[发明专利]一种高功率因数LED恒流驱动电源及其控制方法

权利要求书

1.一种高功率因数LED恒流驱动电源，其特征在于：包括PFC电路、半桥谐振恒流网络、LED负载和控制电路；

电网电源经整流滤波后流入PFC电路；PFC电路输出与半桥谐振恒流网络输入连接；半桥谐振恒流网络输出接LED负载；所述PFC电路由控制电路控制；控制电路通过采集PFC电路输出电压与LED负载电流，并将这两种信号进行复合反馈以控制PFC的输出电压，实现对所述LED负载的恒流控制；

控制电路包括电流取样电路、电流调整电路、电压取样电路、电压电流复合电路以及电压调整电路；

LED负载电流经电流取样电路与电流调整电路输入连接；电流调整电路输出与电压电流复合电路一输入连接；

PFC电路输出电压经电压取样电路与电压电流复合电路另一输入连接；

电压电流复合电路输出与电压调整电路输入连接；电压调整电路输出用于控制PFC电路输出电压。

2.根据权利要求1所述的高功率因数LED恒流驱动电源，其特征在于：所述半桥谐振恒流网络为基于CLCL型谐振网络半桥谐振变换器。

3.根据权利要求1所述的高功率因数LED恒流驱动电源，其特征在于：所述PFC电路采用Boost变换器。

4.一种高功率因数LED恒流驱动电源的控制方法，其特征在于：根据权利要求1所述的一种高功率因数LED恒流驱动电源，提供一高功率因数LED恒流驱动电源，其包括PFC电路、半桥谐振恒流网络、LED负载和控制电路；

根据权利要求1所述的一种高功率因数LED恒流驱动电源，采用PFC输出电压与LED负载电流复合反馈的控制方法，通过复合反馈控制PFC电路输出电压以使LED负载电流保持恒定；

当LED负载短路和开路时，PFC电路输出电压控制在Vmin和Vmax之间，控制电路的设计需要考虑PFC电路输出电压的变化范围；半桥谐振恒流网络的半桥电路采用恒频控制，工作频率设在半桥谐振恒流网络的谐振频率附近。

5.根据权利要求4所述的高功率因数LED恒流驱动电源的控制方法，其特征在于：所述半桥谐振恒流网络为基于CLCL型谐振网络半桥谐振变换器；

所述基于CLCL型谐振网络半桥谐振变换器包括开关管S1、开关管S2、电容Cr、电容Cs、电感Lr、电感Ls和变压器T1；所述开关管S1的漏极与谐振网络 输入电压Uin正极连接，开关管S1的源极与开关管S2的漏极连接；开关管S2的源极与电压Uin负极连接；电容Cr一端与开关管S2的漏极连接；电容Cr另一端分别与电感Lr一端、电容Cs一端连接；电感Lr另一端与开关管S2的源极连接，电容Cs另一端与电感Ls一端连接；电感Ls另一端与变压器T1初级一端连接；变压器T1初级另一端与电感Lr另一端连接；变压器T1次级接LED负载；

假设变压器T1励磁电感Lm足够大，忽略其对负载电流的影响，则谐振网络等效负载电流为：

其中R_eq为LED负载折算到CLCL型谐振网络半桥谐振变换器的变压器T1原边后的等效电阻；从式(1)可以看出，当时，其输出电流峰值与负载电阻R_eq无关，只与输入电压及谐振参数有关，谐振网络工作在恒流模式。

6.根据权利要求4所述的高功率因数LED恒流驱动电源的控制方法，其特征在于：

所述控制电路包括电流取样电路、电流调整电路、电压取样电路、电压电流复合电路以及电压调整电路；

电流调整电路由负载电流反馈信号、电流基准以及电流误差放大器组成，用于稳定输出电流；电压电流复合电路将PFC输出电压的取样信号与负载电流经电流调整电路后的输出信号进行复合，其结果作为电压调整电路的电压反馈信号；电压调整电路由PFC输出电压反馈信号、电压基准以及电压误差放大器组成，用于控制PFC输出电压。

7.根据权利要求6所述的高功率因数LED恒流驱动电源的控制方法，其特征在于：所述PFC电路采用Boost变换器，由PFC控制芯片U1控制，PFC输出电压取样信号由电阻R7、R8分压得到；半桥谐振恒流电路由开关管S1、S2，电感Lr、Ls，电容Cr、Cs和变压器T1组成，开关管S1、S2分别由占空比为0.5的互补驱动信号Vgs1和Vgs2控制，半桥电路工作在谐振网络的恒流区；LED负载由两路均流电路驱动，一路由二极管D6、电容C9和LED2组成，另一路由二极管D5、电容C0和LED1组成，电容C8为两路LED负载的均流电容，Rs为LED1电流的取样电阻；控制电路由同相放大器U4、误差放大器U3、减法器U2和PFC控制芯片U1组成；LED电流取样信号经同相放大器U4放大后与基准信号Vref比较，经误差放大器U3后与PFC输出电压取样信号相减作为PFC控制芯片U1的电压反馈信号,使PFC输出电压受电压取样信号和LED负载电流复合控制，从而实现了对LED灯的恒流控制。