CN106162998A - 一种led驱动控制电路、控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED驱动控制电路、控制装置及控制方法，所述控制电路包括：导通角检测电路、恒流基准电路、CS峰值检测电路、CS峰值保持电路、过零检测电路和控制电路，所述导通角检测电路通过检测整流后的输入电压判断可控硅的通断状态，并输出可控硅通断状态信号，控制电路根据所述可控硅通断状态信号实现功率因数校、正恒流输出，和可控硅的最小维持电流控制两种控制模式的切换。本发明去掉了纯假性负载，减小了能耗，高智能化，工作效率高，可自适应不同的可控硅，兼容性强，输入电流始终大于可控硅最小维持电流，不会出现闪灯现象，可适应不同高低压输入，电路设计巧妙，实用性强。

Description

一种LED驱动控制电路、控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及LED 照明驱动电源电子技术领域，尤其涉及一种LED电源控制电路和应用所述驱动控制电路的控制装置及基于所述控制装置的控制方法。

背景技术

目前的可控硅LED调光电路，因为可控硅本身的器件原因，需要一个维持电流的存在，才能持续导通。所以对于调光的LED 电源要求，在小功率输出时，或调光到小功率时，尤其在高压（200-240VAC）输入小功率输出或调光至小导通角时，输入的电流小于可控硅维持电流，可控硅会进入关断状态，此时电路会因为可控硅关断而造成电源输入中断，发生闪灯及重启现象。

为解决此问题，目前国内外对此问题有3种解决办法：一是，通过检测可控硅调节相位小至一定角度时，控制一个假负载切入母线来产生一个可控硅的维持电流；二是，通过控制一个假负载切入电源的辅助绕组或者次级绕组产生一定消耗而产生可控硅的维持电流。三是，低压输入和高压输入分开调试。但这些方案的核心均是通过增加额外假负载的形式满足维持电流，带来的问题是电源的损耗很大、效率很低；不同的可控硅需要调整不同的假负载切入点，兼容性差；不能同时兼容高低压输入，需要分开调试则适应性差。这些不符合现在及将来节能发展和智能控制的需要。

发明内容

本发明为解决上述现有技术中存在的问题，提出一种LED驱动控制电路、控制装置及控制方法。

本发明提出的LED驱动控制电路，包括：导通角检测电路，用于根据整流后的输入电压判断可控硅的通断状态，并输出可控硅通断状态信号；恒流基准电路，用于接收可控硅通断状态信号，调节并输出电流恒流基准信号；CS峰值检测电路，用于接收主电路中的电流采样信号CS，输出第一电流峰值信号；CS峰值保持电路，用于接收第一电流峰值信号并保持，输出第二电流峰值信号；过零检测电路，用于检测主电路中的辅助绕组电压，输出电感续流时间信号及谷底开通信号；控制电路，分别与导通角检测电路、恒流基准电路、CS峰值保持电路和过零检测电路连通，根据可控硅通断状态信号控制所述峰值检测电路与CS峰值保持电路之间的通断，并实现功率因数校正恒流输出和可控硅的最小维持电流控制两种控制模式的切换。

其中，所述的控制电路包括误差放大电路、第一比较器、第二比较器、乘法器、信号选择电路、RS触发器和开关驱动电路，所述CS峰值保持电路和所述过零检测电路分别与所述乘法器连接后与一低通滤波器连接，所述低通滤波器和所述恒流基准电路通过所述误差放大电路与第一比较器的一个输入端相连，第一比较器的另一输入端与一锯齿波发生器连接，所述CS峰值检测电路与所述CS峰值保持电路之间通过一开关S1连接，所述CS峰值检测电路和所述CS峰值保持电路的输出端分别与第二比较器的两个输入端相连，所述第一、第二比较器和所述导通角检测电路的输出端分别与所述信号选择电路的三个输入端相连后与所述RS触发器的一个输入端连接，所述RS触发器的另一输入端与所述过零检测电路连接，所述RS触发器通过一串联的开关驱动电路与主电路连接，向主电路输出驱动信号VG。

