CN102421226B - 一种led调光驱动电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种LED调光驱动电路，包括：调光器、整流电路，变压器、控制电路及功率开关管，所述控制电路将获得的反映所述整流电压的电压信号转换为与调光角度成正比的直流电信号，并根据该直流电信号、所述整流电压采样信号及整流电压峰值采样信号控制所述功率开关管的导通关断时间，使得该LED调光驱动电路的输出电流随所述调光角度的改变而变化，且在同一调光角度下，所述输出电流保持恒定，同时，该LED调光驱动电路输出的平均电流的范围较大，因此，该LED调光驱动器的调光范围很宽。

Description

一种LED调光驱动电路

技术领域

本申请涉及LED驱动技术领域，特别是涉及一种LED调光驱动电路。

背景技术

LED灯具有体积小，效率高以及电流大的优点，被广泛应用于照明和背光等场合。

在照明系统中，如何对各种光源进行调光，是一种极具挑战性的工作。调光技术可使用户根据实际需要调节光源的亮度，在不需要很强光线的应用场景中，可以利用调光技术，调暗光源的亮度，从而降低了电能的消耗、节约能源。

目前市面上的LED调光驱动电路的调光范围有限，无法实现在全线电压范围内调光；此外，还有一些LED调光驱动电路的输出电流的精度很差，因此对LED光源的可靠性影响很大。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种LED调光驱动电路，以实现在全线电压范围内调光，同时能够提高输出电流的精度，技术方案如下：

一种LED调光驱动电路，包括：调光器、整流电路，其中，所述调光器串接在交流输入电源和所述整流电路之间，用于将所述交流输入电源提供的交流输入电压进行斩波处理得到斩波电压；所述整流电路，用于将所述斩波电压进行整流处理后，得到整流电压并提供给所述变压器，还包括：变压器、控制电路及功率开关管，其中：

所述变压器包括：与所述整流电路耦合的原边绕组、与所述原边绕组耦合的副边绕组，以及与所述副边绕组耦合的辅助绕组；

所述功率开关管与所述原边绕组串联连接；

所述控制电路的输出端与所述功率开关管的控制端耦合；

所述控制电路将获得的反映所述整流电压的电压信号转换为与调光角度成正比的直流电信号，并根据该直流电信号、所述整流电压采样信号及整流电压峰值采样信号控制所述功率开关管的导通关断时间，使得该LED调光驱动电路的输出电流随所述调光角度的改变而变化，且在同一调光角度下，所述输出电流保持恒定。

优选的，所述控制电路包括：副边绕组状态信号产生电路、关断控制电路、恒流调光控制电路及驱动电路，其中：

所述副边绕组状态信号产生电路，用于在检测到副边绕组导通时输出相应的逻辑高电平信号；

所述恒流调光控制电路，用于获取整流电压采样信号及整流电压峰值采样信号，将该整流电压采样信号转换为与调光角度相关的直流电信号，利用所述整流电压采样信号、所述整流电压峰值采样信号及所述直流电信号产生与所述整流电压同相位的第一预设电压信号，并产生控制所述功率开关管导通的导通控制信号；

所述关断控制电路，用于在检测到反映所述原边电流的电压信号达到所述第一预设电压信号时，输出使功率开关管关断的关断控制信号；

所述驱动电路，用于在接收所述关断控制信号后，控制所述功率开关管关断；且在接收到所述导通控制信号后，控制所述功率开关管导通。

优选的，所述恒流调光控制电路包括：整流电压峰值采样电路、调光角度检测电路、除法器、第一预设电压产生电路、导通控制信号产生电路，其中：

所述整流电压峰值采样电路，用于获取所述整流电压对应的整流电压峰值采样信号；

所述调光角度检测电路，用于将获得的所述整流电压采样信号转换为直流电信号；

所述除法器，用于依据所述整流电压峰值采样信号、所述整流电压采样信号及所述直流电信号，得到单位电信号；

所述第一预设电压产生电路，用于根据所述单位电信号产生相位与所述整流电压采样信号的相位相同的第一预设电压信号；

所述导通控制信号产生电路，用于依据所述单位电流产生控制功率开关管导通的导通控制信号。

优选的，所述调光角度检测电路包括：过零检测比较器、滤波器，其中：

所述过零检测比较器的同相输入端输入有所述整流电压采样信号，反相输入端输入有比较电压，输出端输出占空比与调光角度相对应的方波电压；

所述滤波器的输入端与所述过零检测比较器的输出端相连，将接收到的所述方波电压转换为直流电平信号。

优选的，上述LED调光驱动电路，还包括：第一电压电流转换电路、第二电压电流转换电路和第三电压电流转换电路，其中：

所述第一电压电流转换电路设置在所述调光角度检测电路内，用于将所述直流电平信号转换为直流电流信号，提供给所述除法器；

所述第二电压电流转换电路，用于将所述整流电压采样信号转换对应的整流电流采样信号，并提供给所述除法器；

所述第三电压电流转换电路，用于将所述整流电压峰值采样信号转换为对应的整流电流峰值采样信号，并提供给所述除法器。

优选的，所述第一电压电流转换电路包括：第一运算放大器、第一开关管、第一采样电阻、第一镜像电流源电路，其中：

所述第一运算放大器的同相输入端接收直流电平信号，输出端连接所述第一开关管的控制端，反相输入端连接所述第一开关管的第二端，且该第二端通过所述第一采样电阻连接接地端，所述第一开关管的第一端连接所述第一镜像电流源电路的输入端，所述第一镜像电流源电路的输出端作为该第一电压电流转换电路的输出端。

