CN113543411B - 一种限流电路及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种限流电路及其应用，本发明的限流电路用于限制线性可控硅调光LED驱动器输出电容的充电电流，发明构思为通过在电网电压过零时刻或者是输出电容开始充电时刻，采样线性可控硅调光LED驱动器负输出端的电压值并进行相应控制：采样电压的最小值小于最低阈值则增大输出电容充电电流，大于最高阈值则减小输出电容充电电流，在两阈值之间则维持输出电容充电电流不变。本发明能保证充电电容的最低电压不低于LED两端电压，实现LED驱动器输出的电流没有纹波；同时保证了充电电容的最低电压不会过高，可以获得线性可控硅调光LED驱动器的功率因数PF和效率相对折中，LED驱动器输出的电流没有纹波的最佳配置效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种限流电路，应用于线性可控硅调光LED驱动器。
背景技术
早期的照明一般都使用白炽灯，它是通过电阻丝发热产生光来实现照明，为了能够满足不同应用场合下照明亮度的调节，发明了可控硅调光器，通过调节可控硅的导通角调节输入电压的有效值从而调节白炽灯的亮度，这种调光器不仅在公共场合应用广泛，在家庭同样应用十分普遍。
随着时代发展，发光二极管(LED)作为一种新的光源，因为它具有颜色可调，发光效率高，功耗低，可靠性高，寿命长的优点被广泛使用。LED光源的调光方式有多种，如可控硅调光，模拟调光，PWM调光，开关调光等等，但是由于早期很多建筑里面都装有可控硅调光器，因此可控硅调光LED灯具的市场占有率非常之大，其中线性驱动的可控硅调光方式由于电路结构简单，不需要磁性器件，所以成本低，EMI好，体积小，应用广泛。
现有的线性可控硅调光LED驱动***如图1所示，该方案包括可控硅调光器、整流桥和线性可调光LED驱动器(下文简称为LED驱动器)，可控硅调光器的一端用于连接电网的交流输入电压AC的1端、另一端连接整流桥的一个交流输入端，整流桥的另一个交流输入端用于连接电网的交流输入电压AC的2端，整流桥的正直流输出端连接LED驱动器的正输入端，整流桥的负直流输出端连接LED驱动器的负输入端后接地。
LED驱动器包括电阻R1、限流单元1、二极管D1、限流单元2，以及输出电容C1；电阻R1的一端和二极管D1的阳极连接在一起作为LED驱动器的正输入端，二极管D1的阴极作为LED驱动器的正输出端，用于连接被驱动的LED灯串的阳极，电阻R1的另一端连接限流单元1的一端，限流单元2的一端作为LED驱动器的负输出端，用于连接被驱动的LED灯串的阴极，限流单元1的另一端和限流单元2的另一端连接在一起作为LED驱动器的负输入端，输出电容C1并联在LED驱动器的正输出端与负输出端之间，即输出电容C1的一端连接LED驱动器的正输出端，输出电容C1的另一端连接LED驱动器的负输出端。
图1中限流单元1由固定基准或可变基准的恒流模块组成，用于设定泄放电流大小，和电阻R1一起用于维持可控硅调光器的正常工作；限流单元2由可变基准的恒流模块组成，其基准大小随可控硅导通角大小改变，用于设定LED驱动电流值；二极管D1用于让输出电容C1中的放电电流不会流过限流单元1，即保证输出电容C1放电时只通过带限流单元2的支路；输出电容C1用于在母线电压低于LED灯串电压时，为LED提供电流。
图1所示***由于整流桥两个直流输出端的电压需要大于被驱动的LED灯串电压LED才有电流通过，以至于整个周期看来，LED驱动电流是有纹波的，增加与LED并联的输出电容C1的容值，纹波会有所改善，但是效果并不明显，且会带来输出电容的成本和体积增加以及LED驱动器启机时间变长的弊端。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种限流电路及其应用，能够在不增加线性可控硅调光LED驱动器输出电容成本和体积的前提下，消除线性可控硅调光LED驱动器输出电流的纹波。
本发明要解决上述问题的技术方案如下：
一种限流电路，用于限制线性可控硅调光LED驱动器输出电容的充电电流，其特征在于：包括检测电路和控制电路；
所述的检测电路，用于检测线性可控硅调光LED驱动器正输入端和负输入端之间的电压过零时刻，或者检测线性可控硅调光LED驱动器的输出电容开始充电时刻，
所述的控制电路，用于当检测到线性可控硅调光LED驱动器正输入端和负输入端之间的电压过零时，或者检测到线性可控硅调光LED驱动器的输出电容开始充电时，依据线性可控硅调光LED驱动器负输出端的电压值采样信号VB2，进行如下控制：
当采样信号VB2的最小值＜最低阈值时，增大输出电容的充电电流；
当采样信号VB2的最小值＞最高阈值时，减小输出电容的充电电流；
当最低阈值≤采样信号VB2的最小值≤最高阈值时，维持输出电容的充电电流不变。
作为上述限流电路的第一种具体的实施方式，其特征在于：所述的检测电路为过零检测模块；所述的控制电路包括比较器1、比较器2、逻辑处理模块、基准调节模块以及恒流模块；