本发明提出的具有所述LED驱动控制电路的LED驱动控制装置，包括主电路和LED驱动控制电路，所述的主电路包括整流桥B1、输入电容C1、续流二极管D1、变压器T1、功率开关管Q1、电流检测电路Rsen、输出电容Co和LED负载，所述LED驱动控制电路的输入端分别接收电流采样信号CS、经整流桥B1整流后的输入电压信号Vin和变压器T1的辅助绕组电压，所述LED驱动控制电路的输出端连接至功率开关管Q1的栅极，向其提供驱动信号VG。

本发明提出的LED驱动控制方法包括以下步骤：

使用导通角检测电路接入主电路整流后的电压，并判断可控硅的通断状态，输出可控硅通断状态信号；

使用恒流基准电路接收可控硅通断状态信号，调节并输出电流恒流基准信号；

使用CS峰值检测电路接收主电路中的电流采样信号CS，输出第一电流峰值信号；

使用CS峰值保持电路通过控制电路接收CS峰值检测电路输出的第一电流峰值信号并保持，输出第二电流峰值信号；

使用过零检测电路检测主电路中的辅助绕组电压，输出电感续流时间信号及谷底开通信号；

使用控制电路接收可控硅通断状态信号，根据可控硅通断状态信号控制CS峰值检测电路和CS峰值保持电路的通断，同时根据可控硅通断状态信号实现功率因数校正恒流输出和可控硅的最小维持电流控制两种控制模式的切换。

其中，所述控制电路实现两种控制模式的切换包括以下步骤：

所述谷底开通信号与所述第二电流峰值信号通过一乘法器相乘以及一低通滤波器滤波后与所述恒流基准信号经一误差放大器放大后，再与一锯齿波发生器发出的锯齿波信号通过第一比较器比较后，输出第一复位信号；

所述第一、第二电流峰值信号经一比较器比较后，输出第二复位信号；

所述信号选择电路根据所述可控硅通断状态信号选择第一或第二复位信号经一RS触发器和一开关驱动电路后向主电路输出一个功率开关管的驱动信号VG，实现功率因数校正恒流输出和可控硅的最小维持电流控制两种控制模式的切换。

当所述导通角检测电路检测到可控硅开通时，输出一个开通的可控硅通断状态信号，控制开关S1导通，CS峰值保持电路持续采样并保持电流峰值信号，同时，所述控制信号选择电路选择所述第一比较器输出的第一复位信号作为其输出信号，电路工作于恒流控制状态，实现功率因数校正和恒流输出功能；

当导通角检测电路检测到可控硅临近关断时，导通角检测电路输出一个关断的可控硅通断状态信号，控制开关S1关断，CS峰值保持电路将保持开关S1关断时刻的电流峰值信号，同时信号选择电路选择所述第二比较器输出的第二复位信号作为其输出信号，电路工作于峰值电流控制状态，实现可控硅的最小维持电流控制。

所述的驱动信号VG为脉宽调制信号。

本发明的有益效果是：

1.去掉了专用的电流维持电路及其纯假性负载，避免了电路工作中由假性负载产生的热量及能耗，只用一个驱动控制电路实现恒流输出功率因数校正和最小维持电流控制两种控制模式，且无需繁琐的调整不同的假负载切入点，更加智能化，大大提高了工作效率；

2.可控硅的相位角和峰值电流共同检测判断可控硅的最小电流，驱动电路由恒流模式平滑进入峰值控制模式，可方便的对不同的可控硅进行最小电流检测，适应性性强，兼容性高；

3.高低压输入无需分开调试更改参数均可使用，适应性强；

4.在输入电流降至可控硅最小维持电流时，电路将立即切换至最小维持电流控制工作模式，使输入电流升高，从而维持可控硅的工作，输入电流始终大于可控硅最小维持电流，可控硅不会出现关断现象，即LED灯将不会出现闪灯重启现象；

