CN102238780B - 发光元件的控制电路 - Google Patents

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Abstract

提供一种对发光元件进行调光的发光元件的控制电路。具备：整流部(30)，其对交流电源进行全波整流；开关元件(38)；基准电压产生部(40)，其生成基准电压Vref；以及比较器(42)，其将接收在整流部(30)中整流得到的电压Srec而流过LED(102)的电流相应的比较电压Vcmp与基准电压Vref进行比较，根据该比较结果控制开关元件(38)的接通或断开，其中，基准电压产生部(40)具备分压电路，该分压电路包括根据在整流部(30)中整流得到的电压来改变源极-漏极之间的电阻值的晶体管Q1，根据在整流部(30)中整流得到的电压Srec通过分压电路来输出基准电压Vref。

Description

发光元件的控制电路
技术领域
本发明涉及一种对发光元件进行控制的控制电路。
背景技术
当前，使用如下***：在使用白炽灯进行照明的情况下，为了调节发光强度(亮度)，控制交流电源的导通角来降低流过白炽灯的电流的平均值，由此控制发光强度。
另一方面，出于节能等观点，期望使用发光二极管(LED)作为照明用的发光元件以代替白炽灯。在将LED用于照明的情况下，期望借用已经作为基础设施而使用的白炽灯用的调光***。
图4示出以往的照明***的控制电路100。控制电路100构成为包括整流部10、整流用电容器12、扼流线圈(choke coil)14、再生用二极管16、开关元件18、基准电压产生部20以及比较器22。
当将AC电源提供给整流部10时，AC电源被全波整流。被全波整流的电压通过整流用电容器12被平滑化，并作为驱动电压提供给LED 102的阳极端子。LED 102的阴极通过扼流线圈14、开关元件18以及电阻元件R1的串联连接而接地。电阻R1的端子电压作为比较电压Vcmp而被输入到比较器22的反转输入端子。另一方面，基准电压产生部20由电阻R2、齐纳二极管ZD以及电阻R3的串联连接构成，对在整流部10中整流得到的电压进行分压而将比较电压Vref输入到比较器22的非反转输入端子。根据通过比较器22将基准电压Vref与比较电压Vcmp进行比较而得到的比较结果来控制开关元件18的接通或断开，电流通过扼流线圈14、开关元件18以及电阻元件R1流过LED 102，从而使LED 102发光。在此，在比较电压Vcmp小于基准电压Vref的情况下，使开关元件18接通，使电流流过LED 102，在比较电压Vcmp大于基准电压Vref的情况下，使开关元件18断开，切断流向LED 102的电流。这样，控制流向LED 102的电流，从而能够控制LED 102的平均发光强度。另外，再生用二极管16设置为与LED 102和扼流线圈14并联，该再生用二极管16在开关元件18处于断开状态时将储存在扼流线圈14中的能量再生到LED 102。
发明内容
发明要解决的问题
如图5所示，在以往的控制电路100中，生成对来自调光器的输入电压Vin进行全波整流而得到的电压Srec，在基准电压产生部20中生成与该电压Srec相应的基准电压Vref。
另外，家用交流电源的电压根据每个家庭、每个国家的不同而不同，例如，在100V～200V的范围内变动。在以往的控制电路100中，当交流电源的电压上升而由全波整流得到的电压Srec产生的电阻R2和R3的端子电压之和大于齐纳二极管ZD的齐纳电压Vzd时，如图6所示，基准电压Vref在齐纳电压Vzd中被钳位(clamp)，无法按照电压Srec的波形控制开关元件18的接通或断开。因此，存在***整体的功率因数降低并效率下降的问题。
用于解决问题的方案
本发明的一个方式是一种发光元件的控制电路，其特征在于，具备：整流部，其对交流电源进行全波整流；开关元件；基准电压产生部，其生成基准电压；以及比较器，其将与接收在上述整流部中整流得到的电压而流过上述发光元件的电流相应的比较电压和上述基准电压进行比较，根据该比较的结果控制上述开关元件的接通或断开；其中，上述基准电压产生部具备分压电路，该分压电路包括根据在上述整流部中整流得到的电压改变源极-漏极之间的电阻值的晶体管，上述基准电压产生部根据在上述整流部中整流得到的电压通过上述分压电路来输出上述基准电压。
在此，优选的是上述基准电压产生部随着在上述整流部中整流得到的电压升高而使与该电压的增加相应的上述基准电压的增加比例变小。
