CN103379716A

CN103379716A - 兼容电子变压器和可控硅调光器的led驱动电路及方法

Info

Publication number: CN103379716A
Application number: CN2013102995363A
Authority: CN
Inventors: 魏其萃; 翁大丰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2013-10-30

Abstract

本发明公开了一种兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动电路，包括LED、电子变压器、可控硅调光器和驱动电路；可控硅调光器和电子变压器相互连接，电子变压器和驱动电路相互连接，驱动电路和LED相互连接；驱动电路包括输入电流校正电路、整流桥和LED驱动电路；电流校正电路包括相互串联连接的电感Lr与电容Cr，通过电感Lr与电容Cr形成串联电路网络；电容Cr的两端分别与整流桥的交流输入端并联连接；串联电路网络的两端分别与可控硅调光器和电子变压器的输出端并联连接； LED驱动电路分别连接有整流桥和LED；电感Lr、电容Cr、整流桥、LED驱动电路和LED之间形成串并联谐振网络。

Description

兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动电路及方法

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及发光二极管通用照明，更具体地说，本发明涉及一种兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动电路及方法。

背景技术

如今，照明工具所消耗的电量占全球总用电量的五分之一左右，而白炽灯仍然是现阶段人们最主要的照明工具；但是相对于现在的LED等照明工具，白炽灯的能耗更加的高，照明的效率也更加的低下，所以，推广节能照明技术将大大节省电能，减少二氧化碳排放量，并减少新建发电厂的需求。

例如，美国能源部预计，仅将嵌入式聚光灯替换成LED一项，每年就可节省81.2万亿瓦时的电能，相当于670万个家庭的年用电量，仅此一项所节省的电能即可减少13个1000MW火电厂的建造，大量的减少发电过程中的二氧化碳排放。

常用MR16白炽灯的功耗范围为10W至50W，其光通量范围为150流明(lm)至800lm，所以，典型的MR16白炽灯的效率约为每瓦15流明(lm/W)。如今的LED技术快速发展，为MR16白炽灯提供了高性价比、MR16兼容的固态照明替代方案。这些LED在相同亮度条件下，照明效率可达到每瓦100流明(lm/W)，比MR16白炽灯节省了80%的功耗。此外，典型MR16白炽灯的使用时间在2000小时以内，而LED在长期工作(50,000小时)后仍可保持相当高(70%)的光照强度，所以LED较长的使用寿命有效降低了产品有效期内的灯泡更换率，从而降低维护和使用费用。

由于MR16白炽灯的已有的应用特点，它是主要由低压12V交流驱动，而这12V交流是由一般电磁变压器或电子变压器将120V or 220V 市电电压降压成相应的12V交流电压，由于MR16白炽灯呈现纯线性电阻特性，能很好地与可控硅调光器和电子变压器一起兼容工作。

对发光二极管而言，为了使发光二极管工作运行良好，要求发光二极管驱动源为电流源；通常发光二极管驱动器（LED驱动电路）是由整流桥加直流-直流开关电源构成；由于直流-直流开关电源的闭环调节作用，当输入功率基本恒定，发光二极管驱动器的输入电流是与发光二极管驱动器的输入电压成反比变化的，也就是说，这发光二极管驱动器的输入阻抗是负阻抗特性的非线性阻抗，由于发光二极管驱动器的输入非线性阻抗特征，使得发光二极管驱动器不能很好地与可控硅调光器和电子变压器一起正常兼容工作，即当这发光二极管驱动器的输入电流小于可控硅调光器和电子变压器的最小正常工作电流，就会使得可控硅调光器和电子变压器断续工作，从而使得发光二极管的输出光有闪烁。另外，发光二极管驱动器是由一相应的控制芯片来控制的，而控制芯片需要其偏置电压来保证正常工作。通常偏置电压要求MR16的LED驱动电路全功率工作条件下加辅助电路来建立，但对兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动电路而言，往往希望MR16的LED驱动电路不仅能够直接在全功率状态下正常启动，也能在中、低功率状态下正常启动。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种兼容可控硅调光器和电子变压器的LED驱动电路；通过本发明所述的兼容可控硅调光器和电子变压器的LED驱动电路，可以解决发光二极管驱动器不能很好地与所有可控硅调光器和电子变压器一起正常兼容工作的应用问题；

为了解决上述技术问题，本发明提供一种兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动电路，包括LED、电子变压器、可控硅调光器和LED驱动电路；所述可控硅调光器和电子变压器相互连接，所述电子变压器和LED驱动电路相互连接，LED驱动电路和LED相互连接；所述LED驱动电路包括输入电流校正电路、整流桥和LED驱动电路；所述电流校正电路包括相互串联连接的电感Lr与电容Cr，通过电感Lr与电容Cr形成串联电路网络；所述电容Cr的两端分别与整流桥的交流输入端并联连接；所述串联电路网络的两端分别与可控硅调光器和电子变压器的输出端并联连接；所述LED驱动电路分别连接有整流桥和LED；所述电感Lr、电容Cr、整流桥、LED驱动电路和LED之间形成串并联谐振网络。

