CN105704867A - 电压控制电路、led驱动电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电压控制电路、LED驱动电路及其控制方法，其中，该电压控制电路包括：电子镇流器检测电路，连接整流电路的输入端；单向导通器件，正向端连接整流电路，反相端连接滤波电路；电压检测电路，与滤波电路并联，并位于单向导通器件与LED驱动器之间；开关，并联在整流电路的输出端；及控制电路，其输入端连接电压检测电路和电子镇流器检测电路，输出端连接开关。本发明可以同时兼容电网输入和电子镇流器输入，其大大降低了LED驱动电路的生产成本，而且提高了电路系统的可靠性。

Description

电压控制电路、LED驱动电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种电压控制电路、LED驱动电路及其控制方法。

背景技术

传统的电子镇流器主要用于荧光灯，但是荧光灯不仅发光效率比较低，而且对环境会造成一定的污染。相比之下，LED灯具有发光效率高、寿命长且对环境无污染等优点，LED灯替换荧光灯已经成为一种不可阻挡的趋势。为了降低人工成本，能够直接替换，要求LED灯具不仅可以直接接入市电，同时也可以直接作为电子镇流器的负载。

众所周知，电子镇流器的输出为高频的交流信号，而LED灯需要直流供电。为满足LED灯作为负载的需求，需要将电子镇流器的输出通过整流桥整流成为直流，再利用LED驱动器转换成LED灯所需的直流电。

但是，电子镇流器是专门为荧光灯设计，在点灯阶段，需要产生高电压击穿灯管以点亮荧光灯，其输出电压可达800～1000V左右。这样，LED灯具如果直接作为电子镇流器的负载，为了满足耐压的要求，器件的耐压选择都必须在1000V左右，否则会因为高压导致器件损坏。因此，上述需求给LED驱动电路的开发带来了极大的挑战，大大增加了LED驱动电路的生产成本。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种电压控制电路、LED驱动电路及其控制方法，可以同时兼容电网输入和电子镇流器输入。本发明通过控制母线上的电压，使得LED驱动器的耐压可以按照交流电输入的要求来选择，大大降低了LED驱动电路的生产成本，而且提高了电路系统的可靠性。

本发明提供的一种电压控制电路，用于对LED驱动电路中的母线上的电压进行控制，所述LED驱动电路包括依次并联的整流电路、滤波电路以及LED驱动器，该电压控制电路包括：

电子镇流器检测电路，连接所述整流电路的输入端，以检测所述整流电路的输入信号是否来自电子镇流器；

单向导通器件，串联在所述整流电路和所述滤波电路之间的母线上，其正向端连接所述整流电路，反相端连接所述滤波电路；

电压检测电路，与所述滤波电路并联，并位于所述单向导通器件与所述LED驱动器之间，以检测所述母线上的电压是否高于预设电压值；

开关，并联在所述整流电路的输出端；在所述开关导通时，所述整流电路的输出端通过所述开关放电，所述滤波电路与所述LED驱动器构成驱动回路；

及控制电路，其输入端连接所述电压检测电路和所述电子镇流器检测电路，输出端连接所述开关；所述控制电路在所述整流电路的输入信号来自所述电子镇流器且母线上的电压高于所述预设电压值时，控制所述开关导通。

