CN209964330U - 用于可控硅调光器的泄放模块、led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种用于可控硅调光器的泄放模块、LED驱动电路，所述泄放模块包括泄放电路泄放电流控制电路；泄放电路耦接直流母线，泄放电路为可控硅调光器的工作提供电流泄放路径，泄放电路包括功率管；泄放电流控制电路具有输入端和输出端，泄放电流控制电路的输入端耦接直流母线用于获取母线电压，泄放电流控制电路的输出端耦接功率管的控制端，泄放电流控制电路根据母线电压的状态选择性地控制功率管使得泄放电路输出脉冲电流作为泄放电流，其中脉冲电流包括多个连续的电流脉冲。本实用新型提供了脉冲电流作为泄放电流，以一定频率、脉宽和幅值间歇性地提供电流，能在维持可控硅调光器正常工作的条件下最大限度地节省功耗，提高效率。

Description

用于可控硅调光器的泄放模块、LED驱动电路

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，涉及可控硅调光器，具体涉及用于可控硅调光器的泄放模块及其LED驱动电路及LED驱动方法。

背景技术

可控硅调光是目前常用的调光方法。可控硅调光器采用相位控制方法来实现调光，即在正弦波每半个周期控制可控硅调光器导通，获得相同的导通相角。通过调节可控硅调光器的斩波相位，可以改变导通相角大小，实现调光。

可控硅调光器原来通常被用于对白炽灯进行调光，随着LED光源的普及，越来越多的LED 驱动电路采用可控硅调光器作为调光手段。但是，现有的LED驱动电路的***效率还有待提高，且很难兼容所有的可控硅调光器。

单向可控硅也叫晶闸管，其组成结构图如图1-a所示，可以分割成四个硅区P、N、P、N 和A、K、G三个接线极。按图1-b所示切成两半，就很容易理解成如图1-c所示由一个PNP 三极管和一个NPN三极管为主组成一个单向可控硅管。

在图1-c的基础上接通电源控制电路如图2所示，当阳极-阴极(A-K)接上正向电压V 后，只要栅极G接通触发电源Vg，三极管Q2就会正向导通，开通瞬间Q1只是类似于接在Q1集电极的一个负载与电源正极接通，随后Q1也在Q2的拉电流下导通，此时由于C被充电，即便断开G极的触发电源Vg，Q1和Q2在相互作用下仍能维持导通状态，只有当电源电压V 变得相当小之后Q1和Q2才会再次截止。

相比于单向可控硅，双向可控硅在原理上最大的区别就是能双向导通，不再有阳极阴极之分，取而代之以T1和T2，其结构示意图如图3-a所示，如果不考虑G级的不同，把它分割成图3-b所示，可以看出相当于两个单向可控硅反向并联而成，如图3-c所示连接。

请参阅图4，图4揭示了可控硅调光器的原理示意图。可控硅调光器的开启需要大电流，但是维持导通不需要大电流，而且根据三极管的特性，调光器的关断有个过程，需要时间，不会突变，如表1所示。

表1可控硅调光器通断条件表

现有的可控硅调光器控制电路如图5所示，用恒定的电流IL来控制，没有分段区分，且只能通过调整电阻R1来调整IL的大小，很难兼容所有的调光器，效率也比较低。常规方案驱动波形如图6所示。

现有的方案主要存在以下缺点：(1)效率比较低；(2)泄放电流只能通过R1来调整，R1 固定，电流就不可调，很难兼容所有的调光器。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种LED驱动电路，以便克服现有LED驱动电路存在的上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种用于可控硅调光器的泄放模块，该泄放模块提供脉冲电流作为泄放电流，可节省功耗，提高效率。

同时，本发明提供一种LED驱动电路，可节省功耗，提高效率。

一种用于可控硅调光器的泄放模块，包括：

泄放电路，耦接直流母线，泄放电路为可控硅调光器的工作提供电流泄放路径，泄放电路包括功率管；

泄放电流控制电路，具有输入端和输出端，其中泄放电流控制电路的输入端耦接直流母线用于获取母线电压，泄放电流控制电路的输出端耦接功率管的控制端，泄放电流控制电路根据母线电压的状态选择性地控制功率管使得泄放电路输出脉冲电流作为泄放电流，其中脉冲电流包括多个连续的电流脉冲。

作为本实用新型的一种实施方式，泄放电流控制电路包括：

计时器，用以检测可控硅调光器的开启位置时间；

检测器，耦接直流母线和计时器，用以获取可控硅调光器开启后母线电压的变化趋势是否符合预期的判断信号；

控制器，耦接计时器和检测器，用以根据检测器和计时器的反馈结果判断可控硅调光器是否正常开启，进而调整脉冲电流的频率、脉宽或幅值中的一种或多种，使得脉冲电流达到正常开启对应可控硅调光器的最小电流。

作为本实用新型的一种实施方式，所述泄放电流控制电路还包括LED开启检测单元，用以检测LED灯是否开启，所述控制器根据LED开启检测单元、计时器和检测器的反馈结果做出控制。

作为本实用新型的一种实施方式，LED开启检测单元包括第零比较器，第零比较器的第一输入端耦接一参考电压，第零比较器的第二输入端耦接恒流控制电路。

作为本实用新型的一种实施方式，所述控制器包括切换开关、充电电流源、放电电流源、第四比较器、第五比较器、第六比较器、SR触发器、第六电容，所述控制器耦接功放的第一输入端，其中：

所述切换开关的第一端能在所述充电电流源、放电电流源间切换，SR触发器的输出端向切换开关发送信号；切换开关的第二端分别连接第六电容的第一端、第四比较器的同相输入端、第五比较器的反相输入端、第六比较器的反相输入端；

