CN101909391B - 相控调光的led驱动器及其驱动方法 - Google Patents

相控调光的led驱动器及其驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电源控制方法及装置,旨在提供一种用于相控调光的LED驱动器及其驱动方法。该LED驱动器包括:输入端、耦接至输入端的相控调光器、耦接至相控调光器的整流桥、耦接至整流桥的转换器;耦接至控制器的第三绕组。本发明能够实现LED负载的相控调光,无须死负载,在隔离输出场合无须隔离反馈等环节,提高驱动装置效率、简化电路结构。

Description

相控调光的LED驱动器及其驱动方法技术领域
[0001] 本发明涉及一种电源控制方法及装置,具体来说是一种用于相控调光的LED驱动器及其驱动方法。
背景技术
[0002] 传统的调光手段是用基于双向可控硅的相控调光器(TRIAC Dimmer)对白炽灯进行亮度调节,通过改变交流正弦波导通角来改变通过加到灯的电压的有效值,改变白炽灯电流,操作简单、灵活、使用方便,寿命长。然而可控硅调光装置会给电网带来高次谐波污染,影响其他设备的正常使用。[0003] LED是新型节能照明设备,产生相同光亮所需电能远比白炽灯小,与节能灯和白炽灯相比具有体积小,不易损坏等优点。LED的亮度与流过的电流直接相关,在照明应用中,都需要一个驱动器将市电转换成恒定电流输出或者恒定电压输出用来驱动LED。由于LED与白炽灯特性存在本质差别,如果将LED灯具(包括相关的驱动器)直接取代白炽灯,在相控调光场合,如果不做专门设计,会导致LED灯具不能正常工作或者出现以下问题:LED灯的闪烁,旋转可控硅调光器旋钮时LED亮度不能做到全调光范围线性变化,甚至不能调光;此外当电网电压变化时对LED的亮度也会产生影响。
[0004] 由于相控调光器中的双向可控硅的导通需要一个维持电流,为此,很多LED驱动器(驱动电源)中增加了一个固定负载,也称死负载(dummy load)或bleeder电阻,如图1所示。在其导通期间维持其最小导通电流,保证能准确检测出相角信号,进行调光控制,但这样也会增加比较大的损耗,导致LED驱动电路的效率降低,如美国国家半导体公司的LM3445 方案。
[0005] 出于安全的考虑,很多的LED灯具均要求LED驱动器具备隔离功能,即实现输出与电网输入的电气隔离。因此,当前的LED驱动电源多采用光耦对输出采样进行反馈控制。图2所示为现有隔离式适合TRIAC调光器的LED驱动器。其采用反激拓扑,交流输入信号AC经相控调光器后采用电容整流滤波(也可以采用图1所示的无源PFC电路)。其相角检测同样需要死负载,而且由于输入输出隔离,使得需要通过隔离将采样的输出电流与相角信号相叠加。并且反馈一般采用光耦来隔离,而光耦有老化问题,影响电路的稳定性,同时弱化了电气隔离的强度。
[0006] 另一类现有隔离式适合TRIAC调光器的LED驱动器如图3所示,也称单级PFC方案。交流输入信号AC经过相控调光器后仅采用容值很小的滤波电容Cin进行滤波,使得滤波电容两端电压与交流输入信号AC基本保持一致,主要用于高频滤波。通过功率因素校正(PFC)控制技术,使得在相控调光器导通期间输入电流与输入电压同相且幅值成比例。这种LED驱动器利用输出负载作为调光器的负载,从而省去用于相角检测的死负载。其中PFC控制可以采用恒定导通时间控制(constant on)或者乘法器,将输入的波形信号与反馈环节的误差信号相乘,控制输入电流的波形,实现PFC功能,这些技术均是本领域技术人员所了解的常识,为叙述简明,这里不再详述。但是该LED驱动器在反馈环节,需要检测输出电流得到误差信号,存在反馈环节的隔离问题。
