CN103260292A - 用于负载的驱动电路和包括该驱动电路的发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于负载(4)的驱动电路(100)，包括整流电路(1)、功率因数校正电路(2)和半桥驱动模块(3)，其中功率因数校正电路(2)设置在整流电路(1)和半桥驱动模块(3)之间，半桥驱动模块(3)根据来自功率因数校正电路(2)的输出电压来产生输出功率至负载(4)，其中，驱动电路还包括电流检测反馈电路(5)，其检测对负载的工作电流(I₁)进行采样的采样信号(Vs)，并根据采样信号(Vs)产生反馈至功率因数校正电路(2)的反馈端的反馈信号(Vf)，功率因数校正电路根据反馈信号(Vf)调整输出电压(Vout)，半桥驱动模块根据输出电压(Vout)调整输出功率，以调整负载(4)的工作电流(I1)。本发明还涉及一种包括该驱动电路的发光装置。根据本发明的驱动电路具有低成本、高功效以及较长工作时间的优点。

Description

用于负载的驱动电路和包括该驱动电路的发光装置

技术领域

本发明涉及一种用于负载的驱动电路。此外本发明还涉及一种包括上述类型的驱动电路的发光装置。

背景技术

当今，电子镇流器广泛地应用在紧凑型荧光灯(CFL)的领域中。大多数电子镇流器通过自振荡谐振半桥拓扑构成。该自振荡谐振半桥拓扑具有很多优点，例如高效、工作稳定和可靠等。但是该自振荡谐振半桥拓扑是自振荡的，因此很难控制其频率和占空比，也就是说不能很精确地控制其输出功率或电流。

在紧凑型荧光灯的领域中应用一些电路，该电路内部包括功率因数校正电路，但是该电路始终不能控制半桥输出功率或者电流。如果该电路应用在LED照明领域，那么不稳定的电流可能会导致LED照明装置无法正常工作。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于负载的驱动电路，该驱动电路能够良好的控制功率因数校正电路的输出电压，进而控制半桥驱动模块的输出功率或者电流，从而为负载提供稳定的工作电流。

根据本发明的第一个目的通过一种用于负载的驱动电路由此实现，即该驱动电路包括整流电路、功率因数校正电路和半桥驱动模块，其中功率因数校正电路设置在整流电路和半桥驱动模块之间，并且半桥驱动模块根据来自功率因数校正电路的输出电压来产生输出功率至负载，其中，根据本发明的驱动电路还包括电流检测反馈电路，所述电流检测反馈电路检测对负载的工作电流进行采样的采样信号并且根据采样信号产生反馈至所述功率因数校正电路的反馈端的反馈信号，所述功率因数校正电路根据反馈信号调整所述输出电压并且所述半桥驱动模块根据所述输出电压调整所述输出功率，以调整所述负载的工作电流。在本发明的设计方案中，实时检测经过负载的工作电流，在负载的工作电流发生变化时，将变化反馈至功率因数校正电路以调整功率因数校正电路的输出电压，补偿由于工作电流的变化引起的功率因数校正电路的输出电压变化，由于半桥驱动模块的输出功率取决于功率因数校正电路的输出电压-即半桥驱动模块的输入电压，因此，相应根据经过补偿的功率因数校正电路的输出电压调整输出功率，实现为负载提供在正常工作范围内的工作电流的作用。

优选的是，所述采样信号是反映所述负载的工作电流的大小的采样电压。采样电压可以反映提供给负载的工作电流，进而根据该采样信号来控制功率因数校正电路的输出电压的高低。

优选地，所述电流检测反馈电路在接收到表征所述工作电流增大或减小的采样电压时，产生作为反馈信号的增大或减小的反馈电压。电流检测反馈电路作为正反馈电路工作。

优选地，功率因数校正电路接收到增大或减小的反馈电压时产生减小或增大的输出电压，并且所述半桥驱动模块接收到减小或增大的输入电压时，产生减小或增大的输出功率。通过功率因数校正电路和半桥驱动模块的共同调整，最终实现了将工作电流调整到预定的工作范围，在该工作范围内，基本上可以认为工作电流是稳定的。