优选的，所述第二电压电流转换电路包括：第二运算放大器、第二开关管、第二采样电阻、第二镜像电流源电路，其中：

所述第二运算放大器的同相输入端接收所述整流电压采样信号，输出端连接所述第二开关管的控制端，反相输入端连接所述第二开关管的第二端，且该第二端通过所述第二采样电阻连接接地端，所述第二开关管的第一端连接所述第二镜像电流源电路的输入端，该第二镜像电流源电路的输出端作为该第二电压电流转换电路的输出端。

优选的，所述第三电压电流转换电路包括：第三运算放大器、第三开关管、第三采样电阻、第三镜像电流源电路，其中：

所述第三运算放大器的同相输入端接收所述整流电压峰值采样信号，输出端连接所述第三开关管的控制端，反相输入端连接所述第三开关管的第二端，且该第二端通过所述第三采样电阻连接接地端，所述第三开关管的第一端连接所述第三镜像电流源电路的输入端，所述第三镜像电流源电路的输出端作为该第三电压电流转换电路的输出端。

优选的，所述第一预设电压信号产生电路，包括：第四镜像电流源电路、第五镜像电流源电路、第六镜像电流源电路、第一偏置电流源及第四采样电阻，其中：

所述第四镜像电流源电路包括，第一支路、第二支路和第三支路；所述第五镜像电流源电路包括第四支路和第五支路；所述第六镜像电流源包括第六支路和第七支路，每个支路均由两个串联的MOS管构成；

所述第一支路连接所述第一偏置电流源，所述第二支路与所述第六支路相连，所述第三支路及所述第四支路均与所述除法器的输出端相连，所述第五支路与所述第六支路耦合，所述第七支路通过所述第二采样电阻连接接地端。

优选的，所述第六镜像电流源还包括由两个串联的MOS管构成的第八支路，所述导通控制信号产生电路包括：第七镜像电流源电路、第八镜像电流源电路、第九镜像电流源电路、第二偏置电流源、充电电容、控制开关、第一比较器，其中：

所述第七镜像电流源电路的输入端与所述第八支路相连，该第七镜像电流源电路的输出端与所述第六镜像电流源电路的输入端相连；

所述第八镜像电流源电路的输出端连接所述控制开关的第一端，所述控制开关的第二端连接所述第九镜像电流源电路的输出端，所述控制开关的控制端与所述副边绕组状态信号产生电路的输出端耦合；

所述第九镜像电流源电路的输入端连接所述第二偏置电流源；

所述充电电容的正极性端连接所述控制开关的第一端，负极性端连接接地端；

所述第一比较器的同相输入端连接所述控制开关的第一端，反相输入端输入第二预设电压，输出端输出导通控制信号。

优选的，所述整流电压峰值采样电路包括：由三个并联的MOS管构成的第十镜像电流源电路、由两个并联的MOS管构成的第十一镜像电流源电路，第一二极管和第二二极管，其中：

所述第一二极管的阳极输入有所述整流电压采样信号，阴极作为整流电压峰值信号检测端连接所述第十一镜像电流源的输出端；

所述第二二极管的阳极连接所述第十镜像电流源电路的第一输出端，第二二极管的阴极连接所述第一二极管的阴极；

所诉第十镜像电流源电路的输入端连接第三偏置电流源，第二输出端连接所述第十一镜像电流源电路的输入端。

优选的，所述驱动电路包括：逻辑处理单元和功率开关管驱动电路，其中：

所述逻辑处理单元，用于在接收到功率开关管关断控制信号时，不输出开关脉冲，且在接收到所述恒流控制电路产生的功率开关管开始导通控制信号时，输出开关脉冲；

所述功率开关管驱动电路，用于在接收到所述逻辑处理单元提供的开关脉冲后，驱动所述功率开关管导通。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，所述LED调光驱动电路，根据调光器设置的调光角度的大小，产生与该调光角度相对应的直流电信号，并产生与该直流电信号相对应的第一预设电压信号，当检测到所述整流电压采样信号达到第一预设电压信号时，关断所述功率开关管，所述第一预设电压信号与所述直流电信号相关，且相位与所述整流电压的相位相同；同时，控制所述功率开关管的导通与关断时间，使副边绕组的导通时间与所述功率开关管的开关周期的比值为与所述直流电信号相关的特定表达式，使得LED调光驱动电路输出的平均电流随调光角度的变化而变化，同时，使得该LED调光驱动电路输出的平均电流稳定，且平均电流的范围较大，因此，该LED调光驱动器的调光范围很宽。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一种LED调光驱动电路的电路结构示意图；

图2为本申请实施例一种控制电路的结构示意图；

图3为本申请实施例恒流调光控制电路的结构示意图；

图4a为本申请实施第一电压电流转换电路的结构示意图；

图4b为本申请实施第二电压电流转换电路的结构示意图；

图4c为本申请实施第三电压电流转换电路的结构示意图；

图5为本申请实施例第一预设电压信号产生电路和导通控制信号产生电路的结构示意图；

图6a为调光角度为150°时LED调光驱动电路的波形图；

图6b为调光角度为30°时LED调光驱动电路的波形图；

图7为本申请实施例提供的整流电压峰值采样电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

请参见图1，示出了本申请实施例一种LED调光驱动电路的电路原理示意图，该电路包括：调光器110、整流电路120、变压器130、控制电路140、功率开关管150，其中：