所述第四比较器的反相输入端连接第二参考电压，第四比较器的输出端连接SR触发器；第六电容的第二端接地；所述第五比较器的同相输入端连接第三参考电压，第五比较器的输出端连接SR触发器；

所述第六比较器的同相输入端连接一基准电压，第六比较器的输出端连接第一功放的使能端口，第一功放的同相输入端连接第四参考电压，第四参考电压决定泄放电流的幅值，第一功放的反相输入端连接第一电阻的第一端、第一功率管的源极；运算放大器的输出端连接第一功率管的栅极，第一功率管的源极连接母线电压，第一电阻的第二端接地。

作为本实用新型的一种实施方式，所述检测器包括第一开关、a个第二开关、a+1个电容、与门、a个比较器，其中a为大于等于1的整数；

所述第一开关、各个第二开关的第一端分别连接第三电阻的第二端；第一开关的第二端分别连接各个比较器的反相输入端，各第二开关的第二端分别连接不同的比较器的同相输入端，各第二开关的第二端分别连接不同的电容的第一端，各电容的第二端接地；各比较器的输出端连接所述与门的输入端，与门的输出端提供判断信号。

一种LED驱动电路，包括：

可控硅调光器，耦接市电电源；

整流电路，与可控硅调光器串联连接，将市电电源整流；

恒流控制电路，与整流电路耦接，恒流控制电路与LED灯串联连接，用于为LED灯提供恒流源；以及

如上述的泄放模块。

作为本实用新型的一种实施方式，所述恒流控制电路包括第二功放、第二功率管、第二电阻；

所述第二功放的输出端连接第二功率管的栅极，第二功率管的漏极连接第二主参考电压，第二功率管的源极分别连接第二电阻的第一端、第二功放的反相输入端、第一电阻的第二端、第零比较器的反相输入端；第二功放的同相输入端连接第二主参考电压，所述第二电阻的第二端接地。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型用于可控硅调光器的泄放模块及其LED驱动电路，提供了脉冲电流作为泄放电流，以一定频率、脉宽和幅值间歇性地提供电流，能在维持可控硅调光器正常工作的条件下最大限度地节省功耗，提高效率。另外，本实用新型提出的泄放模块、LED驱动电路及其驱动方法，可兼容所有的可控硅调光器，且可以根据不同的可控硅调光器产生不同幅值或者不同脉宽的脉冲电流来控制可控硅调光器的开启，这样可以最大限度地提高不同的***的效率且可兼容所有的可控硅调光器。

附图说明

图1-a为单向可控硅的结构示意图。

图1-b为单向可控硅(切成两半)的结构示意图。

图1-c为单向可控硅的电路示意图。

图2为单向可控硅工作原理图。

图3-a为一种双向可控硅的结构示意图。

图3-b为双向可控硅被分割后的结构示意图。

图3-c为双向可控硅相当于两个单向可控硅反向并联的结构示意图。

图4为可控硅调光器原理示意图。

图5为现有可控硅调光电路的驱动原理图。

图6为现有可控硅调光电路的常规驱动波形图。

图7为根据本实用新型一实施例的LED驱动电路的电路示意图。

图8为根据本实用新型一实施例的LED驱动电路的工作时序图。

图9为根据本实用新型一实施例的LED驱动电路的另一电路示意图。

图10为根据本实用新型一实施例的LED驱动电路中检测器的电路示意图。

图11为根据本实用新型一实施例的LED驱动电路中检测器的原理图。

图12为根据本实用新型一实施例的LED驱动电路中计数器的原理图。

图13为根据本实用新型一实施例的控制器的功能框图。

图14为根据本实用新型一实施例的控制器调整脉冲电流的流程框图。

图15为根据本实用新型一实施例的LED驱动电路中脉宽调制电路的电路示意图。

图16为根据本实用新型一实施例的LED驱动电路中脉宽调制电路的原理图。

图17为实施例五中根据本实用新型一实施例的LED驱动电路中检测器检测到的正常波形示意图。

图18为实施例五中根据本实用新型一实施例的LED驱动电路中检测器检测到的异常波形示意图。

图19为根据本实用新型一实施例的泄放电流控制电路中控制器根据反馈进行控制的时序图。

图20为根据本实用新型一实施例的泄放电流控制电路中控制器根据反馈进行控制的时序图。

图21为实施例六中根据本实用新型一实施例的泄放电流控制电路中控制器的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。

该部分的描述只针对几个典型的实施例，本实用新型并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本实用新型描述和保护的范围内。

说明书中的“耦接”或连接既包含直接连接，也包含间接连接，如通过一些有源器件、无源器件或电传导媒介进行的连接。“多个”指两个或两个以上。

实施例一

请参阅图7，本实用新型揭示了一种用于可控硅调光器的泄放模块，包括：泄放电路5、泄放电流控制电路9。所述泄放电路5耦接直流母线，泄放电路5为可控硅调光器8的工作提供电流泄放路径，泄放电路5包括功率管Q1。所述泄放电流控制电路9具有输入端和输出端，其中泄放电流控制电路9的输入端耦接直流母线用于获取母线电压，泄放电流控制电路9的输出端耦接功率管的控制端，泄放电流控制电路9根据母线电压的状态选择性地控制功率管使得泄放电路5输出脉冲电流作为泄放电流，其中脉冲电流包括多个连续的电流脉冲。具体地，泄放电流控制电路9包含脉宽调制信号产生电路91和功放EA1，其中脉宽调制信号产生电路91的输入端耦接直流母线，脉宽调制信号产生电路91的输出端提供一脉宽调制信号PWM，功放EA1的第一端耦接脉宽调制信号产生电路91的输出端用于接收PWM信号，功放EA1的第二端耦接泄放电路5，功放EA1的输出端耦接功率管Q1的控制端。脉冲电流通过功放EA1输入的脉宽调制信号PWM来实现。具体可参见图8泄放电流Ibld的T2-T3段的脉冲电流，其包含多个连续的电流脉冲。

