CN203457364U - 驱动电路和具有该驱动电路的led照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种驱动电路和具有该驱动电路的LED照明装置。驱动电路包括输入模块、输出模块、控制模块、调光模块和补偿模块，输入模块至少向输出模块提供输入信号，控制模块至少向输出模块提供包括改变最大接通时间的信号的调光控制信号，输出模块至少根据输入信号和调光控制信号产生用于负载的第一输出信号以及第二输出信号，调光模块根据表征第一输出信号的采样信号向控制模块提供反馈信号，其中补偿模块接收第二输出信号并根据第二输出信号向控制模块输出补偿不同负载下的最大接通时间的补偿信号。

Description

驱动电路和具有该驱动电路的LED照明装置

技术领域

本实用新型涉及一种驱动电路和具有该驱动电路的LED照明装置。

背景技术

随着照明装置的飞速发展，特别是高效低能的LED照明装置的发展，采用LED技术的各种灯具已经被广泛地应用在日常生活中的各个方面、例如室内照明或公共场所的照明。于是，使用者对LED照明装置的电性能、机械性能以及照明效果的要求也随之提高。目前，由于市场对于产品成本的要求，根据切相调光原理进行工作的PSR型的LED驱动电路得到广泛应用。

对于用于LED照明装置的大多数切相调光装置的驱动器来说，PWM控制器并不对相位控制元件的接通时间Ton进行补偿，其具有确定的接通时间Ton。如果输入足够大的电能，PWM控制器根据反馈来调整接通时间Ton用于获得固定的输出电流；当照明装置被调暗时，输入电能减小，PWM控制器会增加接通时间Ton用于保持输出电流，一旦接通时间Ton增加到最大接通时间时，输出电流将随较小的电能输入而减小，这导致驱动器随着切相调光器进行调光（所谓的开环调光）。

尽管输出负载改变（LED数量改变）、输出电压改变、输出能量改变，但是最大接通时间的数值确定，如果连接有不同数量的LED，则其具有不同的调光曲线。例如连接5个LED时，5μs的接通时间Ton适于700mA的固定电流输出；连接10个LED时，10μs的接通时间Ton适于700mA的固定电流输出。因此如果连接5个LED并且将其调暗时，会存在一个长周期“blank angle”，在此期间输出电流完全不改变。

在现有技术中，可以通过检测从驱动电路的输出端采集辅助电压来调整驱动电路的接通时间Ton，也就是说对最大接通时间进行补偿。图1中示出了这种驱动电路的一个实施例，其中为了对接通时间进行补偿而添加了补偿单元，其根据从驱动电路的输出端采集的Vaux进行工作，因此最大接通时间可以根据输出电压进行改变。但是仍存在的问题是，Vaux表征了电容器C1上的电压值，但是其并不精确地等同于驱动电路提供给负载的输出电压VT1C。出现该情况的原因在于，驱动电路在调光过程中会产生不可避免的干扰信号，这些干扰信号例如是在根据调光控制信号工作的MOS场效应晶体管Q2接通和断开的瞬间，因此在电容器C1上产生的尖峰电压。该尖峰电压高于实际的输出电压VT1C，因此这导致对最大接通时间的补偿并不精准。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种新型的驱动电路。根据本实用新型，驱动电路可以在负载不同的情况下对接通时间进行有效的调整，由此提高驱动电路的效率并且改进了用户友好性。此外，本实用新型还涉及一种具有上述驱动电路的LED照明装置。

本实用新型的第一个目的通过这样一种驱动电路实现，即该驱动电路包括输入模块、输出模块、控制模块、调光模块和补偿模块，所述输入模块至少向所述输出模块提供输入信号并且所述控制模块至少向所述输出模块提供调光控制信号，所述调光控制信号包括改变最大接通时间的信号,所述输出模块至少根据所述输入信号和所述调光控制信号产生用于负载的第一输出信号以及第二输出信号，所述调光模块根据表征所述第一输出信号的采样信号向所述控制模块提供反馈信号，其特征在于，所述补偿模块接收所述第二输出信号，所述补偿模块根据所述第二输出信号向所述控制模块输出补偿不同负载状态下的所述最大接通时间的补偿信号。

根据本实用新型的驱动电路不仅可以控制负载进行调光，而且还可以同时实现对相位控制元件的最大接通时间的补偿。该驱动电路因此包括用于进行调光的第一反馈回路以及用于进行时间补偿的第二反馈回路。这种具有双回路结构的驱动电路可以实现良好的调光和时间补偿效果。

