CN106912144A - 具有可控硅调光器的led驱动电路、电路模块及控制方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种具有可控硅调光器的LED驱动电路及控制方法，通过将每个交流周期中可控硅调光器开始导通阶段的泄放电流和导通后直至LED负载被点亮期间的泄放电流区分开，在可控硅调光器开始导通阶段控制泄放电路以较大的第一电流进行泄放，在导通后控制泄放电路以较小的第二电流进行泄放，从而可以降低泄放电路每个周期内的平均泄放电流，降低泄放损耗，提高LED驱动电路的效率。

Description

具有可控硅调光器的LED驱动电路、电路模块及控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术，具体涉及一种具有可控硅调光器的LED驱动电路、电路模块及控制方法。
背景技术
可控硅调光是目前常用的调光方法，可控硅调光器采用相位控制方法来实现调光，即在正弦波每半个周期控制可控硅调光器导通，获得相同的导通相角。通过调节可控硅调光器的斩波相位，可以改变导通相角大小，实现调光。
可控硅调光器的三端双向可控硅开关元件(Triode for Alternating Current，TRIAC)的工作特性是当其栅极被触发，使得元件由关断切换为导通时，维持元件导通需要一最小电流，其可称为擎住电流(Latching Current，或称闩锁电流)。在三端双向可控硅开关元件导通后，维持其导通需要的最小电流被称为维持电流(Holding Current)。通常来说，维持电流与结温有关，同时，擎住电流比维持电流大2-4倍。
可控硅调光器原来通常用于对白炽灯进行调光，随着LED光源的普及，越来越多的LED驱动电路采用可控硅调光器作为调光手段。但是，现有的LED驱动电路的系统效率还有待提高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种具有可控硅调光器的LED驱动电路、电路模块及其控制方法，以降低泄放损耗，提高LED驱动电路的效率。
第一方面，提供一种电路模块，应用于具有可控硅调光器的LED驱动电路，包括：
泄放电路，被配置为受控泄放直流母线电流；以及
控制器，被配置为在检测到直流母线电压跳变后控制所述泄放电路以第一电流泄放，然后以第二电流进行泄放直至直流母线电压上升到预定的负载驱动电压；
其中，所述第二电流小于所述第一电流。
优选地，所述控制器被配置为在检测到直流母线电压跳变后控制所述泄放电路以第一电流泄放预定时间。
优选地，所述控制器还被配置为在检测到直流母线电压下降到小于预定的负载驱动电压后控制所述泄放电路以第二电流进行泄放。
优选地，所述控制器还被配置为在检测到直流母线电压下降到小于预定的负载驱动电压后控制所述泄放电路以第三电流进行泄放，其中，所述第三电流小于所述第二电流。
优选地，所述第一电流大于等于所述可控硅调光器的擎住电流，所述第二电流大于等于所述可控硅调光器的维持电流。
优选地，所述第一电流等于所述可控硅调光器的擎住电流，所述第二电流等于所述可控硅调光器的维持电流，所述第三电流小于所述可控硅调光器的维持电流。
优选地，所述控制器被配置为根据直流母线采样信号与所述直流母线采样信号的延迟信号检测直流母线电压是否跳变。
优选地，所述控制器通过切换泄放电流基准电压来控制所述泄放电路以不同的电流进行泄放。
优选地，所述泄放电路包括连接在直流母线和接地端之间的受控电流源；
所述控制器包括：
误差放大器，输入泄放电流基准信号和泄放电流采样信号输出控制信号控制所述受控电流源；
电流基准信号切换电路，根据选择信号选择第一电压或第二电压作为泄放电流基准信号；以及
模式选择电路，在检测直流母线电压跳变后预定时间内输出表征选择第一电压的选择信号；
其中，所述第一电压与所述第一电流对应，所述第二电压与所述第二电流对应。
优选地，所述模式选择电路包括：
比较器，具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端输入直流母线电压采样信号；
延迟电路和偏置电压源，串联连接在直流母线电压采样信号输入端和所述比较器的第二输入端之间；以及
单触发电路，根据比较器输出信号的切换输出具有预定时间长度的脉冲信号作为所述选择信号。
优选地，所述泄放电路包括连接在直流母线和接地端之间的受控电流源；