在本实用新型的一种实施方式中，当检测到母线电压由小于预定阈值电压跳变为大于该预定阈值电压时，泄放电路输出脉冲电流作为泄放电流，直至母线电压上升至负载驱动电压。

本实用新型泄放电流控制电路的工作原理如下：

【工作时序图】

请参阅图8及表1，工作周期T被分为T0～T2、T2～T3、T3～T4、T4～T5、T5～T0的区间；在 T0～T2区间，维持T5状态；在T2～T3区间，可控硅调光器TRIAC开启；在T3～T4区间，LED 灯导通；在T4～T5区间，LED灯关断；在T5～T0区间，VBUS<VF1。

T4～T5段，只需保证VBUS电压能跟随市电变化，无需完全开启可控硅调光器，所以可以给很低频率和脉宽的脉冲电流。

T5～T0段，因为VBUS已经很低，需要完全开启可控硅调光器，让未整流前的母线电压能正常过零点重新复位可控硅调光器，所以要大电流驱动调光器，让其开启。

表2工作时序表

请参阅图9，本实施例中，泄放电流控制电路9的脉宽调制信号产生电路包括：计时器1、检测器2、控制器3，控制器3分别连接检测器2、计时器1。

所述计时器1用以检测可控硅调光器开启的时间位置，将获取的信息反馈至所述检测器以及所述控制器。

所述检测器2耦接计时器和直流母线，用于获取可控硅调光器开启的时间位置和母线电压VBUS，并根据可控硅调光器开启的时间位置和母线电压VBUS的变化趋势用以进一步检测可控硅调光器是否正常开启，将检测的结果反馈至所述控制器。

所述控制器3分别连接检测器2和计时器1，用以根据可控硅调光器是否正常开启的信息和可控硅调光器开启位置信息自适应地控制泄放电流。

在一个实施例中，泄放电流包括脉冲电流，包含连续的多个电流脉冲。所述控制器3根据调光器是否正常开启的信息，调整脉冲电流的幅值或者脉宽或者频率，使得脉冲电流达到正常开启对应可控硅调光器的最小电流。具体地，在一个周期中，所述控制器3用以通过预先给定固定的幅值、频率和脉宽的脉冲电流来驱动可控硅调光器；还可以用以在得知可控硅调光器未正常开启后，根据检测的结果调整脉冲电流的幅值或者脉宽或者频率，使得脉冲电流达到正常开启对应可控硅调光器的最小电流。

所述调整脉冲电流的频率、脉宽或幅值中的一种或多种的方式包括：

如果连续N个周期内检测器检测到可控硅调光器都能正常开启，则按给定的比例减小泄放电流的幅值或者减小脉宽或者减小频率来减小泄放电流的平均值；然后继续检测连续N个周期内，可控硅调光器是否都能正常开启；若可控硅调光器在连续N个周期内都能正常开启，则继续按给定的比例减小泄放电流的幅值或者减小脉宽或者减小频率；以此类推，直到检测器检测到可控硅调光器不能在连续N个周期内都正常开启后，增加泄放电流的幅值或者脉宽或者频率至上次能使可控硅调光器正常开启的值，然后保持不变，其中周期为电源经整流后的周期，N≥2，N为自然数。

如果连续N个周期内检测器检测到可控硅调光器不能都正常开启，则按给定的比例增加泄放电流的幅值或者增加脉宽或者增加频率来增加泄放电流的平均值；然后继续检测连续N 个周期内，可控硅调光器是否都能正常开启；若可控硅调光器不能在连续N个周期内都正常开启，则继续按给定的比例增加泄放电流的幅值或者增加脉宽或者增加频率；以此类推，直到检测器检测到可控硅调光器在连续N个周期内都能正常开启后，保持泄放电流的幅值、脉宽和频率不变。

所述泄放模块用于LED驱动电路，所述泄放电流控制电路的脉宽调制信号产生电路还可以包括LED开启检测单元，用以检测LED灯是否开启。所述控制器根据LED开启检测单元、计时器和检测器的反馈结果做出控制：

(1)若可控硅调光器开启时刻，LED灯已经开启，则此时无需提供泄放电流，当LED灯关闭后，提供低频率或低脉宽的脉冲电流以保证母线电压能跟随市电变化，当母线电压进一步降低到一阈值电压后，提供泄放电流让可控硅调光器重新复位；

(2)若可控硅调光器开启时刻，LED灯尚未开启，且可控硅调光器开启的位置已经超过 50％*T，提供低频率或低脉宽的脉冲电流以保证母线电压能跟随市电变化，当母线电压进一步降低到一阈值电压后，提供泄放电流让可控硅调光器重新复位，其中T为电源经过整流后的周期；

(3)若可控硅调光器开启时刻，LED灯尚未开启，且可控硅调光器开启的位置小于50％*T，则此时提供泄放电流，当LED灯开启后，停止提供泄放电流，当LED灯关闭后，提供低频率或低脉宽的脉冲电流以保证母线电压能跟随市电变化，当母线电压进一步降低到一阈值电压后，提供泄放电流让可控硅调光器重新复位。

在本实用新型的一种实施方式中，LED开启检测单元可以包括第零比较器，第零比较器的第一输入端耦接一参考电压，第零比较器的第二输入端耦接恒流控制电路。

【检测器】

请参阅图9，所述泄放电流控制电路还包括分压电阻，分压电阻包括第三电阻R3、第四电阻R4；第三电阻的第一端连接直流母线，第三电阻的第二端分别连接检测器2、计时器1、第四电阻R4的第一端，第四电阻R4的第二端接地。