在本实用新型的设计方案中，所述第二输出信号包括有效信号和干扰信号，其中所述有效信号表征不同负载状态下的所述最大接通时间，所述补偿模块根据所述有效信号产生所述补偿信号并且分流所述干扰信号。通过对第二输出信号中的不同信号分量进行分离和单独处理，可以确保仅仅利用有效信号进行高精度的时间补偿。在此可以例如特别优选地以接地的方式，使在现有技术中影响时间补偿的干扰信号从第二输出信号中分流。

在根据本实用新型的一个优选的设计方案中，干扰信号是所述输出模块根据所述调光控制信号进行调整时引发的瞬时峰值信号，所述有效信号是真实信号。真实信号反应了用于负载的第一输出信号，根据真实信号可以精确地实现时间补偿。

优选的是，所述补偿模块包括调整单元和触发单元，所述调整单元接收所述第二输出信号并且向所述触发单元提供所述有效信号。这样，通过调整单元和触发单元之间的作用，可以实现有效信号和干扰信号的分离，并且确保仅仅利用有效信号进行时间补偿。

优选的是，所述干扰信号通过所述调整单元接地。借助于调整单元提供的信号流动路径以实现接地，例如利用低欧姆的支路来将尖峰电压导入地。

优选的是，所述调整单元包括开关组件，所述干扰信号通过所述开关组件接地，其中所述开关组件利用第一节点和第二节点分别连接所述输出单元和所述触发单元。由此实现了用于将干扰信号和有效信号分离的两个支路，即：来自输出模块的干扰信号经过第一节点流过开关组件直接接地，来自输出模块的有效信号依次经过第一节点、开关组件和第二节点，然后流入触发单元中。

优选的是，开关组件包括晶体管、第一电阻和第二电阻，其中所述晶体管的参考电极通过所述第一电阻和所述输出模块连接，所述晶体管的控制电极连接所述触发单元，所述晶体管的工作电极接地，所述第二电阻连接在所述控制电极和所述参考电极之间，所述第二电阻和所述参考电极连接至所述第二节点。

优选的是，所述触发单元包括采样电容器和触发支路，其中所述触发支路和所述采样电容器并联。触发支路根据从采样电容器上获得的采样信号来产生补偿信号。

优选的是，触发支路包括第三电阻和第一二极管，其中所述第一二极管的正极通过所述第三电阻连接所述第二节点，所述第一二极管的负极一方面连接所述控制模块并且另一方面接地。所述第一二极管限定了该处的电信号的流向，由此可以防止可能处于高电位的直流电源电压流向分压支路。

优选的是，所述触发支路连接第四电阻，所述第四电阻的一端接地并且另一端连接所述控制模块，其中在所述第一二极管的负极和所述第四电阻之间存在连接至所述控制模块的第三节点。第四电阻在此用作下拉（pull-down）电阻。

优选的是，输出模块包括含有第一电源的第一子输出模块和含有第二电源的第二子输出模块，其中所述第一子输出模块为所述负载提供所述第一输出信号，所述第二子输出模块通过所述第一节点提供所述第二输出信号。第一和第二电源可以集成地或单独地设置。

优选的是，所述第一电源和第二电源分别设计为所述输出模块的第一次级绕组和第二次级绕组。第一和第二电源具有共用的初级绕组，其中调整第一次级绕组和第二次级绕组的匝数可以使第一输出信号和第二输出信号成比例地存在。

优选的是，所述第二子输出模块还包括由第五电阻以及第六电阻构成的串联支路，所述串联支路与所述第二电源彼此并联地连接在所述第一节点和地电位之间。在选择适合的第五和第六电阻阻值的情况下，可以使施加在采样电容器上的电压等于施加在负载上的工作电压。

优选的是，所述输出模块还包括从所述控制模块接收所述调光控制信号的电开关元件。借助于该电开关元件可以向负载提供占空比预定的第一控制信号。

优选的是，所述开关元件是MOS场效应管，其中所述MOS场效应管的控制电极和参考电极分别和所述控制模块的两个端口连接，所述MOS场效应管的工作电极与所述第一电源和所述第二电源的初级侧连接。MOS场效应管作为该输出模块的一个核心部件，控制着第一和第二输出信号的变化情况。