调光器110的输入端连接交流输入电源Vac，用于将所述交流输入电源输出的电压进行斩波处理，输出斩波电压。所述斩波处理包括前切斩波处理和/或后切斩波处理。

整流电路120为由四个整流二极管构成的全波整流桥，用于将斩波电压进行整流处理得到整流电压Vin，提供给所述变压器130。

变压器130包括原边绕组131，与所述原边绕组131耦合的副边绕组132，以及与所述副边绕组132耦合的辅助绕组133，其中：

原边绕组131的一端与整流电路120的正输出端连接，整流电路120的负输出端连接接地端，原边绕组131的另一端与功率开关管150的第一端连接，功率开关管150的第二端通过取样电阻Rcs连接接地端。

副边绕组132的一端连接整流二极管D1的阳极，整流二极管D1的阴极与所述副边绕组202的另一端之间连接有滤波电容C1，负载160并联在滤波电容C1的两端。

辅助绕组133的一端通过二极管D2连接至控制电路140的供电端Vcc，辅助绕组133的另一端连接接地端。

控制电路140包括：供电端Vcc、副边绕组状态检测端FB、整流电压检测端Vs、整流电压峰值检测端VPK、原边电流检测端CS、输出端OUT、地端GND、调光端Dim。

所述副边绕组检测端FB通过分压电阻R1和R2连接至辅助绕组133的正极性端，用于获取反映副边绕组132的工作状态的电信号，即副边绕组状态信号。

所述原边电流检测端CS连接至所述取样电阻Rcs的未接地的一端，用于获取取样电阻Rcs上反映原边绕组131中的原边电流的电压信号Vcs。

所述整流电压检测端VS，通过分压电阻R3和R4连接至所述整流电路120的正整流输出端，用于获取反映变压器130输入的整流电压Vin的整流电压采样信号Vs。

所述整流电压峰值检测端VPK，通过二极管D3连接整流电压检测端VS，以获得整流电压Vin的真实峰值电压信号Vpk，且输入电压峰值检测端VPK外接滤波电容C2。调光端Dim外接滤波电容C3.

所述输出端OUT，连接至功率开关管150的控制端，用于控制功率开关管150的导通与关断状态。

该LED调光驱动电路的工作过程如下：

通过调光器110设置调光角度，即设置交流输入电压Vac的导通角，导通角越大，对应的斩波电压平均值越大，从而得到的整流电压平均值越大，LED光源的亮度越大。

控制电路140将整流电压检测端VS输入的整流电压采样信号转换为与所述导通角相关的直流电信号，并利用该直流电信号、整流电压采样信号及整流电压峰值采样信号，控制输出端OUT输出的电压信号，进而控制功率开关管150导通或关断。

当功率开关管150导通时，原边绕组131中的电流逐渐增大，当控制电路140检测到原边电流检测端CS输入的电压信号Vcs，达到第一预设电压Vcs_ref时，输出端OUT输出低电平，使功率开关管150关断，此时，副边绕组132上的整流二极管D1导通，原边绕组131存储的能量感应到副边绕组中，由副边绕组202为负载160供电；当控制电路140的输出端OUT输出高电平时，控制功率开关管140导通。

根据原边控制原理，该LED调光驱动器的输出电流的计算公式如下：

k(θ)＝f(θ)(1)

$\mathrm{Ipk}\left(t\right)=\frac{\mathrm{Vcs}\left(t\right)}{\mathrm{Rcs}}---\left(2\right)$

$\mathrm{Io}={\∫}_0^{1/f}\frac{\mathrm{Tons}}{2*\mathrm{Tsw}}*k\left(\mathrm{\θ}\right)*\frac{\mathrm{Vcs}\left(t\right)}{\mathrm{Rcs}}\mathrm{dt}---\left(3\right)$

其中，Ipk(t)为某时刻原边控制端峰值检测电流，Vcs(t)为某时刻内部峰值比较器的参考电压，Rcs为峰值电流取样电阻，Tons为副边整流器件的导通时间，Tsw为功率开关管的开关周期，θ为任一调光角度，K(θ)为与θ成正比的函数式。

由上述公式可知，如果同时使Vcs(t)＝K(θ)|sin(2πf*t)|，Tons/Tsw＝K(θ)*|sin(2πf*t)|，其中，f为交流输入电压Vac的频率，则原边电流峰值包络的相位与整流电压Vin的相位相同，使得该LED调光驱动电路的输出电流随调光角度的变化而变化，且在某一调光角度内的输出电流保持稳定，而且，由公式(3)可知，输出电流Io是与K(θ)的三次幂相关的函数，假设K(θ)的范围为(0.1，1)，则输出电流的范围为(0.001，1)，因此，该LED调光驱动电路具有很宽的调光范围。或者，同时使Vcs(t)＝K(θ)|sin(2πf*t)|²，Tons/Tsw为一定值，同样可以实现LED调光驱动电路的输出电流保持稳定，且实现较宽的调光范围。

请参见图2，示出了本申请实施例一种控制电路的结构示意图，该控制电路包括：副边绕组状态信号产生电路210、关断控制电路220、恒流调光控制电路230、驱动电路240。

所述副边绕组状态信号产生电路210的输入端为副边绕组状态检测端FB，将副边绕组状态检测端FB检测到的反映副边绕组状态的电信号，与比较电平进行比较，产生副边绕组状态信号Tons，当副边绕组导通时，副边绕组状态信号Tons为逻辑高电平，当副边绕组截止时，所述副边绕组状态信号Tons为逻辑低电平。