所述控制器包括：
误差放大器，输入泄放电流基准信号和泄放电流采样信号输出控制信号控制所述受控电流源；
电流基准信号切换电路，根据选择信号选择第一电压、第二电压和第三电压之一作为泄放电流基准信号；以及
模式选择电路，在检测到直流母线电压跳变后预定时间内输出表征选择第一电压的选择信号，在检测到直流母线电压下降到小于预定的负载驱动电压后输出表征选择第三电压的选择信号；
其中，所述第一电压与所述第一电流对应，所述第二电压与所述第二电流对应，所述第三电压与所述第三电流对应。
优选地，所述模式选择电路包括：
比较器，具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端输入直流母线电压采样信号；
延迟电路和偏置电压源，串联连接在直流母线电压采样信号输入端和所述比较器的第二输入端之间；以及
单触发电路，根据比较器输出信号的切换输出具有预定时间长度的脉冲信号作为第一选择子信号；
第一逻辑电路，在直流母线电压小于预定的负载驱动电压大于偏置电压源的偏置电压时输出表征有效的第三选择子信号；
第二逻辑电路，在第一选择子信号和第三选择子信号均无效时输出表征有效的第二选择子信号；
所述第一选择子信号至所述第三选择子信号构成所述选择信号，所述泄放电流基准信号切换电路在第一选择子信号有效时输出第一电压，在第二选择子信号有效时输出第二电压，在第三选择子信号有效时输出第三电压。
第二方面，提供一种控制方法，用于控制具有可控硅调光器的LED驱动电路的泄放电路，所述方法包括：
在检测到直流母线电压跳变后控制所述泄放电路以第一电流泄放；以及，
控制所述泄放电路以第二电流进行泄放直至直流母线电压上升到预定的负载驱动电压；
其中，所述第二电流小于所述第一电流。
优选地，控制所述泄放电路以第一电流泄放包括：
控制所述协防电路以第一电流泄放预定时间。
优选地，所述方法还包括：
在检测到直流母线电压下降到小于预定的负载驱动电压后控制所述泄放电路以第二电流进行泄放。
优选地，所述方法还包括：
在检测到直流母线电压下降到小于预定的负载驱动电压后控制所述泄放电路以第三电流进行泄放，其中，所述第三电流小于所述第二电流。
优选地，所述第一电流大于等于所述可控硅调光器的擎住电流，所述第二电流大于等于所述可控硅调光器的维持电流。
优选地，所述第一电流等于所述可控硅调光器的擎住电流，所述第二电流等于所述可控硅调光器的维持电流，所述第三电流小于所述可控硅调光器的维持电流。
优选地，根据直流母线采样信号与直流母线采样信号的延迟信号的差值检测直流母线电压是否跳变。
优选地，通过切换泄放电流基准电压来控制所述泄放电路以不同的电流进行泄放。
第三方面，提供一种具有可控硅调光器的LED驱动电路，其中，所述LED驱动电路包括如上所述的电路模块。
通过将每个交流周期中可控硅调光器导通阶段的泄放电流和导通后直至LED负载被点亮期间的泄放电流区分开，在可控硅调光器导通阶段控制泄放电路以较大的第一电流进行泄放，在导通后控制泄放电路以较小的第二电流进行泄放，从而可以降低泄放电路每个周期内的平均泄放电流，降低泄放损耗，提高LED驱动电路的效率。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是一个对比例的LED驱动电路的电路示意图；
图2是上述对比例的LED驱动电路的工作波形图；
图3是本发明实施例的LED驱动电路的电路示意图；
图4是本发明实施例的控制器的电路示意图；
图5是本发明实施例的控制器的工作波形图；
图6是本发明实施例的LED驱动电路的工作波形图；
图7是本发明另一个实施例的控制器的电路示意图；
图8是本发明另一个实施例的LED驱动电路的工作波形图；