过零检测模块的输入端用于输入线性可控硅调光LED驱动器正输入端和负输入端之间电压的采样信号VB1，当检测到采样信号VB1从高电压降低到低电压时输出过零信号，并将该过零信号经延时处理后得到过零复位信号Vzr、经脉宽处理后得到过零脉冲信号Vzc；
比较器1的正向输入端用于输入基准电压Vref1，比较器2的负向输入端用于输入基准电压Vref2，比较器1的负向输入端和比较器2的正向输入端连接在一起，用于输入线性可控硅调光LED驱动器输出电容两端电压超过线性可控硅调光LED驱动器正输出端和负输出端两端电压的值的采样信号VB2，比较器1的输出端输出结果信号VL，比较器2的输出端输出结果信号VH；
逻辑处理模块依据过零复位信号Vzr、过零脉冲信号Vzc、结果信号VL和结果信号VH，输出基准调节信号Vtz和基准调节信号Vtj；
基准调节模块依据基准调节信号Vtz和基准调节信号Vtj调节其输出的基准电压Vref3的大小，当基准调节信号Vtz电平反转时调节基准电压Vref3增加，当基准调节信号Vtj的电平反转时调节基准电压Vref3减小；
恒流模块依据基准电压Vref3提供充电电流，用于调节线性可控硅调光LED驱动器输出电容的充电电流的大小。
进一步地，上述逻辑处理模块在收到过零复位信号Vzr和过零脉冲信号Vzc时，按如下逻辑输出：
结果信号VL无电平反转情况，且电平状态为高电平时，基准调节信号Vtz电平反转、基准调节信号Vtj电平维持不变；
结果信号VL有电平反转情况，且电平状态为任意状态时，基准调节信号Vtz电平反转、基准调节信号Vtj电平维持不变；
结果信号VH无电平反转情况，且电平状态为高电平时，基准调节信号Vtz电平维持不变、基准调节信号Vtj电平反转；
结果信号VH有电平反转情况，且电平状态为任意状态时，基准调节信号Vtz、基准调节信号Vtj电平均维持不变。
作为上述过零检测模块的一种具体的实施方式，其特征在于：包括比较器3、比较器4、电阻R2、电阻R3、电容C2、电容C3、二极管D4和二极管D5；比较器3的负向输入端用于输入采样信号VB1，比较器3的正向输入端用于输入基准电压Vref4，比较器3的输出端同时连接电阻R2的一端和电容C3的一端，电阻R2的另一端和电容C2的一端连接在一起，输出过零复位信号Vzr，电容C2的另一端接地；电容C3的另一端同时连接二极管D4的阴极和二极管D5的阳极，二极管D4的阳极同时连接电阻R3的一端和地，二极管D5的阴端同时连接电阻R3的另一端和比较器4的正向输入端，比较器4的负向输入端用于输入基准电压Vref5，比较器4的输出端输出过零脉冲信号Vzc。
作为上述逻辑处理模块的一种具体的实施方式，其特征在于：包括D触发器1、D触发器2、或门1、与门1、与门2和与门3；D触发器1的R端和D触发器2的R端连接在一起用于输入过零复位信号Vzr，与门1的第一输入端和与门3的第一输入端连接在一起用于输入过零脉冲信号点Vzc，D触发器1的D端和D触发器2的D端连接在一起用于输入电源电压VCC；D触发器1的CP端和或门1的第一输入端连接在一起用于输入结果信号VL，或门1的第二输入端连接D触发器1的Q端，或门1的输出端连接与门1的第二输入端，与门1的输出端输出基准调节信号Vtz；D触发器2的CP端和与门2的第一输入端连接在一起用于输入结果信号VH，与门2的第二输入端连接D触发器2的QN端，与门2的输出端连接与门3的第二输入端，与门3的输出端输出基准调节信号Vtj。
作为上述基准调节模块的一种具体的实施方式，其特征在于：包括双向计数器、压控电流源1、压控电流源2、压控电流源3、压控电流源4和电阻R6；双向计数器的UP输入端输入基准调节信号Vtz，双向计数器的DOWN输入端输入基准调节信号Vtj，双向计数器的输出端Q0连接压控电流源1的电压控制端，双向计数器的输出端Q1连接压控电流源2的电压控制端，双向计数器的输出端Q2连接压控电流源3的电压控制端，双向计数器的输出端Q3连接压控电流源4的电压控制端，4个压控电流源的供电端用于输入电源电压VCC，4个压控电流源的参考端接GND，4个压控电流源的电流输出端和电阻R6的一端连接在一起后输出基准电压Vref3，电阻R6的另一端接地。
作为上述恒流模块的一种具体的实施方式，其特征在于：包括MOS管S1、运放1和电阻R7，运放1的正向输入端输入基准电压Vref3，运放1的负向输入端同时连接电阻R7的一端和MOS管S1的源极，运放1的输出端连接MOS管S1的栅极，MOS管S1的漏极为恒流模块的输入端，用于提供充电电流，电阻R7的另一端为恒流模块的输出端，用于接地。
本发明还提供的上述限流电路第一种具体的实施方式及其进一步的实施方式在线性可控硅调光LED驱动器中的应用，其特征在于，还包括：电阻RH1、电阻RL1、电阻RH2、电阻RL2、二极管D2和二极管D3；电阻RH1的一端连接线性可控硅调光LED驱动器正输入端，电阻RH1的另一端连接电阻RL1的一端用于输出采样信号VB1，电阻RH2的一端连接线性可控硅调光LED驱动器负输出端，电阻RH2的另一端连接电阻RL2的一端用于输出采样信号VB2；电阻RL1的另一端、电阻RL2的另一端、恒流模块的输出端和二极管D3的阳极同时接地；二极管D2的阴极连接恒流模块的输入端，二极管D2的阳极和二极管D3的阴极连接在一起后经线性可控硅调光LED驱动器的输出电容连接至线性可控硅调光LED驱动器的正输出端。
