基于微分跟蹤的boost型半導體照明驅動電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于微分跟蹤的BOOST型半導體照明驅動電路，包括驅動主電路和電流控制電路，本實用新型的技術效果在于，在傳統平均電流原理基礎上采用輔助電感緩沖電路和函數發生器平均電流雙環控制，著重對輔助電感與函數發生器電流控制BOOST型驅動系統進行了優化。本系統沒用傳統控制方法中的乘法器，且無需檢測電感電流，具有實現簡單、系統成本，抗干擾能力強、響應速度快、適應輸入電壓和負載變化范圍寬等優點，減小THD和EMI、開關應力，消除了低頻振蕩，功率因數接近為1，滿足當今功率因數校正控制結構向簡單化與高效穩定化的發展趨勢。
【專利說明】基于微分跟蹤的BOOST型半導體照明驅動電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基于微分跟蹤的BOOST型半導體照明驅動電路。
【背景技術】
[0002]隨著半導體照明等電力電子設備的廣泛應用，電網中電流諧波問題日益嚴重，諧波污染給電力本身和周圍電磁環境帶來一系列的危害，高效半導體照明驅動APFC技術又成為電力電子技術一個新的研究點[1-8]。目前常用的APFC技術包括平均電流、電流滯環、電流峰值等控制技術，目前平均電流模式控制(ACMC)法是目前應用比較多的一種控制方法。通過控制電流平均值，達到與輸入整流電壓同相位來實現功率因數校正，且輸出電壓穩定，電流環中有較高的增益帶寬，跟蹤誤差產生的畸變很小，易接近于I的功率因數，且對躁聲不敏感，穩定性較高，因而得到廣泛應用。參見圖1，輸入電流信號由電感電流信號直接檢測再與基準電流信號比較，其高頻分量變化由電流誤差放大器被平均化處理，放大的電流誤差信號與鋸齒波信號進行比較后，給主開關信Q提供了脈沖寬度調制(PWM)驅動信號，其信號性能決定了主開關的占空比，使得電感電流接近其平均值。但需要采用電感電流信號檢測環及乘法器，控制結構較復雜、電路成本高，且乘法器的非線性失真大大增加了系統電流的諧波含量。
[0003]傳統的Boost驅動電路具有許多的優點，但在具體應用之中還存在實際問題，如因二極管的反向恢復特性會產生電流沖擊和尖刺紋波噪聲，二極管由導通到截止有個反向恢復過程，在這期間二極管仍是導通的，假如及時與串聯的開關器件開通，易產生很大的沖擊電流，直流電源會瞬間短路，開關二極管與開關器件功耗急劇增大，有可能造成器件損壞，如3-1圖所示。在主控電路中，當開關管Q導通時，升壓電感L充電儲能。開關管截止時，升壓電感將電能經過二極管給電容CO充電，系統工作在電流連續模式，開關管再次導通時，二極管在反向恢復狀態下，此期間輸出電容瞬時高電壓經過幾乎短路的二極管D直接加在開關管兩端，開關管受到瞬時峰值電流不良作用，二極管D節溫也會升高，其反向恢復時間與開關管峰值電流時間都會增加，周而復始惡性循環，開關管開啟電流沖擊很大，續流二極管D與開關管Q容易損壞。同時開關管開啟時在較大的電流沖擊下，會在輸入端帶來尖刺紋波噪聲，產生電磁干擾，嚴重影響電氣設備運行的環境。
【發明內容】
[0004]為了解決目前Boost驅動電路所存在電路壽命短、容易產生電磁干擾、控制結構復雜、電路成本高的技術問題，本實用新型提供一種消除了低頻振蕩，具有實現簡單、抗干擾能力強、響應速度快、適應輸入電壓和負載變化范圍寬的基于微分跟蹤的BOOST型半導體照明驅動電路。
[0005]為了實現上述技術目的，本實用新型的技術方案是，一種基于微分跟蹤的BOOST型半導體照明驅動電路，包括驅動主電路和電流控制電路，所述的驅動主電路包括電源整流電路、升壓電感L、開關管Q、輔助電感LP、RCD緩沖電路、二極管D、電容Ctl、檢測電阻Rsm和LED負載，所述的電源整流電路的輸出端通過升壓電感L后并聯開關管Q和輔助電感Lp，輔助電感Lp的另一端并聯RCD緩沖電路和二極管D的正極，二極管D的負極串聯至電容Ctl,開關管Q、RCD緩沖電路和電容Ctl的一端并聯后再串聯檢測電阻Rsm后連接至電源整流電路，LED負載并聯至電容Ctl兩端，所述的電流控制電路包括電流調節器、比較器、函數發生器、電壓調節器和RS觸發器，所述的電流調節器連接比較器的一輸入端，所述的電壓調節器經函數發生器連接至比較器的另一輸入端，比較器的輸出端連接至RS觸發器的輸入R端，電流調節器的輸入端連接至驅動主電路的檢測電阻Rsm，電壓調節器的一輸入端連接驅動主電路的LED負載，另一輸入端接收外部參考電壓VMf，RS觸發器的輸入S端接收外部時鐘脈沖信號，RS觸發器的輸出Q端連接至開關管Q，輸出泛端連接函數發生器。
[0006]所述的一種基于微分跟蹤的BOOST型半導體照明驅動電路，所述的RCD緩沖電路包括緩沖電阻RP、緩沖二極管Dp和緩沖電容CP，所述的緩沖電阻Rp和緩沖二極管Dp并聯后再串聯緩沖電容Cp。