所述关断控制电路220的第一输入端为原边电流检测端CS，第二输入端输入有第一预设电压信号Vcs_ref，驱动电路240相连。

该关断控制电路220用于将接收到的反映原边绕组上的原边电流Ip的电压信号Vcs，当检测到所述电压信号Vcs高于所述第一预设电压信号Vcs_ref时，输出关断控制信号提供给所述驱动电路240。

所述恒流调光控制电路230的第一输入端为整流电压检测端VS、第二输入端为整流电压峰值检测端VPK、第三输入端为调光端Dim，第一输出端与所述关断控制电路220的第二输入端相连、第二输出端与驱动电路240相连。

该恒流调光控制电路230首先将根据接收到的整流电压采样信号Vs产生与调光角度相对应的直流电信号，并根据该直流电信号、整流电压采样信号Vs、整流电压峰值采样信号Vpk，产生所述第一预设电压信号Vcs_ref，以及控制功率开关管导通的导通控制信号。而且，该恒流调光控制电路230产生的第一预设电压信号Vcs_ref与所述与调光角度相关的直流电信号相关，且第一预设电压的相位与所述整流电压Vin的相位相同，同时，能够控制导通信号的产生时刻，从而使得副边绕组的导通时间Tons与所述功率开关管的开关周期Tsw的比值为一特定表达式，具体的，当使Vcs(t)＝K(θ)|sin(2πf*t)|时，控制功率开关管的导通与关断，使Tons/Tsw＝K(θ)*|sin(2πf*t)|；当使Vcs(t)＝K(θ)|sin(2πf*t)|²时，控制所述功率开关管的导通与关断状态，使Tons/Tsw为一定值。

驱动电路240，用于根据接收到的导通控制信号，输出驱动脉冲，驱动功率开关管导通；根据接收到的关断控制信号后，不输出驱动功率开关管的驱动脉冲，功率开关管关断。

具体的，该驱动电路240包括逻辑处理单元241和功率开关管驱动电路242，其中：

所述逻辑处理单元241，用于接收到功率开关管开始导通控制信号时，输出开关脉冲，并在接收到功率开关管关断控制信号时，关闭开关脉冲；

功率开关管驱动电路242，用于在接收到所述逻辑处理单元241提供的开关脉冲后，驱动所述功率开关管导通。

本实施例提供的控制电路，能够产生与所述调光角度相关且相位与整流电压的相位相同的第一预设电压信号Vcs_ref，同时，使得副边绕组导通时间与功率开关管的开关周期的比值为特定表达式，从而使得该LED调光驱动电路输出的电流与调光角度相关且在某一调光角度时的输出电流保持稳定，且能够实现较宽的调光范围。

请参见图3，示出了本申请实施例一种恒流调光控制电路的电路结构示意图，该电路包括：整流电压峰值采样电路310、调光角度检测电路320、除法器330、第一预设电压产生电路340、导通控制信号产生电路350。

所述整流电压峰值采样电路310的输入端为整流电压峰值件检测端VPK，用于采样得到整流电压的真实峰值信号Vpk。

调光角度检测电路320的输入端为整流电压检测端VS，该电路用于将接收到的整流电压Vs转换为与所述调光角度相关的直流电信号。

具体实施时，该调光角度检测电路320包括：过零检测比较器321、滤波器322，其中：

所述过零检测比较器321的同相输入端与整流电路的正输出端相连，反相输入端输入有比较电压，输出端输出占空比与所述调光角度相对应的方波电压信号。具体可以通过电压比较器实现。

所述滤波器322的输入端与所述过零检测比较器的输出端相连，用于将所述方波电压信号转换为直流电平信号。该滤波器为RC滤波电路，其中滤波电容C连接在调光端Dim。

所述除法器330，用于根据所述整流电压采样信号Vs、所述整流电压峰值采样信号Vpk及所述直流电信号，得到单位电信号。

具体的，除法器可以是电流除法器，还可以是电压除法器，本实施例采用的是电流除法器，因此，需要首先将整流电压采样信号Vs转换为整流电流采样信号、将整流电压峰值采样信号Vpk转换为整流电流峰值采样信号，将所述直流电信号转换为直流电流信号。

所述第一预设电压产生电路340的输入端连接所述除法器330的输出端，第一预设电压产生电路340的输出端连接所述关断控制电路的第二输入端。

所述第一预设电压产生电路340用于接收所述除法器提供的单位电信号，并产生与幅值与所述单位电信号相关，相位与所述整流电压Vin的相位相同的第一预设电压信号Vcs_ref。

所述导通控制信号产生电路350的输入端连接所述除法器330的输出端，该导通控制信号产生电路350的输出端连接所述驱动电路。

该导通控制信号产生电路350用于依据所述直流电信号产生控制功率开关管导通的导通控制信号，使副边绕组的导通时间Tons与功率开关管的开关周期Tsw的比值为一特定表达式，从而使得该LED调光驱动电路的输出电流跟随所述调光角度的变化而变化，且在某一调光角度下的输出电流保持稳定，且其调光范围较宽。

优选的，参见图3，该恒流调光控制电路还包括，第一电压电流转换电路360、第二电压电流转换电路370和第三电压电流转换电路380，其中：

所述第一电压电流转换电路360设置在所述调光角度检测电路内，将直流电平信号转换为直流电流信号提供给所述除法器。

所述第二电压电流转换电路370，用于将所述整流电压采样信号Vs转换为整流电流采样信号Is提供给所述除法器。

所述第三电压电流转换电路380用于将所述整流电压峰值采样信号Vpk转换为整流电流峰值采样信号Ipk，提供给所述除法器。

请参见图4a-图4c，示出了第一电压电流转换电路的具体电路结构示意图，该电路包括：第一运算放大器411，第一开关管412、第一采样电阻Rs、第一镜像电流源电路，其中：

