CN115669223A - 驱动电路、led电路和驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种驱动电路包括用于转换供电电压(例如，经整流的市电)的开关模式功率转换器电路，包括能量存储部件和主控制开关。能量存储部件放电以在主控制开关切换时向输出负载提供经调节的DC电流。使用时变偏移来调制经调节的电流，从而控制能量存储部件两端的电压。以此方式，能量存储部件两端的电压以安全裕度被保持在供电电压以上，并且这用于防止输入电流尖峰并且因此防止驱动器电路的效率降低。

Description

驱动电路、LED电路和驱动方法

技术领域

本发明涉及一种驱动电路，特别是用于驱动LED负载的驱动电路。

背景技术

LED照明已经流行了若干年，并且用户对光质量的要求不断增加。

许多照明应用需要高功率因数和低总谐波失真，同时还保持无闪烁光输出。特别是对于室内专业应用，照明闪烁会引起眼睛的不适并且还使工作任务更加困难。

通常，使用双级驱动器以便于实现高功率因数以及无闪烁应用。随着对成本的日益严格的要求，单级拓扑(或1.5级拓扑)将是优选的，以平衡成本和性能。

流行的单级驱动器拓扑的示例是SEPIC转换器和Cuk转换器，以提供低成本和合理的性能。单级转换器仅具有一个控制输入来定义驱动器的设置，而不是具有单独的PFC级。在实现功率因数校正的一些单级驱动器设计(下面进一步讨论)中遇到的问题是，输入电流中可能出现电流尖峰，降低了驱动器的功率因数和总谐波失真(THD)。

如果存储在与负载串联的电容器上的电压下降到整流的输入电压以下，则可能导致这种情况，使得电流可以直接从输入端流出，以在没有任何控制的情况下对电容器充电。

可通过选择驱动器电路中的适当部件值来移除电流尖峰，但这是以降低的效率、和/或更大且更昂贵的部件为代价的。

因此，需要一种改进的驱动器设计，其能够避免输入电流尖峰，而不会对***效率或所需部件的成本产生显著影响。

US2012/0320641A1公开了一种控制相位角以提供能量存储电容器两端的电压与输入电压之间的裕度的方法。

20110140630A1公开了一种具有输出电流控制的SEPIC转换器，其使用固定参考电流。

发明内容

本发明由权利要求限定。

本发明的构思是提供参考电流的时变调整，用以控制来自驱动器的经调节的电流的生成，该驱动器使用开关模式功率转换器。特别地，提供时变偏移来调制经调节的(输出)电流。通过调制电流，限制了能量存储部件的放电，并保持了能量存储部件两端的电压。以此方式，可以通过确保开关模式功率转换器的能量存储部件(例如电容器)两端的电压保持高于供电电压来避免输入电流尖峰。因此，当供电电压对能量存储部件充电时，充电受到控制。

根据本发明，提供了一种驱动电路，包括：

转换器，包括：

输入端，用于接收具有周期性波纹的供电电压，该供电电压具有峰部分和谷部分；

开关模式功率转换器电路，用于转换供电电压，该开关模式功率转换器电路包括能量存储部件和主控制开关；

输出端；以及

电流传感器，用于感测在输出端处递送的输出电流并产生感测的电流信号；

控制电路，用于控制转换器电路的主控制开关的切换，其中能量存储部件适于在主控制开关的切换时放电以在输出端处提供经调节的DC电流；以及

调制电路，用于向控制电路施加时变偏移以调制经调节的电流，从而控制能量存储部件两端的电压，其中调制电路包括斜坡电路，用于产生与静态参考电流信号组合的时变斜坡信号，从而产生经调制的参考电流信号，并且控制电路包括比较器电路，用于将感测的电流信号与经调制的参考电流信号进行比较，并且比较器的输出用于为控制电路提供电流反馈信号，从而时变偏移适于确保能量存储部件两端的电压的高于供电电压的裕度。

该驱动器以这样的方式调整经调节的电流，即通过确保存储在能量存储部件两端的电压保持在供电电压之上(即安全裕度)来减小转换器的能量存储部件两端的电压波纹。该措施可用于防止电流从控制电路的控制之外的供电电压流向能量存储部件。这种电流的流动可以引起从电源汲取的输入电流中的电流尖峰。本发明能够防止这些电流尖峰，同时避免增大能量存储部件的尺寸并避免使用不期望的其它部件值(诸如电感)。

