CN104507233A - 一种led驱动控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种LED驱动控制电路，包括：驱动电路，用于输出电流驱动LED负载，驱动电路第一级DC/DC电路、与所述第一级DC/DC电路连接的第二级DC/DC电路；控制电路，根据所述驱动电路的输入电压输出控制信号给第二级DC/DC电路；还包括一个补偿电路，补偿电路根据所述第一级DC/DC电路的输出电压输出补偿信号对控制信号进行调节。

Description

一种LED驱动控制电路

技术领域

本发明涉及一种电路，尤其是一种LED驱动控制电路。

背景技术

LED替代传统光源如MR11和MR16等，需要兼容线性变压器或者电子变压器。而兼容线性变压器或者电子变压器有非常高的难度，原因在于需要考虑变压器的工作条件，同时实现比较好的LED工作电流，如低纹波工作，避免替换光源引起闪烁从而影响用户的使用。在很多场合，还需要同时兼容输入端的切相调光，使得光源能根据调光器的设置调整LED的亮度，满足用户不同中心光强的需求。

目前，比较成熟的电路结构如图1所示，输入为交流高电压AC，如230V AC或者110V AC，通过切相调光器11连接到线性变压器或者电子变压器12。切相调光器一般为前切控制或者后切控制，通过控制输入交流电压工作的相位来传递控制信号。电子变压器或者线性变压器带有隔离变压器，把高压部分和输出低压部分隔离开来，由于一般输出为低压12VAC，而且隔离变压器实现安全绝缘，所以电子变压器或者线性变压器输出为安全特低电压电路（SELV），满足用户对光源的安全需求。

由于电子变压器或线性变压器的输出为交流信号，首先需要通过整流桥131把交流信号转为直流，驱动电路13位于整流桥131和LED颗粒之间，它把整流桥的输出转化为合适直流信号驱动LED颗粒，其中，驱动电路13的第一级DC/DC电路132输出直流低纹波电压，第二级DC/DC电路133主要是实现LED恒流控制，上述及下述本发明中的DC/DC电路是指直流转直流的转换电路。上述电路在切相调光过程中会导致驱动电路内部出现过大的电压波动，从而触发变压器过压保护或者引起LED在调光过程中的闪烁。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种LED驱动控制电路，通过优化LED负载对调光信号的响应时间来避免驱动电路内部电压过大的波动或LED的闪烁。

本发明提供一种LED驱动控制电路，包括：驱动电路，用于输出电流驱动LED负载，包括：第一级DC/DC电路、与第一级DC/DC电路连接的第二级DC/DC电路；控制电路，根据上述驱动电路的输入电压输出控制信号给第二级DC/DC电路；还包括一个补偿电路，补偿电路根据第一级DC/DC电路的输出电压输出补偿信号对控制信号进行调节。

优选地，当第一级DC/DC电路的输出电压大于预设的第一阈值时，补偿电路输出补偿信号使控制信号幅值增大。，当第一级DC/DC电路的输出电压小于预设的第二阈值，补偿电路输出补偿信号使控制信号的幅值降低。

优选地，补偿电路输出的补偿信号是电流；控制电路输出的控制信号是电压信号。

优选地，补偿电路包括电压采样电路、比较器电路及电流源电路，电压采样电路对所述第一级DC/DC电路的输出电压进行采样，比较器电路根据电压采样电路的输出的采样电压对电流源电路进行控制。

优选地，电压采样电路由至少两个电阻串联组成。

优选地，比较器电路包括第一比较器及第二比较器，其中，第一比较器的正输入端与电压采样电路的输出相连，负输入端设为第一阈值，第二比较器的负相输入端与电压采样电路的输出相连，正输入端设为第二阈值。

优选地，，电压采样电路的输出电压大于第一阈值时，比较器电路控制电流源电路输出电流；当所述电压采样电路的输出电压小于第一阈值时，比较器电路控制电流源电路灌电流输入。

优选地，电流源电路包括第一电流源和第二电流源，当电压采样电路的输出电压大于第一阈值时，比较器电路控制第一电流源输出电流；当所述电压采样电路的输出电压小于第一阈值，比较器电路控制第二电流源灌电流输入。