作为上述限流电路的第一种具体的实施方式，其特征在于：所述的检测电路为电容电流检测模块；所述的控制电路包括电阻R2、电容C2、比较器1、比较器2、逻辑处理模块、基准调节模块以及恒流模块；
电容电流检测模块的输入端用于输入线性可控硅调光LED驱动器输出电容充电电流的采样信号Vcy，当检测到采样信号Vcy升高时输出电容开始充电的充电信号Vyd；
电阻R2的一端用于输入线性可控硅调光LED驱动器输出电容两端电压超过线性可控硅调光LED驱动器正输出端和负输出端两端电压的值的采样信号VB2，电阻R2的另一端同时连接电容C2的一端、比较器1的负向输入端和比较器2的正向输入端，电容C2的另一端接地，比较器1的正向输入端用于输入基准电压Vref1，比较器2的负向输入端用于输入基准电压Vref2，比较器1的输出端输出结果信号VL，比较器2的输出端输出结果信号VH；
逻辑处理模块依据充电信号Vyd、结果信号VL和结果信号VH，输出基准调节信号Vtz和基准调节信号Vtj；
基准调节模块依据基准调节信号Vtz和基准调节信号Vtj调节其输出的基准电压Vref3的大小，当基准调节信号Vtz电平反转时调节基准电压Vref3增加，当基准调节信号Vtj的电平反转时调节基准电压Vref3减小；
恒流模块依据基准电压Vref3提供充电电流，用于调节线性可控硅调光LED驱动器输出电容的充电电流的大小。
进一步地，逻辑处理模块在收到充电信号Vyd时，按如下逻辑输出：
结果信号VH为高电平，结果信号VL为低电平时，基准调节信号Vtj电平反转，基准调节信号Vtz电平维持不变；
结果信号VH为低电平，结果信号VL为高电平时，基准调节信号Vtz电平反转，基准调节信号Vtj电平维持不变；
结果信号VH为低电平，结果信号VL为低电平时，基准调节信号Vtz和基准调节信号Vtj电平都维持不变。
作为上述电容电流检测模块的一种具体的实施方式，其特征在于：包括比较器3、比较器4、电阻R3、电容C3、二极管D4和二极管D5；比较器3的负向输入端用于输入基准电压Vref4，比较器3的正向输入端用于输入采样信号Vcy，比较器3的输出端连接电容C3的一端，电容C3的另一端同时连接二极管D4的阴极和二极管D5的阳极，二极管D4的阳极同时连接电阻R3的一端和地，二极管D5的阴端同时连接电阻R3的另一端和比较器4的正向输入端，比较器4的负向输入端用于输入基准电压Vref5，比较器4的输出端输出充电信号Vyd。
作为上述逻辑处理模块的一种具体的实施方式，其特征在于：包括与门1和与门2，与门1的第一输入端和与门2的第一输入端连接在一起，用于输入充电信号Vyd，与门1的第二输入端用于输入结果信号VL，与门2的第二输入端用于输入结果信号VH，与门1的输出端输出基准调节信号Vtz，与门2的输出端输出基准调节信号Vtj。
作为上述基准调节模块的一种具体的实施方式，其特征在于：包括双向计数器、压控电流源1、压控电流源2、压控电流源3、压控电流源4和电阻R6；双向计数器的UP输入端输入基准调节信号Vtz，双向计数器的DOWN输入端输入基准调节信号Vtj，双向计数器的输出端Q0连接压控电流源1的电压控制端，双向计数器的输出端Q1连接压控电流源2的电压控制端，双向计数器的输出端Q2连接压控电流源3的电压控制端，双向计数器的输出端Q3连接压控电流源4的电压控制端，4个压控电流源的供电端用于输入电源电压VCC，4个压控电流源的参考端接GND，4个压控电流源的电流输出端和电阻R6的一端连接在一起后输出基准电压Vref3，电阻R6的另一端接地。
作为上述恒流模块的一种具体的实施方式，其特征在于：包括MOS管S1、运放1和电阻R7，运放1的正向输入端输入基准电压Vref3，运放1的负向输入端、电阻R7的一端和MOS管S1的源极连接在一起后输出采样信号Vcy，运放1的输出端连接MOS管S1的栅极，MOS管S1的漏极为恒流模块的输入端，用于提供充电电流，电阻R7的另一端为恒流模块的输出端，用于接地。
本发明还提供上述限流电路第一种具体的实施方式及其进一步的实施方式在线性可控硅调光LED驱动器中的应用，其特征在于，还包括：电阻RH1、电阻RL1、电阻RH2、电阻RL2、二极管D2和二极管D3；电阻RH1的一端连接线性可控硅调光LED驱动器正输入端，电阻RH1的另一端连接电阻RL1的一端用于输出采样信号VB1，电阻RH2的一端连接线性可控硅调光LED驱动器负输出端，电阻RH2的另一端连接电阻RL2的一端用于输出采样信号VB2；电阻RL1的另一端、电阻RL2的另一端、恒流模块的输出端和二极管D3的阳极同时接地；二极管D2的阴极连接恒流模块的输入端，二极管D2的阳极和二极管D3的阴极连接在一起后经线性可控硅调光LED驱动器的输出电容连接至线性可控硅调光LED驱动器的正输出端。
术语含义说明：
母线电压：本申请也称之为电网电压，指的是整流桥两个直流输出端的电压，当电网的交流输入电压AC过零时，母线电压也过零，线性可控硅调光LED驱动器正输入端和负输入端之间的电压也过零。
本发明的工作原理将结合具体的实施例进行详细分析，本发明的有益效果在于：