图9是本发明实施例的控制方法的流程图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1是一个对比例的具有可控硅调光器的LED驱动电路的电路图。图2是该对比例的工作波形图。如图1和图2所示，所述LED驱动电路A包括可控硅调光器TRIAC、泄放电路1’、控制器2’、恒流控制电路3’和整流电路4’。LED驱动电路A还可以包括连接在直流母线BUS上的二极管D1以及与LED负载并联的滤波电容C1。其中，可控硅调光器TRIAC连接在整流电路4’和交流输入端之间，用于对输入交流电进行斩波。整流电路4’用于将交流电转换为直流电输出到直流母线BUS。恒流控制电路3’大体上与LED负载形成串联关系，通过控制晶体管Q2工作在线性状态使得流过LED负载的电流恒定且可控。恒流控制电路3’可以包括晶体管Q2、电阻R2和用于控制晶体管的误差放大器EA2。晶体管Q2连接在LED负载和电阻R2之间。电阻R2一端与晶体管Q2的源极连接。晶体管Q2的栅极与误差放大器EA2的输出端连接。误差放大器EA2一个输入端(同相输入端)输入负载电流基准信号Ref2，另一个输入端(反相输入端)与晶体管Q2的源极连接。由于流过晶体管Q2的电流在电阻R2上形成电压降，这使得误差放大器EA2的反相输入端的电压可以表征流过晶体管Q2的电流，进而使得误差放大器EA2的输出随负载电流变化，形成电流闭环。晶体管Q2受控于误差放大器EA2的输出信号工作于线性状态，调节所流过的电流，使得其与负载电流基准信号Ref2保持一致。
同时，泄放电路1’大体上与LED负载以及恒流控制电路3形成的电路并联。泄放电路1’用于在可控硅调光器TRIAC未导通期间以及直流母线电压小于预定的负载驱动电压VLED期间泄放直流母线电流。在图1中，泄放电路1’包括晶体管Q1和电阻R1。电阻R1连接在晶体管Q1的源极和电阻R2远离接地端的一端之间。晶体管Q1连接在直流母线BUS和电阻R1之间。泄放电路1’受控于控制器2进行泄放。在图1中，控制器2’包括误差放大器EA1，其同相输入端输入泄放基准信号Ref1，反相输入端输入电阻R2高压端的电压，输出端与晶体管Q1的栅极连接。其中，泄放基准信号Ref1与TRIAC的擎住电流对应。在直流母线电压VBUS小于预定的负载驱动电压VLED期间，晶体管Q2关断，同时，晶体管Q1导通工作于线性状态进行泄放。为了维持可控硅调光器工作，泄放电路1’会以一个大于等于擎住电流IL的泄放电流来进行泄放，直至直流母线电压VBUS大于负载驱动电压VLED。在直流母线电压VBUS上升到大于负载驱动电压VLED后，晶体管Q2受控导通工作于线性状态，调节流过LED负载的电流。同时，由于误差放大器EA1的反相输入端输入的电压大于泄放电流基准信号Ref1，这使得误差放大器EA1的输出为负，晶体管Q1关断。在直流母线电压VBUS下降到小于负载驱动电压VLED后，晶体管Q2再次关断，晶体管Q1重新导通进行泄放。根据图2可知，在每个交流周期内，泄放电路1’会在四个不同的时间段来对直流母线电流进行泄放，由于采用的相同的泄放电流基准信号，四个阶段内的泄放电流均大于可控硅调光器TRIAC的擎住电流，这使得系统具有较大的额外损耗，驱动效率低。
图3是本发明实施例的LED驱动电路的电路示意图。如图3所示，本实施例的LED驱动电路B包括可控硅调光器TRIAC、泄放电路1、控制器2、恒流控制电路3和整流电路4。LED驱动电路A还可以包括连接在直流母线BUS上的二极管D1以及与LED负载并联的滤波电容C1。其中，可控硅调光器TRIAC、整流电路4以及恒流控制电路3的设置以及连接关系与图1相同，在此不再赘述。应理解，虽然在本说明书中未详细说明通过何种机制控制恒流控制电路3关断以避免在直流母线电压未达到负载驱动电压时电流流向负载，但是，本领域技术人员能够明了上述控制机制属于现有技术，可以通过设置现有技术中已有的各种控制电路结构来实现。还应理解，对于负载电流的控制也并不限于图3所示方式，本领域技术人员可以采用其它实现相同功能进行闭环控制的电路，例如设置开关型变换器来实现恒流控制。
在本实施例中，泄放电路1被配置为受控泄放直流母线电流。在图3中，泄放电路1包括晶体管Q1以及连接在晶体管Q1和电阻R2之间的电阻R1。电阻R1的作用是检测流过晶体管Q1的电流，从而可以向控制器2反馈。晶体管Q1可以受控于控制端(栅极)电压，调节流过的电流强度，对直流母线电流进行泄放。应理解，虽然在本实施例中采用金属氧化物半导体晶体管(MOSFET)作为线性调节电流的器件，但是，其它的受控电流源或类似器件和电路，例如，绝缘栅双极型晶体管IGBT或包括多个金属氧化物半导体晶体管的更复杂的电路结构，均可以适用于本实施例。