优选的是，所述输入模块包括整流组件。由此可以对来自电网的电能进行预处理，以便向负载提供可以实现调光的第一输出信号。

本实用新型的最后一个目的通过一种照明装置实现，该照明装置包括多个彼此电连接作为负载的LED芯片，还包括根据以上所述的驱动电路。该驱动电路允许照明装置可以调光过程中同时实现对最大接通时间的补偿。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本实用新型。这些附图图解了本实用新型的实施例，并与说明书一起用来说明本实用新型的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出：

图1是根据现有技术的驱动电路的一个实施例的示意图；

图2是根据本实用新型的驱动电路的示意性框图；

图3是根据本实用新型的驱动电路的一个实施例的电路图；

图4是本实用新型的驱动电路的输出参量的示意图。

具体实施方式

图2示出了根据本实用新型的驱动电路100的示意性框图。如图2所示，该新型的驱动电路100可模块化为多个实现不同功能的单元，例如：输入模块10、输出模块20、控制模块30、补偿模块40和调光模块50。输出模块20接收经过输入模块10输入的来自电网的输入信号S0，并且根据控制模块30提供的调光控制信号S4分别产生用于负载的第一输出信号S1以及第二输出信号S2。

根据切相调光原理进行工作的驱动电路100不仅可以具有调光的作用，还具有改变相位控制元件的最大接通时间的作用。根据本实用新型，驱动电路100可以实现在调光过程中对最大接通时间进行补偿。因此经过控制模块30分别构成两个用于对输出模块20进行影响的反馈回路。在控制模块30和输出模块20之间存在用于调光的第一反馈支路和用于补偿最大接通时间的第二反馈支路。类似于图1，在第一反馈支路中，输出模块20提供的用于负载的第一输出信号S1经过调光模块50向控制模块30提供反馈信号。

区别于图1之处在于，根据本实用新型，在用于补偿最大接通时间的第二反馈支路中，位于输出模块20和控制模块30之间的补偿模块40接收来自输出模块20的第二输出信号S2，并且根据第二输出信号S2向控制模块30输出补偿不同负载状态下的最大接通时间的补偿信号S3。因此控制模块30根据来自第一反馈支路和第二反馈支路的信号向输出模块20提供调光控制信号S4，该调光控制信号S4因此部分地用于改变最大接通时间。

图3示出了根据本实用新型的驱动电路100的一个实施例的电路图。如图3所示，驱动电路100包括具有整流组件的输入模块10和具有两个子输出模块的输出模块20，其中第一子输出模块21包括用于给负载提供第一输出信号S1的第一电源T1B，第二子输出模块22中的第二电源T1C一方面用于给控制模块30供电，另一方面用于为补偿模块40提供第二输出信号S2。

第二子输出模块22还包括由第五电阻R5以及第六电阻R6构成的串联支路，串联支路与第二电源T1C彼此并联地连接在第一节点N1和地电位之间。

第一电源T1B和第二电源T1C优选地设计为变压器中的两个次级绕组。因此基于根据切相调光原理，第二输出信号S2包括表征不同负载状态下的最大接通时间的有效信号S21和干扰信号S22。输出模块20根据调光控制信号S4进行调整时会产生瞬时的峰值信号，因此该峰值信号作为干扰信号S22远远大于波形稳定的有效信号S21。有效信号S21是表征第一输出信号S1的真实信号。在适合地选择第一电源T1B和第二电源T1C的匝数比的情况下，例如1:1时，有效信号S21和第一输出信号S1具有相同的数值。通过在补偿模块40中将干扰信号S22从有效信号S21中分离出，可以实现仅仅利用有效信号S21来进行精确的时间补偿。

补偿模块40包括调整单元41和触发单元42，调整单元41通过第二子输出模块22和补偿模块40之间的第一节点N1接收第二输出信号S2并且通过第二节点N2向触发单元42提供有效信号S21。

在本实施例中，调整单元41中的开关组件包括晶体管Q1、第一电阻R1和第二电阻R2，其中晶体管Q1的参考电极通过所述第一电阻R1和输出模块20在第一节点N1连接。晶体管Q1的控制电极、触发单元42和第二电阻R2彼此连接构成第二节点N2。晶体管Q1的工作电极接地，第二电阻R2连接在控制电极和参考电极之间。在干扰信号S22流经调整单元41时，晶体管Q1导通，由此将干扰信号S22通过工作电极引入地。