1、通过控制线性可控硅调光LED驱动器中充电电容的最低电压不低于LED两端电压，实现LED驱动器输出的电流没有纹波；
2、通过控制线性可控硅调光LED驱动器中充电电容的最低电压不会过高，可以获得线性可控硅调光LED驱动器的功率因数PF和效率相对折中，LED驱动器输出的电流没有纹波的最佳配置效果。
附图说明
图1为现有的线性可控硅调光LED驱动***原理图；
图2为本发明第一实施例的限流电路原理图；
图3为本发明第一实施例的限流电路应用原理框图；
图4为本发明第一实施例的过零检测模块和逻辑处理模块的原理图；
图5为本发明第一实施例的基准调节模块和恒流模块的原理图；
图6为本发明第一实施例的工作时序图；
图7为本发明第二实施例的限流电路原理图；
图8为本发明第二实施例的限流电路应用原理框图；
图9为本发明第二实施例的电容电流检测模块和逻辑处理模块的原理图；
图10为本发明第二实施例的基准调节模块和恒流模块的原理图；
图11为本发明第二实施例工作时序图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本发明进行详细说明，以帮助本领域的技术人员更好的理解本发明的发明构思，但本发明权利要求的保护范围不限于下述实施例，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明之发明构思的前提下，没有做出创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围，在介绍实施例的时候仅详细描述本发明的关键模块，也就是信号处理模块的原理，其余驱动模块是常规已知技术模块，不进行描述。
第一实施例
图2为本发明第一实施例的限流电路原理图、图3为本发明第一实施例的限流电路应用原理框图，本实施例的限流电路包括：过零检测模块、比较器1、比较器2、逻辑处理模块、基准调节模块以及恒流模块；本实施例应用于线性可控硅调光LED驱动器中时的***电路包括：电阻RH1、电阻RL1、电阻RH2、电阻RL2、二极管D2和二极管D3。
电阻RH1的一端连接线性可控硅调光LED驱动器正输入端，电阻RH1的另一端连接电阻RL1的一端用于输出采样信号VB1，电阻RH2的一端连接线性可控硅调光LED驱动器负输出端，电阻RH2的另一端连接电阻RL2的一端用于输出采样信号VB2；电阻RL1的另一端、电阻RL2的另一端、恒流模块的输出端和二极管D3的阳极同时接地；二极管D2的阴极连接恒流模块的输入端，二极管D2的阳极和二极管D3的阴极连接在一起后经线性可控硅调光LED驱动器的输出电容连接至线性可控硅调光LED驱动器的正输出端；二极管D2的作用为在输出电容C1放电期间，阻止放电电流流过恒流模块，使得放电电流经过LED后，从二极管D3回到电容负端；二极管D3的作用为为在输出电容C1放电期间，为放电电流经过LED后提供回到电容负端的电流回路。
本实施例的工作原理如下：
当可控调光器接入电网后，可控调光器内部的电容充电，母线电压开始升高，可控调光器内部的电容充电足够击穿其内部的双向稳压二极管，从而触发其内部的可控硅导通，可控调光器内部的可控硅导通期间，由限流单元1提供维持电流，使得可控硅不会异常关断。
母线电压经过分压电阻RH1和RL1进行分压后得到采样信号VB1，采样信号VB1输入到过零检测模块，当过零检测模块检测到采样信号VB1从高电压降低到低电压时输出过零信号，经延时后得到过零复位信号Vzr，经过脉宽处理后得到过零脉冲信号Vzc，Vzr和Vzc会给到逻辑处理模块。
线性可控硅调光LED驱动器负输出端的电压值经过分压电阻RH2和RL2进行分压后得到采样信号VB2，由于输出电容C1的一端和线性可控硅调光LED驱动器的正输出端连接在一起，输出电容C1的另一端和线性可控硅调光LED驱动器的负输出端通过电阻RH2和RL2以及二极管D3连接在一起，因此采样信号VB2能反映出电容C1两端电压超过LED两端电压的值，采样信号VB2输入到比较器1的负向输入端，与比较器1正向输入端输入的基准电压Vref1比较，得到结果信号VL，采样信号VB2还输入到比较器2的正向输入端，与比较器2负向输入端输入的基准电压Vref2比较，得到结果信号VH，两个比较结果信号会输入到逻辑处理模块。
逻辑处理模块会在过零信号来临时，结算VH和VL电平反转情况，并结合VH、VL在结算时的电平状态，得到基准调节信号Vtz和Vtj，具体的漏极关系如下：
在Vtz电平反转时基准调节模块会增加一档其输出的基准电压Vref3，Vtj电平反转时基准调节模块会减小一档其输出的基准电压Vref3，最终输出基准电压Vref3给恒流模块作为调节基准，对电容C1的充电电流进行调节。
选取合适的基准电压表Vref1和Vref2后，就可以保证电容C1两端的电压最低值不会小于LED两端的电压值，使得LED没有电流纹波；电容C1两端的电压也不超过LED两端的电压太多，使得电流畸变程度得到限制，功率因数PF会高于不限制充电电流时的功率因数PF。
需要说明的是，本实施例的限流电路，在应用到可控硅调光LED驱动器后效率会有少许下降，但最终可以得到一个功率因素PF和效率相对折中，并且LED没有电流纹波的最佳配置效果。
