CN110461055A - 照明驱动电路和方法以及照明*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种照明驱动电路和方法以及照明***，交流电源经整流桥得到输入电压对负载供电，所述交流电源和整流桥之间连接有可控硅调光器，所述驱动电路包括可控硅导通时刻检测电路、第一模块、第二模块和电流调节电路，所述可控硅导通时刻检测电路检测可控硅的导通时刻，得到可控硅的导通时刻信号，所述第一模块接收可控硅的导通时刻信号，得到预期输出平均电流值，所述第二模块接收预期输出平均电流值，并采样负载电流，根据预期输出平均电流值和负载电流调节负载电流参考值，所述电流调节电路接收负载电流参考值，使得负载电流等于负载电流参考值。本发明的输出平均电流不会随着输入电压或负载电压变化，提高了一致性和线性调整率。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种照明驱动电路和方法以及 照明***。
背景技术
在照明驱动电路中，LED为常用照明光源，以LED驱动电路为例，现 有技术的线性LED驱动电路由于线路简单，成本低，被广泛用于照明***中。 如图1所示，为现有技术线性LED驱动电路原理图，所述LED的负端连接 调整管M1的第一端，调整管M1的第二端连接采样电阻的一端，采样电阻 另一端接地，运算放大器的第一输入端连接调整管和采样电阻的公共端，其 第二输入端接收参考电压Vref，其输出端连接调整管M1的控制端，采样电 阻R1采样流经LED的电流，所述运算放大器U1和调整管M1组成负反馈 电路，运算放大器U1比较采样电阻R1上的电压和参考电压Vref，通过控制 调整管M1的栅极使得LED的电流采样值等于Vref/R1。
图2给出了输入电压为Vin1时，随着可控硅调光器导通角变化的LED 电流的变化图，图3给出了输入电压为Vin2时，随着可控硅调光器导通角变 化的LED电流的变化图，其中，t1，t2，t3为可控硅调光器的三个导通时刻， T1为LED导通时间，T为输入电压周期。从图2和图3可以看出，在可控 硅调光器导通期间，且输入电压大于LED的电压时，LED导通，输出平均 电流为ILED*(T1/T)。比较图2和图3可以得出，输入电压变化后，即使可 控硅调光器导通角度不变，LED的导通时间T1也发生了变化，从而使得输 出平均电流发生了变化。因此，现有技术的线性LED驱动电路存在以下技术 问题：当输入电压或LED电压变化时，输出平均电流也会变化，一致性较差， 即其线性调整率较差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高线性调整率和一致性的照明 驱动电路和方法以及照明***，用以解决现有技术存在输出平均电流随输入 电压或负载电压的变化而变化的技术问题。
本发明提供了一种照明驱动电路，交流电源经整流桥得到输入电压对负 载供电，所述交流电源和整流桥之间连接有可控硅调光器，所述驱动电路包 括可控硅导通时刻检测电路、第一模块、第二模块和电流调节电路，所述可 控硅导通时刻检测电路检测可控硅的导通时刻，得到可控硅的导通时刻信号， 所述第一模块接收可控硅的导通时刻信号，得到预期输出平均电流值，所述 第二模块接收预期输出平均电流值，并采样负载电流，根据预期输出平均电 流值和负载电流调节负载电流参考值，所述电流调节电路接收负载电流参考 值，使得负载电流等于负载电流参考值。
优选地，根据预期输出平均电流值和负载电流产生第一信号，根据所述 第一信号和第二信号调节所述负载电流参考值，所述第二信号和输入电压的 变化趋势相反。
优选地，所述第一模块根据可控硅的导通时刻设定预期输出平均电流值， 当可控硅导通时刻早于第一时刻时，所述预期输出平均电流值等于第一电流； 当可控硅导通时刻晚于第一时刻早于第二时刻时，所述预期输出平均电流值 随着可控硅导通时刻变化；当可控硅导通时刻晚于第二时刻时，所述预期输 出平均电流值为第二电流；所述第一时刻晚于一个周期内输入电压第一次等 于负载电压的时刻，所述第二时刻早于一个周期内输出电压第二次等于负载 电压的时刻。
优选地，当可控硅导通时刻晚于第一时刻早于第二时刻时，所述预期输 出平均电流值等于第一系数和第一电流的乘积，所述第一系数为第二时刻和 可控硅导通时刻的差值比第二时刻和第一时刻的差值。
优选地，所述第二模块包括第一电容，利用表征输出平均电流的电流源 对第一电容充电，利用表征负载电流的电流源对第一电容放电，所述第一电 容上的电压表征负载电流参考值。