[0007] 在现有的PFC控制中,还有一种输入电压前馈,用于限制输入的最大功率,如芯片UC3854提及的技术方案,如图4所示。一方面,交流输入信号经过整流后得到整流半波Vin,如图5所示。其中Sin(X)表示交流输入信号,Isin(X) |表示整流后的整流半波。该整流半波经过电压前馈模块后得到交流输入电压的有效值,即输入电压前馈信号Vff ;同时,其经过波形整形模块K1后得到波形信号Ia。。其中,波形信号Iac; = kXVin,k为一系数。另一方面,输出信号Vo经过模块Kfb和电压反馈模块,得到输出反馈信号Vea。乘法器Multiplier对所述波形信号Ia。、输入电压前馈信号Vff和输出反馈信号Vm进行乘法运算,得到电流基准信号
Figure CN101909391BD00051
[0009] 从而控制电感电流与电流基准信号一致,实现PFC功能。可以看到,该乘法器Multiplier通过将输入电压前馈信号的平方作为分子,在输出反馈信号一定的情况下,实现输入功率与输入电压无关,即恒功率控制。即使没有输出反馈信号(Vm作为一个定值),输入功率与输入电压无关,保持恒定。
[0010] 但在有相控调光器存在的情况下,交流输入信号在调光角度不同时会缺失,其整流后也不再是完整的半波。图6示出当切相角度为60度的整流情况。因此,单纯的将整流波形进行前馈不能得到输入电压的有效值信号,在相控调光器导通角度较小的情况下,即在切相角度较大的情况下,若没有反馈,该电压前馈控制会导致输入功率随着切相角度的增加而急剧增加,如图7所示。不再适用于相控调光的场合。
发明内容
[0011] 本发明要解决的技术问题是,克服现有技术中的不足,提出一种用于LED驱动电路和驱动LED的方法。
[0012] 为解决技术问题,本发明提出了一种LED驱动器,包括:输入端,接收交流输入信号;相控调光器,耦接至所述输入端,提供相控调光信号;整流桥,耦接至所述相控调光器,提供整流信号;转换器,耦接至所述整流桥,所述转换器包括一可控开关,所述可控开关根据开关控制信号被控制导通与断开,从而在转换器的输出端提供驱动信号至被驱动元件;第三绕组,耦接至所述控制器;控制器,根据流过所述可控开关的电流信号、所述整流信号和所述第三绕组两端的电压,提供所述开关控制信号。
[0013] 作为一种改进,所述控制器包括:输入前馈电路,根据所述整流信号,提供输入电压前馈信号;相角检测电路,根据所述整流信号,提供相角检测信号;波形整形模块,根据所述整流信号,提供波形信号;乘法器,根据所述输入电压前馈信号、相角检测信号和波形信号,提供电流基准信号;所述控制器控制流过所述可控开关的电流的峰值跟随所述电流
基准信号。
[0014] 作为一种改进,所述LED驱动器进一步包括采样电阻,耦接至所述可控开关,用以提供所述流过可控开关的电流信号至所述控制器。
[0015] 作为一种改进,所述转换器为反激变换器或升压变换器。
[0016] 作为一种改进,所述LED驱动器进一步包括滤波电容,对所述整流信号进行高频滤波。
[0017] 作为一种改进,所述输入电压前馈信号是所述整流信号的平均值或者有效值。
[0018] 作为一种改进,所述相角检测电路包括第一比较器,用以比较所述整流信号和一参考信号,并基于比较结果输出所述相角检测信号,所述相角检测信号表示所述相控调光器的导通角度。
[0019] 作为一种改进,所述波形整形模块是比例环节。
[0020] 作为一种改进,所述控制器进一步包括:过零检测电路,耦接至所述第三绕组,根据所述第三绕组两端的电压提供所述过零检测信号;第二比较器,根据电流基准信号和所述流过所述可控开关的电流提供比较信号;触发器,根据所述比较信号和过零检测信号提供开关控制信号,用以控制所述可控开关的导通和断开。
[0021] 作为一种改进,所述控制器进一步包括:输出电压前馈电路,根据所述第三绕组两端的电压,提供增益调整信号至所述乘法器,使所述乘法器输出的电流基准信号与所述增益调整信号成正比关系。
