CN104322146B - 用于三端双向可控硅可调光驱动器的谐振衰减电路 - Google Patents

Abstract

一种用于驱动LED的驱动器电路，包括：整流器电路，用于接收AC电压并将所述AC电压转换为DC电压。所述驱动器电路还包括滤波器电路，用于对所述DC电压进行滤波。所述驱动器电路还包括检测电路，用于确定整流后的DC电压在预定的时间间隔上的变化。所述驱动器电路还包括衰减电路，用于响应于所述检测电路确定在所述预定的时间间隔上整流后的DC电压中的变化超过预定阈值，而衰减所述滤波后DC电压。

Description

用于三端双向可控硅可调光驱动器的谐振衰减电路

优先权

本申请要求2012年5月16日提交的美国专利申请No.13/473,559的优先权，通过引用的方式将该文献整体合并至本文。

技术领域

本公开涉及电源设备的领域。更具体地，本公开涉及用于照明设备的交变电流(“AC”)调光电路可兼容驱动器。

背景技术

由于三端双向可控硅(Triac)调光电路是用于电灯调光的廉价和高效设备，因此在遍布美国的家庭和商业机构中通常都安装有三端双向可控硅调光电路。在照明电路中与电源和白炽灯串联安装的三端双向可控硅调光器控制向电灯传送多少功率，并因此控制电灯照亮的亮度。基于三端双向可控硅调光器的设置，三端双向可控硅调光器切断所提供的AC电源波形的一部分，仅允许所提供功率的一部分传递到灯。换句话说，三端双向可控硅调光器“斩波(chopping)”所提供的电压。在白炽灯中，炽热的灯丝的热惯性(thermalintertia)将产生的功率脉冲平滑成与脉冲的平均功率一致的始终如一的光输出。因此，用户能够通过调节双向可控硅调光器将白炽灯调节至期望的亮度。

现代节能照明系统正在逐步替代古老的白炽灯。以多种外形和光输出制成各种荧光和半导体照明系统，例如紧凑型荧光灯(CFL)和发光二极管灯(LED)，来作为白炽灯的代替品，装配到同样的插座中，而不需比通常更换照明灯泡费更大的努力。这些现代的替换电灯由于与白炽灯相比大大提高了能源利用效率和灯的寿命而正在迅速普及。

然而，三端双向可控硅调光器的斩波(chopping)动作在AC电源波形的电压中引起急剧的转变(sharp transition)或边沿(edge)。这些变化(在白炽灯中容易地通过热惯性平滑)可能对现代节能替换灯的性能产生不利的影响。边沿可能会造成灯泡不准确地变暗、闪烁或闪光。另外，在现代节能替换灯更复杂的电路上，边沿影响更加强烈。将现代节能照明系统与AC调光电路耦接可能会产生不期望的效果。因此，现代节能白炽灯替代灯(例如CFL和LED)必须包含适合于处理三端双向可控硅调光波形的电路。

发明内容

—种用于驱动LED的驱动器电路，包括整流器电路，用于接收AC电压，并将所述AC电压转换为直流(“DC”)电压。所述驱动器电路还包括滤波器电路，用于对所述DC电压进行滤波。所述驱动器电路还包括检测电路，用于确定在预定时间间隔上所述整流后的DC电压中的变化。所述驱动器电路还包括衰减电路，用于响应于所述检测电路确定在预定时间间隔上所述整流后的DC电压中的变化超过预定阈值，而衰减滤波后的电流。

可调光LED电路包括LED、三端双向可控硅调光器以及用于直接将功率从可调光电源传送给所述LED的可调光驱动电路。所述可调光直接驱动电路包括整流器电路，用于将由所述三端双向可控硅调光器提供的AC电压转换为DC电压。所述可调光直接驱动电路还包括滤波器电路，用于对所述DC电压进行滤波。所述可调光直接驱动电路还包括边沿检测电路，用于通过确定在预定时间间隔上所述滤波后的DC电压中的变化超过预定阈值，而检测斩波波形中的边沿转变。所述可调光直接驱动电路还包括衰减电路，用于衰减所述整流后的DC电压的谐振。

附图说明

在附图中，示出了一些结构，所述结构连同下文提供的具体实施方式一同描述本教导示例性方面。类似的元件用相同的附图标记进行标识。应当理解，示出为单个组件的元件可以由多个组件代替，以及示出为多个组件的元件可以由单个组件代替。附图不是按比例绘制，并且为了说明目的，可以放大某些元件的比例。

图1示出了用于为电灯供电的三端双向可控硅调光驱动器的示例的谐振衰减电路；

图2是示出了由基于三端双向可控硅的调光器控制电路产生的示例的斩波的AC波形的图；

图3更详细地示出了图1的用于为电灯供电的三端双向可控硅调光驱动器的示例的谐振衰减电路。

具体实施方式

图1示出了用于为电灯供电的三端双向可控硅调光驱动器100(以下称为驱动电路)的示例的谐振衰减电路。驱动电路100被配置为连接到三端双向可控硅调光器104，所述三端双向可控硅调光器104由用户进行调整以调节从电源102传送到照明电路116的功率量。驱动电路100通过三端双向可控硅调光器104从电源102接收交变电流电压。