5.电路设计巧妙，实用性强。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明的电路连接示意图；

图2是本发明控制装置的电路连接示意图；

图3是本发明控制装置的工作波形图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提出的LED驱动控制电路100包括：导通角检测电路101、恒流基准电路102、CS峰值检测电路103、CS峰值保持电路105、开关S1、过零检测电路109、第一比较器107、第二比较器104、误差放大器106、乘法器110、低通滤波器111、锯齿波发生器112、信号选择电路108、RS触发器113及开关驱动电路114，具体电路连接关系为：所述的导通角检测电路101的输入端与主电路相连，接收经主电路整流后的输入电压，输出分三路，一路与信号选择电路108连接，一路与恒流基准电路102连接，一路与开关S1连接，CS峰值检测电路103的输入端与主电路连接，接收主电路中电流检测电路的电流采样信号CS，输出分两路，一路通过开关S1与CS峰值保持电路105的输入端连接，一路与第二比较器104的同相输入端连接，CS峰值保持电路105的输出分两路，一路与第二比较器104的反相输入端连接，一路与乘法器110连接，过零检测电路109的脚ZCD即过零检测电路109的输入端与主电路连接，接收主电路中的辅助绕组电压，输出分两路，一路与乘法器110连接，输出电感续流时间信号，一路与RS触发器113的S端连接，乘法器110的输出端通过一低通滤波器111与误差放大器106的反相输入端连接，误差放大器106的输出端与第一比较器107的同相输入端连接，第一比较器107的反相输入端与锯齿波发生器112连接，第一比较器107和第二比较器104的输出端均与信号选择电路108连接，信号选择电路108的输出端与RS触发器113的R端连接，RS触发器的Q端与开关驱动电路114连接，开关驱动电路114向主电路输出功率开关管的驱动信号VG。

如图2所示，本发明提出的LED驱动控制装置包括所述的LED驱动控制电路100和主电路200，主电路200包括整流桥B1、输入电容C1、续流二极管D1、变压器T1、功率开关管Q1、电流检测电路Rsen、输出电容Co和LED负载，整流桥B1与一交流电源（图未示）并联，同时，输入电容C1、变压器T1的初级绕组T1A、输出电容Co和LED负载均与所述整流桥B1并联，所述电流检测电路Rsen与所述功率开关管Q1串联在输入电容C1与变压器T1的初级绕组T1A的连接线之间，所述续流二极管D1串联在变压器T1的初级绕组T1A于输出电容Co的连接线之间，且其负极与输出电容Co连接，交流电源的正极和地线之间还串联有第一、第二电阻R1、R2；

所述LED驱动控制电路100的导通角检测电路101的输入端连接在主电路200的第一、第二电阻R1、R2的连接线之间，接收经整流桥B1整流后的电压，CS峰值检测电路103的输入端与主电路200的电流检测电路Rsen的输出端连接，接收电流采样信号CS，过零检测电路109与变压器T1的辅助绕组T1B连接，接收辅助绕组T1B两端的电压，开关驱动电路114的输出端与功率开关管Q1的栅极，所述LED驱动电路100向功率开关管Q1提供驱动信号VG。

所述LED驱动控制装置的工作原理如下：

主电路200的交流电源经整流桥B1整流后，将电压输出至LED驱动控制电路100的导通角检测电路101，导通角检测电路101通过检测整流后的输入电压判断可控硅的触发电压，并根据当前检测到输入电压的值判断可控硅的通断状态，并输出一个可控硅通断状态信号，检测恒流基准电路102接收所述可控硅通断状态信号，改变输出电流恒流基准，当输入电压变小时，所述恒流基准变低；