[0022] 作为一种改进,所述输出电压前馈电路包括:采样保持电路,耦接至所述第三绕组,在所述可控开关断开时,采样并保持所述第三绕组两端的电压;误差放大器,根据所述采样保持的电压和电压参考信号,提供所述增益调整信号;补偿网络,耦接在所述误差放大器的输入端和输出端之间。
[0023] 作为一种改进,其中当所述采样保持的电压小于所述电压参考信号时,所述增益调整信号小于数值I ;当所述采样保持的电压等于所述电压参考信号时,所述增益调整信号等于数值I;当所述采样保持的电压大于所述电压参考信号时,所述增益调整信号大于数值I。
[0024] 基于上述相控调光的LED驱动器,本发明进一步提出了一种驱动LED的方法,包括:将一交流输入信号整流为整流信号;检测所述整流信号,得到所述交流输入信号的导通相角信号,并据此产生一与所述导通相角成比例的相角前馈信号;检测所述整流信号,得到基于所述整流信号平均值的输入电压前馈信号以及与之形状一致的波形信号;采样流过可控开关电流,产生一电流采样信号;控制电路基于所述相角前馈信号、输入电压前馈信号以及波形信号产生电流基准信号;并控制所述电流采样信号跟踪所述电流基准信号,控制可控开关的导通和断开,以提供驱动电压来驱动LED灯负载。
[0025] 作为一种改进,所述驱动LED的方法进一步包括根据所述驱动电压调整所述电流
基准信号。
[0026] 作为一种改进,其中当所述驱动电压高于电压参考信号时,所述电流基准信号增大;当所述驱动电压等于所述电压参考信号时,所述电流基准信号不变;当所述驱动电压小于所述电压参考信号时,所述电流基准信号减小。
[0027] 更进一步地,本发明还提出了一种驱动LED的方法,包括:将一交流输入信号整流为整流信号;检测所述整流信号,得到所述交流输入信号的导通相角信号,并据此产生一与所述导通相角成比例的相角前馈信号;检测所述整流信号,得到基于所述整流信号有效值的输入电压前馈信号以及与之形状一致的波形信号;采样流过可控开关电流,产生一电流采样信号控制电路基于所述相角前馈信号、输入电压前馈信号以及波形信号产生电流基准信号;并控制所述电流采样信号跟踪所述电流基准信号,控制可控开关的导通和断开,以提供驱动电压来驱动LED灯负载。
[0028] 作为一种改进,所述驱动LED的方法进一步包括根据所述驱动电压调整所述电流
基准信号。
[0029] 作为一种改进,其中当所述驱动电压高于电压参考信号时,所述电流基准信号增大;当所述驱动电压等于所述电压参考信号时,所述电流基准信号不变;当所述驱动电压小于所述电压参考信号时,所述电流基准信号减小。
[0030] 本发明的有益效果在于:
[0031] 通过上述方案,实现LED负载的相控调光,无须死负载,在隔离输出场合无须隔离反馈等环节,提高驱动装置效率、简化电路结构。
附图说明
[0032] 图1是现有非隔离型用于TRIAC调光器的LED驱动器。
[0033] 图2是现有隔离式LED调光方案应用于TRIAC调光器。
[0034] 图3是现有单级PFC隔离式LED调光方案应用于TRIAC调光器。
[0035] 图4为现有基于电压前馈的PFC控制方案。
[0036] 图5为不经过相控调光器的交流输入电压及整流后的半波电压波形。
[0037] 图6为经过相控调光器后的交流输入电压及整流后的半波电压波形。
[0038] 图7为基于现有LED驱动器的输入功率与切相角度的关系曲线图。
[0039] 图8为根据本发明一个实施例的LED驱动器100的示意电路拓扑图。
[0040] 图9为为图8所示LED驱动器的控制器Controller中的电压前馈电路10的示意图。
[0041] 图10为图8所示LED驱动器的控制器Controller中的相角检测电路20的示意图。
[0042] 图11为图8所示LED驱动器的控制器Controller的后级电路30的示意图。
[0043] 图12为根据本发明的LED驱动器的输入功率与切相角度的关系曲线图。