作为一种可实施方式，所述单向导通器件为第一二极管或三极管。

作为一种可实施方式，所述开关为晶体管。

作为一种可实施方式，所述电子镇流器检测电路通过检测所述整流电路的输入电压的变化率来判断所述整流电路的输入信号是否来自所述电子镇流器。

作为一种可实施方式，所述电子镇流器检测电路包括第一电容、第二电容、第二二极管、第三二极管以及第一电阻；

所述第一电容，其一端连接所述整流电路的输入端，另一端连接所述第二二极管的阳极；

所述第二二极管的阴极通过所述第二电容接地；

所述第三二极管，其阳极接地，阴极连接在所述第一电容和所述第二二极管之间；

所述第一电阻，与所述第二电容并联，其一端接地，另一端连接在所述第二二极管和所述第二电容之间并作为所述电子镇流器检测电路的输出端与所述控制电路连接。

作为一种可实施方式，所述电子镇流器检测电路通过检测所述整流电路的输入电压的频率来判断所述整流电路的输入信号是否来自所述电子镇流器。

作为一种可实施方式，所述电子镇流器检测电路包括第二电阻、第三电阻以及频率检测电路；

所述第二电阻的一端作为所述电子镇流器检测电路的输入端，与所述整流电路的输入端连接，另一端通过所述第三电阻接地；

所述频率检测电路，其输入端连接在所述第二电阻和第三电阻之间，输出端作为所述电子镇流器检测电路的输出端与所述控制电路连接。

作为一种可实施方式，所述电压检测电路包括依次串联的第四电阻和第五电阻，所述电压检测电路的输出端位于所述第四电阻和第五电阻之间并连接所述控制电路。

作为一种可实施方式，所述开关为NMOS管、PMOS管或NPN管。

作为一种可实施方式，所述控制电路包括第一比较器、第二比较器以及逻辑电路；

所述第一比较器，其第一输入端连接所述电压检测电路的输出端，第二输入端连接第一参考电压；

所述第二比较器，其第一输入端连接所述电子镇流器检测电路的输出端，第二输入端连接第二参考电压；

所述逻辑电路，其输入端连接所述第一比较器和所述第二比较器的输出端，输出端连接所述开关。

作为一种可实施方式，所述第一比较器为滞回比较器。

作为一种可实施方式，所述逻辑电路还用于在所述开关导通后对所述开关的导通时间进行计时，当所述开关的导通时间达到设定时间后，所述逻辑电路控制所述开关关断。

相应地，本发明还提供一种LED驱动电路，包括依次并联的整流电路、滤波电路以及LED驱动器，还包括上述任一项所述的电压控制电路。

作为一种可实施方式，所述整流电路为单端输入桥式整流电路或双端输入桥式整流电路。

作为一种可实施方式，所述滤波电路为电容或π型滤波电路。

作为一种可实施方式，所述LED驱动器为反激电路或降压式变换电路。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种LED驱动电路控制方法，所述LED驱动电路包括依次并联的整流电路、滤波电路以及LED驱动器，所述方法包括以下步骤：

在所述整流电路和滤波电路之间设置单向导流器件，使所述整流电路到所述滤波电路单向导通；

在所述整流电路的输出端并联开关；

检测所述整流电路的输入信号的来源以及母线上的电压大小；

在检测到所述整流电路的输入信号来自电子镇流器并且所述母线上的电压高于预设的电压值时，控制所述开关导通，使所述整流电路通过所述开关放电，所述滤波电路与所述LED驱动器构成驱动回路。

本发明相比于现有技术的有益效果在于：

本发明提供的电压控制电路，在整流电路和滤波电路之间连接单向导通器件，在整流电路的输出端并联开关，在整流电路的输入端接入电子镇流器检测电路以检测整流电路的输入信号是否来自电子镇流器；在整流电路和LED驱动器之间接入电压检测电路以检测母线上的电压是否高于预设电压值；将电子镇流器检测电路和电压检测电路的输出接到控制电路，控制电路的输出端连接开关，当整流电路的输入信号来自电子镇流器，同时母线上的电压高于预设电压值时，通过控制开关的通断将母线上的电压限制在预设电压值以内。本发明提供的LED驱动电路包括该电压控制电路。

本发明的电压控制电路、LED驱动电路及其控制方法，可以同时兼容电网输入和电子镇流器输入，其通过控制母线上的电压，使得LED驱动器的耐压可以按照交流电输入的要求来选择，大大降低了LED驱动电路的生产成本，而且提高了电路系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明提供的电压控制电路的一实施例的电路连接示意图；

图2为本发明提供的电压控制电路的另一实施例的电路连接示意图；

图3为本发明提供的电压控制电路的又一实施例的电路连接示意图；

图4为本发明提供的电压控制电路的一实施例的母线电压波形和开关驱动波形示意图；

图5为本发明提供的LED驱动电路的一实施例中的整流电路的结构示意图；

图6为本发明提供的LED驱动电路控制方法的一实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。

请参阅图1，本发明实施例一提供了一种电压控制电路，用于对LED驱动电路中的母线上的电压进行控制。该LED驱动电路包括依次并联的整流电路100、滤波电路200以及LED驱动器300，输入信号从整流电路100的输入端输入，经滤波电路200滤波后通过LED驱动器300驱动LED。其中，该电压控制电路包括电子镇流器检测电路400、单向导通器件(图示中为二极管D25)、电压检测电路500、开关600以及控制电路700。