请参阅图10、图11，所述检测器2包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第一比较器21、第二比较器22、第三比较器23、与门24、第二电容C2、第三电容 C3、第四电容C4、第五电容C5。

所述第一开关S1的第一端、第二开关S2的第一端、第三开关S3的第一端、第四开关S4 的第一端分别连接第三电阻R3的第二端。所述第一开关S1的第二端分别连接第二电容C2的第一端、第一比较器21的反相输入端、第二比较器22的反相输入端、第三比较器23的反相输入端，第二电容C2的第二端接地。所述第二开关S2的第二端分别连接第三电容C3的第一端、第一比较器21的同相输入端，第三电容C3的第二端接地。所述第三开关S3的第二端分别连接第四电容C4的第一端、第二比较器22的同相输入端，第四电容C4的第二端接地。所述第四开关S4的第二端分别连接第五电容C5的第一端、第三比较器23的同相输入端，第五电容C5的第二端接地。所述第一比较器21的输出端、第二比较器22的输出端、第三比较器 23的输出端分别连接与门24的输入端。

在调光器开启时，打开第一开关S1，采样此时的电压，然后关断第一开关S1。延时M％*T (T为整个周期的时间)时间后开启S2采样电压。同理采样N次(每次的采样时间点都不能超过50％T)，如果后面采样的电压都高于第一次时，EN输出高电位，表示可控硅调光器已经正常开启。M为大于0小于10的常数。

【计时器】

请参阅图12，计时器1是用来检测调光器开启的位置，并且计数VBUS的周期数。调光器的开启计数是计数VBUS电压比VF1低的那段时间。

【控制器】

请参阅图13至图15。图13示出了根据本实用新型一实施例的控制器的功能框图。控制器接收计时器、检测器和比较器的输出，由逻辑控制电路判断情况，并进一步由脉冲调制电路提供和调整VPWM信号。

图14示出了根据本实用新型一实施例的控制器调整脉冲电流的流程框图。首先，根据可控硅调光器开启时LED是否开启的信号和可控硅调光器开启的时间位置是否超过50％*T的信号判断是否需对脉冲信号进行调节。若可控硅调光器开启时LED未开启，且开启的时间位置小于50％*T，则需提供脉冲电流，并根据N个周期的情况对脉冲电流进行调整；若可控硅调光器开启时LED未开启，且开启的时间位置超过50％*T，或者可控硅调光器开启时LED已开启，则无需脉冲电流，且不计入EN判断周期。

然后根据检测器输出的判断信号EN判断在N个周期中可控硅调光器是否正常开启，对脉冲电流对应的泄放电流进行递增或递减，并通过调节控制器中脉宽调制电路的参数相应调节电流脉冲。

图15示出了根据本实用新型一实施例的控制器中脉宽调制电路的电路示意图，所述控制器3的脉宽调制电路包括切换开关、充电电流源、放电电流源、第四比较器31、第五比较器32、第六比较器33、SR触发器、第六电容C6、第一功率管Q1、第五电阻R5。所述控制器连接第一功放EA1的第一输入端。

所述切换开关的第一端能在所述充电电流源、放电电流源间切换，SR触发器的输出端向切换开关发送信号；切换开关的第二端分别连接第六电容的第一端、第四比较器31的同相输入端、第五比较器32的反相输入端、第六比较器33的反相输入端。

所述第四比较器31的反相输入端连接第二参考电压VREF2，第四比较器31的输出端连接 SR触发器；第六电容C6的第二端接地；所述第五比较器32的同相输入端连接第三参考电压 VREF3，第五比较器32的输出端连接SR触发器。

所述第六比较器33的同相输入端连接基准电压VF2，第六比较器33的输出端连接第一功放EA1的EN端口，第一功放EA1的同相输入端连接第四参考电压VREF4，第四参考电压VREF4 决定泄放电流Ibld的幅值，第一功放EA1的反相输入端连接第一电阻R1的第一端、第一功率管Q1的源极；运算放大器的输出端连接第一功率管Q1的栅极，第一功率管Q1的源极连接母线电压VBUS，第一电阻R1的第二端接地。

其中，VREF2和VREF3分别是产生三角波信号的下限和上限的基准电压；VF2是控制脉宽的参考电压；图15中的VREF4对应的是图7(及图9)中的Ref2。

脉冲电流调制原理：利用对电容的充分电，产生三角波信号Vtrig,然后跟基准电压VF2 比较产生脉冲信号VPWM，VPWM控制电流的产生。通过调节VF2的大小可以调整脉宽；调节Vtrig 的充放电流大小、电容的大小、VREF2、VREF3都可以调节频率；调整VREF4可调整幅值。

控制器的控制原理如下：

第一种情况：

如图8的时序图所示，调光器开启角度较大，T2时刻LED灯尚未导通，则需要T2～T3的 Bleed电流(即泄放电流Ibld)。初始态(指刚上电的时候)提供初始化电流，初始化电流具有设定的幅值、频率及脉宽；在调节的过程中固定幅值、固定频率、脉宽可调，或者固定频率、固定脉宽、幅值可调，或者固定幅值、固定脉宽、频率可调。

1.如果连续N个周期内EN输出都为高，则按给定的比例减小幅值或者减小脉宽或者减小频率；然后继续检测N个周期内，EN是不是都为高；若一直为高，则继续按给定的比例减小幅值或者减小脉宽或者减小频率；以此类推，直到EN变低后，把幅值或者脉宽或者频率增加回上次的值，然后保持不变。