控制电路包括一个输入反馈电路和一个滤波电路，其中，输入反馈电路包括由至少两个电阻串联构成的输入电压采样电路， 滤波电路包括至少一个电容。

以上技术方案通过补偿电路输出补偿信号对控制电路输出的控制信号进行调节。当由于调光而引起的驱动电路的第一级DC/DC电路的输出电压过大或过低时，补偿电路输出的补偿信号增大或降低了控制信号的幅值，从而及时改变了输出的LED负载的电流，使第一级DC/DC电路的输出电压保持在合适的范围内，避免了由于调光引起的LED驱动控制电路内部出现过大的电压波动触发的过压保护或者引起LED闪烁。

根据以下参考附图对本发明的描述，本发明的其他目标和效用将变得显而易见，并且读者可全面了解本发明。

附图说明

图1 是现有与电子变压器兼容的LED驱动控制系统结构示意图；

图2是本发明LED驱动控制电路一个实施例的示意图；

图3是LED驱动控制电路中补偿电路和控制电路示意图；

图4是第一级DC/DC电路输出电压分析图；

图5是第二级DC/DC电路与控制信号的接口电路示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图的实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

   图2是本发明LED驱动控制电路的一个实施例，参照图2，LED驱动控制电路包括：驱动电路23、控制电路24及补偿电路54。驱动电路与整流桥131连接，对输入直流电压Vin进行变换并输出电流信号驱动LED负载，驱动电路包括第一级DC/DC电路232及与所述第一级DC/DC电路连接的第二级DC/DC电路233；控制电路包括输入反馈电路241和滤波电路242，控制电路根据驱动电路的输入电压Vin输出控制信号给第二级DC/DC电路233，第二级DC/DC电路根据控制信号改变LED负载的电流大小,从而实现调光控制。补偿电路54与控制电路24相连，根据第一级DC/DC电路232的输出电压输出补偿信号对上述控制信号幅值的大小进行调节。

图2中输出电压Vo通过输出反馈电路251反馈到补偿网络252，第一级DC/DC电路232根据补偿网路252的输出可以采用峰值电流控制、滞环控制或者输入电流谷值等控制方式实现对输出电压Vo的控制。但是由于输出电压Vo的补偿网络252的带宽非常窄，一般在10Hz以内，这使得第一级DC/DC电路对输出电压Vo的控制反应比较慢。另一方面，为了响应切相调光的需求，控制电路通过输入反馈电路241反馈输入电压Vin，然后通过滤波电路242输出控制信号给第二级DC/DC电路233，再利用该控制信号控制输出LED负载电流。控制电路24可以实现对输入电压的平均值、有效值或者导通角度进行反馈，使得LED负载电流调光曲线可以根据输入电压的平均值、有效值或者导通角度变化。但由于输入电压Vin的不连续性，且控制电路24中滤波电路242的带宽也比较窄，这样控制电路的输出并不能及时反馈输入电压Vin的变化，使得LED负载电流响应切相调光的变化也是比较缓慢。

为提高LED电流响应切相调光的时间，在补偿电路中预先设置第一阈值Vf1和第二阈值Vf2，第一阈值Vf1设为第一级DC/DC电路输出电压的上限，第二阈值Vf2设为第一级DC/DC电路输出电压的下限。上限值可以设为比输出电压额定平均值高20%，下限值设为比输出电压Vo额定平均值低20%的电压值。

图3是LED驱动控制电路的补偿电路和控制电路的示意图，参照图3，补偿电路54包括电压采样电路542、比较器电路544及电流源电路545。电压采样电路542对第一级DC/DC电路的输出电压Vo采样，比较器电路544根据电压采样电路542的输出的电压对电流源电路545进行控制。电压采样电路542包括由电阻R1和R2组成的串联电路。 比较器电路544包括第一比较器U1和第二比较器U2。第一级DC/DC电路432的输出电压Vo通过电阻R1和R2分压，分别反馈到第一比较器U1的正端和第二比较器U2的负端，第一比较器U1的负端电压设定为第一阈值Vf1，而第二比较器U2的正端电压设定为第二阈值Vf2。电流源电路包括第一电流源I1和第二电流源I2，第一比较器U1的输出控制第一电流源I1的使能，第二比较器U2的输出控制第二电流源I2的使能，第一、第二电流源I1、I2都是在使能端高电平时提供输出，而低电平时停止输出，其中第一电流源I1为拉电流输出，而第二电流源I2为灌电流输入，并都连接到控制电路中的电容C2的正端。