图4为本实施例过零检测模块和逻辑处理模块的原理图，图5为本实施例基准调节模块和恒流模块的原理图。
过零检测模块由比较器3、比较器4、电阻R2、电阻R3、电容C2、电容C3、二极管D4和二极管D5构成；比较器3的负向输入端输入采样信号VB1，比较器3的正向输入端连接基准电压Vref4，比较器3的输出端与电阻R2的一端和电容C3的一端相连，电阻R2的另一端与电容C2的一端相连，并作为过零复位信号Vzr的输出端，电容C2的另一端接地；电容C3的另一端同时与二极管D4的阴极和二极管D5的阳极相连，二极管D4的阳极同时与电阻R3的一端和地(GND)相连，二极管D5的阴极同时与电阻R3的另一端和比较器4的正向输入端相连，比较器4的负向输入端连接基准电压Vref5，比较器4的输出端作为过零脉冲信号Vzc的输出端。
逻辑处理模块由D触发器1、D触发器2、或门1、与门1、与门2和与门3构成；与门1的第一输入端和与门3的第一输入端相连后输入过零脉冲信号Vzc，D触发器1的R端和D触发器2的R端相连后输入过零复位信号Vzr，D触发器1的D端、D触发器2的D端与电源电压VCC相连，D触发器1的CP端与结果信号VL、或门1的输入端相连，或门1的第二输入端与D触发器1的Q端相连，或门1的输出端和与门1的输入端相连，与门1输出端输出基准调节信号Vtz；D触发器2的CP端与结果信号VH、与门2的第一输入端、与门3输入端相连，与门2的第二输入端与D触发器2的QN端相连，与门2的输出端与与门3的输入端相连，与门3的输出端输出基准调节信号Vtj。
基准调节模块由双向计数器、压控电流源1、压控电流源2、压控电流源3和压控电流源4构成；双向计数器的UP输入端输入基准调节信号Vtz，双向计数器的DOWN输入端输入基准调节信号Vtj，双向计数器的输出端Q0连接压控电流源1的电压控制端，双向计数器的输出端Q1连接压控电流源2的电压控制端，双向计数器的输出端Q2连接压控电流源3的电压控制端，双向计数器的输出端Q3连接压控电流源4的电压控制端，4个压控电流源的供电端连接电源电压VCC，4个压控电流源的参考端接GND，4个压控电流源的电流输出端都接到电阻R6的一端，这一端输出基准电压Vref3，电阻R6的另一端接参考地GND。
恒流模块由运放1、MOS管S1和电阻R7构成；运放1的正向输入端连接基准电压Vref3，运放1的负向输入端连接电阻R7的一端，同时连接到MOS管S1的源极，电阻R7的另一端连接GND，MOS管S1的栅极连接运放1的输出端，MOS管S1的漏极连接二极管D2的负端。
图6为本发明第一实施例的工作时序图，其中1为高电平，0为低电平，具体分析如下：
当母线电压高于电容C1的电压时，电容C1开始充电，当电容C1的电压高于LED电压时，采样信号VB2随着电容C1的电压的升高开始升高，若一开始采样信号VB2的最低电压低于基准电压Vref1，则结果信号VL为1，随着电容C1充电，当采样信号VB2高于基准电压Vref2时，则结果信号VH变为1，触发器2的QN端变为0；
当母线电压低于电容C1的电压时，电容放电给LED提供能量，采样信号VB2开始下降，当过零信号上升沿来临时，过零脉冲信号Vzc变为1，与门2输出为0，基准调节信号Vtj为0，或门1输出为1，基准调节信号Vtz为1，双向计数器增加1，基准电压Vref3增加一档，接着过零复位信号Vzr变为1，D触发器1和D触发器2的R端变为1，D触发器1的Q端变为0，D触发器2的QN端变为1，过零复位信号Vzr再次变为0时，D触发器复位完成，采样信号VB2低于Vref2时，结果信号VH变为0；
当母线电压再次高于电容C1的电压时，电容C1会再次开始充电，此时分如下两种情况：
(1)采样信号VB2的最低电压(即电容开始充电时刻采样信号VB2的电压)在基准电压Vref1和基准电压Vref2中间，结果信号VL为0，当采样信号VB2随电容充电不断升高至大于基准电压Vref2时，结果信号VH变为1，触发器2的QN端变为0，当过零信号来临时，过零脉冲信号Vzc变为1，与门2输出为0，基准调节信号Vtj为0，因结果信号VL为0，D触发器1Q端为0，或门1输出为0，基准调节信号Vtz为0，双向计数器无变化，基准电压Vref3保持不变，接着过零复位信号Vzr变为1，D触发器1和D触发器2的R端变为1，D触发器1的Q端变为0，D触发器2的QN端变为1，过零复位信号Vzr再次变为0时，D触发器复位完成；
(2)采样信号VB2的最低电压高于基准电压Vref2，采样信号VB2开始增大，则结果信号VH保持为1，结果信号VL保持为0，D触发器1Q端为0，D触发器2QN端为1，当过零信号来临时，过零脉冲信号Vzc变为1，或门1输出为0，与门2输出为1，则基准调节信号Vtj变为1，在过零脉冲信号Vzc变为0时，基准调节信号Vtj变为0，双向计数器计数值减1，基准电压信号Vref3减少一档。
以此往复，选择合适的基准电压Vref1和基准电压Vref2就能使得采样信号VB2的最低电压稳定处于基准电压Vref1和基准电压Vref2之间，最终实现自适应的调节。
第二实施例