电子镇流器检测电路400连接整流电路100的输入端，以检测整流电路100的输入信号是否来自电子镇流器。二极管D25串联在整流电路100和滤波电路200之间的母线上，其阳极连接整流电路100，阴极连接滤波电路200。电压检测电路500与滤波电路200并联，并位于二极管D25与LED驱动器300之间，以检测母线上的电压是否高于预设电压值。开关600与整流电路100并联，一端连接在整流电路100和二极管D25之间的母线上，另一端接地。在开关600导通时，整流电路100的输出端接地，滤波电路200与LED驱动器300构成驱动回路；控制电路700的输入端连接电压检测电路500和电子镇流器检测电路400，输出端连接开关600，控制电路700在电子镇流器检测电路400检测到整流电路100的输入信号来自电子镇流器且电压检测电路500检测到母线上的电压高于预设电压值时，控制开关600导通，整流电路100的输出端通过开关600放电，滤波电路200与LED驱动器300构成驱动回路，从而将母线上的电压限制在预设电压值以内。

需要说明的是，本实施例中的单向导通器件，主要起从整流电路100到滤波电路200单向导通的作用，使得开关600导通下拉时，只是对整流电路100的输出端进行下拉，而不会对滤波电路200进行下拉。其可以通过一个或多个二极管实现，结构简单。也可以通过三极管实现，即使用发射结(把基极与集电极短路)，还可以通过其他控制电路实现此功能，此处不再冗述。

上述开关600可以为晶体管，例如NMOS管、PMOS管、CMOS管、NPN管等，图示中均以NMOS管M21为例示出。

上述实施例主要是在整流电路100和滤波电路200之间连接二极管，而且在整流电路100的输出端并联一个开关600，当整流电路100的输入信号来自电子镇流器，同时母线上的电压高于预设电压值时，通过控制开关600的通断将母线上的电压限制在预设电压值以内。具体如下：

在整流电路100的输入端接入电子镇流器检测电路400，以检测整流电路100的输入信号是否来自电子镇流器；在整流电路100和LED驱动器300之间接入电压检测电路500，以检测母线上的电压是否高于预设电压值；然后将电子镇流器检测电路400和电压检测电路500的输出接到控制电路700；最后控制电路700的输出端连接开关600，当控制电路700判断输入信号来自电子镇流器且母线电压高于预设电压值，则控制开关导通，整流电路100的输出端接地，滤波电路200与LED驱动器300构成驱动回路，使LED驱动器300能正常工作；否则控制开关600断开。

利用本实施例提供的电压控制电路，可以同时兼容电网输入和电子镇流器输入。通过控制母线上的电压，使得LED驱动器的耐压可以按照电网输入的要求来选择，大大降低了LED驱动电路的生产成本，提高了系统可靠性。

进一步地，由于电子镇流器的输出是方波，其工作频率大部分在20kHz-120kHz左右，而电网是正弦波，电压频率为50Hz/60Hz，二者相差很大。因此，可以通过检测整流电路的输入电压的变化率或者频率来判断是电子镇流器输入还是电网输入。

作为一种可实施方式，可以通过以下电路结构的电子镇流器检测电路来实现通过检测整流电路的输入电压的变化率来判断整流电路的输入信号是否来自电子镇流器。

继续参见图1，电子镇流器检测电路400包括电容C21、电容C22、二极管D27、二极管D26以及电阻R21。电容C21的一端连接整流电路100的输入端，另一端连接二极管D27的阳极，二极管D27的阴极通过电容C22接地。二极管D26的阳极接地，阴极连接在电容C21和二极管D27之间。电阻R21与电容C22并联，其一端接地，另一端连接在二极管D27和电容C22之间，并作为电子镇流器检测电路400的输出端与控制电路700连接。

当电容C21上的电压dv/dt为正时(即充电状态下)，电流通过二极管D27在电阻R21上产生一定电压。当电容C21上的电压dv/dt为负时(即放电状态下)，电流从接地端通过二极管D26输入到整流电路。电容C22起稳压作用，电阻R21作为电容C22的负载保证系统关闭之后电容C22有放电回路可以放电。当输入电压变化率较大时，电容C21上的电流增大，电阻R21上的电压升高，因此可以通过检测电阻R21上的电压来判断输入是电子镇流器还是电网。

作为另一种可实施方式，可以通过以下电路结构的电子镇流器检测电路来实现通过检测整流电路的输入电压的频率来判断整流电路的输入信号是否来自电子镇流器。

参见图2，电子镇流器检测电路400包括电阻R21、电阻R22以及频率检测电路410。电阻R21和电阻R22串联，电阻R21的一端作为电子镇流器检测电路400的输入端，与整流电路100的输入端连接，另一端通过电阻R22接地。频率检测电路410的输入端连接在电阻R21和电阻R22之间，输出端作为电子镇流器检测电路400的输出端与控制电路700连接。当频率检测电路410检测到母线上的信号为20KHz或者20KHz以上的高频信号时，即可判断整流电路100的输入信号来自电子镇流器。