2.如果连续N个周期内EN不是都为高，则按给定的比例增加幅值或者增加脉宽或者增加频率；然后继续检测N个周期内，EN是不是都为高；若不是都为高，则继续按给定的比例增加幅值或者增加脉宽或者增加频率；以此类推，直到EN输出都为高电平时，保持幅值、脉宽和频率不变。

第二种情况：

请参阅图19，调光器开启的T2时刻，VBUS电压已经高于LED灯开启电压，则ILED可以充当Bleed电流，调光器可保持正常开启，则无需T2～T3段的Bleed电流。

第三种情况：

请参阅图20，调光器开启的T2时刻超过50％*T，且此时VBUS电压已经低于LED灯开启电压，此时LED处于关闭状态，也无需T2～T3段的Bleed电流。

实施例二

请参阅图7，本实用新型揭示了一种用于可控硅调光器的泄放模块，包括：泄放电路5、泄放电流控制电路9。所述泄放电路5耦接直流母线，泄放电路5为可控硅调光器的工作提供电流泄放路径，泄放电路5包括功率管。所述泄放电流控制电路9具有输入端和输出端，其中泄放电流控制电路9的输入端耦接直流母线用于获取母线电压，泄放电流控制电路9的输出端耦接功率管的控制端，泄放电流控制电路9根据母线电压的状态选择性地控制功率管使得泄放电路输出脉冲电流作为泄放电流，其中脉冲电流包括多个连续的电流脉冲。

在本实用新型的一种实施方式中，当检测到母线电压由小于预定阈值电压跳变为大于该预定阈值电压时，泄放电路输出脉冲电流作为泄放电流，直至母线电压上升至负载驱动电压。

请参阅图9，本实施例中，泄放电流控制电路的脉宽调制信号产生电路包括：计时器1、检测器2、控制器3，控制器3分别连接检测器2、计时器1。

所述检测器2用以检测可控硅调光器是否正常开启，将检测的结果反馈至所述控制器3。所述计时器1用以在可控硅调光器开启后检测开启的位置，将获取的信息反馈至所述检测器2 以及所述控制器3；所述计数器1还用来计数VBUS的周期数。

所述控制器3用以根据可控硅调光器是否正常开启的信息和可控硅调光器开启位置时间信息自适应地控制泄放电流。控制器3通过预先给定的脉冲电流(具有设定的幅值、频率和脉宽)来驱动可控硅调光器；还用以在得知可控硅调光器未正常开启后，根据检测的结果调整脉冲电流的幅值或者脉宽或者频率(控制器的脉冲电流调制电路实现该功能)，使得脉冲电流达到正常开启对应可控硅调光器的最小电流。

此外，所述泄放电流控制电路还包括第零比较器4，用以检测LED灯是否开启；所述第零比较器4的同相输入端连接第三主参考电压Ref3，第零比较器的反相输入端连接恒流控制电路；第三主参考电压Ref3用来检测LED灯有没有正常开启。

除了第零比较器，LED开启检测单元也可以采用其他的形式，如电流检测方式，可采用电流传感器、其他类型的电流检测电路等。

所述控制器3根据第零比较器4、计时器1和检测器2的不同反馈结果对泄放电流做出不同的控制。当然，第零比较器4也可以作为控制器的一部分。

所述控制器3根据第零比较器4、计时器1和检测器2的不同反馈结果做出不同控制的过程；

(1)请参阅图19，根据第零比较器4的反馈结果，若调光器开启时刻，LED灯已经开启，则此时无需调节泄放电流Ibld；

(2)请参阅图20，根据第零比较器4的反馈结果，若调光器开启时刻，LED灯尚未开启，且此时计数器得知调光器开启时刻已经超过50％*T，则说明此时调光器开启时的电压已经不足开启LED灯，所以也无需调节泄放电流Ibld；

(3)请参阅图8，根据第零比较器4的反馈结果，若可控硅调光器开启时刻——T2时刻，LED灯尚未开启，且由计数器得知调光器开启的时刻小于50％*T，则需要可控硅调光器开启区间——T2～T3区间的泄放电流Ibld；初始态(指刚上电的时候)提供初始化电流，初始化电流具有设定的幅值、频率及脉宽；在调节的过程中固定幅值、固定频率、脉宽可调，或者固定频率、固定脉宽、幅值可调，或者固定幅值、固定脉宽、频率可调。

所述控制器根据检测器检测调光器的状态判断调光器是否在连续N个周期内都能正常开启；若是，转至①，否则转至②；

①如果连续N个周期内检测器检测到调光器正常开启，则按给定的比例(可以是设定的比例或值，也可以是不确定的值、比例，甚至是一定范围内的随机值)减小泄放电流Ibld的幅值或者减小脉宽或者减小频率来减小泄放电流Ibld的平均值；然后继续检测连续N个周期内，调光器是否都能正常开启；若调光器在连续N个周期内都能正常开启，则继续按给定的比例减小泄放电流Ibld的幅值或者减小脉宽或者减小频率；以此类推，直到检测器检测到调光器不能在连续N个周期内都正常开启后，增加泄放电流Ibld的幅值或者脉宽或者频率至上次能使调光器正常开启的值，然后保持不变；N≥2，N为自然数；

②如果连续N个周期内检测器检测到调光器无法正常开启，则按给定的比例(可以是设定的比例或值，也可以是不确定的值、比例，甚至是一定范围内的随机值)增加泄放电流Ibld 的幅值或者增加脉宽或者增加频率来增加泄放电流Ibld的平均值；然后继续检测连续N个周期内，调光器是否都能正常开启；若调光器不能在连续N个周期内都正常开启，则继续按给定的比例增加泄放电流Ibld的幅值或者增加脉宽或者增加频率；以此类推，直到检测器检测到调光器在连续N个周期内都能正常开启后，保持泄放电流Ibld的幅值、脉宽和频率不变。