图7为本发明第二实施例的限流电路原理图、图8为本发明第二实施例的限流电路应用原理框图，本实施例与第一实施例不同之处在于将其中的过零检测模块更改为电容电流检测模块。比较器1和比较器2与采样信号VB2之间加入了RC延时，逻辑控制模块控制逻辑改变。
本实施例与第一实施例的工作原理不同之处如下：
第一实施例是在母线电压过零时刻进行控制，共分四种情况，而第二实施例是在输出电容C1开始充电时刻进行控制，共分三种情况。
在第二实施案例中，当母线电压大于输出电容C1两端电压时，输出电容C1开始充电，此时的采样信号VB2为最小值。
当电容电流检测模块在输入的采样信号Vcy升高时，即此时电容开始充电，VB2电压值为最小值，输出充电信号Vyd给逻辑处理模块，在充电信号Vyd来临时，Vyd变为1，会分三种情况：
(1)如果VB2经过RC延时的电压值高于Vref2，VL为0，VH为1，则逻辑处理模块给基准调节模块的基准调节信号Vtj电平反转，Vtz电平不反转，双向计数器计数增加1，基准电压Vref3增加一档；
(2)如果VB2经过RC延时的电压值在Vref2和Vref1之间，VH为0，VL为0，则Vtz和Vtj电平不反转，双向计数器计数不变化，基准电压Vref3不变化；
(3)如果VB2经过RC延时的电压值低于Vref1，VH为0，VL为1，则Vtz电平反转，双向计数器计数减小1，基准电压Vref3减小一档。
图9为本实施例的电容电流检测模块和逻辑处理模块的原理图，图10为本实施例的基准调节模块和恒流模块的原理图。
与第一实施例不同的是：
恒流模块中运放1的负向输入端、电阻R7的一端和MOS管S1的源极连接在一起后还输出采样信号Vcy。
电容电流检测模块由比较器3、比较器4、电容C3、二极管D4、二极管D5、电阻R3构成；比较器3的正向输入端输入采样信号Vcy，比较器3的反相输入端与电压基准Vref4相连，比较器3的输出端与电容C3的一端相连，电容C3的另一端与二极管D4的阴极和二极管D5的阳极相连，二极管D4的阳极同时与电阻R3的一端和GND相连，二极管D5的阴极同时与电阻R3的另一端、比较器4的正向输入端相连，比较器4的负向输入端与电压基准Vref5相连，比较器4的输出端输出电容开始充电的充电信号Vyd，充电信号Vyd为窄脉冲信号。
逻辑处理模块由与门1和与门2构成；与门1的第一输入端和与门2的第一输入端输入端相连后输入充电信号Vyd，与门1的第二输入端输入结果信号VL，与门2的第二输入端输入结果信号VH，与门1的输出端输出基准调节信号Vtz，与门2的输出端输出基准调节信号Vtj。
图11为本发明第二实施例的工作时序图，其中1为高电平，0为低电平，具体分析如下：
当母线电压高于电容电压时，电容开始充电，充电信号Vyd变为1；
如果此时RC延时后的采样信号VB2小于基准电压Vref1，结果信号VL为1，结果信号VH为0，则基准调节信号Vtz变为1，基准调节信号Vtj保持0，待充电信号Vyd变为0时，基准调节信号Vtz变为0，双向计数器计数值增加1，基准电压Vref3增加一档；
如果此时RC延时后的采样信号VB2在基准电压Vref1和基准电压Vref2之间，结果信号VL为0，结果信号VH为0，则基准调节信号Vtz保持0，基准调节信号Vtj保持0，双向计数器计数值保持不变，基准电压Vref3保持不变；
如果此时RC延时后的采样信号VB2大于基准电压Vref2，结果信号VL为0，结果信号VH为1，则基准调节信号Vtz保持0，基准调节信号Vtj变为1，待充电信号Vyd变为0时，基准调节信号Vtj变为0，双向计数器计数值减小1，基准电压Vref3减小一档。
以此往复，选择合适的基准电压Vref1和基准电压Vref2就能使得采样信号VB2的最低电压稳定处于基准电压Vref1和基准电压Vref2之间，最终实现自适应的调节。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，对三角波发生模块、占空比产生模块和逻辑处理莫得进行改进和润饰也应视为本发明的保护范围，这里不再用实施例赘述，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (15)
1.一种限流电路，用于限制线性可控硅调光LED驱动器输出电容的充电电流，其特征在于：包括检测电路和控制电路；
所述的检测电路，用于检测线性可控硅调光LED驱动器正输入端和负输入端之间的电压过零时刻，或者检测线性可控硅调光LED驱动器的输出电容开始充电时刻；
所述的控制电路，用于当检测到线性可控硅调光LED驱动器正输入端和负输入端之间的电压过零时，或者检测到线性可控硅调光LED驱动器的输出电容开始充电时，依据线性可控硅调光LED驱动器负输出端的电压值采样信号VB2，进行如下控制：
当采样信号VB2的最小值＜最低阈值时，增大输出电容的充电电流；
当采样信号VB2的最小值＞最高阈值时，减小输出电容的充电电流；
当最低阈值≤采样信号VB2的最小值≤最高阈值时，维持输出电容的充电电流不变。
2.根据权利要求1所述的限流电路，其特征在于：所述的检测电路为过零检测模块；所述的控制电路包括比较器1、比较器2、逻辑处理模块、基准调节模块以及恒流模块；