所述第一运算放大器411的同相输入端与所述整流电压检测端VS相连，输出端连接所述第一开关管412的控制端，反相输入端连接所述第一开关管412的第二端，且该第二端通过所述第一采样电阻Rv连接接地端，所述第一开关管412的第一端连接所述第一镜像电流源电路的输入端，该第一镜像电流源电路的输出端作为该第一电压电流转换电路的输出端。

具体的，第一镜像电流源包括：MOS管413、MOS管414、MOS管415、MOS管416构成，其中MOS管413和MOS管414构成的串联支路与MOS管415和MOS管416构成串联支路上流过的电流相等。

该第一电压电流转换电路的工作过程如下：

根据运算放大器的虚短原理，第一运算放大器411的同相输入端和反相输入端的电压相等，即第一采样电阻Rv上的压降等于直流电平信号V1，直流电平信号V1经过第一镜像电流源电路413转换成电流信号I1提供给除法器。

所述第一电压电流转换电路的输入端输入有直流电平信号V1，用于将所述直流电平信号V1转换为对应的直流电流信号I1，具体公式如下：

$I1=\frac{V1}{\mathrm{Rv}}=K\left(\mathrm{\θ}\right)---\left(4\right)$

式4中θ为调光角度，I1为与θ成正比的直流电流信号，即调光角度θ越大，I1的数值越大，反之，调光角度θ越小，I1的数值越小。

参见图4b，示出了第二电压电流转换电路的电路结构示意图，该电路的结构与所述第一电压电流转换电路的结构相似，具体包括：第二运算放大器421、第二开关管422、第二采样电阻Rs、第二镜像电流源电路423，其中：

所述第二运算放大器421的同相输入端接收所述整流电压采样信号Vs，输出端连接所述第二开关管422的控制端，反相输入端连接所述第二开关管422的第二端，且该第二端通过所述第二采样电阻Rs连接接地端，所述第二开关管422的第一端连接所述第二镜像电流源电路的输入端，该第二镜像电流源电路的输出端作为该第二电压电流转换电路的输出端。

具体的，第二镜像电流源包括：MOS管423、MOS管424、MOS管425、MOS管426构成，其中MOS管423和MOS管424构成的串联支路与MOS管425和MOS管426构成串联支路上流过的电流相等。

该第二电压电流转换电路的工作过程与所述第一电压电流转换电路的工作过程相同，此处不再赘述。

所述第二电压电流转换电路的输入端与所述整流电压采样端VS连接，用于将所述整流电压采样信号Vs转换为对应的整流电流采样信号Is，具体公式如下：

$\mathrm{Is}=\frac{\mathrm{Vs}}{\mathrm{Rs}}---\left(5\right)$

参见图4c，示出了第三电压电流转换电路的电路结构示意图，该电路包括：第三运算放大器431、第三开关管432、第三采样电阻Rpk，第三镜像电流源电路433，其中：

所述第三运算放大器431的同相输入端接收所述整流电压峰值采样信号，输出端连接所述第三开关管432的控制端，反相输入端连接所述第三开关管432的第二端，且该第二端通过所述第三采样电阻Rpk连接接地端，所述第三开关管的第一端连接所述第三镜像电流源电路的输入端，所述第三镜像电流源电路的输出端作为该第三电压电流转换电路的输出端。

具体的，第三镜像电流源包括：MOS管433、MOS管434、MOS管435、MOS管436构成，其中MOS管433和MOS管434构成的串联支路与MOS管435和MOS管436构成串联支路上流过的电流相等。

该第三电压电流转换电路的工作过程与所述第一电压电流转换电路的工作过程相同，此处不再赘述。

所述整流电压峰值采样信号Vpk_real经过该第三电压电流转换电路转换成Ipk提供给除法器，具体公式如下：

$\mathrm{Ipk}=\frac{\mathrm{Vpk}\_\mathrm{real}}{\mathrm{Rpk}}---\left(6\right)$

综上，本实施例提供的除法器330输出的电流信号为：

$I\mathrm{div}\mathrm{ider}=I1*\frac{\mathrm{Is}}{\mathrm{Ipk}}=K\left(\mathrm{\θ}\right)*\left|\sin (2\mathrm{\πf}*t)\right|---\left(7\right)$

请参见图5，示出了第一预设电压产生电路和导通控制信号产生电路的电路结构示意图。

所述第一预设电压产生电路340包括：第四镜像电流源电路、第五镜像电流源电路、第六镜像电流源电路、第一偏置电流源Ibias1及第四采样电阻R5，

所述第四镜像电流源电路包括：由MOS管607和MOS管608串联构成的第一支路；由MOS管605和MOS管606串联构成的第二支路；由MOS管609和MOS管610串联构成的第三支路。

所述第五镜像电流源电路包括：MOS管601和MOS管602串联构成的第四支路，由MOS管603和MOS管604串联构成的第五支路。

所述第六镜像电流源电路包括：MOS管613和MOS管614串联构成的第六支路，由MOS管615和MOS管616串联构成的第七支路和由MOS管617和MOS管618串联构成的第八支路。