优选地，工作电流被调整为恒定电流。恒流电流能够确保负载稳定工作。

根据本发明的一个优选的设计方案提出，所述电流检测反馈电路包括比较器和光电耦合器，所述比较器的反相输入端接收所述采样电压并且所述比较器的正相输入端接收参考电压，所述比较器的输出端连接至光电耦合器的输入端，所述光电耦合器的输出端连接至所述功率因数校正电路的反馈端。在本发明的设计方案中，当半桥驱动模块的输出功率增大或减小时，那么为负载提供的工作电流也相应地增大或减小，由此提供给比较器的采样电压也相应地增大或者减小。比较器的输出反映了采样电压的这一变化，并且比较器的输出使得光电耦合器的驱动电流发生变化，从而改变光电耦合器的输出阻抗，并进而为功率因数校正电路提供改变其输出电压的反馈信号。

根据本发明的一个优选的改进方案，所述电流检测反馈电路还包括积分模块，所述积分模块包括连接在所述比较器的输出端和比较器的反相输入端之间的彼此并联的第一电阻和第一电容，此时，第一电阻作为积分电阻并且第一电容作为积分电容，以实现比较器的输入和输出之间的预期的关系。

根据本发明的一个优选的改进方案，还包括全波整流模块，所述全波整流模块连接在半桥驱动模块和所述负载之间。

优选地，所述比较器的正相输入端连接有第五电阻、第二电容以及第三电容，第二电容和第三电容之间的中间节点连接至全波整流模块的输出端，第三电容的另一端连接至采样电阻。从而更便于灵敏地通过反相输入端的采样电压与正相输入端的电压进行比较来反映反相输入端的采样电压的变化。

优选地，所述半桥驱动模块是自谐振半桥驱动模块。由于自谐振半桥驱动模块对输入电压比较敏感，因此根据本发明，自谐振半桥驱动模块在输入电压改变的情况下自动调整输出功率，从而达到改变输出电流的目的。

本发明的第二个目的通过一种发光装置实现，该发光装置包括上述类型的驱动电路。通过使用上述类型的驱动电路，根据本发明的发光装置能够可靠地工作，其输出的光线更加稳定。

优选地，发光装置为LED发光装置。LED发光装置的效率较高，更加节能，根据本发明的驱动电路应用到LED发光装置中的时候优势更加明显。

根据本发明的驱动电路具有低成本、高功效以及较长工作时间的优点。

应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本发明提供进一步的说明。

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发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出：

图1示意出了根据本发明的驱动电路的原理框图；

图2示意出了根据本发明的驱动电路的第一具体实施例；

图3示意出了根据本发明的驱动电路的第二具体实施例。

具体实施方式

图1示意出了根据本发明的驱动电路100的原理框图。根据本发明的驱动电路100包括整流电路1、功率因数校正电路2和半桥驱动模块3。整流电路1用于对来自电网的AC输入进行整流。功率因数校正电路2包括反馈端21和输出端22，其中输出端22连接至半桥驱动模块3，而半桥驱动模块3连接至负载4。可以在半桥驱动模块3和负载4之间设置全波整流模块6(参见图2、3)，用于将经过半桥驱动模块3输出的电流在全波整流后传递给负载4。本发明相对于现有技术在于增加了电流检测反馈电路5。该电流检测反馈电路5可以连接至功率因数校正电路2的反馈端21，电流检测反馈电路5提供反馈信号Vf给功率因数校正电路2的反馈端21，改变功率因数校正电路2的输出电压，从而半桥驱动模块3在输入电压改变的情况下自动调整输出功率，最终改变经过负载4的工作电流I1。如图1所示，电流检测反馈电路5检测对负载的工作电流I1进行采样的采样信号Vs并且根据采样信号Vs产生反馈至所述功率因数校正电路2的反馈端的反馈信号Vf，所述功率因数校正电路2根据反馈信号Vf调整所述输出电压Vout并且所述半桥驱动模块3根据所述输出电压Vout调整所述输出功率，以调整所述负载4的工作电流I1。