优选地，所述电流调节电路和负载串联，所述电流调节电路包括第一调 整管和调整管控制电路，所述负载与第一调整管串联，所述调整管控制电路 采样负载电流，并根据负载电流和负载电流参考值，来调节所述第一调整管 的控制端，使得负载电流等于负载电流参考值。
优选地，所述的照明驱动电路为LED驱动电路。
本发明的还提出了一种照明驱动方法，包括以下步骤：
检测可控硅的导通时刻，得到可控硅的导通时刻信号；
接收可控硅的导通时刻信号，得到预期输出平均电流值；
接收预期输出平均电流值，并采样负载电流，根据预期输出平均电流值 和负载电流调节负载电流参考值；
接收负载电流参考值，使得负载电流等于负载电流参考值。
优选地，根据预期输出平均电流值和负载电流产生第一信号，根据所述 第一信号和第二信号调节所述负载电流参考值，所述第二信号和输入电压的 变化趋势相反。
优选地，根据可控硅的导通时刻设定预期输出平均电流值，当可控硅导 通时刻早于第一时刻时，所述预期输出平均电流值等于第一电流；当可控硅 导通时刻晚于第一时刻早于第二时刻时，所述预期输出平均电流值随着可控 硅导通时刻变化；当可控硅导通时刻晚于第二时刻时，所述预期输出平均电 流值为第二电流；所述第一时刻晚于一个周期内输入电压第一次等于负载电 压的时刻，所述第二时刻早于一个周期内输出电压第二次等于负载电压的时 刻。
优选地，当可控硅导通时刻晚于第一时刻早于第二时刻时，所述预期输 出平均电流值等于第一系数和第一电流的乘积，所述第一系数为第二时刻和 可控硅导通时刻的差值比第二时刻和第一时刻的差值。
本发明还提供了一种照明***，包括上述任意一种照明驱动电路。
采用本发明的电路结构，与现有技术相比，具有以下优点：本发明的电 流调节电路具有瞬时值限流功能，使得负载电流等于负载电流参考值，第一 模块根据可控硅的导通时刻设置预期输出平均电流值，所述第二模块根据预 期输出平均电流值和负载电流调节负载电流参考值，从而使得输出平均电流 为预期输出平均电流值。本发明通过闭环调节，从而输出平均电流不会随着 输入电压或负载电压变化，提高了一致性和线性调整率。
附图说明
图1为现有技术的LED驱动电路原理图；
图2为现有技术在输入电压为V1时，负载电流随导通角变化的波形图；
图3为现有技术在输入电压为V2时，负载电流随导通角变化的波形图；
图4为本发明的照明驱动电路的电路结构图；
图5本发明的高效LED驱动电路原理图；
图6为本发明负载电流随导通角变化的波形图；
图7为本发明第一模块的预期输出平均电流值设置实施例示意图；
图8为本发明第二模块的实施例示意图。
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。
图4示意了本发明的照明驱动电路的原理图，其负载以LED为例，其输 入电源为交流输入，交流电源经整流桥得到输入电压对负载供电，所述交流 电源和整流桥之间连接有可控硅调光器，交流输入经过可控硅调光器连接到 整流桥，整流桥的正输出端连接到负载正端，负载负端经过电流调节电路连 接到整流桥的负输出端。
所述驱动电路包括可控硅导通时刻检测电路、第一模块、第二模块和电 流调节电路，所述可控硅导通时刻检测电路检测可控硅的导通时刻，得到可 控硅的导通时刻信号，所述第一模块接收可控硅的导通时刻信号，得到预期 输出平均电流值，所述第二模块接收预期输出平均电流值，并采样负载电流， 根据预期输出平均电流值和负载电流调节负载电流参考值，所述电流调节电 路接收负载电流参考值，使得负载电流等于负载电流参考值。
所述电流调节电路和负载串联，所述电流调节电路包括第一调整管M1 和调整管控制电路，所述负载与第一调整管M1串联，所述调整管控制电路 采样负载电流，并根据负载电流和负载电流参考值，来调节所述第一调整管 的控制端，使得负载电流等于负载电流参考值。所述调整管控制电路包括第 一运算放大器和采样电阻R1，所述第一调整管M1的第一端连接负载LED 负端，其第二端连接采样电阻R1的一端，采样电阻R1的另一端连接整流桥 的负输出端，所述第一运算放大器U1的第一输入端接收参考电压Vref，所 述第一运算放大器的第二输入端连接所述采样电阻R1和第一调整管M1的 公共端，其输出端连接所述第一调整管的控制端。所述负载电流参考值等于 参考电压Vref/R1，在R1固定时，所述负载电流参考值仅与所述参考电压有 关，故本发明中调节负载电流参考值实际上调节的是参考电压值。
图5示意了本发明的高效照明驱动电路的原理图；根据预期输出平均电 流值和负载电流产生第一信号，根据所述第一信号和第二信号调节所述负载 电流参考值，所述第二信号和输入电压的变化趋势相反。由于第二信号和输 入电压趋势相反，故使得负载电流较低，且保持恒定，从而达到高效的目的。
其余部分和图4所述的照明驱动电路相同。