过零检测电路109检测主电路的辅助绕组T1B的电压，生成电感续流时间信号及谷底开通信号并输出，所述谷底开通信号与CS峰值保持电路105的电流峰值信号经乘法器110相乘后通过低通滤波器111滤波后输出至误差放大器106，误差放大器106同时接收恒流基准电路102的输出信号，产生的误差放大信号与锯齿波发生器112发出的锯齿波信号通过第一比较器107比较之后输出第一复位信号至信号选择电路108；

所述CS峰值检测电路103接收主电路200的电流检测电路Rsen的电流采样信号CS，实时采样并输出第一电流峰值信号，CS峰值检测电路103与所述CS峰值保持电路105通过一开关S1连接，CS峰值保持电路105通过开关S1接收CS峰值检测电路103的第一电流峰值信号并保持，输出第二电流峰值信号，开关S1接收所述可控硅通断控制信号，控制其导通或关断，第一电流峰值信号与第二电流峰值信号经第二比较器104比较后输出第二复位信号至信号选择电路108；

信号选择电路108通过接收到的导通角检测电路101输出的可控硅通断状态信号，来选择输出相应的复位信号至RS触发器113，RS触发器113同时接收过零检测电路109输出的电感续流时间信号，输出一个开关控制信号，所述开关控制信号通过开关驱动电路114产生一个驱动信号VG，所述驱动信号VG输出至主电路的功率开关管Q1的栅极，从而实现功率因数校正、恒流输出功能，和可控硅的最小维持电流控制两种控制模式的切换。

当导通角检测电路101检测到可控硅开通时，导通角检测电路101输出一个开通状态的可控硅通断状态信号，控制电子开关S1导通，使CS峰值检测电路103与CS峰值保持电路105导通连接，此时，CS峰值保持电路105持续采样并保持电流峰值信号，同时，信号选择电路108将根据接收到的开通状态的可控硅通断状态信号选择第一复位信号作为输出信号，此时控制装置工作于恒流控制状态，实现恒流输出及功率因数校正功能。

当导通角检测电路101检测到可控硅临近关断时，导通角检测电路101输出一个临近关断状态的可控硅通断状态信号，恒流基准电路102将恒流基准调低，电子开关S1关断，CS峰值检测电路103与CS峰值保持电路105断开连接，CS峰值保持电路105将保持开关S1关断时刻的电流峰值信号，同时，信号选择电路108将根据接收到的关断状态的可控硅通断状态信号选择第二复位信号作为输出信号，此时控制装置工作于峰值电流控制状态，实现可控硅的最小维持电流控制。

开关驱动电路114输出的作用于功率开关管Q1的驱动信号VG为PWM（脉宽调制）信号，通过调节驱动信号VG的占空比达到维持电流变化的作用，占空比越大维持电流越大。

图3为本实施例LED驱动控制装置的工作波形，Vac为输入的交流电压，Vin为整流后的输入电压，Vref为输出电流恒流基准的电压值，IL为LED负载电流，Iin为输入电流，当输入电压低于恒流基准时，电路从恒导通时间控制的恒流模式，切换为峰值电流控制模式，输入电流Iin开始上升，通过电路控制，使输入电流Iin始终大于可控硅的维持电流。

本发明提出的LED驱动控制方法，具体包括以下步骤：

使用导通角检测电路接入主电路整流后的电压，并判断可控硅的通断状态，输出可控硅通断状态信号；

使用恒流基准电路接收可控硅通断状态信号，调节并输出电流恒流基准信号；

使用CS峰值检测电路接收主电路中的电流采样信号CS，输出第一电流峰值信号；

使用CS峰值保持电路通过控制电路接收CS峰值检测电路输出的第一电流峰值信号并保持，输出第二电流峰值信号；

使用过零检测电路检测主电路中的辅助绕组电压，输出电感续流时间信号及谷底开通信号；

使用控制电路接收可控硅通断状态信号，根据可控硅通断状态信号控制CS峰值检测电路和CS峰值保持电路的通断，同时根据可控硅通断状态信号实现功率因数校正恒流输出和可控硅的最小维持电流控制两种控制模式的切换。

