CN106163009A - 照明驱动电路及照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种照明驱动电路及照明系统，本发明的恒流控制电路具有瞬时值限流功能，不仅可以在没有可控硅调光器的情况下，在一定范围的输入电压下输出电流都达到恒流的效果；在有可控硅调光器的情况下，在导通角大于一定值时，输出电流的瞬时值没有达到限流值，则工作在输出恒流状态；在导通角小于一定值时，输出电流的瞬时值达到限流值，则输出电流被限流，输出电流的平均值减小，从而实现调光。因此该方案能够兼容有无可控硅调光器的两种情况，兼容性高；通过加入泄放电路，防止可控硅因输出电流低于维持电流而发生误关断，从而保证系统的输出电流稳定，防止出现闪烁。

Description

照明驱动电路及照明系统

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种照明驱动电路及照明系统。

背景技术

在照明驱动电路中，LED为常用照明光源，以LED驱动电路为例，现有技术的线性LED驱动电路由于线路简单，成本低，被广泛用于LED驱动电路。但LED灯在替换传统白炽灯时，不仅需要兼容可控硅调光器，并且其线性调整率(即LED电流随着输入电压的变化率)也有一定要求。

如图1所示，为现有技术线性LED驱动电路原理图，采样电阻R00采样流经LED电流，运放U00比较电阻R00上的电流采样值和内部参考电压VREF0，通过控制调整管M00的栅极使得LED的电流采样值等于VREF0，即使得LED电流等于VREF0/R00。

以上现有技术的线性LED驱动电路存在以下技术问题：当输入电压变化时，输出电流也会变化，即其线性调整率较差。且在接入可控硅调光器的情况下，当LED电流瞬时值小于可控硅的维持电流时，可控硅调光器会发生误关断，导致LED灯发生闪烁。因此，现有技术无法达到较高的线性调整率的要求，并且难以兼容不同类型的可控硅调光器。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高线性调整率、并能防止因负载电流小于调光器的维持电流而造成误关断的照明驱动电路及照明系统，用以解决现有技术存在的无法达到较高的线性调整率的要求，且难以兼容不同类型的可控硅调光器的技术问题。

本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的照明驱动电路，交流电源经整流桥得到输入电压对负载供电，所述驱动电路包括恒流控制电路，所述的恒流控制电路与负载串联，通过采样流经负载的电流，得到表征输出电流瞬时值的输出电流采样值，并根据所述输出电流采样值和平均输出电流的参考值，调节流经负载的电流，实现输出恒流；

当所述输出电流采样值大于表征限流电流的限流阈值时，则通过恒流控制电路调节所述的输出电流瞬时值，将其钳位在限流电流或低于限流电流。

优选地，所述驱动电路还包括泄放电路，所述的泄放电路采样所述驱动电路的输入电流，得到表征输入电流瞬时值的输入电流采样值，将所述输入电流采样值和表征目标输入电流的母线电流参考值作比较运算处理，以使输入电流等于所述目标输入电流，在流经负载的电流大于所述目标输入电流时，控制所述泄放电路的泄放电流为零值。

优选地，所述的恒流控制电路包括第一运放、第二运放和第一电流调整管，所述的第一运放的第一端接收所述的输出电流采样值，其第二端接收平均输出电流的参考值，第一运放的输出端连接于第二运放的第二端，同时第一运放的输出端连接有第一滤波电容；所述第二运放的第一端接收所述的输出电流采样值，第二运放的输出端与第一电流调整管的控制端连接。

优选地，所述的恒流控制电路还包括钳位电路，所述的钳位电路输出钳位电压，所述的表征限流电流的限流阈值为所述的钳位电压，当所述输出电流采样值大于所述钳位电压时，则将第二运放的第二端的电压钳位于所述的钳位电压，通过第二运放的输出来调节第一电流调整管，以调节所述输出电流瞬时值，将其钳位在限流电流。

优选地，所述的泄放电路包括第二电流调整管和第三运放，所述第三运放的第一端接收表征输入电流瞬时值的输入电流采样值，其第二端接收所述表征目标输入电流的母线电流参考值，其输出端与第二电流调整管的控制端连接，所述第二电流调整管的第一端和第二端分别连接在输入电压的高低电位端。