驱动电路100具有整流器电路106，用于将所接收的电流整流为脉冲直流电流。换言之，整流器电路106将从三端双向可控硅调光器104接收到的AC转换为脉冲DC。在示例的实施例中，整流器电路106是四二极管桥式整流电路。

驱动电路100具有滤波器电路108，用于对从电源102接收到的电流进行滤波，并用于为照明电路116提供滤波后的电流。滤波器电路108滤除高频成分，从而防止对其它设备的电磁干扰。

驱动电路100具有边沿检测电路112，用于检测由三端双向可控硅调光器104提供的波形中的急剧的转变或边沿。图2示出了由三端双向可控硅调光器104产生的示例的相位控制的或斩波的AC波形200。由于波形在点202和204之间被斩波或切割，其结果是这两点之间电压的急剧的转变。具体地，不是如全波形式中的情况那样波形沿曲线206平滑地从0伏过渡到-150伏，而是斩波波形在单个步阶(step)208中直接从0伏急剧转变到-150伏。边沿检测电路112检测这种电压步阶或急剧的转变。

回到图1，驱动电路100具有衰减电路110或主动控制式缓冲器(activecontrolled snubber)，以衰减或降低由于提供到滤波器电路108的电源中的急剧的转变所引起的滤波器电路108的谐振。该衰减有助于防止驱动电路100的电流在边沿转变期间振荡，这进而有助于稳定照明电路116，有助于防止闪烁。

在一个例子中，边沿检测电路112通过确定滤波后的DC电压在预定的时间间隔上的变化超过预定阈值而检测边沿或急剧的转变。在一个例子中，边沿检测电路包括比较器电路，以便将整流后的DC电压与参考电压进行比较来检测边沿。例如，边沿检测电路112可以检测电压中从0伏到-150伏的步阶增加(dv/dt)，并在将该电压与基于标准波形或未斩波波形的已知参考点进行比较之后，确定其为边沿。

在一个例子中，边沿检测电路112是固定延迟电路，配置为对于固定的时间间隔使能衰减电路110。

在一个例子中，边沿检测电路112是自适应延迟电路，配置为基于由整流电路106所提供的DC电压波形对于可变时间间隔使能衰减电路110。

在一个例子中，驱动电路100包括电流控制电路114，用于调节由驱动电路100传送给照明电路116的功率量。在一个例子中，电流控制电路114包括比较器电路或控制电路，用于将由滤波器电路108提供给照明电路116的输出电流与参考电压进行比较或调节，并基于该比较调节或控制传送给照明电路116的功率量。

图3更详细地示出了图1的用于为灯供电的示例的驱动电路100。整流器电路106与电源102串联连接。整流器电路106包括二极管D1、D2、D3和D4。四个二极管组合以形成用于将所提供的AC电压转换为整流后的DC电压的四桥式二极管电路。

滤波器电路108与整流器电路106串联连接。滤波器电路108包括电容器C1和C2以及电感器L1。

衰减电路110与滤波器电路108串联连接。衰减电路110包括与衰减电阻器R2并联连接的晶体管开关Q1。边沿检测电路112的输出连接到晶体管开关Q1的基极。因此，边沿检测电路112被配置为开关晶体管开关Q1，以使得衰减电阻器R2能够衰减提供给滤波器电路108的电流。

照明电路116包括电阻器R1来为电流控制电路114提供测量点，用于检测在照明电路116中提供给LED 1和LED 2的电流。照明电路116还包括场效应管(Mosfet)Q2。电流控制电路114的输出连接到场效应管Q2的栅极。电流控制电路114被配置为导通和关断场效应管Q2以调节由驱动电路100传送到LED 1和LED 2的电流量以及因此调节功率量。

照明电路116还包括与LED1并联连接的存储电容器C3和与LED2并联连接的存储电容器C4。存储电容器C3和C4分别与LED 1和LED 2并联储存能量。

驱动电路100通过直接将功率从电源提供给负载而消除了隔离，并实现了效率的提高。在所述驱动电路100驱动照明元件的应用中，所述照明元件是可由传统的AC调光电路调光的，并在所有调光级别的光输出中显示出无闪烁的稳定性，并显示出展宽的调光范围。具体而言，驱动电路100在AC调光电路上有完整调光范围，从流明输出的100-0％，与AC调光控制操作紧密相应。此外，当由呈现为非常规波形的AC电流供电时，驱动电路100为负载传送恒定电流。

就在本说明书或权利要求书中使用术语“包含”而言，其意图作为与术语“包括”在被用在权利要求中作为连接词时所解释的类似的方式的包含。此外，就使用术语“或”(例如，A或B)而言，其旨在表示“A或B或两者”。当申请人意图表示“仅A或B但不是两者”时，将使用术语“仅A或B但不是两者”。因此，此处术语“或”的使用是包含性的使用，而不是排除性的使用。参见，Bryan A.Garner所著A Dictionary of Modern Legal Usage 624(第2版，1995)。另外，就在本说明书或权利要求书中使用术语“在...中”或“到...中”而言，其意图还另外地表示“在...上”或“到...上”。此外，就在本说明书或权利要求书中使用术语“连接”而言，其意图不仅是指“直接连接到”，还指“间接连接到”，例如通过另一个或多个部件连接。