当供电电压处于其谷部分时，时变偏移例如减小了经调节的电流。这样的效果是减少能量从能量存储部件的释放，并且从而保持能量存储部件两端的更均匀(高)电压。

偏移例如对应于小于5％的经调节的电流的对经调节的电流的修改，谷部分是具有振幅低于供电电压的平均振幅的30％的部分。由减小的电流引起的输出的损失可以通过增加峰部分处的经调节的电流来补偿，在这种情况下，能量存储部件已经由供电电压的峰部分充电到高电压。因此，能量存储部件可以释放更多的能量，同时仍然保持安全裕度。峰部分是振幅高于供电电压的平均振幅的70％的部分。

注意，峰部分和谷部分的这些定义在某种程度上是任意的。电流的调制相对较小(诸如5％)，使得对LED电流以及因此对光输出的影响不可感知或几乎不可感知。5％的闪烁也可以由产品认证机构接受。

当在能量存储部件释放能量的时间段内切换主控制开关时，时变偏移例如在谷部分的供电电压减小期间减小经调节的电流，使得能量存储部件适于以有限的方式放电。能量存储部件从而具有保持的电压，使得能量存储部件上的电压保持高于供电电压，尤其是当到达供电电压的峰部分时。

由此偏移确保在能量存储部件上存在足够的保持电压，使得在随后的操作阶段中，在主控制开关断开以允许供电电压对能量存储部件充电的情况下，电压保持高于供电电压。

当在能量存储部件释放能量的时间段内切换主开关时，时变偏移例如在峰部分的供电电压增加期间增加经调节的电流，其中经调节的电流的增加适于补偿谷部分中经调节的电流的减小，使得平均电流满足经调节的DC电流。

因此，不影响由驱动器实现的期望的总电流调节。

因此，通过调整电流反馈控制回路中使用的参考电流来实现调制。这避免了改变反馈控制方法本身的需要。可以简单地通过预处理参考电流信号来实现调制。

斜坡电路用于产生作为时变斜坡信号的三角形时变偏移信号。斜坡信号产生器是简单的低成本电路，其可用于调整参考电流信号。它例如由方波信号驱动。

斜坡电路适于产生斜坡信号，使得经调制的参考电流信号在AC市电的零交叉点处具有谷值，并且在AC市电的峰值处具有峰值。

该调制参考电流使得输出电流在AC市电的零交叉点处较小，因此此时电容器中的能量被保留；并且当AC市电处于峰值时，电容器中被保留的能量足以将电容器上的电压以安全裕度保持在峰值AC市电之上，因此防止涌入/尖峰输入电流。

开关模式功率转换器电路例如包括具有输入级和输出级的1.5级开关模式功率转换器，其中输入级包括不同于能量存储部件的功率换向电感器，并且能量存储部件包括串联在输入级和输出级之间的电容器。

所谓的1.5级转换器具有输入级和输出级，但是使用单个共享控制开关，并且因此只有一个控制电路。单个控制开关控制功率换向电感器和能量存储部件(例如，电容器)两者的充电和放电。

在该示例中，能量存储电容器是串联在输入端和输出端之间的体存储电容器，并且在开关模式功率转换器的循环操作期间从电源充电并放电到负载。

特别是：

当主控制开关接通时，输入级适于从供电电压对功率换向电感器充电，并且能量存储部件适于放电到输出级中；以及

当主控制开关断开时，输入级适于允许功率换向电感器和供电电压对能量存储部件充电，并且输出级适于释放先前来自能量存储部件的放电。

在第一示例中，转换器包括SEPIC转换器，其中输入级包括与输入端和主控制开关串联至接地的功率换向电感器，并且输出级包括与输出端串联的二极管和并联电感器，其中输入级还包括在输入端处的串联二极管。

在第二示例中，转换器包括Cuk转换器，其中输入级包括与输入端和主控制开关串联至接地的功率换向电感器，并且输出级包括与输出端串联的电感器和并联二极管，其中输入级还包括在输入端处的串联二极管。