[0044] 图13为本发明另一个实施例的LED驱动器的控制器Controller的后级电路50的示意图。
[0045] 图14为图13所示控制器Controller的后级电路50中的乘法器增益曲线图。
[0046] 图15为本发明另一个实施例的在非隔离输出场合的LED驱动器200的不意电路拓扑图。
[0047] 图16示出根据本发明的相控调光的LED驱动方法300的示意流程图。
具体实施方式
[0048] 下面结合附图,对本发明的具体实施例进行阐述。
[0049] 图8所示是根据本发明在隔离输出应用的一个实施例的LED驱动器100的示意电路拓扑图,其利用输入电压前馈和相角前馈技术,无需任何输出电流采样,实现输入的恒功率控制。在转换效率基本恒定的情况下,其输出功率也基本恒定。而且,输出功率随着调光切相角度的增加(调光器导通角减小)基本线性下降,实现调光功能。在没有调光器的情况下(等同于调光器恒导通),无需输出电流反馈即可实现恒功率;在输入电压变化情况下,维持输出电流恒定。
[0050] 在图8所示的LED驱动器100采用隔离的反激拓扑,该反激拓扑包括具有原边绕组和副边绕组的隔离变压器T (也可称为储能电感)。具体来说,LED驱动器100包括输入端,接收交流输入信号AC ;相控调光器,耦接至输入端,提供相控调光信号;整流桥,耦接至相控调光器,接收相控调光信号,提供整流信号Vin ;滤波电容Cin,耦接在整流桥的输出端和原边参考地之间,对整流信号进行高频滤波;反激变换器,耦接至整流桥输出端,接收整流信号Vin。其中反激变换器包括隔离变压器T,隔离变压器T的原边绕组的一端耦接至整流桥的输出端;可控开关Q1,耦接在隔离变压器T原边绕组的另一端和原边参考地之间;控制器Controller (在本实施例中,为一控制芯片),稱接至整流桥输出端和可控开关Q1,根据整流信号、可控开关Q1的电流和过零检测信号,提供门极控制信号给可控开关Ql,从而控制可控开关%的导通与断开。在本实施例中,隔离变压器T还包括第三绕组,用以提供过零检测信号至控制器Controller。
[0051] 在一个实施例中,LED驱动器还包括电磁干扰(EMI)滤波器,耦接在相控调光器和整流桥之间;无源吸收电路,包括电容C;、电阻Rc和二极管比,耦接至隔离变压器T原边绕组两端,用以吸收原边绕组漏感的电压尖峰;采样电阻Rs,耦接在可控开关Q1和原边参考地之间,用以采样可控开关Q1导通期间流过原边绕组的电流,即可控开关Q1的电流,得到电流米样信号。
[0052] LED驱动器100运行时,控制器ContiOller根据整流信号Vin,得到波形信号Ia。、输入电压前馈信号Vff和相角检测信号Theta,并基于波形信号、输入电压前馈信号和相角检测信号得到一电流基准信号Iref。控制可控开关Q1的电流,使其峰值电流等于该电流基准,从而实现PFC功能,进而在导通角度最大时实现恒功率控制,并且使得输出功率随调光导通角度线性变化。在本实施例中,为实现PFC策略,滤波电容Cin的容值较小,Cin主要用于高频滤波,使整流信号Vin与输入交流信号AC形状保持一致。
[0053] 图9示出根据本发明一个实施例的图8所示控制器Controller中的输入前馈电路10。输入前馈电路10 接收整流信号Vin,提供输入电压前馈信号Vff。在本实施例中,输入前馈电路10包括电阻分压器和滤波电路,整流信号Vin通过电阻分压和输出滤波的方法得到输入电压前馈信号Vff。当然,本领域的技术人员应该认识到,输入电压前馈信号Vff可以是电压前馈电路输入信号(在本实施例中,为整流信号Vin)的平均值或者有效值。电压前馈电路的实现方式可以有多种,不限于本实施例中的由电阻分压器和滤波电路构成的电压前馈电路10。
