[发明专利]用于LLC谐振变换器的恒流控制电路及恒流控制方法

说明书

本申请公开了一种用于LLC谐振变换器的恒流控制电路及恒流控制方法。所述LLC谐振变换器包括采用自激振荡方式工作的第一双极型晶体管和第二双极型晶体管，所述恒流控制电路包括：开关元件，用于短接所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管至少之一的驱动电流；以及驱动模块，包括输出电流计算模块，用于计算谐振电流信号和第一变压器励磁电流信号的差值的绝对值的平均值作为补偿信号，以及根据补偿信号控制所述开关元件的导通状态，以实现恒流控制。在将电荷泵PFC模块与LLC谐振变换组合应用构成的复杂电路中，该恒流控制电路仍然可以提高恒流控制精度。

技术领域

本发明涉及电源技术领域，更具体地，涉及用于LLC谐振变换器的恒流控制电路及恒流控制方法。

背景技术

LED驱动电路用于向LED灯提供直流输出电流，使得LED灯点亮发光从而作为照明光源。LED驱动电路的主要性能参数包括功率因数(PF)和输出电流纹波。功率因数表征有功功率与无功功率的比值。输出电流纹波表征直流输出电流的交流分量。例如，该交流分量是工频分量，将会导致LED灯的频闪，不仅影响照明效果，而且影响LED灯的寿命。LED驱动电路的高功率因数可以提高电能利用率，低输出电流纹波可以减少频闪。

为了兼顾高功率因数和低输出电流纹波，LED驱动电路可以采用多种级联的电路方案，包括：单级反激式原边控制恒流系统架构和消纹波电路组成的第一类型级联方案；升压拓扑和反激式原边控制恒流拓扑组成的第二类型级联方案；升压拓扑和谐振半桥LLC结构组成的第三类型级联方案；电荷泵PFC模块和谐振半桥LLC结构组成的第四类型级联方案。

上面四种类型的电路方案都可以同时实现高功率因数(PF)和低输出电流纹波(无频闪)。然而，第一类型级联方案的缺点是消纹波电路对系统效率影响很大，尤其当谐振输出电压比较低的时候。第二类型级联方案的缺点是两级方案系统比较复杂，系统成本较高，另外EMI调试比较困难，效率也不高。第三类型级联方案和第四类型级联方案的效率比第二类型级联方案的效率高，但是系统更复杂且成本更高。

在第四类型的级联方案中，谐振型开关变换器是采用开关管获得方波电压以及采用谐振回路进行谐振以实现能量传输的功率变换器。LLC谐振变换器具备较高的功率密度及较少的电子元器件数量，同时拥有平滑的电流波形，有利于改善电磁干扰，并且能够在整个运行范围内实现开关管的零电压切换(Zero Voltage Switching，ZVS)和零电流切换(Zero Current Switching，ZCS)，有助于获得极高的效率。进一步地，在LLC半桥驱动上面增加电流型电荷泵无源PFC和电压型电荷泵无源PFC组合，可以获得很高的功率因数(PF)和很低的总谐波失真(THD)。因此，第四类型的级联方案在电路效率方面具有明显的优势。

进一步地，期待在第四类型的级联方案中兼顾电路效率的提高和电路成本的降低。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提供用于LLC谐振变换器的恒流控制电路及恒流控制方法，其中，恒流控制电路获得的补偿信号包含谐振电流信号和第一变压器励磁电流信号，从而可以提高恒流控制精度。

根据本发明的一方面，提供一种用于LLC谐振变换器的恒流控制电路，所述LLC谐振变换器包括第一变压器、第一双极型晶体管和第二双极型晶体管，所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管采用自激振荡方式工作，使得谐振电流和励磁电流流经所述第一变压器的原边绕组，所述恒流控制电路包括：开关元件，用于短接所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管至少之一的驱动电流；以及驱动模块，包括输出电流计算模块，用于计算谐振电流信号和第一变压器励磁电流信号的差值的绝对值的平均值作为补偿信号，以及根据补偿信号控制所述开关元件的导通状态从而实现谐振频率的控制，以实现恒流控制。