在第三示例中，转换器包括BiFRED转换器，其中输入级包括与输入端和主控制开关串联接地的功率换向电感器，并且输出级包括与输出端串联的二极管和并联变压器，其中输入级还包括在输入端处的串联二极管。

因此，存在不同的转换器拓扑，其可用在本发明的驱动电路中。

本发明还提供了一种LED电路，包括：

如上定义的驱动电路；以及

连接到转换器的输出端的LED装置。

LED电路例如还包括：

AC输入；

整流器；以及

跨整流器的输出端并联的平滑电容器，

其中整流器的输出端包括具有周期性波纹的供电电压。

因此，LED电路由AC输入(诸如市电)驱动，并且利用单级(或1.5级)驱动器拓扑来递送高功率因数和低总谐波失真。

本发明还提供了一种驱动方法，包括：

接收具有周期性波纹的供电电压，该供电电压具有峰部分和谷部分；

使用开关模式功率转换器来转换供电电压，该开关模式功率转换器电路包括能量存储部件和主控制开关；

控制开关模式功率转换器电路的主控制开关的切换以在输出端处提供经调节的电流，其中能量存储部件适于在主控制开关的切换时放电以提供经调节的DC电流；

感测在输出端处递送的输出电流并产生感测的电流信号；以及

使用时变偏移来调制经调节的电流，从而控制能量存储部件两端的电压，从而确保能量存储部件两端的电压的高于供电电压的裕度，

其中使用时变偏移进行调制的步骤包括：产生时变斜坡信号，用于与静态参考电流信号组合以产生经调制的参考电流信号；

并且控制主控制开关的切换的步骤包括将感测的电流信号与经调制的参考电流信号进行比较，并且该比较的输出用于提供用于控制的电流反馈信号。

该方法可以包括在谷部分的供电电压减小期间使用时变偏移来减小经调节的电流，使得能量存储部件适于以受限的方式放电。从而具有保持的电压，使得能量存储部件上的电压保持高于峰部分中的供电电压，其中产生斜坡信号，使得经调制的参考电流信号在AC市电的零交叉点处具有谷值和在AC市电的峰处具有峰值。

本发明的这些和其他方面将从下文所述的实施例中显而易见，并将参考这些实施例而得以阐明。

附图说明

为了更好地理解本发明，并且为了更清楚地示出如何实现本发明，现在将仅通过示例的方式参考附图，在附图中：

图1示出了1.5级SEPIC(单端初级电感器)转换器；

图2示出了1.5级Cuk转换器；

图3示出了BiFRED转换器；

图4示出了当输入电流中出现电流尖峰时，针对图1的电路的操作的波形；

图5示出了根据本发明调整的修改的SEPIC电路；

图6用于示出图5的电路的操作，但没有调制电路；以及

图7用于示出具有调制电路的图5的电路的操作。

具体实施方式

将参照附图描述本发明。

应当理解，详细描述和特定示例虽然指示了装置、***和方法的示例性实施例，但是旨在仅用于说明的目的，而不旨在限制本发明的范围。本发明的装置、***和方法的这些和其它特征，方面和优点将从以下描述、所附权利要求和附图中变得更好理解。应当理解，附图仅仅是示意性的并且没有按比例绘制。还应当理解，在整个附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。

本发明提供了一种驱动电路，该驱动电路包括用于转换供电电压(例如，经整流的电源)的开关模式功率转换器电路，该驱动电路包括能量存储部件和主控制开关。能量存储部件放电以在主控制开关切换时向输出负载提供经调节的DC电流。使用时变偏移来调制经调节的电流，从而控制能量存储部件两端的电压。以此方式，能量存储部件两端的电压以安全裕度保持在供电电压之上，并且这用于防止供电电压变得高于能量存储部件两端的电压，并且用于防止不能被控制的输入电流尖峰，并且因此防止驱动电路的功率因数THD降低。

图1以示意图形式示出了1.5级SEPIC(单端初级电感器)转换器。提供经整流的AC信号Vrec作为输入。该转换器包括与输入端串联的第一功率换向电感器L1和用作能量存储部件的串联电容器C1。它们之间的结点(电感器L1的输出侧和电容器C1的输入侧之间的连接)通过电流感测电阻器Rs1并通过主控制开关Q1连接到地。因此，第一电感器L1在输入端和接地之间与主控制开关Q1串联。这些部件定义了输入级。电流感测电阻器Rs1用于感测流过主控制开关Q1的电感器电流。