其中，所述控制电路实现两种控制模式的切换包括以下步骤：

所述谷底开通信号与所述第二电流峰值信号通过一乘法器相乘以及一低通滤波器滤波后与所述恒流基准信号经一误差放大器放大后，再与一锯齿波发生器发出的锯齿波信号通过第一比较器比较后，输出第一复位信号；

所述第一、第二电流峰值信号经一比较器比较后，输出第二复位信号；

所述信号选择电路根据所述可控硅通断状态信号选择第一或第二复位信号经一RS触发器和一开关驱动电路后向主电路输出一个功率开关管的驱动信号VG，实现功率因数校正恒流输出和可控硅的最小维持电流控制两种控制模式的切换。

本发明去掉了专用的电流维持电路及其纯假性负载，避免了电路工作中由假性负载产生的热量及能耗，只用一个驱动控制电路实现恒流输出功率因数校正和最小维持电流控制两种控制模式，且无需繁琐的调整不同的假负载切入点，更加智能化，大大提高了工作效率；可控硅的相位角和峰值电流共同检测判断可控硅的最小电流，驱动电路由恒流模式平滑进入峰值控制模式，可方便的对不同的可控硅进行最小电流检测，适应性性强，兼容性高；在输入电流降至可控硅最小维持电流时，电路将立即切换至最小维持电流控制工作模式，使输入电流升高，从而维持可控硅的工作，输入电流始终大于可控硅最小维持电流，可控硅不会出现关断现象，即LED灯将不会出现闪灯重启现象；高低压输入无需更改参数均可使用，十分方便；电路设计巧妙，实用性强。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED驱动控制电路，其特征在于，包括：导通角检测电路（101），用于根据整流后的输入电压判断可控硅的通断状态，并输出可控硅通断状态信号；恒流基准电路（102），用于接收可控硅通断状态信号，调节并输出电流恒流基准信号；CS峰值检测电路（103），用于接收主电路中的电流采样信号CS，输出第一电流峰值信号；CS峰值保持电路（105），用于接收第一电流峰值信号并保持，输出第二电流峰值信号；过零检测电路（109），用于检测主电路中的辅助绕组电压，输出电感续流时间信号及谷底开通信号；控制电路，分别与导通角检测电路、恒流基准电路、CS峰值保持电路和过零检测电路连通，根据可控硅通断状态信号控制所述峰值检测电路与CS峰值保持电路之间的通断，并实现功率因数校正恒流输出和可控硅的最小维持电流控制两种控制模式的切换。

2.如权利要求1所述的LED驱动控制电路，其特征在于，所述的控制电路包括误差放大电路（106）、第一比较器（107）、第二比较器（104）、乘法器（110）、信号选择电路（108）、RS触发器（113）和开关驱动电路（114），所述CS峰值保持电路和所述过零检测电路分别与所述乘法器连接后与一低通滤波器（111）连接，所述低通滤波器和所述恒流基准电路通过所述误差放大电路与第一比较器的一个输入端相连，第一比较器的另一输入端与一锯齿波发生器（112）连接，所述CS峰值检测电路与所述CS峰值保持电路之间通过一开关S1连接，所述CS峰值检测电路和所述CS峰值保持电路的输出端分别与第二比较器的两个输入端相连，所述第一、第二比较器和所述导通角检测电路的输出端分别与所述信号选择电路的三个输入端相连后与所述RS触发器的一个输入端连接，所述RS触发器的另一输入端与所述过零检测电路连接，所述RS触发器通过一串联的开关驱动电路与主电路连接，向主电路输出驱动信号VG。