[0054] 图10示出根据本发明一个实施例的图8所示控制器Controller中的相角检测电路20。相角检测电路20接收整流信号Vin,提供相角检测信号Theta。在本实施例中,相角检测电路20包括连接电阻模块21,第一比较器22和滤波器23。其中整流信号Vin经由连接电阻模块21被输送至比较器22的同相输入端;比较器22的反相输入端接参考电平(参考地);比较器22的输出端耦接至滤波器23,滤波器的输出为相角检测信号Theta。在LED驱动器100运行过程中,若相控调光器被导通,则整流信号Vin为正,相应地,比较器22的输出为正;若相控调光器被断开,则整流信号Vin为零,比较器22的输出为零。因此,比较器22的输出跟随相控调光器的导通角度。比较器22的输出信号经由滤波器23后,可得到更为平滑的相角检测信号Theta。本领域的技术人员应该认识到,相角检测电路20可以无需连接电阻模块21,而将整流信号Vin直接输送至第一比较器22的同相输入端。第一比较器22的输出信号也可直接作为相角检测信号信号,而被输送至控制器Controller的后级电路。
[0055] 图11示出控制器Controller的后级电路30。如图30所示,控制器Controller的后级电路30包括波形整形模块k,用以接收整流信号Vin,根据整流信号Vin提供波形信号Iac = kX Vin ;乘法器Multiplier,用以接收输入电压前馈信号Vff、相角前馈信号Theta和波形信号Ia。,并根据输入电压前馈信号Vff、相角前馈信号Theta和波形信号Ia。提供电流基准信号IMf。其中波形信号Ia。= kXVin。在一个实施例中,乘法器Multiplier的输出与输入关系为:
[0056]
Figure CN101909391BD00091
[0057]其中,m = 2 或者 m = 3。
[0058] 控制器ContiOller的后级电路30还包括过零检测电路31、第二比较器32和触发器33。在一个实施例中,触发器33为RS触发器。过零检测电路31耦接至第三绕组,用以检测电感电流的过零状态,并提供过零检测信号至触发器的输入端;第二比较器32的反相输入端耦接至乘法器,用以接收电流基准信号IMf ;其同相输入端耦接至可控开关Q1和采样电阻Rs的公共节点,用以接收可控开关Q1导通期间流过原边绕组的采样电流信号,提供电流采样信号;第二比较器32根据所述电流基准信号Iref和电流采样信号,提供比较信号至触发器33的另一个输入端。触发器33根据所述比较信号和过零检测信号提供开关控制信号,并经由驱动器40控制可控开关Q1的导通和断开。
[0059] LED驱动器100运行时,若过零检测电路31检测到第三绕组两端电压的过零状态,则输出过零检测信号至触发器33。相应地,触发器33输出高电平信号,用以控制可控开关Q1导通。此时,一方面,交流输入信号AC经由相控调光器、整流桥、输入滤波电容Cin、变压器T的原边绕组、可控开关Q1和采样电阻Rs至地,在原边形成电流通路。原边电流慢慢增大,同时采样电阻Rs两端的电压信号,即电流采样信号也慢慢增大。另一方面,交流输入信号AC经由相控调光器、整流桥、输入滤波电容Cin后被输送至控制器Controller中,得到电流基准信号IMf。当采样电阻Rs两端电压增大至大于电流基准信号IMf的电压值时,第二比较器32输出高电平信号至触发器33。相应地,触发器输出低电平信号,用以控制可控开关%断开。随后,原边电流通路被断开,直至第三绕组两端电压再一次过零,LED驱动器100进入下一个工作周期。其工作过程如前所述,为叙述简明,这里不再详述。
[0060] 从上述过程可见,流过可控开关Q1的电流峰值与电流基准信号IMf的电压值相等,即流过可控开关Q1的峰值电流与输入电压信号成正比。LED驱动器100实现PFC功能。由于相角前馈的作用,电路的输出功率与调光相角的关系如图12所示,与图7相比,其实现了输出功率(在电压基本恒定的情况下,代表负载的输出电流)与相角相关的调光功能。