通过使用来自与LED电流相关的反馈信号的参考信号，使用Rs1的电流感测信号被用于峰值电流控制。通过主控制开关Q1的电流信号也用于过电流保护。

输出级包括并联电感器L2(在电容器C1的输出侧和接地之间)和与输出端串联的二极管D1。输出端是示为具有并联存储电容器C_LED的LED级，并且另一电流感测电阻器Rs2与LED负载串联以用于感测输出电流。

上述部件对应于标准SEPIC转换器。在输入端处增加了额外的反向二极管D2，并且电容器C1被实现为高电容的体(bulk)电容器。这被称为修改的SEPIC(“m-SEPIC”)电路。这种修改实现了高PF操作。

体电容器的尺寸取决于电路的功率。电容器可以例如是10μF，而对于常规SEPIC电路，几百nF是典型的。

二极管D2确保体电容器C1的能量不会流回到输入端。此外，电感比L2/L1始终保持体电容器电压足够高，以在没有电流波纹的情况下保持LED电流。

控制器10，特别是控制电路，基于感测的电流控制主开关的操作。控制器控制主控制开关以实现期望的输出的经调节的电流，特别是通过控制主控制开关的切换占空比(和/或频率)。

当主开关Q1接通时，供电电压对电感器L1充电，而电容器C1对电感器L2放电，它们两者都通过开关Q1进行。当主开关Q1关断时，电感L1和供电电压形成升压转换器，以对电容器C1充电；而电感器L2续流以经由二极管D1向LED释放电流。

图2示出了1.5级Cuk转换器。提供经整流的AC信号Vrec作为输入。转换器同样地包括与输入端串联的第一功率换向电感器L1和用作能量存储部件的串联电容器C1。它们之间的结点(电感器L1的输出侧和电容器C1的输入侧之间的连接)通过电流感测电阻器Rs1和主控制开关Q1连接到地。因此，第一电感器L1与输入端和主控制开关Q1串联接地。这些部件定义了输入级。电流感测电阻器Rs1用于感测电感器电流。

输出级包括在电容器C1的输出侧和接地之间的并联二极管D10以及与输出端串联的电感器L20。输出是示为具有并联存储电容器C_LED的LED级(具有与图1相反的极性)。另一个电流感测电阻器Rs2与LED负载串联，用于感测输出电流。

上述部件对应于标准Cuk转换器。同样地添加有额外的反向二极管D2，并且电容器C1被实现为高电容的体电容器。

当主开关Q1接通时，供电电压对电感器L1充电，而电容器C1对电感器L20和LED放电，两者都通过开关Q1进行。当主开关Q1关断时，电感L1和供电电压形成升压转换器，经由D10对电容C1充电；而电感器L20续流以经由二极管D10向LED释放电流。

图3示出了BiFRED(升压集成回扫)转换器。这对应于图1的SEPIC转换器，但是用具有初级侧绕组TP和次级侧绕组TS的变压器代替电感器L2。变压器的初级侧形成输入级的电感器，而变压器的次级侧形成输出级的部分，并将电流递送到负载。如图1所示，提供整流的AC信号Vrec作为输入。该转换器包括与输入端串联的第一功率换向电感器L1和用作能量存储部件的串联电容器C1。它们之间的结点(电感器L1的输出侧和电容器C1的输入侧之间的连接)通过电流感测电阻器Rs1并通过主控制开关Q1接地。因此，第一电感器L1在输入端和接地之间与主控制开关Q1串联。这些部件定义了输入级。电流感测电阻器Rs1用于感测流过主控制开关Q1的电感器电流。当主开关Q1接通时，Vrec对电感器L1充电；并且电容器C1经由初级侧绕组TP放电并将能量存储在变压器中。当主开关Q1关断时，Vrec和电感器L1释放能量以对电容器C1和初级侧绕组TP充电；初级侧TP将在主开关接通期间从C1释放的存储能量和来自Vrec和电感器L1的输入能量传递到次级侧绕组TS和负载LED。

