恒功率控制電路及包含所述恒功率控制電路的驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及開關(guān)電源技術(shù)，尤其涉及一種恒功率控制電路以及包含所述恒功率控制電路的驅(qū)動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]HID (High Intensity Discharge)燈，即高壓氣體放電燈，是萊燈、鈉燈、金燈、氣燈的統(tǒng)稱。HID燈的亮度是傳統(tǒng)鹵素?zé)襞莸娜叮褂脡勖葌鹘y(tǒng)鹵素?zé)襞蓍L10倍。由于HID燈具有亮度高、壽命長等優(yōu)點，不僅應(yīng)用于汽車照明設(shè)備中，還可應(yīng)用于消防緊急照明系統(tǒng)、軍警野外照明、船舶夜間領(lǐng)航系統(tǒng)、火車頭燈照明、工業(yè)建筑夜間主要照明、民間輕型手提戶外照明等等。
[0003]HID燈在工作時的電壓和電流并不是恒定的，而是受外界因素影響，其中以溫度影響為主。為了保證照明亮度均勻穩(wěn)定，驅(qū)動HID燈的開關(guān)電源芯片通常不采用傳統(tǒng)的恒壓或恒流控制方式，而是采用恒功率控制。具體而言，在HID燈控制應(yīng)用中，一般采用數(shù)字電路進行恒功率控制。
[0004]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中一種包含恒功率控制電路的驅(qū)動系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，驅(qū)動系統(tǒng)100包括功率管M0、恒功率控制電路101、轉(zhuǎn)換電路109和輸出采樣電路110。所述恒功率控制電路101包括電壓采樣電路102、電流采樣電路103、電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換電路104、電流模數(shù)轉(zhuǎn)換電路105、功率控制電路106和柵極驅(qū)動電路107。所述轉(zhuǎn)換電路109包括變壓器T0、續(xù)流二極管D0和儲能電容C3。所述輸出采樣電路110包括第一采樣電阻R1、第二采樣電阻R2和第三采樣電阻R3。所述恒功率控制電路101連接電源電壓VCC，所述電源電壓VCC連接輸入電壓VI。
[0005]其中，轉(zhuǎn)換電路109將輸入電壓VI和原邊電流IP產(chǎn)生的輸入功率轉(zhuǎn)換為輸出電壓V0和輸出電流10得到的輸出功率；所述輸出采樣電路110通過第一采樣電阻R1和第二采樣電阻R2對輸出電壓V0分壓得到輸出電壓的采樣信號V0S，并將輸出電壓的采樣信號V0S反饋到恒功率控制電路101的電壓采樣電路102，再經(jīng)過電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換電路104轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷簲?shù)字信號V0SD ;同時，輸出電流10流過輸出采樣電路110中的第三采樣電阻R3得到輸出電流的采樣信號10S，并將輸出電流的采樣信號10S反饋到恒功率控制電路101的電流采樣電路103，再經(jīng)過電流模數(shù)轉(zhuǎn)換電路105轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鲾?shù)字信號10SD ;電壓數(shù)字信號V0SD和電流數(shù)字信號10SD經(jīng)過功率控制電路106處理，得到與功率大小相對應(yīng)的控制信號CTRL，再經(jīng)過柵極驅(qū)動電路107增強驅(qū)動能力后得到驅(qū)動信號GATE，以控制功率管108的功率管M0的開關(guān)。所述功率管M0導(dǎo)通時其漏端產(chǎn)生原邊電流IP ;轉(zhuǎn)換電路中變壓器T0、續(xù)流二極管D0和儲能電容C3繼續(xù)將輸入電壓VI和原邊電流IP產(chǎn)生的輸入功率轉(zhuǎn)換為輸出電壓V0和輸出電流10得到的輸出功率，因此輸出電壓V0和輸出電流10開始增大；與此同時，輸出電壓的采樣信號V0S和輸出電流的采樣信號10S隨之增大，則電壓數(shù)字信號V0SD和電流數(shù)字信號10SD隨之增大，這樣功率控制電路106就會調(diào)節(jié)控制信號CTRL，進而調(diào)節(jié)原邊電流IP，使得輸出電壓V0和輸出電流10最終穩(wěn)定在設(shè)定的值，達到設(shè)定的輸出功率，完成整個丨旦功率過程。