作为对一种兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动电路的改进：所述整流桥为全波整流桥；所述LED驱动电路为直流-直流开关电源的LED驱动电路。

一种兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动方法； LED驱动电路根据整流桥输出直流电压来产生相应的电流源，再通过所述的电流源驱动LED。

作为对一种兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动方法的改进：当直流-直流开关电源的LED驱动电路停止正常工作时，与电容Cr并联的整流桥的输入端呈高阻状态，此时，电容Cr、整流桥的输入端阻抗和电感Lr从串并联谐振网络转变成串联谐振网络。

作为对一种兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动方法的改进：所述串联谐振网络的电流频率是由电感Lr和电容Cr所构成的谐振网络决定；所述电容Cr和电感Lr的谐振电压为Q倍电子变压器的瞬时输出方波电压；所述电容Cr上的谐振电压经整流桥整流而得到接近Q倍电子变压器的瞬时输出方波电压的直流电压；所述直流电压即是用于建立LED驱动电路的相应芯片的偏置电压。

作为对一种兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动方法的改进：所述Q为电容Cr与电感Lr构成的串联谐振网络的品质因数。

作为对一种兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动方法的改进：当直流-直流开关电源的LED驱动电路正常工作时，与电容Cr并联的整流桥的输入端呈低阻状态，此时，电容Cr、整流桥的输入阻抗和电感Lr构成低品质因数串并联谐振网络。

作为对一种兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动方法的改进：所述低品质因数串并联谐振网络的工作频率与可控硅调光器和电子变压器的输出方波频率相同；所述电容Cr的电流随可控硅调光器和电子变压器的输出电压的增加而增加；所述电容Cr的电流与LED驱动电路在整流桥的输入端呈现的方波电流的矢量叠加得到电感Lr电流，电感Lr电流大于整流桥的输入端呈现的方波电流；所述电感Lr电流大于可控硅调光器和电子变压器的最小正常工作电流，使得兼容可控硅调光器和电子变压器的LED驱动电路能正常工作。

本发明包括输入电流校正电路和低压交流输入整流桥供电的直流-直流开关电源的LED驱动电路；根据可控硅调光器和电子变压器的输出电压及LED驱动电路的工作状态，提供给输入电流校正电路相应的输入电流；整流桥供电的直流-直流开关电源的LED驱动电路向发光二极管负载（LED）提供预置的电流源；输入电流校正电路的输入电流是可控硅调光器和电子变压器的负载电流，可控硅调光器和电子变压器的负载电流是整流桥供电的LED驱动电路的输入电流与电容Cr的电流组合形成的；本发明具有能够使LED驱动电路与可控硅调光器和电子变压器正常工作，以及能够迅速建立这发光二极管驱动器相应芯片的偏置电压的优点。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1 是本发明兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动电路的主要构成方框图；

图2 是本发明的电子变压器100和驱动电路200的主要电路图。

具体实施方式

实施例1、图1~图2给出了一种兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动电路；包括电子变压器100、可控硅调光器000和驱动电路200；

可控硅调光器000和电子变压器100相互连接，电子变压器100和驱动电路200相互连接，驱动电路200和LED相互连接；使用的时候，电压（一般为220V或者110V）依次通过可控硅调光器000和电子变压器100后，再通过电子变压器100变压（12V）后，输入到驱动电路200中，再通过驱动电路200控制LED。

具体的实施步骤如下：

如图2所示，驱动电路200包括输入电流校正电路1、整流桥2和LED驱动电路3；电流校正电路1包括相互串联连接的电感Lr与电容Cr，通过电感Lr与电容Cr形成串联电路网络；电容Cr的两端分别与整流桥2的交流输入端并联连接；串联电路网络的两端分别与可控硅调光器000和电子变压器100的输出端并联连接； LED驱动电路3分别连接有整流桥2和LED；电感Lr、电容Cr、整流桥2、LED驱动电路3和LED之间形成串并联谐振网络。

整流桥2为全波整流桥，LED驱动电路3为直流-直流开关电源的LED驱动电路。整流桥2向直流-直流开关电源的LED驱动电路3供电。LED、电子变压器100、可控硅调光器000、整流桥2和LED驱动电路3均为现有的公知技术。

在使用时，整流桥2的输出供电给直流-直流开关电源的LED驱动电路3，整流桥2的输入与电容Cr并联。直流-直流开关电流变换器的LED驱动电路3能根据这全波整流桥输出直流电压来产生相应的电流源驱动发光二极管。

一、当直流-直流开关电源的LED驱动电路3停止正常工作时：

1、因为LED驱动电路3停止正常工作，所以与电容Cr并联的整流桥2的输入端呈高阻状态；此时，电容Cr、整流桥2的输入端阻抗和电感Lr从串并联谐振网络转变成串联谐振网络。