[0061] 另外,由于LED的驱动电压,其正向压降会存在一定的偏差,如+/_3%,特别是输出有多个LED串联的情况下。不同数目的LED串联,输出电压会存在偏差。在这种情况下,会导致驱动器带不同负载情况下出现电流偏差的情况。据此,本发明还提供一个输出电压前馈的功能,如图13所示的控制器Controller的后级电路50,其与图11所示电路的相同部分采用相似的附图标记。与图11所示电路不同的是,图13所示控制器Controller还包括输出电压前馈电路54。其中输出电压前馈电路54耦接在第三绕组和乘法器Multiplier之间,包括采样保持电路,耦接至第三绕组,在可控开关Q1断开时,采样并保持第三绕组两端电压。而第三绕组和变压器T的副边绕组有设定的变压器匝数变比。因此,第三绕组两端电压与副边绕组两端电压,即输出电压成比例变化。因此,采样保持电路的输出为输出电压的反馈值,即反馈电压。输出电压前馈电路54还包括误差放大器Utl,其同相输入端耦接至采样保持电路,以接收反馈电压,其反相输入端接收电压基准信号;其输出端提供增益调整信号kv至乘法器Multiplier ;补偿网络,耦接在误差放大器的输出端和反相输入端之间。
[0062] 在一个实施例中,乘法器Multiplier输出的电流基准信号Iraf与其输入信号的关系为:
Figure CN101909391BD00101
[0064] 其中m = 2或者m = 3。并且设定:当反馈信号等于电压基准信号VMf时,即输出电压Vtj等于额定输出时,增益调整信号kv = I,乘法器输出不变;当反馈信号大于电压基准信号Vref时,即输出电压\大于额定输出时,增益调整信号kv增大,乘法器输出增加;当反馈信号小于电压基准信号Vref时,即输出电压\小于额定输出时,增益调整信号kv减小,乘法器输出减小。从而使输出功率按照输出电压比例增加,维持电流恒定。乘法器的增益曲线如图14所示。
[0065] 当然,本领域技术人员应该意识到,也可以将保持后的反馈电压与基准电压Vref比较,当输出电压高于额定输出时,误差比较器输出增大。增大的信号被叠加到乘法器的输入信号,如波形信号或者相角前馈信号中,从而增加输出功率与输出电压的比例关系。为叙述简明,这里不再详细描述。
[0066] 图8所示LED驱动器100是基于电感电流临界断续的隔离输出实施方式,同样,本领域技术人员应该意识到,基于电感电流断续或者电感电流连续的实施方式也是显而易见的。同样,图8所示方式基于电感电流的峰值控制,即电感电流的峰值与基准信号相等,本领域技术人员也应该意识到,基于电感电流平均值的实施方式也是显而易见的,如平均电流控制模式或者单周控制模式(One-cycle control)或者电荷控制方法(chargecontrol),为叙述简明,这里不再--详述。
[0067] 本发明可以应用到隔离型输出、也可以应用到非隔离型输出。图15所示电路是根据本发明另一个实施例的在非隔离输出场合的LED驱动器200的示意电路拓扑图。图15所示LED驱动器200采用升压(boost)变换器,在控制器ContiOller中通过如前所述的输入电压前馈、相角检测以及输出电压前馈的PFC控制方案,实现输入电流(即电感电流)跟踪输入电压波形及相角调光功能。电流反馈可以是采样开关管电流,也可以是电感电流(图15虚线所示)。电感可以工作在临界断续模式(CRM)、也可以在连续模式(CCM)或者DCM。在CRM中,可以通过图中所示辅助绕组检测电感电流过零点,也可以通过电感电流采样检测其过零点(如UC3852所采用的)。其控制框图可以采用如图13所示控制器,为叙述简明,这里不再重复。
[0068] 在图11、图13所示控制器的具体实施例中,可以用模拟电路实现,也可以通过数字电路实现。如乘法器,可以是模拟的乘法器,也可以将各输入信号通过A/D变换(模数转换)后,利用数字电路实现(或者程序实现)控制,均不背离本发明精神实质。