后接于调整单元41的触发单元42包括采样电容器C1和触发支路，其中触发支路和采样电容器C1并联。有效信号S21通过调整单元41施加在采样电容器C1上。在该信号为电压值时，有效信号S21是Vaux，其等于采样电容器C1上的电压Vc1。触发支路包括第三电阻R3和第一二极管D6，其中第一二极管D6的正极通过第三电阻R3连接至第二节点N2，第一二极管D6的负极一方面连接控制模块30并且另一方面通过设计为下拉电阻的第四电阻R4接地。在第一二极管D6的负极和第四电阻R4之间存在连接至控制模块30的第三节点N3。

输出模块20还包括从所述控制模块30接收调光控制信号S4的电开关元件Q2。开关元件Q2在本实施例中优选地是MOS场效应管，其中MOS场效应管的控制电极和参考电极分别和控制模块30的两个端口连接，MOS场效应管的工作电极与配属于第一电源T1B和所述第二电源T1C的初级线圈连接。MOS场效应管根据调光控制信号S4可以转换自身的导通和关断状态，由此可以控制流过初级线圈的电流，并进而实现对作为负载的LED进行调光。同时也可以实现对最大接通时间的精确补偿。

在未示出的实施例中，可以根据实际情况来对驱动电路进行变形。例如在取消第二次级线圈的情况下，补偿模块可以直接从负载侧获得另一个能表征第一输出信号的第二输出信号，用于进行接通时间补偿。此外也可以在第一次级绕组和第二次级绕组的匝数比不为1：1的情况下，通过适合地选择第二子输出模块以及补偿模块中各个电阻的大小来调整施加在采样电容器上的电压值，确保该采用电压值尽可能地与用于负载的第一输出信号完全一致。这是实现对最大接通时间进行精确补偿的前提条件。

图4是本实用新型的驱动电路的输出参量的示意图，其中包括电流曲线Ia和Ib以及电压曲线VT1C和Vaux。在图中，Ia和Ib分别表示图3中流经第二电阻的电流以及通过晶体管Q1引入地的电流。例如在图3中，R2=70Ohm，那么Ia的数值为0.7V/70Ohm=10mA。在第二输出信号S2中的有效信号S21流入补偿模块40时，晶体管Q1关断，并且“Ib”的数值为0。当第二输出信号S2中的干扰信号S22、即尖峰电压流入补偿模块40时，“Ia”的数值为10mA并且晶体管Q1导通，由此可以使对应于尖峰电压的尖峰电流（即“Ib”）流过晶体管Q1并且接地。在此情况下，有效地将有效信号S21和干扰信号S22分离。在第一电源T1B和第二电源T1C的匝数比为1:1时得出：Vaux=VT1C=Vout。一旦Vaux=Vout，就可以根据用于负载的第一输出信号、在此为Vout对最大接通时间进行补偿。例如在作为负载的LED芯片的数量增加时，较大的最大接通时间被补偿。

由于根据本实用新型的驱动电路包括可以消除第二输出信号中的干扰信号的补偿模块，因此图中示出的VT1C和Vaux基本重合，由此确保实现对最大接通时间的精确补偿。由于根据本实用新型可以改变最大接通时间，因此驱动电路在连接有不同负载的情况下，也可以在调光过程中获得理想的调光曲线。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

参考标号

10       输入模块

20       输出模块

21       第一子输出模块

22       第二子输出模块

30       控制模块

40       补偿模块

41       调整单元

42       触发单元

50       调光模块

100      驱动电路

D6       第一二极管

C1       采样电容器

N1       第一节点

N2       第二节点

N3       第三节点

Q1       晶体管

Q2       电开关元件

R1       第一电阻

R2       第二电阻

R3       第三电阻

R4       第四电阻

R5       第五电阻

R6       第六电阻

S0       输入信号

S1       第一输出信号

S2       第二输出信号

S21      有效信号

S22      干扰信号

S3       补偿信号

S4       调光控制信号

T1B      第一电源

T1C      第二电源

Claims (16)

1.一种驱动电路（100），包括：输入模块（10）、输出模块（20）、控制模块（30）、调光模块（50）和补偿模块（40），所述输入模块（10）至少向所述输出模块（20）提供输入信号（S0）并且所述控制模块（30）至少向所述输出模块（20）提供调光控制信号（S4），所述调光控制信号（S4）包括改变最大接通时间的信号，所述输出模块（20）至少根据所述输入信号（S0）和所述调光控制信号（S4）产生用于负载的第一输出信号（S1）以及第二输出信号（S2），所述调光模块（50）根据表征所述第一输出信号（S1）的采样信号向所述控制模块（30）提供反馈信号，其特征在于，所述补偿模块（40）接收所述第二输出信号（S2），所述补偿模块（40）根据所述第二输出信号（S2）向所述控制模块（30）输出补偿不同负载状态下的所述最大接通时间的补偿信号（S3）。 