图2示意出了根据本发明的驱动电路100的第一具体实施例。图中示意出了功率因数校正电路2和电流检测反馈电路5的具体实施例。如图所示，功率因数校正电路2可以应用现有技术中已知的功率因数校正电路PFC，例如如图中示出的主动式功率因数校正电路。主动式功率因数校正电路包括功率因数校正电路芯片PFC IC以及电感、电容、晶体管等元器件。更具体地，在该具体实施例中，该功率因数校正电路2中可以典型设计为降压-升压电路，如图2中示出的晶体管Q1、第七电阻R7、第八电阻R8以及第五二极管D5，其中第五二极管D5与第七电阻R7形成并联支路，该并联支路与第八电阻R8串联至晶体管Q1的控制电极，利用晶体管Q1的控制实现降压-升压功能。即便是设计为降压-升压电路功率因数校正电路2，根据本发明也可以获得较为恒定的工作电流输出。由于本发明的功率因数校正电路2中的电感、电容等元器件以与现有技术中相同，因此在此不再赘述，仅仅阐述与本发明的电流检测反馈电路5的实现相关的元器件。功率因数校正电路2增设了反馈端21，当功率因数校正电路芯片PFCIC检测到来自反馈端21的反馈信号Vf的变化，例如检测到反馈信号Vf的增大或者变小，就会减小或者增大输出电压Vout。

负载4在该具体实施例中为彼此串联的多个二极管LED。为了使得多个二极管LED能够在稳定的工作电流I₁下工作，提供了电流检测反馈电路5。该电流检测反馈电路5包括比较器A1和光电耦合器B1，所述比较器的反相输入端Vin-接收采样电压Vs并且比较器A1的正相输入端Vin+接收参考电压Vref。正相输入端Vin+连接有第五电阻R5、第二电容C2以及第三电容C3。第二电容C2和第三电容C3之间的中间节点连接至全波整流模块6的输出端，第三电容C3的另一端连接至采样电阻R2。全波整流模块6可以为现有技术中已知的由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3以及第四二极管D4共同构成。

比较器A1的输出端Vo连接至光电耦合器B1的输入端，光电耦合器B1的输出端连接至功率因数校正电路2的反馈端。电流检测反馈电路5还包括积分模块7，所述积分模块包括连接在比较器A1的输出端Vo和比较器的反相输入端Vin-之间的彼此并联的第一电阻R1和第一电容C1，积分模块和比较器A1共同构成积分器，以实现比较器的输入和输出之间的预定关系。需要指出的是，根据本实施例中的比较器A1也可以用晶体管等来替代，也可以考虑其它合适的电流反馈电路。

以下结合电流检测反馈电路5和功率因数校正电路2来共同描述根据本发明的工作原理。根据二极管LED的工作特性，当输入功率变大，输出电压基本不变，工作电流I1与输出功率成正比。因此，当半桥驱动模块3输出的功率变大时，流过LED的工作电流I₁会变大，经采样电阻R2之后，采样电阻R2两端的采样电压Vs会变大，比较器A1检测到这一变化，改变了比较器A1的输出电压，从而减小了光电耦合器B1的驱动电流I₂，因此，光电耦合器B1的输出阻抗变大，功率因数校正电路2的反馈端21的输入电压即反馈信号Vf也变大，当功率因数校正电路芯片PFCIC检测到这一变化，就减小了输出电压，半桥驱动模块3因为输入电压的减小，也就相应地减小了输出功率或者电流。同理，当半桥驱动模块3输出功率偏小时，而引起二极管LED的工作电流I₁减小时，功率因数校正电路2相应增加输出电压，从而保证整个工作过程输出电流基本稳定在LED的正常使用范围内。

图3示意出了根据本发明的驱动电路100的第二具体实施例。如图所示，半桥驱动模块3设计为自谐振半桥驱动模块。由于自谐振半桥驱动模块对输入电压比较敏感，通过调节输入电压可自动达到控制自谐振半桥驱动模块输出功率的要求。自谐振半桥驱动模块自身可以为现有技术中已知的设计方案，因此此处不再赘述自谐振半桥驱动模块的详细结构。