在备选的拓扑结构中，C1被移动到初级侧绕组TP和接地之间，但原理相同。

变压器在输入级和输出级之间提供隔离桥，并且输出级具有与次级绕组TS串联到输出端的二极管D1。

在这些电路的每一个中，输入端接收具有周期性波纹的供电电压(Vrec)，该供电电压具有峰部分和谷部分。输入例如是经整流的市电信号。谷部分可以被定义为具有振幅低于供电电压的平均振幅的30％的部分，而峰部分可以被定义为具有振幅高于供电电压的平均振幅的70％的部分。

而且，在这些电路的每一个中，当主控制开关Q1接通时，输入级从供电电压对功率换向电感器L1充电。在此期间，电容器C1向输出级放电(放电被存储在输出级的电感器中)。当主控制开关Q1关断时，输入级允许功率换向电感器L1和供电电压对电容器C1充电。输出级(电感器)释放先前由电容器C1提供的放电。换句话说，电流从输入端经由换向电感器L1和电容器C1被递送到负载(以及连同来自电感器L2，L20的电流)。

与具有两个单独的控制机构的两级驱动器不同，该两个单独的控制机构中的一个控制机构用于控制电感器L1的电流以实现低的总谐波失真，并且一个控制机制用于控制L2的电流以调节LED电流并实现无闪烁操作)，没有单独的功率因数校正级的1.5级拓扑仅具有一个控制机构来保持没有LED电流波纹。

对于给定的输入和输出电压，体电容器上的电压由电感L2/L1的比率确定。较高的比率对应于体电容器上的较高电压，这有助于消除市电中的电流尖峰。

在上述类型的转换器以及其它未提及的转换器中，体电容器电压应当高于市电整流电压Vrec，否则当主开关Q1断开时，电流将直接流过D2、L1和L2以对体电容器C1直接充电而没有任何控制。这导致输入电流上的不期望的尖峰，降低了电路的效率。

图4示出了当这些电流尖峰出现时，针对图1的电路的操作的波形。

顶部曲线图示出了通过电感器L2的电流I_L2。第二曲线图示出了通过电感器L1的电流I_L1。第三曲线示出了整流市电电压Vrec和电容器C1两端的电压V_C1。底部曲线图示出了输入电流I_IN和LED电流I_LED。在区域30中示出了输入电流中的电流尖峰。在图4中，电压V_C1已经接触并延伸到信号Vrec的峰部分中的电压Vrec以下，使得电压Vrec直接对电容器C1充电，而不受升压电感器L1控制或限制。这导致相对大的电流尖峰30。

有两种已知的方法来消除电流尖峰。第一种是增加比率L2/L1，第二种是增加体电容器C1的尺寸。L1的较小电感(以增加L2/L1)导致通过L1和通过主控制开关的峰值电流快速上升，这对效率有害。体电容器影响尺寸和成本。

本发明提供了一种调制电路，以将时变偏移添加到控制电路以调制经调节的(输出)电流，从而控制放电并从而控制能量存储部件(即，电容器C1)两端的电压。时变偏移确保能量存储部件两端的电压的安全裕度高于供电电压。这影响LED电流波纹和输出功率。以这种方式控制SEPIC/Cuk/BiFRED电路的输出功率(例如，第二半级)，以便最小化体电容器电压变化，并且从而去除输入电流尖峰。本发明提供了一种能够提高***效率的灵活设计。

图5示出了根据本发明来调整的修改的SEPIC电路。可以对Cuk电路或BiFRED电路进行相同的调整。

电路接收市电输入V_AC。输入通过EMI电感器L_EMI被供应到二极管桥式整流器40。整流器具有输出平滑电容器Crec。

整流器的输出Vrec被提供给图1所示类型的转换器。相同的部件被给予相同的参考标记，即，功率换向电感器L1，二极管D1、D2，能量存储部件(电容器)C1，第二电感器L2以及电流感测电阻器Rs1和Rs2。

大范围的电路的输出电压导致大范围的体电容器电压，这使电路设计复杂化。

为了优化效率，L2和L1的电感之间的比率具有临界值(例如，L1＝1mH和L2＝2.4mH)。较高的L1值意味着较低的PFC电流，但是较低的比率L2/L1，这因此降低了在操作期间体电容器C1的电压，并且因此增加了输入电流尖峰的机会。