具体的，第一支路的MOS管607的漏极连接第一偏置电流源Ibias1，第二支路的MOS管605的漏极连接第六支路的所述MOS管614的源极，第三支路的MOS管609的漏极连接所述除法器的输出端。

第四支路的MOS管601的漏极连接所述除法器的输出端，第五支路的MOS管603的漏极连接所述第六支路的MOS管614的源极，第七支路的MOS管616的源极通过第四采样电阻R5连接接地端，流过第七支路的电流为Ics_ref。

由于Ibias11，Ibias12是Ibias1的镜像电流，通过调节第四镜像电流源电路中MOS管的宽长比，使Ibias11＝Ibias12＝n*Ibias1；Id2是Id1的镜像电流，通过调节第五镜像电流源电路的宽长比，使Id2＝Id1，由于Idivider＝Ibias12+Id1，Idivider_comp＝Ibias11+Id2，因此，Idivider＝Idivider_comp。

由于Ics_ref是Idivider_comp的镜像电流，且第六镜像电流源电路的宽长比为1∶1，故Ics_ref＝Idivider，此时，Ics_ref通过第四采样电阻R5转换为第一预设电压Vcs_ref，其表达式如下：

Vcs_ref＝R5*K(θ)*|sin(2πf*t)|(8)

式(8)实现了第一预设电压信号Vcs_ref与调光角度θ相关，且第一预设电压信号Vcs_ref的相位与整流电压Vin的相位相同。

所述导通控制信号产生电路350包括：第七镜像电流源电路，第八镜像电流源电路，第九镜像电流源电路，控制开关628、充电电容629、比较器635，其中：

第七镜像电流源电路包括：MOS管620和MOS管621、MOS管622和MOS管623。第八镜像电流源电路包括：MOS管624和MOS管625，MOS管626和MOS管627。第九镜像电流源电路包括：MOS管630、MOS管631、MOS管632、MOS管633。

第七镜像电流源电路的输入端，即MOS管620与第六电流源电路343中的MOS管618相连，第七镜像电流源电路的输出端与第八镜像电流源电路的输入端相连，第八镜像电流源电路的输出端通过控制开关628与第九镜像电流源电路的输入端相连，控制开关的控制端由副边绕组状态信号驱动，即当副边绕组导通时，控制开关628导通，否则，控制开关628截止。

第九镜像电流源电路的输出端输入有第二偏置电流源Ibias2。同时，第七镜像电流源电路的输出端与充电电容629的正极性端相连，且该输出端与比较器的同相输入端相连，比较器的反相输入端输入有第二预设电压Vref2，充电电容629的负极性端连接接地端。

如图5所示，Idp1是Idivider_comp的镜像电流，Idp1输入到第七镜像电流源电路，其中MOS管623与MOS管621宽长比为Kc∶1，则Idp2＝Kc*Idivider_comp，Idp2输入到第八镜像电流源电路中，第八镜像电流源电路的输出电流Ich为充电电容629进行充电，由于Ich与Idp2为镜像电流，则有Ich＝Idp2＝Kc*IdiVider_comp ≈Kc*K(θ)*|sin(2πf*t)|。

在功率开关管的整个开关周期内，充电电流Ich对充电电容629充电，在副边绕组导通时间Tons内，放电电流Idis对充电电容629进行放电，其中Idis＝Ibias2，有Tons/Tsw＝Kc*K(θ)*|sin(2πf*t)|，式中Tsw为功率开关管的开关周期，为功率开关管的导通时间、关断时间和死区时间三者之和。

当充电电容629上电压超过反相输入端的第二预设电压Vref2时，比较器635的输出端输出功率开关管导通控制信号cc_ctrl，进而控制功率开关管400导通。通过图5所示电路分别实现了Vcs_ref＝K(θ)*|sin(2πf*t)|和Tons/Tsw＝Kc*K(θ)*|sin(2πf*t)|，既实现了LED调光驱动电路在某一调光角度下，输出的平均电流恒定，不包含低于100Hz的频率分量，又实现了调光范围较宽。

请参见图6a-图6b，图6a示出了调光角度θ＝150°时，本申请实施例提供的LED调光驱动电路的各关键点的波形图，图6b示出了调光角度θ＝30°时LED调光驱动电路的各关键点的波形图。

图中，Vin表示整流电压的波形，Vpk1为整流电压峰值的波形，Vduty为与调光角度相对应的方波电压信号的波形，V1为方波电压的平均电压的波形，Vcs为原边电流检测端CS检测到的反映原边电流Ip的电压信号波形，OUT为控制电路的输出端OUT输出的电压波形，Vfb为副边绕组状态检测端FB检测到的副边绕组的工作状态的电压信号，Vfb为高电平时，表明副边绕组导通，Vfb为负电平时表明副边绕组关断。Tons为反映副边绕组的电信号的波形图，副边绕组导通时，Tons为高电平。Io为该LED调光驱动电路输出的平均电流。由图可知，Vcs_ref的相位与整流电压Vin的相位相同，而且，调光角度θ＝150°时对应的输出电流Io的数值，大于调光角度θ＝30°时对应的输出电流Io的数值。

请参见图7，示出了一种整流电压峰值采样电路的结构示意图，该电路包括：第十镜像电流源电路，第十一镜像电流源电路，二极管501、二极管502，其中：

第十镜像电流源电路包括MOS管503、MOS管504和MOS管505。第十一镜像电流源电路包括：MOS管507和MOS管508。

在该整流电压峰值采样电路内部，整流电压检测端VS通过二极管501连接至输入电压峰值检测端VPK，整流电压峰值检测端VPK连接二极管502的阴极，二极管502的阳极连接MOS管503的源极。