具体地，所述控制器的控制方式包括：

(1)请参阅图19，若可控硅调光器开启的T2时刻，母线电压VBUS已经高于LED灯开启电压，则流过LED灯的电流ILED能充当泄放电流Ibld，调光器可保持正常开启，则无需T2～T3 区间的泄放电流Ibld；

(2)请参阅图20，若可控硅调光器开启的T2时刻超过50％*T，且此时母线电压VBUS已经低于LED灯开启电压，此时LED处于关闭状态，也无需T2～T3区间的泄放电流Ibld；

(3)请参阅图8，若可控硅调光器开启角度较大，T2时刻LED灯尚未导通，则需要T2～T3 的泄放电流Ibld(Bleed电流)；初始态(指刚上电的时候)提供初始化电流，初始化电流具有设定的幅值、频率及脉宽；在调节的过程中固定幅值、固定频率、脉宽可调，或者固定频率、固定脉宽、幅值可调，或者固定幅值、固定脉宽、频率可调；

①如果连续N个周期内检测器检测到调光器正常开启(EN输出都为高)，则按给定的比例减小幅值或者减小脉宽或者减小频率；然后继续检测N个周期内，调光器是不是正常开启(EN 输出是不是都为高)；若调光器正常开启(EN输出都为高)，则继续按给定的比例减小幅值或者减小脉宽或者减小频率；以此类推，直到检测器检测到调光器无法正常开启(EN输出不是都为高)后，幅值或者脉宽或者频率增加回上次的值，然后保持不变；N≥2，N为自然数；

②如果连续N个周期内检测器检测到调光器无法正常开启(EN不是都为高)，则按给定的比例增加幅值或者增加脉宽或者增加频率；然后继续检测N个周期内，调光器是不是正常开启(EN输出是不是都为高)；若调光器没有正常开启(EN不是都为高)，则继续按给定的比例增加幅值或者增加脉宽或者增加频率；以此类推，直到检测器检测到调光器正常开启(EN输出都为高)后，保持幅值、脉宽和频率不变；

其中，工作周期T被分为T0～T2、T2～T3、T3～T4、T4～T5、T5～T0的区间；在T0～T2区间，维持T5状态；在T2～T3区间，可控硅调光器开启；在T3～T4区间，LED灯导通；在T4～T5区间，LED灯关断；在T5～T0区间，VBUS<VF1；VF1为设定的一个检测电压点；

在T4～T5区间，只需保证母线电压VBUS能跟随市电变化，无需完全开启可控硅调光器，可以给很低频率和脉宽的脉冲电流。

在T5～T0区间，由于母线电压VBUS已经很低，需要完全开启可控硅调光器，让未整流的母线电压能正常过零点重新复位可控硅调光器，需要大电流驱动调光器，让其开启。

请参阅图15，所述控制器3包括切换开关、充电电流源、放电电流源、第四比较器31、第五比较器32、第六比较器33、SR触发器、第六电容C6、第一功率管Q1、第五电阻R5。

所述切换开关的第一端能在所述充电电流源、放电电流源间切换，SR触发器的输出端向切换开关发送信号；切换开关的第二端分别连接第六电容的第一端、第四比较器31的同相输入端、第五比较器32的反相输入端、第六比较器33的反相输入端。

所述第四比较器31的反相输入端连接VREF2，第四比较器31的输出端连接SR触发器；第六电容C6的第二端接地；所述第五比较器32的同相输入端连接VREF3，第五比较器32的输出端连接SR触发器。

所述第六比较器33的同相输入端连接基准电压VF2，第六比较器33的输出端连接运算放大器(即第一功放EA1)的EN端口，运算放大器的同相输入端连接VREF4，运算放大器的反相输入端连接第一电阻R1的第一端、第一功率管Q1的源极；运算放大器的输出端连接第一功率管Q1的栅极，第一功率管Q1的源极连接母线电压VBUS，第一电阻R1的第二端接地。

利用对电容的充放电，产生三角波信号Vtrig,然后跟基准电压VF2比较产生脉冲信号 VPWM，脉冲信号VPWM控制电流的产生；通过调节基准电压VF2的大小调整脉宽；调节三角波信号Vtrig的充放电流大小、电容的大小、VREF2、VREF3都能调节频率；调整VREF4能调整幅值。

如图9所示，所述泄放电流控制电路还包括分压电阻，分压电阻包括第三电阻R3、第四电阻R4；第三电阻的第一端连接直流母线，第三电阻的第二端分别连接检测器、计时器、第四电阻R4的第一端，第四电阻R4的第二端接地。

所述检测器2包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第一比较器、第二比较器、第三比较器、与门、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5。

所述第一开关S1的第一端、第二开关S2的第一端、第三开关S3的第一端、第四开关S4 的第一端分别连接第三电阻R3的第二端。所述第一开关S1的第二端分别连接第二电容C2的第一端、第一比较器的反相输入端、第二比较器的反相输入端、第三比较器的反相输入端，第二电容C2的第二端接地。所述第二开关S2的第二端分别连接第三电容C3的第一端、第一比较器的同相输入端，第三电容C3的第二端接地。所述第三开关S3的第二端分别连接第四电容C4的第一端、第二比较器的同相输入端，第四电容C4的第二端接地。所述第四开关S4的第二端分别连接第五电容C5的第一端、第三比较器的同相输入端，第五电容C5的第二端接地。所述第一比较器的输出端、第二比较器的输出端、第三比较器的输出端分别连接与门的输入端。

实施例三

请参阅图9，本实用新型揭示一种LED驱动电路，包括：可控硅调光器8、整流电路7、恒流控制电路6、泄放模块。

可控硅调光器8耦接市电电源；整流电路7与可控硅调光器8串联连接，将市电电源整流；恒流控制电路6与整流电路7耦接，恒流控制电路6与LED灯串联连接用于为LED灯提供恒流源。

