LED调光驱动电路.pdf

本发明公开了一种LED调光驱动电路，本发明增设了电流分配电路，在保持对LED负载的恒流驱动下，改变输入总电流的大小，并根据半个工频周期相应的工作时间，调整输入总电流的大小，从而能够维持可控硅晶闸管导通所需的擎住电流和维持电流；由于正负半周期存在不一致的特性，通过本发明将正负半周期所对应的导通角度信号调整为一致，消除了因正负半周期不一致所产生的频闪问题；根据导通角度信号，相应地调节驱动电流产生电路的输出电流，能适用于不同的可控硅，从而保持LED负载的亮度不变。

权利要求书1.  一种LED调光驱动电路，包括可控硅调光器、整流电路和驱动电流产生电路，交流输入电源经可控硅调光器后，输入至整流电路，由整流电路整流产生母线电压，所述驱动电流产生电路接收母线电压，并经电压转换，产生恒定驱动电流和相应的输出电压以驱动LED负载；其特征在于：所述的驱动控制电路还包括电流分配电路，所述的电流分配电路连接在母线电压的正负极之间，所述的电流分配电路采样输入总电流，得到表征输入总电流的第一采样信号，将所述第一采样信号和表征期望总电流值的第一电压参考信号经运算放大处理，以根据第一电压参考信号调节所述输入总电流的大小。2.  根据权利要求1所述的LED调光驱动电路，其特征在于：所述的电流分配电路包括功率晶体管、运算放大器和采样电阻，由采样电阻采样总输入电流，得到所述第一采样信号，所述的第一采样信号与所述第一电压参考信号分别输入运算放大器的两个输入端，由运算放大器输出电流控制信号至功率晶体管的控制端，以控制流经功率晶体管的电流，使输入总电流与第一电压参考信号相一致。3.  根据权利要求2所述的LED调光驱动电路，其特征在于：所述的驱动电流产生电路采样流经LED负载的电流，并根据流经LED负载的电流进行反馈控制，以保持驱动电流产生电路的输出电流恒定。4.  根据权利要求2所述的LED调光驱动电路，其特征在于：在半个工频周期中，依次分为可控硅点火时间、维持时间和放电时间；在可控硅点火时间内，所述的第一电压参考信号与所述可控硅的擎住电流相一致，在维持时间内，所述的第一电压参考信号与所述可控硅的维持电流相一致，在放电时间内，所述的第一电压参考信号与放电电流相一致。5.  根据权利要求2所述的LED调光驱动电路，其特征在于：所述的驱动控制电路还包括母线电压检测电路和LED结构控制电路，LED结构控制电路根据母线电压的大小，选择相应的LED灯点亮。6.  根据权利要求3所述的LED调光驱动电路，其特征在于：所述的驱动控制电路还包括母线电压检测电路，母线电压检测电路采样母线电压并将其与阈值电压进行比较，得到表征可控硅开通角度的导通角度信号，所述的导通角度信号经分频电路得到表征正半周期的第一时钟信号和表征负半周期的第二时钟信号，根据一个正半周期的时间和一个负半周期的时间，使得导通角度信号的正半周期的时间和负半周期的时间相等。7.  根据权利要求6所述的LED调光驱动电路，其特征在于：根据导通角度信号，相应地调节驱动电流产生电路的输出电流，当导通角度过大时，则相应地降低所述的输出电流，当导通角度过小时，则相应地提高所述的输出电流，以在不同的可控硅调光器下保持LED负载的亮度不变。8.  一种LED调光驱动电路，包括可控硅调光器、整流电路和驱动电流产生电路，交流输入电源经可控硅调光器后，输入至整流电路，由整流电路整流产生母线电压，所述驱动电流产生电路接收母线电压，并经电压转换，产生恒定驱动电流和相应的输出电压以驱动LED负载；其特征在于：所述的驱动控制电路还包括电流分配电路，所述的电流分配电路连接在母线电压的正负极之间，所述的电流分配电路采样流经电流分配电路的电流，得到表征该电流值的第二采样信号，将所述第二采样信号和表征流经电流分配电路的期望电流值的第二电压参考信号经运算放大处理，以根据第二电压参考信号调节所述输入总电流的大小。9.  根据权利要求8所述的LED调光驱动电路，其特征在于：所述的电流分配电路包括功率晶体管、运算放大器和采样电阻，由采样电阻采样流经电流分配电路的电流，得到所述第二采样信号，所述的第二采样信号与第二所述电压参考信号分别输入运算放大器的两个输入端，由运算放大器输出电流控制信号至功率晶体管的控制端，以控制流经功率晶体管的电流，使流经电流分配电路的电流与第二电压参考信号相一致。