MOS管504的源极连接第三偏置电流源Ibias，MOS管505的源极连接第十一镜像电流源电路中的MOS管508的漏极，MOS管507的漏极连接整流电压峰值检测端VPK。

整流电压检测端VS采样整流电压Vin的瞬时电压Vs，在整流电压Vin达到峰值前，整流电压峰值检测端Vpk的电压逐渐增加，Vpk最终增加到比Vs的电压峰值低一个二极管的正向导通压降，此值并非真实的整流电压的峰值电压。

通过由MOS管503、504、505和偏置电流源506组成的镜像电流源电路，以及二极管502，能够得到真实的整流电压峰值信号Vpk_real，此信号在Vpk的基础上补偿了一个二极管正向导通压降，反映了真实的交流输入电压的峰值电压。

具体的，该整流电压峰值采样电路的工作过程如下：

二极管502上的电流为偏置电流源506的镜像电流，设定MOS管503和MOS管504的宽长比为1∶1，因此，二极管502上的电流等于偏置电流源506的电流。二极管502阳极的电压即真实的交流输入电压峰值电压Vpk_real，等于输入电压峰值检测端Vpk的电压加上一个二极管压降。

此外，输入电压峰值检测端Vpk外部连接电容509，流过二极管502的电流及流过二极管501的电流之和为电容509充电，当整流电压检测端的电压由高调低时，如Vs1调节为Vs2，其中Vs1＞Vs2，此时Vpk＞Vs2_max，因此，二极管501不导通，由MOS管503决定输入电压峰值检测端Vpk外接的电容509的充电电流，通过MOS管507放电。

由于MOS管507上的电流为MOS管508的镜像电流，而MOS管508上的电流等于MOS管505上的电流，MOS管505上的电流为MOS管504的镜像电流，即偏置电流源506的电流。其中，MOS管507和MOS管508的宽长比为m2∶m1，且m2＞m1，保证MOS管507上的电流大于偏置电流源506的电流，即保证电容509的放电电流大于充电电流，使输入电压峰值检测端Vpk上的电压逐渐降低至Vs2_max-Vdiode，其中，Vs2_max表示交流输入电压经过整流分压后的电压峰值，Vdiode为二极管501、502的正向导通压降。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (12)

1.一种LED调光驱动电路，包括：调光器、整流电路，其中，所述调光器串接在交流输入电源和所述整流电路之间，用于将所述交流输入电源提供的交流输入电压进行斩波处理得到斩波电压；所述整流电路，用于将所述斩波电压进行整流处理后，得到整流电压并提供给变压器，其特征在于，还包括：变压器、控制电路及功率开关管，其中：

所述变压器包括：与所述整流电路耦合的原边绕组、与所述原边绕组耦合的副边绕组，以及与所述副边绕组耦合的辅助绕组；

所述功率开关管与所述原边绕组串联连接；

所述控制电路的输出端与所述功率开关管的控制端耦合；

所述控制电路将获得的反映所述整流电压的整流电压采样信号转换为与调光角度成正比的直流电信号，并根据该直流电信号、所述整流电压采样信号及整流电压峰值采样信号产生与所述整流电压同相位的第一预设电压信号，并产生控制所述功率开关管导通的导通控制信号；检测到反映原边电流的电压信号达到所述第一预设电压信号时，输出使功率开关管关断的关断控制信号，使得该LED调光驱动电路的输出电流随所述调光角度的改变而变化，且在同一调光角度下，所述输出电流保持恒定。

2.根据权利要求1所述的LED调光驱动电路，其特征在于，所述控制电路包括：副边绕组状态信号产生电路、关断控制电路、恒流调光控制电路及驱动电路，其中：

所述副边绕组状态信号产生电路，用于在检测到副边绕组导通时输出相应的逻辑高电平信号；

所述恒流调光控制电路，用于获取整流电压采样信号及整流电压峰值采样信号，将该整流电压采样信号转换为与调光角度相关的直流电信号，利用所述整流电压采样信号、所述整流电压峰值采样信号及所述直流电信号产生与所述整流电压同相位的第一预设电压信号，并产生控制所述功率开关管导通的导通控制信号；

所述关断控制电路，用于在检测到反映所述原边电流的电压信号达到所述第一预设电压信号时，输出使功率开关管关断的关断控制信号；

所述驱动电路，用于在接收所述关断控制信号后，控制所述功率开关管关断；且在接收到所述导通控制信号后，控制所述功率开关管导通。

3.根据权利要求2所述的LED调光驱动电路，其特征在于，所述恒流调光控制电路包括：整流电压峰值采样电路、调光角度检测电路、除法器、第一预设电压产生电路、导通控制信号产生电路，其中：