[0007]本實用新型的技術效果在于，在傳統平均電流原理基礎上采用輔助電感緩沖電路和函數發生器平均電流雙環控制，著重對輔助電感與函數發生器電流控制Boost型驅動系統進行了優化。本系統沒用傳統控制方法中的乘法器，且無需檢測電感電流，具有實現簡單、系統成本，抗干擾能力強、響應速度快、適應輸入電壓和負載變化范圍寬等優點，減小THD和EM1、開關應力，消除了低頻振蕩，功率因數接近為1，滿足當今功率因數校正控制結構向簡單化與高效穩定化的發展趨勢。
[0008]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為現有基于ACMC的Boost型LED驅動器電路圖；
[0010]圖2為本實用新型驅動主電路的電路圖；
[0011]圖3為本實用新型電流控制電路框圖；
[0012]圖4為本實用新型在一個周期內的電流控制波形圖；
[0013]圖5為本實用新型的電流調節器的結構示意圖；
[0014]圖6為本實用新型的電壓調節器的結構示意圖；
[0015]圖7為基于函數發生器的新型電流控制法穩定性分析圖；
[0016]圖8為交流輸入電壓、電流波形圖；
[0017]圖9為整流后輸入電壓、電流波形圖；
[0018]圖10為系統輸出電壓波形圖。
【具體實施方式】
[0019]參見圖2、圖3，本實用新型包括驅動主電路和電流控制電路，驅動主電路包括電源整流電路、升壓電感L、開關管Q、輔助電感Lp、RCD緩沖電路、二極管D、電容Ctl、檢測電阻Rsen和LED負載，電源整流電路的輸出端通過升壓電感L后并聯開關管Q和輔助電感Lp，輔助電感Lp的另一端并聯RCD緩沖電路和二極管D的正極，二極管D的負極串聯至電容Ctl,開關管Q、RCD緩沖電路和電容Ctl的一端并聯后再串聯檢測電阻Rsm后連接至電源整流電路，LED負載并聯至電容Ctl兩端，電流控制電路包括電流調節器、比較器、函數發生器、電壓調節器和RS觸發器，電流調節器連接比較器的一輸入端，電壓調節器經函數發生器連接至比較器的另一輸入端，比較器的輸出端連接至RS觸發器的輸入R端，電流調節器的輸入端連接至驅動主電路的檢測電阻Rsm，電壓調節器的一輸入端連接驅動主電路的LED負載，另一輸入端接收外部參考電壓VMf，RS觸發器的輸入S端接收外部時鐘脈沖信號，RS觸發器的輸出Q端連接至開關管Q，輸出G端連接函數發生器。RCD緩沖電路包括緩沖電阻RP、緩沖二
極管Dp和緩沖電容CP，緩沖電阻Rp和緩沖二極管Dp并聯后再串聯緩沖電容CP。
[0020]為了解決傳統主控電路續流二極管D與開關管Q容易損壞的問題，本實用新型在升壓電感后串聯一輔助小電感LP，如圖2所示。開關管Q導通時，二極管D在反向恢復狀態下，輸出端瞬時直流高壓經過幾乎“短接”的二極管D，再由開關管與電感Lp兩者承擔，且電感Lp上電流不會突變。開關管上不再產生很大的沖擊電流，二極管D結溫不會大幅度上升，器件的安全及系統可靠性得到了有力的保障。
[0021]為了仰制電磁干擾避免因高壓過流致使器件二次擊穿及減小開關損耗，主控電路使用了 RCD緩沖電路，如圖2所示。由RP，Dp, Cp組成，其參數可作如下計算。
【權利要求】
1.一種基于微分跟蹤的BOOST型半導體照明驅動電路，其特征在于，包括驅動主電路和電流控制電路，所述的驅動主電路包括電源整流電路、升壓電感L、開關管Q、輔助電感Lp、RCD緩沖電路、二極管D、電容Ctl、檢測電阻Rsm和LED負載，所述的電源整流電路的輸出端通過升壓電感L后并聯開關管Q和輔助電感Lp，輔助電感Lp的另一端并聯RCD緩沖電路和二極管D的正極，二極管D的負極串聯至電容Ctl,開關管Q、RCD緩沖電路和電容Ctl的一端并聯后再串聯檢測電阻Rsm后連接至電源整流電路，LED負載并聯至電容Ctl兩端，所述的電流控制電路包括電流調節器、比較器、函數發生器、電壓調節器和RS觸發器，所述的電流調節器連接比較器的一輸入端，所述的電壓調節器經函數發生器連接至比較器的另一輸入端，比較器的輸出端連接至RS觸發器的輸入R端，電流調節器的輸入端連接至驅動主電路的檢測電阻Rsm，電壓調節器的一輸入端連接驅動主電路的LED負載，另一輸入端接收外部參考電壓VMf，RS觸發器的輸入S端接收外部時鐘脈沖信號，RS觸發器的輸出Q端連接至開關管Q，輸出G端連接函數發生器。
2.根據權利要求1所述的一種基于微分跟蹤的BOOST型半導體照明驅動電路，其特征在于，所述的RCD緩沖電路包括緩沖電阻RP、緩沖二極管Dp和緩沖電容CP，所述的緩沖電阻Rp和緩沖二極管Dp并聯后再串聯緩沖電容CP。
【文檔編號】H02M3/156GK203708561SQ201320883652
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】徐仁伯, 李勇智, 羅開國 申請人:湖南信息科學職業學院