本发明的一个方式是一种发光元件的控制电路，其特征在于，具备：整流部，其对交流电源进行全波整流；开关元件；基准电压产生部，其生成基准电压；以及比较器，其将与接收在上述整流部中整流得到的电压而流过上述发光元件的电流相应的比较电压和上述基准电压进行比较，根据该比较的结果控制上述开关元件的接通或断开，其中，上述基准电压产生部具备第二比较器，该第二比较器根据在上述整流部中整流得到的电压改变上述基准电压。
发明的效果
根据本发明，能够提高用于对发光元件进行调光的控制电路的功率因数。
附图说明
图1是表示第一实施方式中的发光元件的控制电路的结构的图。
图2是表示实施方式中的发光元件的控制电路的作用的图。
图3是表示第二实施方式中的发光元件的控制电路的结构的图。
图4是表示以往的LED的发光的控制电路的结构的图。
图5是表示以往的发光元件的控制电路的作用的图。
图6是表示以往的发光元件的控制电路的作用的图。
附图标记说明
10：整流部；12：整流用电容器；14：扼流线圈；16：再生用二极管；18：开关元件；20：基准电压产生部；22：比较器；30：整流部；30a：整流桥电路；30b：保险丝；30c：滤波器；32：平滑用电容器；34：扼流线圈；36：再生用二极管；38：开关元件；40、44：基准电压产生部；42：比较器；100、200、300：控制电路。
具体实施方式
<第一实施方式>
如图1所示，第一实施方式中的发光元件的控制电路200构成为包括整流部30、平滑用电容器32、扼流线圈34、再生用二极管36、开关元件38、基准电压产生部40以及比较器42。图2是表示控制电路200各部分的信号随时间的变化的例子的图。
控制电路200对发光元件的发光进行控制。例如，与照明用的发光二极管(LED)102相连接，对流向LED 102的电流进行控制。另外，控制电路200与调光电路相连接而被使用，其中，该调光电路对使用于白炽灯的调光***的交流电源的导通角进行控制。调光电路与控制电路200的整流部30相连接。即，调光电路接收交流电源，根据调光量等调整信号来调整交流电源的导通角并将调整交流电压Vin输入到控制电路200。
整流部30构成为包括整流桥电路30a。整流部30接收调整交流电压Vin对调整交流电压Vin进行全波整流并作为全波整流电压Srec而输出。如图1所示，还可以在整流部30中设置保护用保险丝30b、用于去除噪声的滤波器30c。
在整流部30的后级经由二极管D1连接有LED 102的阳极端子。在LED 102的阳极端子上还连接有平滑用电容器32。另外，LED 102的阴极端子通过扼流线圈34、开关元件38以及电压检测用电阻R1而接地。对LED 102施加电压Sdrv，该电压Sdrv是用平滑用电容器32使全波整流电压Srec平滑化而得到的。
为了使在LED 102和开关元件38中流动的电流变为间歇性电流而设置扼流线圈34。也可以在扼流线圈34中设置正向线圈(forward coil)，使得还能够向控制部40提供电源电压。
再生用二极管36是续流二极管，与LED 102和扼流线圈34并联连接。再生用二极管36在开关元件38被切断时将储存在扼流线圈34中的能量再生到LED 102。
为了向LED 102提供电流以及切断流向LED 102的电流而设置开关元件38。将开关元件38设为具有与LED 102的消耗电力相应的容量的元件，例如使用大功率场效应晶体管(MOSFET)等。开关元件38根据比较器42的控制信号Vcnt被进行开关控制。
基准电压产生部40构成为包括电阻R2～R7、齐纳二极管ZD以及晶体管Q1。基准电压产生部40接收在整流部30中整流得到的全波整流电压Srec来生成比较电压Vref，将比较电压Vref输入到比较器42的非反转输入端子。
基准电压产生部40构成为包括分压电路，该分压电路中，电阻R3和R4的串联连接部与电阻R6和晶体管Q 1的源极-漏极之间的电阻RQ1的串联连接部并联连接，并且在该并联连接部上串联连接有电阻R2。由此，使用式(1)来表示基准电压Vref。
[式1]
V ref = ( R 3 + R 4 ) ( R 6 + R Q 1 ) R 2 ( R 3 + R 4 + R 6 + R Q 1 ) + ( R 3 + R 4 ) ( R 6 + R Q 1 ) &CenterDot; R 4 R 3 + R 4 . . . ( 1 )