控制电路10包括用于产生用于主控制开关Q1的栅极信号的IC控制器42。

IC控制器42接收输出电压V_OUT的缩放版本作为第一反馈参数，并且接收电流感测电阻器Rs1两端的电压作为第二反馈参数。

电路44用于固定操作的频率，并且与本发明无关。二极管D3涉及EMI处理。

IC控制器还接收由控制器使用的用于调节输出电流的输出电流反馈信号I_FB。电流反馈信号基于第二电流感测电阻器Rs2两端的电压。对应于该电流的电压信号由比较器U1(用作误差放大器)与参考电压进行比较。参考电压部分地基于期望的经调节的电流设置，由基本和静态参考信号Vref来表示。基本参考信号是静态的，而电流设置保持固定。该基本参考电压Vref从供电电压VS导出，并通过输入电阻器Rin1提供给比较器的一个输入端。

比较器U1的输出用于向控制器IC提供电流反馈信号，其基本上指示电流是过高还是过低。

本发明的调制电路被示为单元50，并在下面讨论。

在没有调制电路50的情况下，电路设计设置导致电容器C1两端的电压下降到整流的市电电压。这在图6中示出，其类似于图4。

顶部曲线图同样示出了通过电感器L2的电流I_L2。第二曲线图示出了通过电感器L1的电流I_L1。第三曲线图示出了整流市电电压Vrec和电容器C1两端的电压V_C1。底部曲线图示出了输入电流I_IN和LED电流I_LED。输入电流中的电流尖峰同样在区域30中示出。

在这些区域期间，不受控制的电流通过L1、D2和L2以对电容器C1充电。这种不受控制的电流导致显示在市电输入电流上的尖峰。

调制电路50用于调制基本参考电压Vref。调制电路50包括用于产生三角形时变偏移信号的斜坡电路。斜坡电路包括通过斜坡电阻器Rramp施加到电容器Cramp上的方波电压输入VS2。产生的电压经由包括第二输入电阻器Rin2的电阻器网络46与基本参考电压Vref组合。以此方式，斜坡信号与参考电流信号Vref组合以产生具有时变特性的经调制的参考电流信号Vref’。

该调制用于调整电容器C1两端的电压变化，并且特别是避免电容器电压下降到整流电压的电平(在任何时间点)，并且从而消除输入电流尖峰。

对于没有调制电路的常规设计，控制电路将具有快速响应电流反馈回路控制。控制回路将试图消除输出LED电流上的所有市电频率波纹，使得输出电流严格地遵循施加到比较器U1的正输入端的参考信号Vref。

调制电路有效地产生注入信号，该注入信号被施加到基本参考信号Vref以调整LED输出电流。调制电路将电流注入LED电流反馈控制回路。该信号将产生非常小的LED电流波纹，例如低于驱动器输出的电流电平的5％(例如在3％到5％的范围内)。可以使用电压反馈以非常小的变化来管理驱动器输出功率电平。波纹本质上是在供电电压的谷值处提供较少的输出电流，因此更多的电压被留在电容器C1上，因此在供电电压的峰值处，电容器C1两端的电压更大并且具有高于供电电压的安全裕度。可选地，波纹还意味着在供电电压的峰值处，更多的输出电流被提供以补偿在谷部分中减小的输出电流，使得平均输出电流被保持。

功率变化被设计成匹配V_OUT上的波纹(由市电频率和滤波器设计确定)并且补偿电容器C1的充电和放电。

基于功率变化的控制信号可以由控制器或由模拟电路产生，该模拟电路感测Vbus的波纹(通常为10％至20％的波纹)或考虑市电与电压V_OUT之间的相移的市电上的波纹。

信号振幅也被调整到用以在LED电流上产生预期的波纹振幅的值。电路50注入信号以在LED电流上产生期望的波纹，而平均LED电流由包括比较器U1的电路来保证。

以示例的方式，如果LED电流波纹大约为4％，这意味着驱动器输出功率变化超过4％(更高的电流将导致更高的LED电压)。在电流峰值处，(到第二级的负载的)输出功率也处于最大值。