说明书LED调光驱动电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种LED调光驱动电路。
背景技术
对于LED照明领域，普通交流市电作为输入电源，交流输入电源经过整流电路得到直流电压，所述直流电压经电压转换，产生恒定电流给LED负载供电。
如图1所示，示意了现有技术的LED驱动控制电路，包括交流输入电源Vin、整流电路和驱动电流产生电路，所述的整流电路接收交流输入电源Vin，整流电路对交流输入电源Vin整流，得到直流电压Vg，所述的驱动电流产生电路接收所述直流电压Vg，得到输出电压Vo给LED负载供电，并产生恒定电流iL，以驱动LED负载。为了降低功耗，通过母线电压检测电路检测母线电压，即直流电压Vg，由LED结构控制电路根据母线电压的大小，选择相应的LED灯点亮。
对于上述现有技术，所述的恒定电流iL仅能够驱动负载，若将现有技术的LED驱动控制电路应用于可控硅调光系统中，恒定电流iL难以维持可控硅晶闸管导通所需的擎住电流和维持电流。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种LED调光驱动电路，用以解决现有技术存在的难以维持可控硅晶闸管导通所需的擎住电流和维持电流的技术问题。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的LED调光驱动电路，包括可控硅调光器、整流电路和驱动电流产生电路，交流输入电源经可控硅调 光器后，输入至整流电路，由整流电路整流产生母线电压，所述驱动电流产生电路接收母线电压，并经电压转换，产生恒定驱动电流和相应的输出电压以驱动LED负载；
所述的驱动控制电路还包括电流分配电路，所述的电流分配电路连接在母线电压的正负极之间，所述的电流分配电路采样输入总电流，得到表征输入总电流的第一采样信号，将所述第一采样信号和表征期望总电流值的第一电压参考信号经运算放大处理，以根据第一电压参考信号调节所述输入总电流的大小。
优选地，所述的电流分配电路包括功率晶体管、运算放大器和采样电阻，由采样电阻采样总输入电流，得到所述第一采样信号，所述的第一采样信号与所述第一电压参考信号分别输入运算放大器的两个输入端，由运算放大器输出电流控制信号至功率晶体管的控制端，以控制流经功率晶体管的电流，使输入总电流与第一电压参考信号相一致。
优选地，所述的驱动电流产生电路采样流经LED负载的电流，并根据流经LED负载的电流进行反馈控制，以保持驱动电流产生电路的输出电流恒定。
优选地，在半个工频周期中，依次分为可控硅点火时间、维持时间和放电时间；在可控硅点火时间内，所述的第一电压参考信号与所述可控硅的擎住电流相一致，在维持时间内，所述的第一电压参考信号与所述可控硅的维持电流相一致，在放电时间内，所述的第一电压参考信号与放电电流相一致。
优选地，所述的驱动控制电路还包括母线电压检测电路和LED结构控制电路，LED结构控制电路根据母线电压的大小，选择相应的LED灯点亮。
优选地，所述的驱动控制电路还包括母线电压检测电路，母线电压检测电路采样母线电压并将其与阈值电压进行比较，得到表征可控硅开通角度的导通角度信号，所述的导通角度信号经分频电路得到表征正半周期的第一时钟信号和表征负半周期的第二时钟信号，根据一个正半周期的时间和一个负 半周期的时间，使得导通角度信号的正半周期的时间和负半周期的时间相等。
优选地，根据导通角度信号，相应地调节驱动电流产生电路的输出电流，当导通角度过大时，则相应地降低所述的输出电流，当导通角度过小时，则相应地提高所述的输出电流，以在不同的可控硅调光器下保持LED负载的亮度不变。
本发明另一技术解决方案是，提供另一种以下结构的LED调光驱动电路，包括可控硅调光器、整流电路和驱动电流产生电路，交流输入电源经可控硅调光器后，输入至整流电路，由整流电路整流产生母线电压，所述驱动电流产生电路接收母线电压，并经电压转换，产生恒定驱动电流和相应的输出电压以驱动LED负载；
所述的驱动控制电路还包括电流分配电路，所述的电流分配电路连接在母线电压的正负极之间，所述的电流分配电路采样流经电流分配电路的电流，得到表征该电流值的第二采样信号，将所述第二采样信号和表征流经电流分配电路的期望电流值的第二电压参考信号经运算放大处理，以根据第二电压参考信号调节所述输入总电流的大小。