图6为本发明负载电流随导通角变化的波形图；其中T_TRIAC指的是 可控硅导通时刻，T1为第一时刻，T2为第二时刻，Vin为输入电压。T1、 T2为选取的两个时刻，第一时刻T1晚于一个周期内输入电压第一次等于负 载电压的时刻，所述第二时刻T2早于一个周期内输出电压第二次等于负载 电压的时刻。可以看到，当可控硅导通时刻T_TRIAC早于T1时，则整个 T1到T2区间负载都是导通的，当可控硅导通时刻T_TRIAC早于T2且晚于 T1时，则T1到T2区间内只有T_TRIAC-T2时间段内负载导通，当可控硅 导通时刻T_TRIAC晚于T2，则T1-T2区间负载完全不导通。
故第一模块根据可控硅的导通时刻设定预期输出平均电流值，当可控硅 导通时刻早于第一时刻时，所述预期输出平均电流值等于第一电流；当可控 硅导通时刻晚于第一时刻早于第二时刻时，所述预期输出平均电流值随着可 控硅导通时刻变化；当可控硅导通时刻晚于第二时刻时，所述预期输出平均 电流值为第二电流；所述第一时刻晚于一个周期内输入电压第一次等于负载 电压的时刻，所述第二时刻早于一个周期内输出电压第二次等于负载电压的 时刻。
其中当可控硅导通时刻晚于第一时刻早于第二时刻时，所述预期输出平 均电流值可以根据需要设置，为可控硅导通时刻的线性或者非线性函数即可， 此时输出平均电流不会随着输入电压的变化而变化。所述第一电流和第二电 流亦根据需要进行设置。
在图7所述的第一模块预期输出平均电流值设置实施例示意中，当可控 硅导通时刻晚于第一时刻早于第二时刻时，所述预期输出平均电流值可以根 据需要设置，为可控硅导通时刻的线性函数。所述的第二电流为0。具体的， 所述可控硅导通时刻检测电路检测可控硅的导通时刻，得到可控硅的导通时 刻信号，所述第一模块根据可控硅的导通时刻设定预期输出平均电流值，当 TRIAC导通时刻早于T1，ILED_AVERAGE＝I1，当TRIAC导通时刻晚于T2， ILED_AVERAGE＝0，当TRAIC导通时刻介于T1和T2之间， ILED_AVERAGE＝I1*第一系数，其中第一系数为(T2-T_TRIAC)/(T2-T1)。
其中预期输出平均电流值设置为关于可控硅导通时刻T_TRIAC的线性 函数，在其他的实施例中，也可以设置为非线性函数，本发明仅仅给出了一 种设置的实施例，但是其他的相关的将预期输出平均电流值设置为关于可控 硅导通时刻T_TRIAC的其他函数也在本发明的保护范围内。所述第一电流 可以根据需要进行设置。
本发明设置预期输出平均电流值，根据预期输出平均电流值和负载电流 (或还包括第二信号)调节负载电流参考值，使得输出平均电流值等于预期 输出平均电流值。图7为其设置的一个实施例。
第一模块根据可控硅导通角度，计算预期输出平均电流值的调光曲线， 第二模块接收预期输出平均电流值同时通过采样负载电流(或还包括第二信 号)，根据预期输出平均电流值和负载电流(或还包括第二信号)调节参考 电压，从而闭环控制输出平均电流按照预期输出平均电流值的调光曲线变化。
所述第二模块根据预期输出平均电流值和负载电流调节参考电压，从而 输出平均电流为预期输出平均电流值。根据预期输出平均电流值和负载电流 平均值的差值对输入电压周期的积分等于0，确定所述负载电流参考值，即 参考电压。
图8给出了第二模块的一个实施例，所述第二模块包括第一电容C1，利 用表征输出平均电流的电流源I1对第一电容C1充电，利用表征负载电流的 电流源I2对第一电容C1放电，所述第一电容C1上的电压Vc1为参考电压。
以上图8中所描述的具体电路仅仅是一种实现方式，还可存在替换和变 化，如可以通过计数器的方式实现。
除此之外，虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术， 在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中 一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
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。
Claims (12)
1.一种照明驱动电路，交流电源经整流桥得到输入电压对负载供电，所述交流电源和整流桥之间连接有可控硅调光器，其特征在于：所述驱动电路包括可控硅导通时刻检测电路、第一模块、第二模块和电流调节电路，所述可控硅导通时刻检测电路检测可控硅的导通时刻，得到可控硅的导通时刻信号，所述第一模块接收可控硅的导通时刻信号，得到预期输出平均电流值，所述第二模块接收预期输出平均电流值，并采样负载电流，根据预期输出平均电流值和负载电流调节负载电流参考值，所述电流调节电路接收负载电流参考值，使得负载电流等于负载电流参考值。