优选地，所述驱动电路还包括纹波消除电路，所述的纹波消除电路与负载串联，通过所述纹波消除电路调节其与负载的公共端的恒压，以使负载两端恒压，由波纹消除电路承载负载上的电压纹波。

优选地，所述的纹波消除电路包括第一调整管及其调整管控制电路，所述的第一调整管与负载串联，所述调整管控制电路根据第一调整管与负载的公共端电压和该公共端电压的参考值，来调节所述第一调整管的控制端，使得该公共端电压等于所述公共端电压的参考值。

优选地，所述的调整管控制电路还包括第四运放和第五运放，所述的第四运放的第一端接收所述公共端电压的参考值，其第二端接收所述的公共端电压，其输出端与第五运放的第二端连接，同时第四运放的输出端连接有第二滤波电容；所述第五运放的第一端接收流经所述第一调整管的电流的电流采样值，第二运放的输出端与第一调整管的控制端连接。

优选地，所述的照明驱动电路为LED驱动电路。

本发明的另一技术解决方案是，提供一种的照明系统，包括上述任意一种照明驱动电路。

采用本发明的电路结构，与现有技术相比，具有以下优点：本发明的恒流控制电路具有瞬时值限流功能，不仅可以在没有可控硅调光器的情况下，在不同输入电压下输出电流都达到恒流的效果；在有可控硅调光器的情况下，在导通角大于一定值时，输出电流的瞬时值没有达到限流值，则工作在输出恒流状态；在导通角小于一定值时，输出电流的瞬时值达到限流值，则输出电流被限流，输出电流的平均值减小，从而实现调光。因此该方案能够兼容有无可控硅调光器的两种情况，兼容性高；通过加入泄放电路，防止可控硅因输出电流低于维持电流而发生误关断，从而保证系统的输出电流稳定，防止出现闪烁。

附图说明

图1为现有技术的LED驱动电路原理图；

图2为本发明的照明驱动电路的电路结构图；

图3为泄放电路的电路结构示意图；

图4为纹波消除电路的一种电路结构图；

图5为纹波消除电路的另一种电路结构图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参考图2所示，示意了本发明的照明驱动电路的具体电路结构，其负载以LED为例，其输入电源为交流输入，在没有可控硅调光器的情况下，所述交流输入经整流桥U01后输出直流的输入电压，即作为负载的输入电压，在存在可控硅调光器U02的情况下，则需在交流输入和整流桥U01之间设置可控硅调光器U02。但需要说明的是，本发明能同时兼容有无可控硅调光器这两种情况。交流输入经过可控硅调光器U02连接到整流桥U01，整流桥的正输出端经过二极管D01连接到负载正端，负载负端经过恒流控制电路U03通过输入电流采样电路连接到整流桥U01的负输出端。

泄放电路U04的一端连接到整流桥U01的正输出端和二极管D01的公共端，泄放电路U04的另外两端分别连接到输入电流采样电路(通过采样电阻R01实现)的两端。泄放电路U04通过输入电流采样电路检测输入电流瞬时值，并通过调整IIN1端电流控制输入电流瞬时值不低于一定值，即不低于可控硅调光器的维持电流。恒流线性电路U03控制负载电流的平均值为恒流值I1，并且在可控硅调光器调光的情况下，导通角度变小，若要维持恒流的话，其瞬时电流势必会增加，故此时要对瞬时电流进行限流，则限制负载电流的瞬时值为I2，最终实现调光，其中I2>I1。

通过加入泄放电路U04，可防止可控硅误关断，从而保证系统的输出电流稳定，防止出现闪烁，其具体原理将在以下描述泄放电路具体电路时作进一步阐述。由于本实施例中，恒流控制电路采用线性调节的方式来实现恒流，故而恒流控制电路也称之为线性恒流电路，具有瞬时值限流功能的线性恒流电路U03可以在没有可控硅调光器的情况下，在不同输入电压下输出电流都达到恒流的效果。在有可控硅调光器的情况下，在导通角大于一定值时，输出电流的瞬时值没有达到限流值I2，则工作在输出恒流状态；在导通角小于一定值时，输出电流的瞬时值达到限流值I2，则输出电流被限流，输出电流的平均值减小，从而实现调光。因此该方案不仅可以在没有可控硅调光器的情况下实现恒流，而且可以在有调光器的情况下实现调光。