另外，通过电阻R5和R7对全波整流电压Srec进行分压，电阻R7的端子电压被输入到晶体管Q1的栅极。由此，晶体管Q1的源极-漏极之间的电阻RQ1根据全波整流电压Srec的变化而变化。即，随着全波整流电压Srec升高而晶体管Q1的源极-漏极之间的电阻RQ1变低，随着全波整流电压Srec降低而晶体管Q1的源极-漏极之间的电阻RQ1变高。因而，随着全波整流电压Srec变高而流入电阻R6和晶体管Q1的电流变大，作为电阻R4的端子电压的基准电压Vref的增加相对于全波整流电压Srec的增加的比例变小，基准电压Vref的上升受到抑制。这样，能够进一步提高直到基准电压Vref被齐纳二极管ZD钳位为止的全波整流电压Srec的峰值。
图2是表示全波整流电压Srec的峰值变大的情况下的基准电压Vref随时间的变化的例子的图。如图2所示，即使在全波整流电压Srec的峰值变大的情况下，基准电压Vref不被齐纳二极管ZD钳位而能够使基准电压Vref跟随全波整流电压Srec随时间的变化。
比较器42的反转输入端子接收通过流过LED 102的电流在电压检测电阻R1的两端产生的比较电压Vcmp。另外，比较器42的非反转输入端子接收由基准电压产生部40得到的基准电压Vref。比较器42将比较电压Vcmp与基准电压Vref进行比较，输出与比较电压Vcmp和基准电压Vref之差相应的控制信号Vcnt。比较器42输出如下控制信号Vcnt：比较电压Vcmp越小于基准电压Vref则使流向开关元件38的电流越增加，且比较电压Vcmp越大于基准电压Vref则使流向开关元件38的电流越减小。
开关元件38根据来自比较器42的控制信号Vcnt来反复以下状态：直到比较电压Vcmp上升至基准电压Vref为止开关元件38被接通，当比较电压Vcmp超过基准电压Vref时开关元件38被断开。由此，能够使不超过LED 102的额定电流的、与全波整流电压Srec相应的电流I。因而，能够以与驱动电压Sdrv相应的强度使LED 102发光，其中，驱动电压Sdrv反映了对交流电源的导通角进行调整而得到的输入电压Vin的平均值。
<第二实施方式>
如图3所示，第二实施方式中的发光元件的控制电路300构成为包括整流部30、平滑用电容器32、扼流线圈34、再生用二极管36、开关元件38、基准电压产生部44以及比较器42。
控制电路300代替第一实施方式中的控制电路200的基准电压产生部40而设置有基准电压产生部44。因而，省略说明基准电压产生部44以外的结构。
基准电压产生部44构成为包括电阻R2～R5以及比较器Amp。通过电阻R4和R5对全波整流电压Srec进行分压，电阻R5的端子电压被输入到比较器Amp的非反转输入端子。对比较器Amp的非反转输入端子施加直流电压REF。比较器Amp输出与电阻R5的端子电压和直流电压REF之差相应的基准电压Vref。即，随着全波整流电压Srec变高而由比较器Amp输出的基准电压Vref变高，随着全波整流电压Srec变低而由比较器Amp输出的基准电压Vref变低。
因而，与图2示出的情况同样地，即使在全波整流电压Srec的峰值变大的情况下，基准电压Vref也不被钳位而能够使基准电压Vref跟随全波整流电压Srec随时间的变化。

Claims (2)

1.一种发光元件的控制电路，其特征在于，具备：
整流部，其对交流电源进行全波整流；
开关元件；
基准电压产生部，其生成基准电压；以及
比较器，其将与接收在上述整流部中整流得到的电压而流过上述发光元件的电流相应的比较电压和上述基准电压进行比较，根据该比较的结果控制上述开关元件的接通或断开；
其中，上述基准电压产生部具备分压电路，该分压电路包括根据在上述整流部中整流得到的电压改变源极-漏极之间的电阻值的晶体管，上述基准电压产生部根据在上述整流部中整流得到的电压通过上述分压电路来输出上述基准电压，以及
通过将对在上述整流部中整流得到的电压进行分压后得到的分压电压输入到上述晶体管的栅极，来使得随着在上述整流部中整流得到的电压升高，上述晶体管的源极-漏极之间的电阻值变低，而随着在上述整流部中整流得到的电压降低，上述晶体管的源极-漏极之间的电阻值变高。
2.根据权利要求1所述的发光元件的控制电路，其特征在于，
上述基准电压产生部随着在上述整流部中整流得到的电压升高而使与该电压的增加相应的上述基准电压的增加比例变小。
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