[0006]然而，由于現(xiàn)有的恒功率控制電路101采用數(shù)字電路進行恒功率控制，采樣的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號時不可避免的存在誤差，并且，電流采樣電路和電壓采樣電路的精度也會影響采樣的精度，如果電流采樣電路和電壓采樣電路精度高會導(dǎo)致電路規(guī)模較大，如果電流采樣電路和電壓采樣電路精度低將導(dǎo)致采樣精度不理想，進而存在采樣精度低和穩(wěn)定性差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于解決傳統(tǒng)的恒功率控制電路存在的問題。
[0008]為此，本發(fā)明提供一種恒功率控制電路，所述恒功率控制電路將輸出電壓的采樣信號和輸出電流的采樣信號相乘后得到與輸出功率相對應(yīng)的電壓，根據(jù)所述與輸出功率相對應(yīng)的電壓和功率管源端電壓的采樣信號產(chǎn)生關(guān)斷信號。
[0009]可選的，在所述的恒功率控制電路中，包括乘法器、誤差放大器和補償電容；所述乘法器的輸入端接入所述輸出電壓的采樣信號和輸出電流的采樣信號，所述乘法器的輸出端連接所述誤差放大器的負輸入端，所述誤差放大器的正輸入端連接一與設(shè)定功率相對應(yīng)的電壓，所述誤差放大器的輸出端連接所述補償電容的一端，所述補償電容的另一端接地；所述乘法器將所述輸出電壓的采樣信號和輸出電流的采樣信號相乘得到所述與輸出功率相對應(yīng)的電壓，所述誤差放大器將所述與輸出功率相對應(yīng)的電壓和所述與設(shè)定功率相對應(yīng)的電壓之差進行放大，以得到所述誤差放大器的輸出電壓。
[0010]可選的，在所述的恒功率控制電路中，還包括峰值限流比較器；所述峰值限流比較器的正輸入端連接所述誤差放大器的輸出端，所述峰值限流比較器的負輸入端接入所述功率管源端電壓的采樣信號；所述峰值限流比較器將所述功率管源端電壓的采樣信號與所述誤差放大器的輸出電壓進行比較產(chǎn)生關(guān)斷信號。
[0011 ] 可選的，在所述的恒功率控制電路中，還包括谷底檢測比較器；所述谷底檢測比較器的正輸入端連接一電源電壓，所述谷底檢測比較器的負輸入端接入一功率管漏端電壓的采樣信號，所述電源電壓連接一輸入電壓；所述谷底檢測比較器將所述功率管漏端電壓的采樣信號與所述電源電壓進行比較產(chǎn)生一開啟信號。
[0012]可選的，在所述的恒功率控制電路中，還包括邏輯控制電路；所述邏輯控制電路的輸入端連接所述峰值限流比較器的輸出端和所述谷底檢測比較器的輸出端；所述邏輯控制電路根據(jù)所述關(guān)斷信號和開啟信號得到所述控制信號。
[0013]可選的，在所述的恒功率控制電路中，還包括柵極驅(qū)動電路；所述柵極驅(qū)動電路的輸入端連接所述邏輯控制電路的輸出端，所述柵極驅(qū)動電路的輸出端連接一功率管的柵極；所述柵極驅(qū)動電路將所述控制信號增加驅(qū)動能力后得到驅(qū)動信號，以控制所述功率管的開關(guān)。
[0014]可選的，所述恒功率控制電路的控制過程包括:功率初始控制、脈寬調(diào)制的導(dǎo)通到關(guān)斷控制、脈寬調(diào)制的關(guān)斷到導(dǎo)通控制及功率調(diào)節(jié)控制；所述功率初始控制是在初始時，根據(jù)所述輸出電壓的采樣信號、輸出電流的采樣信號、功率管源端電壓的采樣信號以及功率管漏端電壓的采樣信號，確定乘法器的輸出電壓、誤差放大器的輸出電壓、關(guān)斷信號、開啟信號、脈寬調(diào)制信號及驅(qū)動信號的初始值；所述脈寬調(diào)制的導(dǎo)通到關(guān)斷控制是在所述功率管源端電壓的采樣信號大于所述誤差放大器的輸出電壓時，所述關(guān)斷信號、脈寬調(diào)制信號及驅(qū)動信號均由高電平變成低電平；所述脈寬調(diào)制的關(guān)斷到導(dǎo)通控制是在所述功率管漏端電壓的采樣信號小于所述電源電壓時，所述開啟信號、脈寬調(diào)制信號及驅(qū)動信號均由低電平變成高電平；所述功率調(diào)節(jié)控制是在所述乘法器的輸出電壓增大到所述與設(shè)定功率相對應(yīng)的電壓的過程中，根據(jù)所述輸出電壓的采樣信號和所述輸出電流的采樣信號調(diào)節(jié)所述乘法器的輸出電壓和所述誤差放大器的輸出電壓，并重復(fù)所述脈寬調(diào)制的導(dǎo)通到關(guān)斷控制以及所述脈寬調(diào)制的關(guān)斷到導(dǎo)通控制。
[0015]可選的，在所述的恒功率控制電路中，所述功率初始控制是在初始時，所述輸出電壓的采樣信號、輸出電流的采樣信號、乘法器的輸出電壓均為0，所述乘法器的輸出電壓與所述與設(shè)定功率相對應(yīng)的電壓之間差值最大，所述誤差放大器的輸出電壓為最大值，此時所述功率管源端電壓的采樣信號為0，小于所述誤差放大器的輸出電壓，所述關(guān)斷信號為高電平；而所述功率管漏端電壓的采樣信號為0，小于所述電源電壓，所述開啟信號也為高電平；則所述脈寬調(diào)制信號和驅(qū)動信號均為高電平。
