专利解密|士兰微如何改进LED恒流驱动电源控制器？

文章转载自：半导体投资联盟

集微网消息，士兰微是国内领先的LED驱动类芯片设计企业之一，其LED照明驱动芯片市场占有率位于前列。在一次LED照明方案推介会上，士兰微曾励志要做全球最大的LED驱动电源供应商。

随着LED技术的发展，LED的亮度和效率不断提高。传统的交流供电带功率因数调整(PFC)功能的LED恒流驱动电路，主要包括隔离型和非隔离型两种结构。在隔离型结构中又有两种控制结构，一种是两级控制，一种是单级控制。相对于两控制来说，单控制的电路相对简单，成本也相对较低。

在隔离型单级控制的LED驱动电路中，一般采用光耦反馈得到恒流控制信号，由于采用光耦反馈，需要在副边增加误差放大器，采样输出电流，还需要光耦来实现隔离，把输出电流信号传递到输入端，所需要的元件较多，电路实现较为复杂。PCB布版空间很大，不利于产品小型化，而且电路成本高。

为了解决上述问题，士兰微申请了一项名为“一种原边控制LED恒流驱动开关电源控制器及其方法”（申请号：201110034538.0）的发明专利，申请人为杭州士兰微电子股份有限公司。

士兰微的此项发明克服了现有技术中存在的缺陷，提出了一种原边控制LED恒流驱动开关电源控制器及其方法，该控制器集成了功率因数调整、可控硅调光、原边LED恒流控制功能。

原边控制LED恒流驱动开关电源结构示意图

上图是此专利提出的原边控制LED恒流驱动开关电源示意图，主要包括：AC输入整流电路101，输出整流电路D1，开关电源控制器201，输入交流采样电压Vac，采样电阻Rs，采样隔离变压器105以及功率开关106。其中，核心模块是开关电源控制器201，下面对该模块进行详细介绍。

此模块的输入端之一是调光角度检测电路204，它可以根据输入交流采样电压产生表示光角度的流电平信号Vdc206，并将直流电平信号Vdc206提供给乘法器207，直流电平信号Vdc206输出电压越低，调光角度越大。

乘法器207的接收表示输入电压瞬时交流值的信号，比如开关电源的交流电压经过整流后得到的采样电压瞬时交流值信号Vac、输入交流电压的有效值信号Vavg205和表示调光角度的直流电平信号Vdc206。输入信号经过乘法器207计算会得到两个基准电压，其中第 一基准电压信号Vrefl 208输出至比较器219，第二基准电压信号Vref2 209输出至开通信号控制电路210，而且，第 一基准电压信号Vrefl与第二基准电压信号Vref2相互成比例关系。

过零检测电路215可以根据反馈端FB接收开关电源的辅助绕组信号222，产生表示开关电源的副边续流二极管导通时间TOFF1的信号ENA,也就是说过零检测信号ENA是传给开通信号控制电路210使用的。

开通信号控制电路210，接收过零检测电路215输出的过零检测信号ENA和乘法器电路207输出的第二基准电压信号209，控制开关电源副边输出续流二极管的导通时间与开关电源的功率开关的开关周期的比值，使得该比值与乘法器电路207输出的基准电压成正比。这样就可以计算出功率开关的开关周期，从而控制功率开关的开通时间点，并输出功率开关的开通信号212。

比较器219用来比较来自乘法器207的第 一基准电压信号Vrefl 208和来自采样电阻Rs上的信号cs221，并将比较结果的信号218发送至触发器211。

触发器211根据接收的信号212和从比较器219接收的信号218产生触发信号216，以提供给驱动电路217。最后驱动电路217就可以将电压信号Vds220输出至开关电源的功率开关Sl 106，进而驱动后续电路。

此项专利的电路，采用原边控制方法来控制LED恒流驱动，实现了可控硅调光、高低压输入情况下输出电流相同、高功率因数，直接使用变压器隔离，提高了电路的安全性，外围电路简单，降低了电路成本。作为LED驱动芯片行业的“老将”，希望士兰微能够继续攻坚克难，推进LED驱动领域的技术发展。