所述整流电压峰值采样电路，用于获取所述整流电压对应的整流电压峰值采样信号；

所述调光角度检测电路，用于将获得的所述整流电压采样信号转换为直流电信号；

所述除法器，用于依据所述整流电压峰值采样信号、所述整流电压采样信号及所述直流电信号，得到单位电信号；

所述第一预设电压产生电路，用于根据所述单位电信号产生相位与所述整流电压采样信号的相位相同的第一预设电压信号；

所述导通控制信号产生电路，用于依据所述单位电流产生控制功率开关管导通的导通控制信号。

4.根据权利要求3所述的LED调光驱动电路，其特征在于，所述调光角度检测电路包括：过零检测比较器、滤波器，其中：

所述过零检测比较器的同相输入端输入有所述整流电压采样信号，反相输入端输入有比较电压，输出端输出占空比与调光角度相对应的方波电压；

所述滤波器的输入端与所述过零检测比较器的输出端相连，将接收到的所述方波电压转换为直流电平信号。

5.根据权利要求4所述的LED调光驱动电路，其特征在于，还包括：第一电压电流转换电路、第二电压电流转换电路和第三电压电流转换电路，其中：

所述第一电压电流转换电路设置在所述调光角度检测电路内，用于将所述直流电平信号转换为直流电流信号，提供给所述除法器；

所述第二电压电流转换电路，用于将所述整流电压采样信号转换对应的整流电流采样信号，并提供给所述除法器；

所述第三电压电流转换电路，用于将所述整流电压峰值采样信号转换为对应的整流电流峰值采样信号，并提供给所述除法器。

6.根据权利要求5所述的LED调光驱动电路，其特征在于，所述第一电压电流转换电路包括：第一运算放大器、第一开关管、第一采样电阻、第一镜像电流源电路，其中：

所述第一运算放大器的同相输入端接收直流电平信号，输出端连接所述第一开关管的控制端，反相输入端连接所述第一开关管的第二端，且该第二端通过所述第一采样电阻连接接地端，所述第一开关管的第一端连接所述第一镜像电流源电路的输入端，所述第一镜像电流源电路的输出端作为该第一电压电流转换电路的输出端。

7.根据权利要求5所述的LED调光驱动电路，其特征在于，所述第二电压电流转换电路包括：第二运算放大器、第二开关管、第二采样电阻、第二镜像电流源电路，其中：

所述第二运算放大器的同相输入端接收所述整流电压采样信号，输出端连接所述第二开关管的控制端，反相输入端连接所述第二开关管的第二端，且该第二端通过所述第二采样电阻连接接地端，所述第二开关管的第一端连接所述第二镜像电流源电路的输入端，该第二镜像电流源电路的输出端作为该第二电压电流转换电路的输出端。

8.根据权利要求5所述的LED调光驱动电路，其特征在于，所述第三电压电流转换电路包括：第三运算放大器、第三开关管、第三采样电阻、第三镜像电流源电路，其中：

所述第三运算放大器的同相输入端接收所述整流电压峰值采样信号，输出端连接所述第三开关管的控制端，反相输入端连接所述第三开关管的第二端，且该第二端通过所述第三采样电阻连接接地端，所述第三开关管的第一端连接所述第三镜像电流源电路的输入端，所述第三镜像电流源电路的输出端作为该第三电压电流转换电路的输出端。

9.根据权利要求7所述的LED调光驱动电路，其特征在于，所述第一预设电压信号产生电路，包括：第四镜像电流源电路、第五镜像电流源电路、第六镜像电流源电路、第一偏置电流源及第四采样电阻，其中：

所述第四镜像电流源电路包括，第一支路、第二支路和第三支路；所述第五镜像电流源电路包括第四支路和第五支路；所述第六镜像电流源包括第六支路和第七支路，每个支路均由两个串联的MOS管构成；

所述第一支路连接所述第一偏置电流源，所述第二支路与所述第六支路相连，所述第三支路及所述第四支路均与所述除法器的输出端相连，所述第五支路与所述第六支路耦合，所述第七支路通过所述第二采样电阻连接接地端。

10.根据权利要求9所述的LED调光驱动电路，其特征在于，所述第六镜像电流源还包括由两个串联的MOS管构成的第八支路，所述导通控制信号产生电路包括：第七镜像电流源电路、第八镜像电流源电路、第九镜像电流源电路、第二偏置电流源、充电电容、控制开关、第一比较器，其中：

所述第七镜像电流源电路的输入端与所述第八支路相连，该第七镜像电流源电路的输出端与所述第六镜像电流源电路的输入端相连；

所述第八镜像电流源电路的输出端连接所述控制开关的第一端，所述控制开关的第二端连接所述第九镜像电流源电路的输出端，所述控制开关的控制端与所述副边绕组状态信号产生电路的输出端耦合；

所述第九镜像电流源电路的输入端连接所述第二偏置电流源；

所述充电电容的正极性端连接所述控制开关的第一端，负极性端连接接地端；

所述第一比较器的同相输入端连接所述控制开关的第一端，反相输入端输入第二预设电压，输出端输出导通控制信号。

11.根据权利要求3所述的LED调光驱动电路，其特征在于，所述整流电压峰值采样电路包括：由三个并联的MOS管构成的第十镜像电流源电路、由两个并联的MOS管构成的第十一镜像电流源电路，第一二极管和第二二极管，其中：

所述第一二极管的阳极输入有所述整流电压采样信号，阴极作为整流电压峰值信号检测端连接所述第十一镜像电流源的输出端；

所述第二二极管的阳极连接所述第十镜像电流源电路的第一输出端，第二二极管的阴极连接所述第一二极管的阴极；

所诉第十镜像电流源电路的输入端连接第三偏置电流源，第二输出端连接所述第十一镜像电流源电路的输入端。

12.根据权利要求3所述的LED调光驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括：逻辑处理单元和功率开关管驱动电路，其中：

所述逻辑处理单元，用于在接收到功率开关管关断控制信号时，不输出开关脉冲，且在接收到所述恒流控制电路产生的功率开关管开始导通控制信号时，输出开关脉冲；

所述功率开关管驱动电路，用于在接收到所述逻辑处理单元提供的开关脉冲后，驱动所述功率开关管导通。

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