所述的恒流控制电路包括第一运放U31、第二运放U32和第一电流调整管M31，所述的第一运放U31的第一端接收所述的输出电流采样值(通过采样电阻R31进行采样)，其第二端接收平均输出电流的参考值VREF3，第一运放U31的输出端连接于第二运放U32的第二端，同时第一运放U31的输出端连接有第一滤波电容C31；所述第二运放U32的第一端接收所述的输出电流采样值，第二运放U32的输出端与第一电流调整管M31的控制端连接。本实施例中第一电流调整管M31为NMOS，M31的漏极连接到线性恒流电路U03的输入端，源极经过采样电阻R31连接到U03的输出端。M31和电阻R31的公共端连接到运放U31和运放U32的负输入端，运放U31的正输入端连接参考电压VREF3，U31的输出端VC连接电容C31到U03的输出端，VC连接到U32的正输入端，U32的输出端连接到M31的栅极。钳位电路U33和电容C31并联。第一运放U31通过电阻R31采样输出电流，VC到线性恒流电路U03的输出端的电容足够大，可以滤除二次工频纹波，使得输出电流采样电阻R31上的平均电压等于VREF3，即输出电流的平均值(滤除二次工频纹波)为VREF3/R31，即在没有限流的情况下可以实现恒流。第二运放U32通过采样输出电流的瞬时值，实时调节输出电流。

以上图2中所描述的具体电路仅仅是一种实现方式，还可存在替换和变化。比如，电容C31可以采用数字的方式来实现，即使用计数器的方式；钳位电路也可以通过对计数值的限制可以实现；可以不使用钳位电路U33，而是增加一个限流环路来实现。

所述的钳位电路U33输出钳位电压，由于在输出电流的瞬时值超过限流电流时，需要进行限流，所述限流由钳位电路U33实现，即通过对VC的电压进行钳位，即将VC钳位至钳位电压VCLAMP，当所述输出电流采样值大于所述钳位电压VCLAMP时，则将第二运放U32的第二端的电压钳位于所述的钳位电压VCLAMP，通过第二运放U32的输出来调节第一电流调整管M31，以调节所述输出电流瞬时值，将其钳位在限流电流VCLAMP/R31。即设钳位电路U33的钳位电压为VCLAMP，则当输出电流的瞬时值大于VCLAMP/R31时，由于U32的正输出端被钳位在VCLAMP，因此输出电流瞬时值被钳位在VCLAMP/R31。以上实施例，实际上以钳位电压和表征限流电流的限流阈值是一致的情况下进行的，当然，还可以将输出电流瞬时值钳位得更低，例如，将钳位电压VCLAMP设置得更低，即将设置成低于所述的限流阈值。

在负载的负端通过纹波消除电路U05连接到线性恒流电路U03，进一步减小输出电流的纹波。在接入可控硅调光器时，能有效改善大小波引起的闪烁。纹波消除电路U05也将在以下说明其具体电路结构的附图中进行阐述。

参考图3所示，示意了泄放电路U04的具体电路结构，即一种实现方式。R01采样输入电流，第三运放U62通过调节第二调整管M61的控制端电压，使得母线电流(即流经M61的泄放电流加上LED电流的输入电流)为VREF6/R01，VREF6作为母线电流参考值。VREF6/R01的大小大于可控硅调光器的维持电流，当LED负载上电流大于VREF6/R01时，即表示输入电流大于维持电流，因此U62控制M61使泄放电流为0。

参考图4所示，示意了纹波消除电路U05的一种实施方式，所述的纹波消除电路包括第一调整管M51及其调整管控制电路，所述的第一调整管M51与负载串联，所述调整管控制电路根据第一调整管M51与负载的公共端电压VD和该公共端电压的参考值VREF5，来调节所述第一调整管M51的控制端，使得该公共端电压VD等于所述公共端电压的参考值VREF5。在该实施例中，所述的调整管控制电路包括第四运放U51，所述的第四运放U51的第一端接收所述公共端电压的参考值VREF5，其第二端接收所述的公共端电压VD，其输出端与第一调整管M51的控制端连接，同时第四运放的输出端连接有第二滤波电容C51。通过控制M51的漏端电压的平均值为VREF5，使得输出电压纹波在第一调整管M51两端，而负载两端的电压保持恒压。