2.根据权利要求1所述的照明驱动电路，其特征在于：根据预期输出平均电流值和负载电流产生第一信号，根据所述第一信号和第二信号调节所述负载电流参考值，所述第二信号和输入电压的变化趋势相反。
3.根据权利要求1或2所述的照明驱动电路，其特征在于：所述第一模块根据可控硅的导通时刻设定预期输出平均电流值，当可控硅导通时刻早于第一时刻时，所述预期输出平均电流值等于第一电流；当可控硅导通时刻晚于第一时刻早于第二时刻时，所述预期输出平均电流值随着可控硅导通时刻变化；当可控硅导通时刻晚于第二时刻时，所述预期输出平均电流值为第二电流；所述第一时刻晚于一个周期内输入电压第一次等于负载电压的时刻，所述第二时刻早于一个周期内输出电压第二次等于负载电压的时刻。
4.根据权利要求3所述的照明驱动电路，其特征在于：当可控硅导通时刻晚于第一时刻早于第二时刻时，所述预期输出平均电流值等于第一系数和第一电流的乘积，所述第一系数为第二时刻和可控硅导通时刻的差值比第二时刻和第一时刻的差值。
5.根据权利要求1或2所述的照明驱动电路，其特征在于：所述第二模块包括第一电容，利用表征输出平均电流的电流源对第一电容充电，利用表征负载电流的电流源对第一电容放电，所述第一电容上的电压表征负载电流参考值。
6.根据权利要求1或2所述的照明驱动电路，其特征在于：所述电流调节电路和负载串联，所述电流调节电路包括第一调整管和调整管控制电路，所述负载与第一调整管串联，所述调整管控制电路采样负载电流，并根据负载电流和负载电流参考值，来调节所述第一调整管的控制端，使得负载电流等于负载电流参考值。
7.根据权利要求1或2任意一项所述的照明驱动电路，其特征在于：所述的照明驱动电路为LED驱动电路。
8.一种照明驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测可控硅的导通时刻，得到可控硅的导通时刻信号；
接收可控硅的导通时刻信号，得到预期输出平均电流值；
接收预期输出平均电流值，并采样负载电流，根据预期输出平均电流值和负载电流调节负载电流参考值；
接收负载电流参考值，使得负载电流等于负载电流参考值。
9.根据权利要求8所述的照明驱动方法，其特征在于：根据预期输出平均电流值和负载电流产生第一信号，根据所述第一信号和第二信号调节所述负载电流参考值，所述第二信号和输入电压的变化趋势相反。
10.根据权利要求8或9所述的照明驱动方法，其特征在于：根据可控硅的导通时刻设定预期输出平均电流值，当可控硅导通时刻早于第一时刻时，所述预期输出平均电流值等于第一电流；当可控硅导通时刻晚于第一时刻早于第二时刻时，所述预期输出平均电流值随着可控硅导通时刻变化；当可控硅导通时刻晚于第二时刻时，所述预期输出平均电流值为第二电流；所述第一时刻晚于一个周期内输入电压第一次等于负载电压的时刻，所述第二时刻早于一个周期内输出电压第二次等于负载电压的时刻。
11.根据权利要求10所述的照明驱动方法，其特征在于：当可控硅导通时刻晚于第一时刻早于第二时刻时，所述预期输出平均电流值等于第一系数和第一电流的乘积，所述第一系数为第二时刻和可控硅导通时刻的差值比第二时刻和第一时刻的差值。
12.一种照明***，其特征在于：包括权利要求1-7中任意一种照明驱动电路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: Room 901-23, 9 / F, west 4 building, Xigang development center, 298 Zhenhua Road, Sandun Town, Xihu District, Hangzhou City, Zhejiang Province, 310030 Applicant after: Jiehuate Microelectronics Co.,Ltd. Address before: Room 424, building 1, 1500 Wenyi West Road, Cangqian street, Yuhang District, Hangzhou City, Zhejiang Province Applicant before: JOULWATT TECHNOLOGY Inc.,Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
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