控制电路24包括输入反馈电路 241和滤波电路242，其中，输入反馈电路241包括由两个电阻R3和R4串联的输入电压采样电路， 滤波电路242包括至少一个电容C1。本实施例中滤波电路242包括电阻R5和电容C1以及电阻R6和电容C2构成的两级滤波电路。输入电压Vin通过由电阻R3和R4组成的输入电压采样电路分压，经过电阻R5和电容C1以及电阻R6和电容C2两级滤波，其中电阻R5和电容C1以及电阻R6和电容C2的时间常数可以较大，以便得到比较平滑的直流信号。

当第一级DC/DC电路232输出电压Vo超过设定上限即第一阈值Vf1时，补偿电路54的第一比较器U1输出为高电平，而第二比较器U2输出为低电平，第一电流源I1使能并输出电流作为补偿信号到电容C2正端，从而电容C2电压上升即输出到第二级DC/DC电路233的控制信号的幅值增大；当输出电压Vo低于设定下限即第二阈值Vf2时，第一比较器U1输出为低电平，而第二比较器U2输出为高电平，第二电流源I2使能并灌电流作为补偿信号，从而电容C2两端的电压下降，输出到第二级DC/DC电路233的控制信号的幅值降低，即降低了LED负载进行调光的控制信号的幅值。

图4是第一级DC/DC电路232输出电压分析示意图，参照图4，正常工作电压300在额定平均值上会有一些低频的纹波。当切相调光器11调暗时，相当于把输入交流电压导通角度减少，输入电压Vin信号相应改变，由于第二级DC/DC电路在对输入电压信号滤波电路上反应比较慢，使得LED电流仍然保持之前较亮的工作状态，这样第一级DC/DC电路输出电压就会下跌；同时，由于第一级DC/DC电路针对输出电压Vo的反馈也是比较慢，并不会马上去补偿这个电压跌落，这样导致第一级DC/DC电路输出电压信号200会持续下降，过低的电压会导致第二级DC/DC电路233工作不正常，特别是当第一级DC/DC电路232输出电压接近或者低于LED负载总压降时，使得LED电流无法维持，出现闪烁。反之，当切相调光器11调亮时，由于第二级DC/DC电路针对输入电压Vin的滤波电路反应较慢，LED电流保持在低亮度时的工作状态，此时第一级DC/DC电路232输出电压上升，但第一级DC/DC电路232来不及调整它的输出电压信号100，过高的电压很有可能会触发第一级DC/DC电路的过压保护，使得第一级DC/DC电路232进入间歇性工作，最终导致LED驱动出现噪声甚至使LED发生闪烁。

通过设定如图4所示的第一阈值Vf1，第二阈值Vf2，当切相调光器11从较暗的位置调为较亮的位置时，由于输入导通角度的增加，LED驱动控制电路的输入功率增大，在LED驱动控制电路的输出电流不变的情况下，第一级DC/DC电路232的输出电压Vo上升，当输出电压100触碰到或超过设定的第一阈值时，由于补偿电路54的输出电流作为补偿信号，使控制电路24输出的控制信号的幅值增大，使得第二级DC/DC电路233的输出电流快速增大，相当于增大第二级DC/DC电路233的输出功率，使得第一级DC/DC电路标号的输出电压Vo恢复到第一阈值以下，从而避免电压过高。当切相调光器11调暗时，由于输入导通角度的减少，LED驱动控制电路的输入功率下降，在LED负载的电流不变情况下，第一级DC/DC电路232的输出电压Vo下降，当输出电压200触碰到或低于设定的第二阈值Vf2时，由于补偿电路54输出的补偿信号为灌电流输入，第二级DC/DC电路233迅速减少供给LED负载的电流，相当于降低第二级DC/DC电路标号的输出功率，使得第一级DC/DC电路232的 输出电压Vo恢复到设定的第二阈值以上，从而加快了LED负载对控制信号的响应时间。以上分析可以看出，对第一级DC/DC电路232的输出电压Vo设置一个上限和一个下限，即第一阈值Vf1和第二阈值Vf2，通过判断该输出电压Vo的工作状态，补偿电路54输出补偿信号对控制电路输出的控制信号进行调节，降低了带宽较窄的滤波电路242的影响，第二级DC/DC电路根据控制信号的变化及时改变了输出的LED负载的电流，最终使第一级DC/DC电路232的输出电压Vo保持在合适的范围内，避免了LED驱动控制电路内部出现过大的电压波动，触发过压保护或者引起LED闪烁。