虽然已通过对本申请公开的示例方面的描述示出了本申请，并且虽然已经相当详细地描述了这些示例方面，但是申请人的意图并非是将所附权利要求的范围约束或以任何方式限制到这样的细节。对于本领域技术人员，其他扰点和修改将是明显的。因此，本申请在其更广泛的方面并不限于所示出和描述的具体的细节、代表性装置和方法、以及说明性的例子。因此，可以脱离这些细节而不偏离申请人总的发明构思的精神或范围。

Claims (13)

1.一种用于驱动LED的驱动器电路，包括：

整流器电路，用于接收AC电压并将所述AC电压转换为DC电压；

滤波器电路，用于对所述DC电压进行滤波；

检测电路，所述检测电路具有输出，所述检测电路用于确定整流后的DC电压在预定的时间间隔上的变化；以及

衰减电路，所述衰减电路包括具有基极的第一晶体管和衰减电阻器，所述第一晶体管与所述衰减电阻器并联连接，以及所述检测电路的输出连接到所述第一晶体管的基极，所述衰减电路用于响应于所述检测电路确定整流后的DC电压在预定的时间间隔上的变化超过预定阈值，而衰减滤波后的电流，所述衰减电路与所述滤波器电路串联连接，所述衰减电路衰减所述滤波器电路的谐振，以及所述检测电路配置为开关所述第一晶体管，以使得所述衰减电阻器能够衰减所述滤波后的电流。

2.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中所述检测电路是固定延迟电路，所述固定延迟电路配置为开关所述第一晶体管以使得所述衰减电阻器能够对于固定的时间间隔衰减所述滤波后的电流。

3.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中所述检测电路是自适应延迟电路，所述自适应延迟电路配置为基于整流后的DC电压的波形开关所述第一晶体管，以使得所述衰减电阻器能够对于可变的时间间隔衰减所述滤波后的电流。

4.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中所述检测电路包括比较器电路，用以将所述整流后的DC电压与参考电压进行比较。

5.根据权利要求1所述的驱动器电路，还包括电流控制电路，用以调节由所述驱动器电路传送给LED的功率量。

6.根据权利要求5所述的驱动器电路，其中所述电流控制电路包括比较器，用于将传送给所述LED的输出电流与参考电流进行比较，并且其中所述电流控制电路基于所述比较调节传送给所述LED的功率量。

7.根据权利要求5所述的驱动器电路，其中所述电流控制电路的输出连接到第二晶体管的栅极，并且其中所述电流控制电路配置为开关所述第二晶体管来调节由所述驱动器电路传送给所述LED的电流量。

8.一种可调光LED电路，包括：

LED；

三端双向可控硅调光器；以及

可调光驱动电路，用于直接将功率从可调光电源传送给所述LED，其中所述可调光驱动电路包括：

整流器电路，用于将由所述三端双向可控硅调光器提供的AC电压转换为DC电压；

滤波器电路，用于对所述DC电压进行滤波；

边沿检测电路，所述边沿检测电路具有输出，所述边沿检测电路用于通过确定整流后的DC电压在预定的时间间隔上的变化超过预定阈值来检测输入波形中的边沿转变；以及

衰减电路，所述衰减电路包括具有基极的第一晶体管和衰减电阻器，所述第一晶体管与所述衰减电阻器并联连接，以及所述边沿检测电路的输出连接到所述第一晶体管的基极，所述衰减电路用于衰减整流后的DC电压的谐振，以及所述衰减电路与所述滤波器电路串联连接，所述衰减电路衰减所述滤波器电路的谐振，所述检测电路配置为开关所述第一晶体管，以使得所述衰减电阻器能够减小输入电流的谐振。

9.根据权利要求8所述的可调光LED电路，其中所述边沿检测电路是固定延迟电路，所述固定延迟电路配置为开关所述第一晶体管，以使得所述衰减电阻器能够对于固定的时间间隔减小所述输入电流的谐振。

10.根据权利要求8所述的可调光LED电路，其中所述边沿检测电路是自适应延迟电路，所述自适应延迟电路被配置为基于所述整流后的DC电压的波形开关所述第一晶体管，以使得所述衰减电阻器能够对于可变的时间间隔减小所述输入电流的谐振。

11.根据权利要求8所述的可调光LED电路，其中所述边沿检测电路包括比较器电路，用于将所述整流后的DC电压与参考电压进行比较。

12.根据权利要求8所述的可调光LED电路，还包括电流控制电路，用于调节由所述可调光LED电路传送给所述LED的电流量。

13.根据权利要求12所述的可调光LED电路，其中所述电流控制电路的输出连接到第二晶体管的栅极，并且其中所述电流控制电路被配置为开关所述第二晶体管，以调节由驱动器电路传送给所述LED的电流量。