当电容器电压上升时，控制电路定位该峰值功率点，因为此时来自AC输入的更多能量被供应到输出端，而不是对电容器C1充电。以相同的方式，当电容器C1两端的电压下降时，输出的功率谷部被定位，从而来限制将电容器C1的放电能量。以此方式，电容器上的电压波动被最小化，而无需其它***修改(诸如增加电容器C1值的大小或减小电感比L2/L1)。

图7示出了电路的操作。

顶部曲线图示出了用于调整LED电流I_LED的主开关控制信号V_Q1和补偿信号Vref'。

第二曲线图示出了通过电感器L2的电流。第三曲线图示出了通过电感器L1的电流。第四曲线图示出了整流市电电压Vrec和电容器C1两端的电压V_C1。底部曲线图示出了输入电流I_IN和LED电流I_LED。

可以看出，当主开关断开(V_Q1为低)时，时变偏移在谷部分的供电电压减小期间减小经调节的电流。这意味着电容器能量存储部件以有限的方式放电，从而具有保持的电压。因此，电容器上的电压保持高于下一个峰部分中的供电电压。

还可以看出，当主开关接通(V_Q1为高)时，在峰部分的供电电压增加期间，时变增加了经调节的电流。这意味着经调节的电流的增加补偿了谷部分中经调节的电流的减小，使得平均电流满足经调节的DC电流。

输入电流中的电流尖峰不再可见。这是因为输出功率变化和相移意味着电容器C1的电压波纹被减小并且从不接触整流电压Vrec。

补偿电平可以通过控制信号振幅来调整，并且将取决于***设计。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实施所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。

在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。

如果在权利要求或说明书中使用术语“适于”，则应注意，术语“适于”旨在等同于术语“被配置成”。

权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种驱动电路，包括：

转换器，包括：

输入端，用于接收具有周期性波纹的供电电压(Vrec)，所述供电电压具有峰部分和谷部分；

开关模式功率转换器电路，用于转换所述供电电压，所述开关模式功率转换器电路包括能量存储部件(C1)和主控制开关(Q1)；

输出端；以及

电流传感器(Rs2)，用于感测在所述输出端处递送的输出电流并产生感测的电流信号；

控制电路(10)，用于控制所述转换器电路的所述主控制开关的切换，其中所述能量存储部件(C1)适于在所述主控制开关(Q1)的所述切换时放电以在所述输出端处提供经调节的DC电流；以及

调制电路(50)，用于向所述控制电路施加时变偏移以调制所述经调节的电流，从而控制所述能量存储部件两端的所述电压，其中所述调制电路包括斜坡电路，所述斜坡电路用于产生时变斜坡信号用于与静态参考电流信号(Vref)组合，以产生经调制的所述参考电流信号(Vref’)，并且所述控制电路包括比较器电路(U1)，所述比较器电路(U1)用于将所述感测的电流信号与经调制的所述参考电流信号(Vref’)进行比较，并且所述比较器电路(U1)的输出用于为所述控制电路提供电流反馈信号，从而所述时变偏移适于确保所述能量存储部件两端的所述电压的高于所述供电电压的裕度。

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其中所述偏移对应于小于5％的所述经调节的电流的对所述经调节的电流的修改，所述谷部分是具有振幅低于所述供电电压的平均振幅的30％的部分，并且所述峰部分是具有振幅高于所述供电电压的所述平均振幅的70％的部分。

3.根据权利要求1或2所述的驱动电路，其中所述时变偏移适于当所述主控制开关被切换时在所述谷部分的所述供电电压的减小期间减小所述经调节的电流，使得所述能量存储部件适于以受限方式放电，从而具有保持的电压，使得所述能量存储部件上的所述电压保持高于所述峰部分中的所述供电电压。

4.根据权利要求3所述的驱动电路，其中所述时变偏移适于当所述主控制开关被切换时在所述峰部分的所述供电电压的增大期间增大所述经调节的电流，其中所述经调节的电流的所述增大适于补偿所述谷部分中的所述经调节的电流的所述减小，使得所述平均电流满足所述经调节的DC电流。