所述泄放模块包括泄放电路5、泄放电流控制电路9。所述泄放电路5耦接直流母线，泄放电路5为可控硅调光器的工作提供电流泄放路径，泄放电路5包括功率管。所述泄放电流控制电路9具有输入端和输出端，其中泄放电流控制电路9的输入端耦接直流母线用于获取母线电压，泄放电流控制电路9的输出端耦接功率管的控制端，泄放电流控制电路9根据母线电压的状态选择性地控制功率管使得泄放电路5输出脉冲电流作为泄放电流，其中脉冲电流包括多个连续的电流脉冲。

此外，所述泄放电流控制电路9还可以包括第零比较器4，用以检测LED灯是否开启；所述第零比较器4的同相输入端连接第三主参考电压Ref3，第零比较器4的反相输入端连接恒流控制电路6；第三主参考电压Ref3用来检测LED灯有没有正常开启。

泄放模块的具体处理过程可参阅实施例一的描述。

如图9所示，作为本实用新型的一种实施方式，所述第一功放EA1的输出端连接第一功率管Q1的栅极，第一功率管Q1的漏极连接母线，第一功率管Q1的源极分别连接第一电阻R1 的第一端、第一功放EA1的反相输入端；第一功放EA1的同相输入端连接第一主参考电压Ref1，第一功放EA1连接所述控制器，第一电阻R1的第二端连接所述恒流控制电路。第一主参考电压Ref1是控制泄放电流的基准电压。

如图9所示，作为本实用新型的一种实施方式，所述恒流控制电路6包括第二功放EA2、第二功率管Q2、第二电阻R2。所述第二功放EA2的输出端连接第二功率管Q2的栅极，第二功率管Q2的漏极连接第二主参考电压Ref2，第二功率管Q2的源极分别连接第二电阻R2的第一端、第二功放EA2的反相输入端、第一电阻R1的第二端、第零比较器的反相输入端；第二功放EA2的同相输入端连接第二主参考电压，所述第二电阻R2的第二端接地。第二主参考电压Ref2是控制LED灯电流的基准电压。

整流电路7的第一端连接可控硅调光器8，整流电路7的第二端分别连接第三电阻R3的第一端、第一功率管Q1的漏极、第一二极管D1的正极，整流电路的第三端接地。

所述计时器1分别连接第三电阻R3的第二端、第四电阻R4的第一端，所述计时器连接控制器；所述检测器分别连接第三电阻R3的第二端、第四电阻R4的第一端，所述检测器连接控制器；所述第四电阻R4的第二端接地。

本实施例中，所述LED驱动电路还包括第一二极管D1、第一电容C1；所述第一二极管D1 的负极连接第一电容C1的第一端、LED灯的正极，第二功率管Q2的漏极分别连接第一电容 C1的第二端、LED灯的负极。第一二极管D1是防止电流反向流通的二级管,第一电容C1是用来减小LED灯的电流纹波。当然，第一二极管D1、第一电容C1并非本实用新型必须，可以通过其他电路替换。

本实用新型还揭示一种具有可控硅调光器的LED驱动方法，包括：根据母线电压的状态选择性地输出脉冲电流作为泄放电流，其中脉冲电流包括多个连续的电流脉冲。

具体包括如下步骤：

检测可控硅调光器开启的位置；

检测可控硅调光器是否正常开启；

根据可控硅调光器是否正常开启的信息和可控硅调光器的开启位置信息调整脉冲电流的频率、脉宽或幅值中的一种或多种，使得脉冲电流达到正常开启对应可控硅调光器的最小电流。

本实用新型的具体驱动方法可参阅以上有关驱动电路的描述。

实施例四

本实施例与实施例三的区别在于，本实施例中，第一二极管D1、第一电容C1可以用去频闪电路来替换。

实施例五

本实施例与实施例一、实施例二、实施例三的区别在于，本实施例中，检测器可以采用其他方式。如图17、图18所示，计数i个周期内的上升沿或者下降沿个数，然后与计数器得到的周期数相对比。如果相等则认为调光器正常开启；如果上升沿或者下降沿个数较多，则说明调光器多开，没有正常工作。

实施例六

本实施例与实施例一、实施例二、实施例三的区别在于，本实施例中，可以不采用脉冲电流控制，所述控制器用以采用电流值可调的直流电流控制，即采用直流电流作为泄放电流，根据检测调光器是否正常开启的结果直接调整泄放电流Ibld的大小，使得直流电流达到正常开启对应可控硅调光器的最小电流。

所述控制器采用电流值可调的直流电流控制、根据检测调光器是否正常开启的结果直接调整泄放电流Ibld电流的大小时，分两种情况：

(1)在给定的初始条件下，如果调光器能正常开启，则按每次设定的比例减小电流值，直到调光器不能正常开启时，把电流值调回到上一次的值，然后固定不变；

(2)在给定的初始条件下，如果调光器不能正常开启，则按每次设定的比例增加电流值，直到调光器正常开启后，固定该值。

请参阅图21，控制器包括第一运算放大器、第三功率管、若干开关(开关S1～开关Sn)、若干电阻；第一运算放大器的同相输入端连接第五参考电压VREF5，第一运算放大器的反相输入端连接第三功率管的源极，第一运算放大器的输出端连接第三功率管的栅极。

