213通过比较电流采样电阻R_CS和参考电压发生器生成的参考电压Vref生成误差信号V_EA。比较器1214通过比较误差信号V_EA和锯齿波发生器1215生成的锯齿波V_SAW生成PWM信号。PWM信号经PWM驱动器1217放大后，控制功率开关M1的通断。另外，误差放大器1213输出的误差信号V_EA还对补偿电容C2进行充放电。为了使控制环路具有较低的单位增益带宽(例如10Hz以下)，补偿电容的电容值通常较大(例如约为1uF)。

当恒流驱动系统100应用于潮湿、多尘等环境时，补偿电容C2容易漏电，进而导致恒流驱动系统100不能稳定工作。图2是补偿电容发生漏电时的等效示意图。参考图2所示，由于高压，电源端VDD与补偿端COM之间会产生寄生电阻R_p1，该寄生电阻R_p1构成高压对补偿电容C2的漏电流通道，因此补偿电容C2上电压增加，恒流控制器121输出的控制信号中的打开时间Ton变大，降压恒流驱动级120的输出电流相应变大。与之相对应，补偿端COM与地GND之间会产生寄生电阻R_p2，该寄生电阻R_p2构成补偿电容C2对地的漏电流通道，因此补偿电容C2上电压下降，恒流控制器121输出的控制信号中的打开时间Ton变小，降压恒流驱动级120的输出电流相应变小。

因此，传统的恒流驱动系统100具有如下缺点：

(1)当恒流驱动系统100所处的环境发生变化，降压恒流驱动级120的输出电流会相应地发生波动。当输出电流产生严重波动时，会导致LED发生闪烁，并且导致恒流驱动系统100的功率因数低。