[0016]可選的，在所述的恒功率控制電路中，所述脈寬調(diào)制的導(dǎo)通到關(guān)斷控制是當(dāng)所述功率管源端電壓的采樣信號大于所述誤差放大器的輸出電壓時，所述關(guān)斷信號由高電平變成低電平；此時所述功率管漏端電壓的采樣信號為0，小于所述電源電壓，所述開啟信號也為高電平；所述脈寬調(diào)制信號和驅(qū)動信號均由高電平變成低電平。
[0017]可選的，在所述的恒功率控制電路中，所述脈寬調(diào)制的關(guān)斷到導(dǎo)通控制是當(dāng)所述功率管漏端電壓的采樣信號小于所述電源電壓時，所述開啟信號由低電平變成高電平；而此時所述功率管源端電壓的采樣信號為0，小于所述誤差放大器的輸出電壓，則所述關(guān)斷信號為高電平；所述脈寬調(diào)制信號和驅(qū)動信號均由低電平變成高電平。
[0018]可選的，在所述的恒功率控制電路中，所述功率調(diào)節(jié)控制是當(dāng)所述輸出電壓的采樣信號和所述輸出電流的采樣信號增大時，所述乘法器的輸出電壓也增大，則所述乘法器的輸出電壓與所述與設(shè)定功率相對應(yīng)的電壓之間的差值減小，所述誤差放大器的輸出電壓也減小，直到所述乘法器的輸出電壓與所述與設(shè)定功率相對應(yīng)的電壓一致時，所述誤差放大器的輸出電壓為最小值且恒定；此過程中，當(dāng)所述功率管源端電壓的采樣信號大于所述誤差放大器的輸出電壓時，重復(fù)所述脈寬調(diào)制的導(dǎo)通到關(guān)斷控制，且當(dāng)所述功率管漏端電壓的采樣信號小于所述電源電壓時，重復(fù)所述脈寬調(diào)制的關(guān)斷到導(dǎo)通控制。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一面，還提供了一種驅(qū)動系統(tǒng)，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括一恒功率控制電路，所述恒功率控制電路將輸出電壓的采樣信號和輸出電流的采樣信號相乘后得到與輸出功率相對應(yīng)的電壓，根據(jù)所述與輸出功率相對應(yīng)的電壓和功率管源端電壓的采樣信號產(chǎn)生關(guān)斷信號。
[0020]可選的，在所述的驅(qū)動系統(tǒng)中，所述恒功率控制電路包括乘法器、誤差放大器和補償電容；所述乘法器的輸入端接入所述輸出電壓的采樣信號和輸出電流的采樣信號，所述乘法器的輸出端連接所述誤差放大器的負輸入端，所述誤差放大器的正輸入端連接一與設(shè)定功率相對應(yīng)的電壓，所述誤差放大器的輸出端連接所述補償電容的一端，所述補償電容的另一端接地；所述乘法器將所述輸出電壓的采樣信號和輸出電流的采樣信號相乘得到所述與輸出功率相對應(yīng)的電壓，所述誤差放大器將所述與輸出功率相對應(yīng)的電壓和所述與設(shè)定功率相對應(yīng)的電壓之差進行放大，以得到所述誤差放大器的輸出電壓。[0021 ] 可選的，在所述的驅(qū)動系統(tǒng)中，所述恒功率控制電路還包括谷底檢測比較器；所述谷底檢測比較器的正輸入端連接一電源電壓，所述谷底檢測比較器的負輸入端接入一功率管漏端電壓的采樣信號，所述電源電壓連接一輸入電壓；所述谷底檢測比較器將所述功率管漏端電壓的采樣信號與所述電源電壓進行比較產(chǎn)生一開啟信號。
[0022]可選的，在所述的驅(qū)動系統(tǒng)中，所述恒功率控制電路還包括邏輯控制電路；所述邏輯控制電路的輸入端連接所述峰值限流比較器的輸出端和所述谷底檢測比較器的輸出端；所述邏輯控制電路根據(jù)所述關(guān)斷信號和開啟信號得到所述控制信號。
[0023]可選的，在所述的驅(qū)動系統(tǒng)中，所述恒功率控制電路還包括柵極驅(qū)動電路；所述柵極驅(qū)動電路的輸入端連接所述邏輯控制電路的輸出端，所述柵極驅(qū)動電路的輸出端連接一功率管的柵極；所述柵極驅(qū)動電路將所述控制信號增加驅(qū)動能力后得到驅(qū)動信號，以控制所述功率管的開關(guān)。
[0024]可選的，在所述的驅(qū)動系統(tǒng)中，所述驅(qū)動系統(tǒng)還包括功率管、轉(zhuǎn)換電路和采樣電路；所述轉(zhuǎn)換電路將輸入電壓和原邊電流轉(zhuǎn)換為輸出電壓和輸出電流；所述采樣電路產(chǎn)生輸出電壓的采樣信號、輸出電流的采樣信號、功率管漏端電壓的采樣信號和功率管源端電壓的米樣信號。
[0025]可選的，在所述的驅(qū)動系統(tǒng)中，所述轉(zhuǎn)換電路包括變壓器、續(xù)流二極管和儲能電容；所述變壓器的原邊連接所述輸入電壓和所述功率管的漏端