5.根据权利要求1所述的驱动电路，其中所述斜坡电路(Cramp，Rramp)适于产生作为所述时变斜坡信号的三角形时变偏移信号。

6.根据权利要求1或5所述的驱动电路，其中所述斜坡电路适于产生斜坡信号，使得经调制的所述参考电流信号(Vref’)在所述AC市电的零交叉处具有谷值并且在所述AC市电的峰处具有峰值。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的驱动电路，其中所述开关模式功率转换器电路包括具有输入级和输出级的1.5级开关模式功率转换器，其中所述输入级包括功率换向电感器(L1)，并且所述能量存储部件包括串联在所述输入级和所述输出级之间的电容器(C1)。

8.根据权利要求7所述的驱动电路，其中：

所述输入级适于从所述供电电压对所述功率换向电感器(L1)充电，并且所述能量存储部件(C1)适于当所述主控制开关(Q1)接通时向所述输出级放电；以及

所述输入级适于允许所述功率换向电感器(L1)和所述供电电压对所述能量存储部件(C1)充电，并且所述输出级适于当所述主控制开关(Q1)断开时释放所述能量存储部件(C1)的所述放电。

9.根据权利要求8所述的驱动电路，其中所述转换器包括SEPIC转换器，其中所述输入级包括与所述输入端和所述主控制开关串联至接地的所述功率换向电感器(L1)，并且所述输出级包括与所述输出端串联的并联电感器(L2)和二极管(D1)，其中所述输入级还包括在所述输入端处的串联二极管(D2)。

10.根据权利要求8所述的驱动电路，其中所述转换器包括Cuk转换器，其中所述输入级包括与所述输入端和所述主控制开关(Q1)串联至接地的所述功率换向电感器(L1)，并且所述输出级包括与所述输出端串联的电感器(L20)和并联二极管(D10)，其中所述输入级还包括在所述输入端处的串联二极管(D2)。

11.根据权利要求8所述的驱动电路，其中所述转换器包括BiFRED转换器，其中所述输入级包括与所述输入端和所述主控制开关串联至接地的电感器，并且所述输出级包括与所述输出端串联的二极管和并联变压器，其中所述输入级还包括在所述输入端处的串联二极管。

12.一种LED电路，包括：

根据权利要求1至11中任一项所述的驱动电路；以及

连接到所述转换器的所述输出端的LED装置(LED)。

13.根据权利要求12所述的LED电路，还包括：

AC输入；

整流器(40)；以及

平滑电容器(Crec)，所述平滑电容器与所述整流器的所述输出端并联，

其中所述整流器的所述输出端包括具有周期性波纹的所述供电电压。

14.一种驱动方法，包括：

接收具有周期性波纹的供电电压，所述供电电压具有峰部分和谷部分；

使用包括能量存储部件(C1)和主控制开关(Q1)的开关模式功率转换器来转换所述供电电压；

控制所述开关模式功率转换器电路的所述主控制开关的切换以在所述输出端处提供经调节的电流，其中所述能量存储部件(C1)适于放电以在所述主控制开关的所述切换时提供经调节的DC电流；

感测在所述输出端递送的输出电流并产生感测的电流信号；以及

使用时变偏移来调制所述经调节的电流，从而控制所述能量存储部件两端的电压，从而确保所述能量存储部件两端的所述电压的高于所述供电电压的裕度，

其中使用时变偏移来调制的所述步骤包括：产生时变斜坡信号，用于与静态参考电流信号(Vref)组合，以产生经调制的参考电流信号(Vref’)；

以及控制所述主控制开关的切换的所述步骤包括将所述感测的电流信号与经调制的所述参考电流信号(Vref’)进行比较，并且所述比较的输出用于提供用于所述控制的电流反馈信号。

15.根据权利要求14所述的方法，包括在所述谷部分的所述供电电压的降低期间使用所述时变偏移来降低所述经调节的电流，使得所述能量存储部件适于以受限的方式放电，从而具有保持的电压，使得所述能量存储部件上的所述电压保持高于所述峰部分中的所述供电电压，其中产生所述斜坡信号，使得所述经调制的参考电流信号(Vref’)在所述AC市电的零交叉点处具有谷值并且在所述AC市电的峰处具有峰值。

Images