优选地，所述的电流分配电路包括功率晶体管、运算放大器和采样电阻，由采样电阻采样流经电流分配电路的电流，得到所述第二采样信号，所述的第二采样信号与第二所述电压参考信号分别输入运算放大器的两个输入端，由运算放大器输出电流控制信号至功率晶体管的控制端，以控制流经功率晶体管的电流，使流经电流分配电路的电流与第二电压参考信号相一致。
采用本发明的电路结构，与现有技术相比，具有以下优点：本发明增设了电流分配电路，在保持对LED负载的恒流驱动下，改变输入总电流的大小，并根据半个工频周期相应的工作时间，调整输入总电流的大小，从而能够维持可控硅晶闸管导通所需的擎住电流和维持电流；由于正负半周期存在不一致的特性，通过本发明将正负半周期所对应的导通角度信号调整为一致，消除了因正负半周期不一致所产生的频闪问题；根据导通角度信号，相应地调节驱动电流产生电路的输出电流，能适用于不同的可控硅，从而保持LED负 载的亮度不变。
附图说明
图1为现有技术LED驱动电路的结构示意图；
图2为本发明一种LED调光驱动电路的结构示意图；
图3为图2的具体结构图；
图4为本发明一个工频周期内的工作波形图；
图5为母线电压检测电路的部分结构示意图；
图6为图5相应的工作波形图；
图7为本发明另一种LED调光驱动电路的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
参考图1所示，示意了现有技术的LED调光驱动电路，包括交流输入电源Vin、整流电路和驱动电流产生电路，所述的整流电路接收交流输入电源Vin，整流电路对交流输入电源Vin整流，得到直流母线电压Vg，所述的驱动电流产生电路接收所述母线电压Vg，得到输出电压Vo给LED负载供电，并产生恒定电流iL，以驱动LED负载。为了降低功耗，通过母线电压检测电路检测母线电压Vg，由LED结构控制电路根据母线电压的大小，选择相应的 LED灯点亮。对于上述现有技术，所述的恒定电流iL仅能够驱动负载，若将现有技术的LED驱动控制电路应用于可控硅调光系统中，恒定电流iL难以维持可控硅晶闸管导通所需的擎住电流和维持电流，又无法对输入总电流进行调节，故而难以应用于可控硅调光系统。
以上电路中，L1、L2和L3表示LED灯，S1、S2为控制LED阵列亮灭的开关。以上LED灯和开关的个数可以视实际情况进行调整。
参考图2所示，示意了一种本发明LED调光驱动电路的具体结构，包括交流输入电源Vin、可控硅调光器TRIAC、整流电路和驱动电流产生电路，交流输入电源Vin经可控硅调光器TRIAC后，输入至整流电路，由整流电路整流产生母线电压Vg，所述驱动电流产生电路接收母线电压Vg，并经电压转换，产生恒定驱动电流iL和相应的输出电压Vo以驱动LED负载。
与现有技术相比，所述的驱动控制电路还包括电流分配电路，所述的电流分配电路连接在母线电压的正负极之间，所述的电流分配电路采样输入总电流iIN，得到表征输入总电流iIN的第一采样信号VS1，将所述第一采样信号VS1和表征期望总电流值的第一电压参考信号VR1经运算放大处理，以根据第一电压参考信号VR1调节所述输入总电流iIN的大小。所述的驱动电流产生电路采样流经LED负载的电流iL，并根据流经LED负载的电流iL进行反馈控制，以保持驱动电流产生电路的输出电流恒定。
图2中仅给出了电流分配电路的框图和相应的连接关系，因此未标示第一电压参考信号VR1和运算放大处理的具体结构，将由图3予以示意，并作相应的说明。
参考图3所示，为图2电路的具体化，尤其给出了电流分配电路的具体电路图。所述的电流分配电路包括功率晶体管M、运算放大器A和采样电阻R1，由采样电阻R1采样总输入电流iIN，得到所述第一采样信号VS1，所述的第一采样信号VS1与所述第一电压参考信号VR1分别输入运算放大器A的两个输入端，由运算放大器A输出电流控制信号Vc至功率晶体管M的控制端，以控制流经功率晶体管M的电流iBLD，使输入总电流iIN与第一电压参考信 号VR1相一致。所述的功率晶体管M的第一功率端通过电阻R2连接在母线电压的正极，其第二功率端与采样电阻R1连接。