接下来，参见图1至图3，电压检测电路500可以设置在滤波电路200之后(如图1所示)，也可以设置在滤波电路之前(如图2和图3所示)。

进一步地，电压检测电路500可以采用电阻分压的方式来检测母线上的电压是否高于预设电压值，如图1至图3所示，其包括依次串连的电阻R23和电阻R24，电压检测电路500的输出端位于电阻R23和电阻R24之间，连接控制电路700。电阻R23主要起分压作用，其阻值通常大于电阻R24的阻值。

继续参见图1至图3，作为一种可实施方式，控制电路700包括比较器U21、比较器U22以及逻辑电路710。其中，比较器U21的第一输入端连接电压检测电路500的输出端，第二输入端连接第一参考电压VREF1；比较器U22的第一输入端连接电子镇流器检测电路400的输出端，第二输入端连接第二参考电压VREF2；逻辑电路710的输入端连接比较器U21的输出端和比较器U22的输出端，逻辑电路710的输出端连接开关600。当电压检测电路500的输出端大于VREF1且电子镇流器检测电路400的输出端大于VREF2，则逻辑电路710控制开关600导通。

电子镇流器输入波形(N端)，母线电压波形和开关M21驱动波形如图4所示。当母线上的电压高于预设电压值时，M21的驱动为高，M21导通，N端被下拉到0。当母线上的电压低于预设电压值时，M21关断。

进一步地，比较器U21采用一个滞回比较器，使得母线电压的设定值设置有一定的滞回电压，进一步加强了工作的稳定性。也可以通过编程等方式实现逻辑电路710在开关M21导通后对开关M21的导通时间进行计时，当开关M21的导通时间达到设定时间后，逻辑电路710控制开关M21关断，同样也可以增强控制电路工作的稳定性。

相应地，基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种LED驱动电路，如图1至3所示，包括整流电路100、滤波电路200、LED驱动器300以及上述任一实施例提供的电压控制电路。

其中，整流电路100、滤波电路200以及LED驱动器300依次并联，输入信号从整流电路100的输入端输入，经滤波电路200滤波后通过LED驱动器300驱动LED。电压控制电路与整流电路100、滤波电路200以及LED驱动器300之间的连接及位置关系请参照上述实施例，此处不再冗述。

本实施例中的整流电路100可以采用单端输入桥式整流电路，如图1至图3所示。也可以采用双端输入桥式整流电路，如图5所示。电网输入时，输入连接到L端和N端。当为电子镇流器输入时，可以一端连接L端或N端，另一端连N1端，且电子镇流器检测电路400的输入端连接N1端。这样，只有在电子镇流器输入时，电子镇流器检测电路400才会有输入信号，否则其输入悬空。采用上述双端输入桥式整流电路可以进一步提高电子镇流器检测的准确性。

进一步地，滤波电路200可以单独采用一个电容实现，也可以采用如图1至3所示的由电容C23、电容C24以及电感L21组成的π型滤波电路实现。LED驱动器300可以采用恒流驱动电路，如反激电路、降压式变换电路等。

本发明实施例提供的LED驱动电路，可以同时兼容电网输入和电子镇流器输入。通过控制母线上的电压，使得LED驱动器的耐压可以按照电网输入的要求来选择，大大降低了LED驱动电路的生产成本，提高了系统可靠性。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种LED驱动电路的控制方法，该LED驱动电路包括依次并联的整流电路、滤波电路以及LED驱动器，方法包括以下步骤：

S100、在整流电路和滤波电路之间设置单向导流器件，使整流电路到滤波电路单向导通；

S200、在整流电路的输出端并联开关；

S300、检测整流电路的输入信号的来源以及母线上的电压大小；

S400、在检测到整流电路的输入信号来自电子镇流器并且母线上的电压高于预设的电压值时，控制开关导通，使整流电路的输出端通过开关放电，滤波电路与LED驱动器构成驱动回路。

需要说明的是，上述实施例中的步骤S100和步骤S200不分先后。

本发明实施例提供的LED驱动电路的控制方法，如图6所示，在整流电路100和滤波电路200之间设置二极管D25，在整流电路100的输出端并联开关M21，对传统的LED驱动电路进行改进；然后，通过检测整流电路100的输入信号的来源以及母线上的电压大小，对开关进行控制，实现将母线上的电压限制在预设电压值以内。