过零检测模块的输入端用于输入线性可控硅调光LED驱动器正输入端和负输入端之间电压的采样信号VB1，当检测到采样信号VB1从高电压降低到低电压时输出过零信号，并将该过零信号经延时处理后得到过零复位信号Vzr、经脉宽处理后得到过零脉冲信号Vzc；
比较器1的正向输入端用于输入基准电压Vref1，比较器2的负向输入端用于输入基准电压Vref2，比较器1的负向输入端和比较器2的正向输入端连接在一起，用于输入线性可控硅调光LED驱动器输出电容两端电压超过线性可控硅调光LED驱动器正输出端和负输出端两端电压的值的采样信号VB2，比较器1的输出端输出结果信号VL，比较器2的输出端输出结果信号VH；
逻辑处理模块依据过零复位信号Vzr、过零脉冲信号Vzc、结果信号VL和结果信号VH，输出基准调节信号Vtz和基准调节信号Vtj；
基准调节模块依据基准调节信号Vtz和基准调节信号Vtj调节其输出的基准电压Vref3的大小，当基准调节信号Vtz电平反转时调节基准电压Vref3增加，当基准调节信号Vtj的电平反转时调节基准电压Vref3减小；
恒流模块依据基准电压Vref3提供充电电流，用于调节线性可控硅调光LED驱动器输出电容的充电电流的大小。
3.根据权利要求2所述的限流电路，其特征在于：逻辑处理模块在收到过零复位信号Vzr和过零脉冲信号Vzc时，按如下逻辑输出：
结果信号VL无电平反转情况，且电平状态为高电平时，基准调节信号Vtz电平反转、基准调节信号Vtj电平维持不变；
结果信号VL有电平反转情况，且电平状态为任意状态时，基准调节信号Vtz电平反转、基准调节信号Vtj电平维持不变；
结果信号VH无电平反转情况，且电平状态为高电平时，基准调节信号Vtz电平维持不变、基准调节信号Vtj电平反转；
结果信号VH有电平反转情况，且电平状态为任意状态时，基准调节信号Vtz、基准调节信号Vtj电平均维持不变。
4.根据权利要求2所述的限流电路，其特征在于：过零检测模块包括比较器3、比较器4、电阻R2、电阻R3、电容C2、电容C3、二极管D4和二极管D5；比较器3的负向输入端用于输入采样信号VB1，比较器3的正向输入端用于输入基准电压Vref4，比较器3的输出端同时连接电阻R2的一端和电容C3的一端，电阻R2的另一端和电容C2的一端连接在一起，输出过零复位信号Vzr，电容C2的另一端接地；电容C3的另一端同时连接二极管D4的阴极和二极管D5的阳极，二极管D4的阳极同时连接电阻R3的一端和地，二极管D5的阴端同时连接电阻R3的另一端和比较器4的正向输入端，比较器4的负向输入端用于输入基准电压Vref5，比较器4的输出端输出过零脉冲信号Vzc。
5.根据权利要求2所述的限流电路，其特征在于：逻辑处理模块包括D触发器1、D触发器2、或门1、与门1、与门2和与门3；D触发器1的R端和D触发器2的R端连接在一起用于输入过零复位信号Vzr，与门1的第一输入端和与门3的第一输入端连接在一起用于输入过零脉冲信号点Vzc，D触发器1的D端和D触发器2的D端连接在一起用于输入电源电压VCC；D触发器1的CP端和或门1的第一输入端连接在一起用于输入结果信号VL，或门1的第二输入端连接D触发器1的Q端，或门1的输出端连接与门1的第二输入端，与门1的输出端输出基准调节信号Vtz；D触发器2的CP端和与门2的第一输入端连接在一起用于输入结果信号VH，与门2的第二输入端连接D触发器2的QN端，与门2的输出端连接与门3的第二输入端，与门3的输出端输出基准调节信号Vtj。
6.根据权利要求2所述的限流电路，其特征在于：基准调节模块包括双向计数器、压控电流源1、压控电流源2、压控电流源3、压控电流源4和电阻R6；双向计数器的UP输入端输入基准调节信号Vtz，双向计数器的DOWN输入端输入基准调节信号Vtj，双向计数器的输出端Q0连接压控电流源1的电压控制端，双向计数器的输出端Q1连接压控电流源2的电压控制端，双向计数器的输出端Q2连接压控电流源3的电压控制端，双向计数器的输出端Q3连接压控电流源4的电压控制端，4个压控电流源的供电端用于输入电源电压VCC，4个压控电流源的参考端接GND，4个压控电流源的电流输出端和电阻R6的一端连接在一起后输出基准电压Vref3，电阻R6的另一端接地。
7.根据权利要求2所述的限流电路，其特征在于：恒流模块包括MOS管S1、运放1和电阻R7，运放1的正向输入端输入基准电压Vref3，运放1的负向输入端同时连接电阻R7的一端和MOS管S1的源极，运放1的输出端连接MOS管S1的栅极，MOS管S1的漏极为恒流模块的输入端，用于提供充电电流，电阻R7的另一端为恒流模块的输出端，用于接地。
8.权利要求2至7所述限流电路在线性可控硅调光LED驱动器中的应用，其特征在于，还包括：电阻RH1、电阻RL1、电阻RH2、电阻RL2、二极管D2和二极管D3；电阻RH1的一端连接线性可控硅调光LED驱动器正输入端，电阻RH1的另一端连接电阻RL1的一端用于输出采样信号VB1，电阻RH2的一端连接线性可控硅调光LED驱动器负输出端，电阻RH2的另一端连接电阻RL2的一端用于输出采样信号VB2；电阻RL1的另一端、电阻RL2的另一端、恒流模块的输出端和二极管D3的阳极同时接地；二极管D2的阴极连接恒流模块的输入端，二极管D2的阳极和二极管D3的阴极连接在一起后经线性可控硅调光LED驱动器的输出电容连接至线性可控硅调光LED驱动器的正输出端。