参考图5所示，示意了纹波消除电路U05的另一种实施方式，在图4实施例的电路结构上增加了第五运放U52，第四运放U51的输出端与第五运放U52的第二端连接，同时第四运放U51的输出端连接有第二滤波电容C51；所述第五运放U52的第一端接收流经所述第一调整管M51的电流的电流采样值，第二运放U52的输出端与第一调整管M51的控制端连接。加入第五运放U52，通过控制R51上的电流为恒定值，从而进一步提高纹波消除效果。

除此之外，虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种照明驱动电路，交流电源经整流桥得到输入电压对负载供电，所述驱动电路包括恒流控制电路，所述的恒流控制电路与负载串联，其特征在于：

通过采样流经负载的电流，得到表征输出电流瞬时值的输出电流采样值，并根据所述输出电流采样值和平均输出电流的参考值，调节流经负载的电流，实现输出恒流；

当所述输出电流采样值大于表征限流电流的限流阈值时，则通过恒流控制电路调节所述的输出电流瞬时值，将其钳位在限流电流或低于限流电流。

2.根据权利要求1所述的照明驱动电路，其特征在于：所述驱动电路还包括泄放电路，所述的泄放电路采样所述驱动电路的输入电流，得到表征输入电流瞬时值的输入电流采样值，将所述输入电流采样值和表征目标输入电流的母线电流参考值作比较运算处理，以使输入电流等于所述目标输入电流，在流经负载的电流大于所述目标输入电流时，控制所述泄放电路的泄放电流为零值。

3.根据权利要求1所述的照明驱动电路，其特征在于：所述的恒流控制电路包括第一运放、第二运放和第一电流调整管，所述的第一运放的第一端接收所述的输出电流采样值，其第二端接收平均输出电流的参考值，第一运放的输出端连接于第二运放的第二端，同时第一运放的输出端连接有第一滤波电容；所述第二运放的第一端接收所述的输出电流采样值，第二运放的输出端与第一电流调整管的控制端连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的照明驱动电路，其特征在于：所述的恒流控制电路还包括钳位电路，所述的钳位电路输出钳位电压，所述的表征限流电流的限流阈值为所述的钳位电压，当所述输出电流采样值大于所述钳位电压时，则将第二运放的第二端的电压钳位于所述的钳位电压，通过第二运放的输出来调节第一电流调整管，以调节所述输出电流瞬时值，将其钳位在限流电流。

5.根据权利要求2所述的照明驱动电路，其特征在于：所述的泄放电路包括第二电流调整管和第三运放，所述第三运放的第一端接收表征输入电流瞬时值的输入电流采样值，其第二端接收所述表征目标输入电流的母线电流参考值，其输出端与第二电流调整管的控制端连接，所述第二电流调整管的第一端和第二端分别连接在输入电压的高低电位端。

6.根据权利要求1或2所述的照明驱动电路，其特征在于：所述驱动电路还包括纹波消除电路，所述的纹波消除电路与负载串联，通过所述纹波消除电路调节其与负载的公共端的恒压，以使负载两端恒压，由波纹消除电路承载负载上的电压纹波。

7.根据权利要求6所述的照明驱动电路，其特征在于：所述的纹波消除电路包括第一调整管及其调整管控制电路，所述的第一调整管与负载串联，所述调整管控制电路根据第一调整管与负载的公共端电压和该公共端电压的参考值，来调节所述第一调整管的控制端，使得该公共端电压等于所述公共端电压的参考值。

8.根据权利要求7所述的照明驱动电路，其特征在于：所述的调整管控制电路还包括第四运放和第五运放，所述的第四运放的第一端接收所述公共端电压的参考值，其第二端接收所述的公共端电压，其输出端与第五运放的第二端连接，同时第四运放的输出端连接有第二滤波电容；所述第五运放的第一端接收流经所述第一调整管的电流的电流采样值，第二运放的输出端与第一调整管的控制端连接。

9.根据权利要求1或2或3所述的照明驱动电路，其特征在于：所述的照明驱动电路为LED驱动电路。

10.一种照明系统，其特征在于：包括权利要求1-9中任意一种照明驱动电路。