采用本发明实施例提供的LED驱动电路的控制方法，LED驱动电路可以同时兼容电网输入和电子镇流器输入，其通过控制母线上的电压，使得LED驱动器的耐压可以按照电网输入的要求来选择，大大降低了LED驱动电路的生产成本，提高了系统可靠性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种电压控制电路，用于对LED驱动电路中的母线上的电压进行控制，所述LED驱动电路包括依次并联的整流电路、滤波电路以及LED驱动器，其特征在于，该电压控制电路包括：

电子镇流器检测电路，连接所述整流电路的输入端，以检测所述整流电路的输入信号是否来自电子镇流器；

单向导通器件，串联在所述整流电路和所述滤波电路之间的母线上，其正向端连接所述整流电路，反相端连接所述滤波电路；

电压检测电路，与所述滤波电路并联，并位于所述单向导通器件与所述LED驱动器之间，以检测所述母线上的电压是否高于预设电压值；

开关，并联在所述整流电路的输出端；在所述开关导通时，所述整流电路的输出端通过所述开关放电，所述滤波电路与所述LED驱动器构成驱动回路；

及控制电路，其输入端连接所述电压检测电路和所述电子镇流器检测电路，输出端连接所述开关；所述控制电路在所述整流电路的输入信号来自所述电子镇流器且母线上的电压高于所述预设电压值时，控制所述开关导通。

2.根据权利要求1所述的电压控制电路，其特征在于，所述单向导通器件为第一二极管或三极管。

3.根据权利要求1所述的电压控制电路，其特征在于，所述开关为晶体管。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电压控制电路，其特征在于，所述电子镇流器检测电路通过检测所述整流电路的输入电压的变化率来判断所述整流电路的输入信号是否来自所述电子镇流器。

5.根据权利要求4所述的电压控制电路，其特征在于，所述电子镇流器检测电路包括第一电容、第二电容、第二二极管、第三二极管以及第一电阻；

所述第一电容，其一端连接所述整流电路的输入端，另一端连接所述第二二极管的阳极；

所述第二二极管的阴极通过所述第二电容接地；

所述第三二极管，其阳极接地，阴极连接在所述第一电容和所述第二二极管之间；

所述第一电阻，与所述第二电容并联，其一端接地，另一端连接在所述第二二极管和所述第二电容之间并作为所述电子镇流器检测电路的输出端与所述控制电路连接。

6.根据权利要求1至3任一项所述的电压控制电路，其特征在于，所述电子镇流器检测电路通过检测所述整流电路的输入电压的频率来判断所述整流电路的输入信号是否来自所述电子镇流器。

7.根据权利要求1至3任一项所述的电压控制电路，其特征在于，所述控制电路包括第一比较器、第二比较器以及逻辑电路；

所述第一比较器，其第一输入端连接所述电压检测电路的输出端，第二输入端连接第一参考电压；

所述第二比较器，其第一输入端连接所述电子镇流器检测电路的输出端，第二输入端连接第二参考电压；

所述逻辑电路，其输入端连接所述第一比较器和所述第二比较器的输出端，输出端连接所述开关电路。

8.根据权利要求7所述的电压控制电路，其特征在于，所述第一比较器为滞回比较器。

9.根据权利要求7所述的电压控制电路，其特征在于，所述逻辑电路还用于在所述开关导通后对所述开关的导通时间进行计时，当所述开关的导通时间达到设定时间后，所述逻辑电路控制所述开关关断。

10.一种LED驱动电路，包括依次并联的整流电路、滤波电路以及LED驱动器，其特征在于，还包括权利要求1至9任一项所述的电压控制电路。

11.根据权利要求10所述的LED驱动电路，其特征在于，所述整流电路为单端输入桥式整流电路或双端输入桥式整流电路。

12.一种LED驱动电路的控制方法，所述LED驱动电路包括依次并联的整流电路、滤波电路以及LED驱动器，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在所述整流电路和滤波电路之间设置单向导流器件，使所述整流电路到所述滤波电路单向导通；

在所述整流电路的输出端并联开关；

检测所述整流电路的输入信号的来源以及母线上的电压大小；

在检测到所述整流电路的输入信号来自电子镇流器并且所述母线上的电压高于预设的电压值时，控制所述开关导通，使所述整流电路通过所述开关放电，所述滤波电路与所述LED驱动器构成驱动回路。