2.根据权利要求1所述的驱动电路（100），其特征在于，所述第二输出信号（S2）包括有效信号（S21）和干扰信号（S22），其中所述有效信号（S21）表征不同负载状态下的所述最大接通时间，所述补偿模块（40）根据所述有效信号（S21）产生所述补偿信号（S3）并且分流所述干扰信号（S22）。 

3.根据权利要求2所述的驱动电路（100），其特征在于，所述干扰信号（S22）是所述输出模块（20）根据所述调光控制信号（S4）进行调整时引发的瞬时峰值信号，所述有效信号（S21）是真实信号。 

4.根据权利要求2或3所述的驱动电路（100），其特征在于，所述补偿模块（40）包括调整单元（41）和触发单元（42），所述调整单元（41）接收所述第二输出信号（S2）并且向所述触发单元（42）提供所述有效信号（S21）。 

5.根据权利要求4所述的驱动电路（100），其特征在于，所述干扰信号（S22）通过所述调整单元（41）接地。 

6.根据权利要求5所述的驱动电路（100），其特征在于，所述调整单元（41）包括开关组件，所述干扰信号（S22）通过所述开关组件接地，其中所述开关组件利用第一节点（N1）和第二节点（N2）分别连接所述输出模块（20）和所述触发单元（42）。 

7.根据权利要求6所述的驱动电路（100），其特征在于，所述开关组件包括晶体管（Q1）、第一电阻（R1）和第二电阻（R2），其中所述晶体管（Q1）的参考电极通过所述第一电阻（R1）和所述输出模块（20）连接，所述晶体管（Q1）的控制电极连接所述触发单元（42），所述晶体管（Q1）的工作电极接地，所述第二电阻（R2）连接在所述控制电极和所述参考电极之间，所述第二电阻（R2）和所述控制电极连接至所述第二节点（N2）。 

8.根据权利要求6所述的驱动电路（100），其特征在于，所述触发单元（42）包括采样电容器（C1）和触发支路，其中所述触发支路和所述采样电容器（C1）并联。 

9.根据权利要求8所述的驱动电路（100），其特征在于，所述触发支路包括第三电阻（R3）和第一二极管（D6），其中所述第一二极管（D6）的正极通过所述第三电阻（R3）连接所述第二节点（N2），所述第一二极管（D6）的负极一方面连接所述控制模块（30）并且另一方面接地。 

10.根据权利要求9所述的驱动电路（100），其特征在于，所述触发支路连接第四电阻（R4），所述第四电阻（R4）的一端接地并且另一端连接所述控制模块（30），其中在所述第一二极管（D6）的负极 和所述第四电阻（R4）之间存在连接至所述控制模块（30）的第三节点（N3）。 

11.根据权利要求6所述的驱动电路（100），其特征在于，所述输出模块（20）包括含有第一电源（T1B）的第一子输出模块（21）和含有第二电源（T1C）的第二子输出模块（22），其中所述第一子输出模块（21）为所述负载提供所述第一输出信号（S1），所述第二子输出模块（22）通过所述第一节点（N1）提供所述第二输出信号（S2）。 

12.根据权利要求11所述的驱动电路（100），其特征在于，所述第一电源（T1B）和第二电源（T1C）分别设计为所述输出模块（20）的第一次级绕组和第二次级绕组。 

13.根据权利要求11所述的驱动电路（100），其特征在于，所述第二子输出模块（22）还包括由第五电阻（R5）以及第六电阻（R6）构成的串联支路，所述串联支路与所述第二电源（T1C）彼此并联地连接在所述第一节点（N1）和地电位之间。 

14.根据权利要求11所述的驱动电路（100），其特征在于，所述输出模块（20）还包括从所述控制模块（30）接收所述调光控制信号（S4）的电开关元件（Q2）。 

15.根据权利要求14所述的驱动电路（100），其特征在于，所述开关元件（Q2）是MOS场效应管，其中所述MOS场效应管的控制电极和参考电极分别和所述控制模块（30）的两个端口连接，所述MOS场效应管的工作电极与所述第一电源（T1B）和所述第二电源（T1C）的初级侧连接。 

16.一种LED照明装置，包括多个彼此电连接作为负载的LED芯片，其特征在于，还包括根据权利要求1-15中任一项所述驱动电路（100）。 

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