9.根据权利要求1所述的限流电路，其特征在于：所述的检测电路为电容电流检测模块；所述的控制电路包括电阻R2、电容C2、比较器1、比较器2、逻辑处理模块、基准调节模块以及恒流模块；
电容电流检测模块的输入端用于输入线性可控硅调光LED驱动器输出电容充电电流的采样信号Vcy，当检测到采样信号Vcy升高时输出电容开始充电的充电信号Vyd；
电阻R2的一端用于输入线性可控硅调光LED驱动器输出电容两端电压超过线性可控硅调光LED驱动器正输出端和负输出端两端电压的值的采样信号VB2，电阻R2的另一端同时连接电容C2的一端、比较器1的负向输入端和比较器2的正向输入端，电容C2的另一端接地，比较器1的正向输入端用于输入基准电压Vref1，比较器2的负向输入端用于输入基准电压Vref2，比较器1的输出端输出结果信号VL，比较器2的输出端输出结果信号VH；
逻辑处理模块依据充电信号Vyd、结果信号VL和结果信号VH，输出基准调节信号Vtz和基准调节信号Vtj；
基准调节模块依据基准调节信号Vtz和基准调节信号Vtj调节其输出的基准电压Vref3的大小，当基准调节信号Vtz电平反转时调节基准电压Vref3增加，当基准调节信号Vtj的电平反转时调节基准电压Vref3减小；
恒流模块依据基准电压Vref3提供充电电流，用于调节线性可控硅调光LED驱动器输出电容的充电电流的大小。
10.根据权利要求9所述的限流电路，其特征在于：逻辑处理模块在收到充电信号Vyd时，按如下逻辑输出：
结果信号VH为高电平，结果信号VL为低电平时，基准调节信号Vtj电平反转，基准调节信号Vtz电平维持不变；
结果信号VH为低电平，结果信号VL为高电平时，基准调节信号Vtz电平反转，基准调节信号Vtj电平维持不变；
结果信号VH为低电平，结果信号VL为低电平时，基准调节信号Vtz和基准调节信号Vtj电平都维持不变。
11.根据权利要求9所述的限流电路，其特征在于：电容电流检测模块包括比较器3、比较器4、电阻R3、电容C3、二极管D4和二极管D5；比较器3的负向输入端用于输入基准电压Vref4，比较器3的正向输入端用于输入采样信号Vcy，比较器3的输出端连接电容C3的一端，电容C3的另一端同时连接二极管D4的阴极和二极管D5的阳极，二极管D4的阳极同时连接电阻R3的一端和地，二极管D5的阴端同时连接电阻R3的另一端和比较器4的正向输入端，比较器4的负向输入端用于输入基准电压Vref5，比较器4的输出端输出充电信号Vyd。
12.根据权利要求9所述的限流电路，其特征在于：逻辑处理模块包括与门1和与门2，与门1的第一输入端和与门2的第一输入端连接在一起，用于输入充电信号Vyd，与门1的第二输入端用于输入结果信号VL，与门2的第二输入端用于输入结果信号VH，与门1的输出端输出基准调节信号Vtz，与门2的输出端输出基准调节信号Vtj。
13.根据权利要求9所述的限流电路，其特征在于：基准调节模块包括双向计数器、压控电流源1、压控电流源2、压控电流源3、压控电流源4和电阻R6；双向计数器的UP输入端输入基准调节信号Vtz，双向计数器的DOWN输入端输入基准调节信号Vtj，双向计数器的输出端Q0连接压控电流源1的电压控制端，双向计数器的输出端Q1连接压控电流源2的电压控制端，双向计数器的输出端Q2连接压控电流源3的电压控制端，双向计数器的输出端Q3连接压控电流源4的电压控制端，4个压控电流源的供电端用于输入电源电压VCC，4个压控电流源的参考端接GND，4个压控电流源的电流输出端和电阻R6的一端连接在一起后输出基准电压Vref3，电阻R6的另一端接地。
14.根据权利要求9所述的限流电路，其特征在于：恒流模块包括MOS管S1、运放1和电阻R7，运放1的正向输入端输入基准电压Vref3，运放1的负向输入端、电阻R7的一端和MOS管S1的源极连接在一起后输出采样信号Vcy，运放1的输出端连接MOS管S1的栅极，MOS管S1的漏极为恒流模块的输入端，用于提供充电电流，电阻R7的另一端为恒流模块的输出端，用于接地。
15.权利要求9至14所述限流电路在线性可控硅调光LED驱动器中的应用，其特征在于，还包括：电阻RH1、电阻RL1、电阻RH2、电阻RL2、二极管D2和二极管D3；电阻RH1的一端连接线性可控硅调光LED驱动器正输入端，电阻RH1的另一端连接电阻RL1的一端用于输出采样信号VB1，电阻RH2的一端连接线性可控硅调光LED驱动器负输出端，电阻RH2的另一端连接电阻RL2的一端用于输出采样信号VB2；电阻RL1的另一端、电阻RL2的另一端、恒流模块的输出端和二极管D3的阳极同时接地；二极管D2的阴极连接恒流模块的输入端，二极管D2的阳极和二极管D3的阴极连接在一起后经线性可控硅调光LED驱动器的输出电容连接至线性可控硅调光LED驱动器的正输出端。
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