第五参考电压VREF5(为固定参考电压)通过第一运算放大器产生多个等差递减的参考电压，然后用开关S1～Sn选通需要的参考电压作为第四参考电压VREF4。

S1～Sn开关由控制器产生的信号控制，依次递增或者递减选通需要的参考电压。

实施例七

本实施例与实施例一、实施例二的区别在于，本实施例中，开关、比较器的个数可以根据需要选择；所述检测器包括第一开关S1、a个第二开关、a+1个电容、与门、a个比较器，其中a为大于等于1的整数。把a个比较器的输出信号做一个与的逻辑。实施例一中，a为3， a可以有其他取值，如1、2、4、5、10，等等。

所述第一开关S1、各个第二开关的第一端分别连接第三电阻R3的第二端；第一开关S1 的第二端分别连接各个比较器的反相输入端，各第二开关的第二端分别连接不同的比较器的同相输入端，各第二开关的第二端分别连接不同的电容的第一端，各电容的第二端接地；各比较器的输出端连接所述与门的输入端。

实施例八

本实施例与实施例一、实施例二的区别在于，本实施例中，泄放模块中恒流控制电路的比较器可以作为控制器的一部分(实施例二中，比较器不属于控制器的一部分而单独存在)。

综上所述，本实用新型用于可控硅调光器的泄放模块及其LED驱动电路和驱动方法，提供了脉冲电流作为泄放电流，以一定频率、脉宽和幅值间歇性地提供电流，能在维持可控硅调光器正常工作的条件下最大限度地节省功耗，提高效率。另外，本实用新型提出的泄放模块、LED驱动电路及其驱动方法，可兼容所有的可控硅调光器，且可以根据不同的可控硅调光器产生不同幅值或者不同脉宽的脉冲电流来控制可控硅调光器的开启，这样可以最大限度地提高不同的***的效率且可兼容所有的可控硅调光器。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (8)

1.一种用于可控硅调光器的泄放模块，包括：

泄放电路，耦接直流母线，泄放电路为可控硅调光器的工作提供电流泄放路径，泄放电路包括功率管；

泄放电流控制电路，包含脉宽调制信号产生电路和功放，其中脉宽调制信号产生电路的输入端耦接直流母线，脉宽调制信号产生电路的输出端提供一脉宽调制信号，功放的第一输入端耦接脉宽调制信号产生电路的输出端，功放的第二输入端耦接泄放电路，功放的输出端耦接功率管的控制端。

2.根据权利要求1所述的泄放模块，其特征在于，脉宽调制信号产生电路包括：

计时器，用以检测可控硅调光器的开启位置时间；

检测器，耦接直流母线和计时器，用以获取可控硅调光器开启后母线电压的变化趋势是否符合预期的判断信号；

控制器，耦接计时器和检测器，用以根据检测器和计时器的反馈结果判断可控硅调光器是否正常开启，进而调整脉冲电流的频率、脉宽或幅值中的一种或多种，使得脉冲电流达到正常开启对应可控硅调光器的最小电流。

3.根据权利要求2所述的泄放模块，其特征在于，所述泄放模块用于LED驱动电路，所述脉宽调制信号产生电路还包括LED开启检测单元，用以检测LED灯是否开启，所述控制器根据LED开启检测单元、计时器和检测器的反馈结果做出控制。

4.根据权利要求3所述的泄放模块，其特征在于，LED开启检测单元包括第零比较器，第零比较器的第一输入端耦接一参考电压，第零比较器的第二输入端耦接恒流控制电路。

5.根据权利要求2所述的泄放模块，其特征在于，所述控制器包括切换开关、充电电流源、放电电流源、第四比较器、第五比较器、第六比较器、SR触发器、第六电容，所述控制器耦接功放的第一输入端，其中：

所述切换开关的第一端能在所述充电电流源、放电电流源间切换，SR触发器的输出端向切换开关发送信号；切换开关的第二端分别连接第六电容的第一端、第四比较器的同相输入端、第五比较器的反相输入端、第六比较器的反相输入端；

所述第四比较器的反相输入端连接第二参考电压，第四比较器的输出端连接SR触发器；第六电容的第二端接地；所述第五比较器的同相输入端连接第三参考电压，第五比较器的输出端连接SR触发器；

所述第六比较器的同相输入端连接一基准电压，第六比较器的输出端连接第一功放的使能端口，第一功放的同相输入端连接第四参考电压，第四参考电压决定泄放电流的幅值，第一功放的反相输入端连接第一电阻的第一端、第一功率管的源极；运算放大器的输出端连接第一功率管的栅极，第一功率管的源极连接母线电压，第一电阻的第二端接地。

6.根据权利要求2所述的泄放模块，其特征在于：

所述检测器包括第一开关、a个第二开关、a+1个电容、与门、a个比较器，其中a为大于等于1的整数；

所述第一开关、各个第二开关的第一端分别连接第三电阻的第二端；第一开关的第二端分别连接各个比较器的反相输入端，各第二开关的第二端分别连接不同的比较器的同相输入端，各第二开关的第二端分别连接不同的电容的第一端，各电容的第二端接地；各比较器的输出端连接所述与门的输入端，与门的输出端提供判断信号。

7.一种LED驱动电路，包括：

可控硅调光器，耦接市电电源；

整流电路，与可控硅调光器串联连接，将市电电源整流；

恒流控制电路，与整流电路耦接，恒流控制电路与LED灯串联连接，用于为LED灯提供恒流源；以及

如权利要求1-6任一项所述的泄放模块。

8.根据权利要求7所述的LED驱动电路，其特征在于：

所述恒流控制电路包括第二功放、第二功率管、第二电阻；

所述第二功放的输出端连接第二功率管的栅极，第二功率管的漏极连接第二主参考电压，第二功率管的源极分别连接第二电阻的第一端、第二功放的反相输入端、第一电阻的第二端、第零比较器的反相输入端；第二功放的同相输入端连接第二主参考电压，所述第二电阻的第二端接地。

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