根据本发明的驱动电路中，功率因数校正电路2和半桥驱动模块3都可以使用现有技术中的已知设计方案。并且不同的功率因数校正电路和半桥驱动模块之间可以彼此搭配使用。

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

标号列表

100驱动电路

1整流电路

2功率因数校正电路

3半桥驱动模块

4负载

5电流检测反馈电路

6全波整流模块

7积分模块

D1-D5第一至第五二极管

R1，R3-R8第一，第三至第八电阻

R2采样电阻

C1-C3第一至第三电容

Q1晶体管

A1比较器

Vin+正相输入端

Vin-反相输入端

Vo输出端

B1光电耦合器

PFC IC功率因数校正电路芯片

LED二极管

21反馈端

22输出端

Vf反馈信号

Vs采样信号

Vout功率因数校正电路的输出电压

I1负载的工作电流

I₂光电耦合器的驱动电流

Claims (12)

1.一种用于负载(4)的驱动电路(100)，包括整流电路(1)、功率因数校正电路(2)和半桥驱动模块(3)，其中所述功率因数校正电路(2)设置在所述整流电路(1)和所述半桥驱动模块(3)之间，并且所述半桥驱动模块(3)根据来自所述功率因数校正电路(2)的输出电压来产生输出功率至所述负载(4)，其特征在于，还包括电流检测反馈电路(5)，所述电流检测反馈电路(5)检测对所述负载的工作电流(I1)进行采样的采样信号(Vs)并且根据所述采样信号(Vs)产生反馈至所述功率因数校正电路(2)的反馈端(21)的反馈信号(Vf)，所述功率因数校正电路(2)根据所述反馈信号(Vf)调整所述输出电压(Vout)并且所述半桥驱动模块(3)根据所述输出电压(Vout)调整所述输出功率，以调整所述负载(4)的工作电流(I₁)。

2.根据权利要求1所述的驱动电路(100)，其特征在于，所述采样信号(Vs)是反映所述负载(4)的工作电流(I1)的大小的采样电压。

3.根据权利要求2所述的驱动电路(100)，其特征在于，所述电流检测反馈电路(5)在接收到表征所述工作电流(I₁)增大或减小的采样电压时，产生作为所述反馈信号(Vf)的增大或减小的反馈电压。

4.根据权利要求3所述的驱动电路(100)，其特征在于，所述功率因数校正电路(2)接收到增大或减小的反馈电压时产生减小或增大的输出电压(Vout)，并且所述半桥驱动模块(3)接收到减小或增大的输入电压时，产生减小或增大的输出功率。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的驱动电路(100)，其特征在于，所述工作电流(I₁)被调整为恒定电流。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的驱动电路(100)，其特征在于，所述电流检测反馈电路(5)包括比较器(A1)和光电耦合器(B1)，所述比较器(A1)的反相输入端(Vin-)接收所述采样电压(Vs)并且所述比较器的(A1)的正相输入端(Vin+)接收参考电压(Vref)，所述比较器(A1)的输出端(VO)连接至光电耦合器(B1)的输入端，所述光电耦合器(B1)的输出端连接至所述功率因数校正电路(2)的反馈端(21)。

7.根据权利要求6所述的驱动电路(100)，其特征在于，所述电流检测反馈电路(5)还包括积分模块，所述积分模块包括连接在所述比较器(A1)的输出端(Vo)和比较器(A1)的反相输入端(Vin-)之间的彼此并联的第一电阻(R1)和第一电容(C1)。

8.根据权利要求7所述的驱动电路(100)，其特征在于，还包括全波整流模块(6)，所述全波整流模块(6)连接在所述半桥驱动模块(3)和所述负载(4)之间。

9.根据权利要求8所述的驱动电路(100)，其特征在于，所述比较器的(A1)的正相输入端(Vin+)连接有第五电阻(R5)、第二电容(C2)以及第三电容(C3)，第二电容(C2)和第三电容(C3)之间的中间节点连接至全波整流模块(6)的输出端，第三电容(C3)的另一端连接至采样电阻(R2)。

10.根据权利要求6所述的驱动电路(100)，其特征在于，所述半桥驱动模块(2)是自谐振半桥驱动模块。

11.一种发光装置，包括根据权利要求1-10中任一项所述的驱动电路(100)。

12.根据权利要求11所述的发光装置，其特征在于，所述发光装置为LED发光装置。

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