[0069] 进一步地,本发明还提出了一种相控调光的LED驱动方法,如图16所示。方法300包括如下步骤:步骤301,将一交流输入信号整流为整流信号;步骤302,检测所述整流信号,得到所述交流输入信号的导通相角信号,并据此产生一与所述导通相角成比例的相角前馈信号;步骤303,检测所述整流信号,得到基于所述整流信号有效值或平均值的输入电压前馈信号以及与之形状一致的波形信号;步骤304,采样流过可控开关电流,产生一电流采样信号;步骤305,控制电路基于所述相角前馈信号、输入电压前馈信号以及波形信号产生电流基准信号;并控制所述电流采样信号跟踪所述电流基准信号,控制可控开关的导通和断开,以提供驱动电压来驱动LED灯负载。在一个实施例中,方法300还包括根据所述驱动电压调整所述电流基准信号。其中当所述驱动电压高于电压参考信号时,所述电流基准信号增大;当所述驱动电压等于所述电压参考信号时,所述电流基准信号不变;当所述驱动电压小于所述电压参考信号时,所述电流基准信号减小。
[0070] 总而言之,无论上文说明如何详细,还有可以有许多方式实施本发明,说明书中所述的知识本发明的一个具体实施例子。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
[0071] 本发明实施例的上述详细说明并不是穷举的或者用于将本发明限制在上述明确的形式上。在上述以示意性目的说明本发明的特定实施例和实例的同时,本领域技术人员将认识到可以在本发明的范围内进行各种等同修改。
[0072] 本发明这里所提供的启示并不是必须应用到上述系统中,还可以应用到其它系统中。可将上述各种实施例的元件和作用相结合以提供更多的实施例。可以根据上述详细说明对本发明进行修改,在上述说明描述了本发明的特定实施例并且描述了预期最佳模式的同时,无论在上文中出现了如何详细的说明,也可以许多方式实施本发明。上述电路结构及其控制方式的细节在其执行细节中可以进行相当多的变化,然而其仍然包含在这里所公开的本发明中。
[0073] 如上述一样应当注意,在说明本发明的某些特征或者方案时所使用的特殊术语不应当用于表示在这里重新定义该术语以限制与该术语相关的本发明的某些特定特点、特征或者方案。总之,不应当将在随附的权利要求书中使用的术语解释为将本发明限定在说明书中公开的特定实施例,除非上述详细说明部分明确地限定了这些术语。因此,本发明的实际范围不仅包括所公开的实施例, 还包括在权利要求书之下实施或者执行本发明的所有等效方案。

Claims (17)

1.一种相控调光的LED驱动器,包括: 输入端,接收交流输入信号; 相控调光器,耦接至所述输入端,提供相控调光信号; 整流桥,耦接至所述相控调光器,提供整流信号; 转换器,耦接至所述整流桥;转换器包括一可控开关,可控开关根据开关控制信号被控制导通与断开,从而在转换器的输出端提供驱动信号至被驱动元件; 第三绕组,耦接至控制器;所述控制器根据流过所述可控开关的电流信号、所述整流信号和所述第三绕组两端的电压,提供所述开关控制信号; 所述控制器包括: 输入前馈电路,根据所述整流信号,提供输入电压前馈信号;所述输入电压前馈信号是所述整流信号的平均值或者有效值; 相角检测电路,根据所述整流信号,提供相角检测信号; 波形整形模块,根据所述整流信号,提供波形信号; 乘法器,根据所述输入电压前馈信号、相角检测信号和波形信号,提供电流基准信号;所述控制器控制流过所述可控开关的电流的峰值跟随所述电流基准信号。
2.根据权利要求1所述的LED驱动器,其特征在于,还包括采样电阻,耦接至所述可控开关,用以提供所述流过可控开关的电流信号至所述控制器。
3.根据权利要求1所述的LED驱动器,其特征在于,所述转换器为反激变换器或升压变换器。
4.根据权利要求1所述的LED驱动器,其特征在于,还包括滤波电容,对所述整流信号进行闻频滤波。