3.如权利要求2所述的LED驱动控制电路，其特征在于，所述的驱动信号VG为脉宽调制信号。

4.一种具有权利要求2所述的LED驱动控制电路的LED驱动控制装置，其特征在于，包括主电路（200）和LED驱动控制电路（100），所述的主电路包括整流桥B1、输入电容C1、续流二极管D1、变压器T1、功率开关管Q1、电流检测电路Rsen、输出电容Co和LED负载，所述LED驱动控制电路（100）的输入端分别接收电流采样信号CS、经整流桥B1整流后的输入电压信号Vin和变压器T1的辅助绕组电压，所述LED驱动控制电路（100）的输出端连接至功率开关管Q1的栅极，向其提供驱动信号VG。

5.如权利要求4所述的LED驱动控制装置，其特征在于：

当所述导通角检测电路检测到可控硅开通时，输出一个开通的可控硅通断状态信号，控制开关S1导通，CS峰值保持电路持续采样并保持电流峰值信号，同时，所述控制信号选择电路选择所述第一比较器输出的第一复位信号作为其输出信号，控制电路工作于恒流控制状态，实现功率因数校正和恒流输出功能；

当导通角检测电路检测到可控硅临近关断时，导通角检测电路输出一个关断的可控硅通断状态信号，控制开关S1关断，CS峰值保持电路将保持开关S1关断时刻的电流峰值信号，同时信号选择电路选择所述第二比较器输出的第二复位信号作为其输出信号，控制电路工作于峰值电流控制状态，实现可控硅的最小维持电流控制。

6.如权利要求4所述的LED驱动控制装置，其特征在于，所述的驱动信号VG为脉宽调制信号。

7.一种LED驱动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

使用导通角检测电路接入主电路整流后的电压，并判断可控硅的通断状态，输出可控硅通断状态信号；

使用恒流基准电路接收可控硅通断状态信号，调节并输出电流恒流基准信号；

使用CS峰值检测电路接收主电路中的电流采样信号CS，输出第一电流峰值信号；

使用CS峰值保持电路通过控制电路接收CS峰值检测电路输出的第一电流峰值信号并保持，输出第二电流峰值信号；

使用过零检测电路检测主电路中的辅助绕组电压，输出电感续流时间信号及谷底开通信号；

使用控制电路接收可控硅通断状态信号，根据可控硅通断状态信号控制CS峰值检测电路和CS峰值保持电路的通断，同时根据可控硅通断状态信号实现功率因数校正恒流输出和可控硅的最小维持电流控制两种控制模式的切换。

8.如权利要求7所述的LED驱动控制方法，其特征在于，所述控制电路实现两种控制模式的切换包括以下步骤：

所述谷底开通信号与所述第二电流峰值信号通过一乘法器相乘以及一低通滤波器滤波后与所述恒流基准信号经一误差放大器放大后，再与一锯齿波发生器发出的锯齿波信号通过第一比较器比较后，输出第一复位信号；

所述第一、第二电流峰值信号经一比较器比较后，输出第二复位信号；

所述信号选择电路根据所述可控硅通断状态信号选择第一或第二复位信号经一RS触发器和一开关驱动电路后向主电路输出一个功率开关管的驱动信号VG，实现功率因数校正恒流输出和可控硅的最小维持电流控制两种控制模式的切换。

9.如权利要求8所述的LED驱动控制方法，其特征在于：

当所述导通角检测电路检测到可控硅开通时，输出一个开通的可控硅通断状态信号，控制开关S1导通，CS峰值保持电路持续采样并保持电流峰值信号，同时，所述控制信号选择电路选择第一复位信号作为其输出信号，电路工作于恒流控制状态，实现功率因数校正和恒流输出功能；

当导通角检测电路检测到可控硅临近关断时，导通角检测电路输出一个关断的可控硅通断状态信号，控制开关S1关断，CS峰值保持电路将保持开关S1关断时刻的电流峰值信号，同时信号选择电路选择第二复位信号作为其输出信号，电路工作于峰值电流控制状态，实现可控硅的最小维持电流控制。

10.如权利要求8所述的LED驱动控制方法，其特征在于，所述的驱动信号VG为脉宽调制信号。