2、电容Cr与电感Lr串联谐振网络电流的频率由电感Lr和电容Cr构成的谐振网络决定。3、在电容Cr和电感Lr上的谐振电压为Q倍电子变压器100的瞬时输出方波电压，Q为

电容Cr与电感Lr构成的串联谐振网络的品质因数。

4、电容Cr上的谐振电压经整流桥2整流后得到接近Q倍电子变压器100的瞬时输出方波电压的直流电压；直流电压即是用来建立LED驱动电路3的相应芯片的偏置电压。

二、当直流-直流开关电源的LED驱动电路3正常工作时：

1、因为LED驱动电路3正常工作，所以与电容Cr并联的整流桥2的输入端呈低阻状态；此时，电容Cr、整流桥2的输入阻抗和电感Lr构成的网络是低品质因数串并联谐振网络。

2、低品质因数串并联谐振网络的工作频率是与可控硅调光器000和电子变压器100的输出方波频率相同。

3、电容Cr的电流随可控硅调光器000和电子变压器100的输出电压的增加而增加。

4、电容Cr的电流与LED驱动电路3在整流桥2的输入端呈现的方波电流矢量叠加后，得到电感Lr电流，电感Lr电流大于整流桥2的输入端呈现的方波电流。

合理的设计电容Cr和电感Lr，使得电感Lr电流大于可控硅调光器000和电子变压器100的最小正常工作电流，从而使得本发明的兼容可控硅调光器和电子变压器的LED驱动电路能正常工作。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动电路，包括LED、电子变压器（100）、可控硅调光器（000）和驱动电路（200）；其特征是：所述可控硅调光器（000）和电子变压器（100）相互连接，所述电子变压器（100）和驱动电路（200）相互连接，驱动电路（200）和LED相互连接；

所述驱动电路（200）包括输入电流校正电路（1）、整流桥（2）和LED驱动电路（3）；

所述电流校正电路（1）包括相互串联连接的电感Lr与电容Cr，通过电感Lr与电容Cr形成串联电路网络；

所述电容Cr的两端分别与整流桥（2）的交流输入端并联连接；

所述串联电路网络的两端分别与可控硅调光器（000）和电子变压器（100）的输出端并联连接；

所述LED驱动电路（3）分别连接有整流桥（2）和LED；

所述电感Lr、电容Cr、整流桥（2）、LED驱动电路（3）和LED之间形成串并联谐振网络。

2.根据权利要求1所述的兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动电路，其特征是：所述整流桥（2）为全波整流桥；所述LED驱动电路（3）为直流-直流开关电源的LED驱动电路。

3.一种兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动方法；其特征是：LED驱动电路（3）根据整流桥（2）输出直流电压来产生相应的电流源，再通过所述的电流源驱动LED。

4.根据权利要求3所述的兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动方法；其特征是：当直流-直流开关电源的LED驱动电路（3）停止正常工作时，与电容Cr并联的整流桥（2）的输入端呈高阻状态，此时，电容Cr、整流桥（2）的输入端阻抗和电感Lr从串并联谐振网络转变成串联谐振网络。

5.根据权利要求4所述的兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动方法；其特征是：所述串联谐振网络的电流频率是由电感Lr和电容Cr所构成的谐振网络决定；

所述电容Cr和电感Lr的谐振电压为Q倍电子变压器（100）的瞬时输出方波电压；

所述电容Cr上的谐振电压经整流桥（2）整流而得到接近Q倍电子变压器（100）的瞬时输出方波电压的直流电压；

所述直流电压即是用于建立驱动电路（200）的相应芯片的偏置电压。

6.根据权利要求5所述的兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动方法；其特征是：所述Q为电容Cr与电感Lr构成的串联谐振网络的品质因数。

7.根据权利要求6所述的兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动方法；其特征是：当直流-直流开关电源的LED驱动电路（3）正常工作时，

与电容Cr并联的整流桥（2）的输入端呈低阻状态，此时，电容Cr、整流桥（2）的输入阻抗和电感Lr构成低品质因数串并联谐振网络。

8.根据权利要求7所述的兼容电子变压器和可控硅调光器的LED驱动方法；其特征是：所述低品质因数串并联谐振网络的工作频率与可控硅调光器（000）和电子变压器（100）的输出方波频率相同；

所述电容Cr的电流随可控硅调光器（000）和电子变压器（100）的输出电压的增加而增加；

所述电容Cr的电流与LED驱动电路（3）在整流桥（2）的输入端呈现的方波电流的矢量叠加得到电感Lr电流，电感Lr电流大于整流桥（2）的输入端呈现的方波电流；

所述电感Lr电流大于可控硅调光器（000）和电子变压器（100）的最小正常工作电流，使得兼容可控硅调光器（000）和电子变压器（100）的驱动电路（200）能正常工作。