5.根据权利要求1所述的LED驱动器,其特征在于,所述相角检测电路包括第一比较器,用以比较所述整流信号和一参考信号,并基于比较结果输出所述相角检测信号,所述相角检测信号表示所述相控调光器的导通角度。
6.根据权利要求1所述的LED驱动器,其特征在于,所述波形整形模块是比例环节。
7.根据权利要求1所述的LED驱动器,其特征在于,所述控制器进一步包括: 过零检测电路,耦接至所述第三绕组,根据所述第三绕组两端的电压提供过零检测信号; 第二比较器,根据电流基准信号和所述流过所述可控开关的电流提供比较信号;触发器,根据所述比较信号和过零检测信号提供开关控制信号,用以控制所述可控开关的导通和断开。
8.根据权利要求1所述的LED驱动器,其特征在于,所述控制器进一步包括: 输出电压前馈电路,根据所述第三绕组两端的电压,提供增益调整信号至所述乘法器,使所述乘法器输出的电流基准信号与所述增益调整信号成正比关系。
9.根据权利要求8所述的LED驱动器,其特征在于,其中输出电压前馈电路包括: 采样保持电路,耦接至所述第三绕组,在所述可控开关断开时,采样并保持所述第三绕组两端的电压; 误差放大器,根据所述采样保持的电压和电压参考信号,提供所述增益调整信号。
10.根据权利要求9所述的LED驱动器 ,其特征在于,所述输出电压前馈电路进一步包括补偿网络,耦接在所述误差放大器的输入端和输出端之间。
11.根据权利要求10所述的LED驱动器,其特征在于, 当所述采样保持的电压小于所述电压参考信号时,所述增益调整信号小于数值I ; 当所述采样保持的电压等于所述电压参考信号时,所述增益调整信号等于数值I ; 当所述采样保持的电压大于所述电压参考信号时,所述增益调整信号大于数值I。
12.—种相控调光的LED驱动方法,包括: 将一交流输入信号整流为整流信号; 检测所述整流信号,得到所述交流输入信号的导通相角信号,并据此产生一与所述导通相角成比例的相角前馈信号; 检测所述整流信号,得到基于所述整流信号平均值的输入电压前馈信号以及与之形状一致的波形信号; 采样流过可控开关电流,产生一电流采样信号; 控制电路基于所述相角前馈信号、输入电压前馈信号以及波形信号产生电流基准信号;并控制所述电流采样信号跟踪所述电流基准信号,控制可控开关的导通和断开,以提供驱动电压来驱动LED灯负载。
13.根据权利要求12所述的LED驱动方法,其特征在于,进一步包括根据所述驱动电压调整所述电流基准信号。
14.如权利要求13所 述的LED驱动方法,其特征在于,其中 当所述驱动电压高于电压参考信号时,所述电流基准信号增大; 当所述驱动电压等于所述电压参考信号时,所述电流基准信号不变; 当所述驱动电压小于所述电压参考信号时,所述电流基准信号减小。
15.—种相控调光的LED驱动方法,包括: 将一交流输入信号整流为整流信号; 检测所述整流信号,得到所述交流输入信号的导通相角信号,并据此产生一与所述导通相角成比例的相角前馈信号; 检测所述整流信号,得到基于所述整流信号有效值的输入电压前馈信号以及与之形状一致的波形信号; 采样流过可控开关电流,产生一电流采样信号; 控制电路基于所述相角前馈信号、输入电压前馈信号以及波形信号产生电流基准信号;并控制所述电流采样信号跟踪所述电流基准信号,控制可控开关的导通和断开,以提供驱动电压来驱动LED灯负载。
16.根据权利要求15所述的LED驱动方法,其特征在于,进一步包括根据所述驱动电压调整所述电流基准信号。
17.根据权利要求16所述的LED驱动方法,其特征在于, 当所述驱动电压高于电压参考信号时,所述电流基准信号增大; 当所述驱动电压等于所述电压参考信号时,所述电流基准信号不变; 当所述驱动电压小于所述电压参考信号时,所述电流基准信号减小。
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