图3中，流经功率晶体管M电流即流经电流分配电路的电流iBLD，根据第一采样信号VS1与所述第一电压参考信号VR1来控制流经功率晶体管M的电流，功率晶体管M工作在线性限流模式。由于流经功率晶体管M的电流iBLD与流经负载的驱动电流iL之和等于输入总电流iIN，因此所述的电流分配电路能够使得输入总电流iIN随着第一电压参考信号VR1变化，当VR1保持基本恒定的情况下，所述的输入总电流iIN趋于恒定。
参考图4所示，示意了一个工频周期内的工作波形图。Vin所对应的波形为经过整流之后所得到的波形，图中显示了一个工频周期(包括正半周期和负半周期)。在半个工频周期中，依次分为可控硅点火时间T1、维持时间T2和放电时间T3，在不同的工作时间内，所述的第一电压参考信号VR1也不同；在可控硅点火时间T1内，所述的第一电压参考信号与所述可控硅的擎住电流相一致(此时所需电流值较大，相应第一电压参考信号的值也较大)；在维持时间T2内，所述的第一电压参考信号与所述可控硅的维持电流相一致(因维持电流比擎住电流小，所述此时第一电压参考信号比T1时间内要低)；在放电时间T3内，所述的第一电压参考信号与放电电流相一致(只需较小的电流值)，在放电时间T3的设置主要是为了排除干扰，便于Vin在下半周期与阈值电压Vth进行比较。流经功率晶体管M的电流iBLD与流经负载的驱动电流iL之和等于输入总电流iIN，图中可见，第一电压参考信号VR1的变化趋势与iBLD和iL之和基本一致。
参考图5所示，示意了母线电压检测电路的部分结构示意图。母线电压检测电路采样母线电压Vg(由分压电路采样)并将其与阈值电压Vth经比较器Comp进行比较，得到表征可控硅开通角度的导通角度信号Vangle，所述的导通角度信号Vangle经分频电路得到表征正半周期的第一时钟信号VH1和表征负半周期的第二时钟信号VH2，根据一个正半周期的时间和一个负半周期的时间，使得导通角度信号Vangle的正半周期的时间等于负半周期的时间， 主要通过上升沿的推迟和下降沿的提前来实现。例如，分别计算角度信号Vangle的正半周期的时间和负半周期的时间，若正半周期时间大于负半周期的时间，则推迟正半周期的上升沿或将下降沿提前，使二者一致，若正半周期时间小于负半周期的时间，则推迟负半周期的上升沿或将下降沿提前。
需要注意的是，图5仅示意了母线电压检测电路的一部分，为了视图清晰，未给出全部的结构，但本领域普通技术人员根据本发明的描述和现有技术能够理解具体的实施方式。
参考图6所示，示意了图5相应的波形图，示意了导通角度信号Vangle、第一时钟信号VH1和第二时钟信号VH2。图中可知，由于正负半周期的不对称性，导致导通角度信号Vangle存在相应正负半周期不一致的情况，通过分频电路将正负半周期分出，得到第一时钟信号VH1和第二时钟信号VH2。图5还给出了两个处理的实例，Vangle1为将导通角度信号Vangle的正半周期的上升沿推迟，从而使得正负半周期一致，Vangle2则通过将正半周期的下降沿提前来实现。
参考图7所示，示意了本发明的另一种LED驱动控制电路的具体结构。与图2、3不同的是，本实施例的第二电压参考信号和第二采样信号与图2、3中的不同。所述的电流分配电路包括功率晶体管M、运算放大器A和采样电阻R1，由采样电阻R1，采样流经电流分配电路的电流iBLD，得到所述第二采样信号VS2，所述的第二采样信号VS2与所述第二电压参考信号VR2分别输入运算放大器A的两个输入端，由运算放大器A输出电流控制信号VC至功率晶体管M的控制端，以控制流经功率晶体管M的电流，使流经电流分配电路的电流iBLD与第二电压参考信号VR2相一致，第二电压参考信号VR2表征流经电流分配电路的期望电流值，实际上也决定了相应的期望输入总电流(驱动电流iL相对恒定)。需要注意的是，无论采用图3还是图6的实施例，其最终目的是为了调节输入总电流，以维持相应的擎住电流和维持电流。
以上关于另一种LED驱动控制电路的描述，着重介绍了与图3的区别，其原理和结构与图3相类似，可参见图3及附属于图3的其他附图和相应描 述，在此不作赘述。
此外，根据导通角度信号，相应地调节驱动电流产生电路的输出电流，当导通角度过大时，则相应地降低所述的输出电流，当导通角度过小时，则相应地提高所述的输出电流，以保持LED负载的亮度不变。采用这种方法，可以将本电路适用于不同导通角度的可控硅，而保持LED负载的亮度不变。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。