图5是第二级DC/DC电路233与控制电路24的接口示意图，参照图5，LED电流通过采样电阻Rs变成电压信号反馈到预算放大器U3的负端，控制电路24输出的控制信号Ufc到比较器U3的正端作为参考输入，比较器U3的输出连接到比较器U4的正端，比较器U4的负端为锯齿波，比较器U4的输出用于控制第二级DC/DC电路233的开关占空比。当控制信号Ufc变大时，由于其所接的是比较器U3的正端，则比较器U3的输出上升，和锯齿波比较的结果是比较器U4的输出占空比变大，使第二级DC/DC电路233的开关导通占空比变大，使流过LED负载的电流上升；反之，则降低开关导通占空比，减少流过LED负载的电流。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (11)

1.一种LED驱动控制电路，包括：

驱动电路，用于输出电流驱动LED负载，包括：第一级DC/DC电路、与所述第一级DC/DC电路连接的第二级DC/DC电路；

控制电路，根据所述驱动电路的输入电压输出控制信号给所述第二级DC/DC电路；

其特征在于，还包括一个补偿电路，所述补偿电路根据所述第一级DC/DC电路的输出电压输出补偿信号对所述控制信号进行调节。

2.根据权利要求1所述的LED驱动控制电路，其特征在于，当所述第一级DC/DC电路的输出电压大于预设的第一阈值时，所述补偿电路输出补偿信号使所述控制信号幅值增大。

3.根据权利要求1所述的LED驱动控制电路，其特征在于，当所述第一级DC/DC电路的输出电压小于预设的第二阈值，所述补偿电路输出补偿信号使所述控制信号的幅值降低。

4.根据权利要求1至3任一项所述的LED驱动控制电路，其特征在于，所述补偿电路输出的补偿信号是电流。

5.根据权利要求1至3任一项所述的LED驱动控制电路，其特征在于，所述控制电路输出的控制信号是电压信号。

6.根据权利要求1所述的LED驱动控制电路，其特征在于，所述补偿电路包括电压采样电路、比较器电路及电流源电路，所述电压采样电路对所述第一级DC/DC电路的输出电压进行采样，所述比较器电路根据电压采样电路的输出的采样电压对所述电流源电路进行控制。

7.根据权利要求6所述的LED驱动控制电路，其特征在于，所述电压采样电路由至少两个电阻串联组成。

8.根据权利要求6所述的LED驱动控制电路，其特征在于，所述比较器电路包括第一比较器及第二比较器，其中，第一比较器的正输入端与电压采样电路的输出相连，负输入端设为所述第一阈值，第二比较器的负相输入端与电压采样电路的输出相连，正输入端设为所述第二阈值。

9.根据权利要求8所述的LED驱动控制电路，其特征在于，当所述电压采样电路的输出电压大于第一阈值时，所述比较器电路控制电流源电路输出电流；当所述电压采样电路的输出电压小于第一阈值时，所述比较器电路控制电流源电路灌电流输入。

10.根据权利要求8所述的LED驱动控制电路，其特征在于，所述电流源电路包括第一电流源和第二电流源，当所述电压采样电路的输出电压大于第一阈值时，所述比较器电路控制第一电流源输出电流；当所述电压采样电路的输出电压小于第一阈值，所述比较器电路控制第二电流源灌电流输入。

11.根据权利要求1所述的LED驱动控制电路，其特征在于，所述控制电路包括一个输入反馈电路和一个滤波电路，其中，所述输入反馈电路包括由至少两个电阻串联构成的输入电压采样电路， 所述滤波电路包括至少一个电容。