控制器2被配置为在检测到直流母线电压VBUS跳变后控制所述泄放电路1以第一电流泄放。优选地，泄放电路1受控以第一电流泄放预定时间。然后泄放电路1受控以第二电流进行泄放直至直流母线电压上升到预定的负载驱动电压。由于可控硅调光器导通时，直流母线电压在极短的时间内由零跳变至为一个非零的值，因此，可以通过检测直流母线电压的跳变来检测可控硅调光器的点火时刻或导通时刻。其中，所述第一电流与擎住电流对应，第二电流与维持电流对应。具体地，第一电流应被设置为大于等于擎住电流，而第二电流应被设置为大于等于维持电路。所述预定时间与在可控硅调光器在启动时(或称导通时)需要维持擎住电流的持续时间对应，其应被设置为大于等于上述需要维持擎住电流的持续时间。所述预定时间可以通过预先的实验测量数据确定。
优选地，控制器2根据直流母线采样信号与直流母线采样信号的延迟信号检测直流母线电压是否跳变。
优选地，为了尽可能地降低损耗，可以将第一电流设置为等于擎住电流，将第二电流设置为等于维持电流。
由于擎住电流通常是维持电流的2-4倍，同时，可控硅调光器在点火时(或称导通时)需要维持擎住电流的持续时间很短，因此，本实施例可以降低泄放电路每个周期内的平均泄放电流，降低泄放损耗，提高LED驱动电路的效率。
进一步地，控制器2还被配置为在检测到直流母线电压VBUS下降到小于预定的负载驱动电压VLED后控制泄放电路1以第二电流进行泄放。也就是说，本实施例的控制器2除了检测到直流电流母线电压跳变后的预定时间内采用第一电流进行泄放，在其它时段内，要么控制晶体管Q1关断，要么就是以较小的第二电流来进行泄放。由此，可以进一步降低泄放损耗。
具体地，控制器2通过切换控制所使用的泄放电流基准信号Refx来实现上述目的。
在图3中，控制器2通过连接在直流母线BUS和接地端之间的电阻分压电路(包括电阻R3和R4)来获取直流母线电压采样信号。当然，控制器3也可以直接检测直流母线电压来进行控制。
应理解，在本实施例中，泄放电路以及控制器可以以集成电路的方式形成也可以通过分立的元器件搭建。更优选地，泄放电路1、控制器2可以与恒流控制电路3和/或整流电路形成在同一个集成电路芯片中。
图4是本发明实施例的控制器的电路示意图。如图4所示，控制器2包括模式选择电路21、电流基准信号切换电路22和误差放大器EA1。模式选择电路21输出选择信号a1，其中，在检测直流母线电压跳变后预定时间内输出表征选择第一电压的选择信号。在图4中，模式选择电路21包括比较器COM1、延迟电路和偏置电流源Voffset以及单触发电路Oneshot。其中，比较器COM1具有第一输入端和第二输入端。第一输入端与直流母线电压采样信号输入端i连接。延迟电路用于对输入端的信号延迟预定时间输出，获得一个经过延迟的波形。在图4中延迟电路为RC电路，包括电阻R5和电容C2。延迟电路和偏置电流源Voffset串联连接在直流母线电压采样信号输入端i和比较器COM1的第二输入端j之间。也就是说，比较器COM1的两个输入端分别输入i点的电压Vi和j点的电压Vj。单触发电路oneshot根据比较器输出信号的切换输出具有预定时间长度的脉冲信号a1作为选择信号。在本实施例中，单触发电路oneshot响应于输入信号的上升沿输出一个时长为预定时间的脉冲。应理解，根据连接关系的不同，单触发电路oneshot也可以被设置为下降沿触发。
电流基准切换电路22根据选择信号a1选择第一电压V1或第二电压V2作为泄放电流基准信号Refx。其中，第一电压V1与第一电流对应，第二电压V2与第二电流对应。也就是说，采用第一电压V1作为泄放电流基准信号时，泄放电路1受控以第一电流进行泄放。采用第二电压V2作为泄放电流基准信号时，泄放电路1受控以第二电流进行泄放。在图4中，电流基准信号切换电路22包括两个开关S1和S2。开关S1一端连接到误差放大器EA1的同相端，另一端输入第一电压V1。开关S2一端连接到误差放大器EA1的同相端，另一端输入第二电压V2。开关S1由信号a1控制，开关S2由信号a1的反相信号控制。因此，某一时刻，开关S1和S2只有一个导通，从而只能输出第一电压V1和第二电压V2其中之一。
图5是本实施例的控制器的工作波形图。如图5所示，在可控硅调光器未导通时，直流母线电压VBUS为零，对应的直流母线电压采样信号(也即，i点电压Vi)为零。在可控硅调光器导通时，直流母线电压VBUS跳变至不为零的值。在可控硅调光器导通后，直流母线电压VBUS继而以正弦波形变化直至过零。同时，i点电压Vi具有与直流母线电压VBUS相同的变化波形。j点电压Vj是电压Vi经过延迟和偏置后的电压，其电压波形相对于电压Vi滞后，并被叠加偏置电压Voffset。根据图5中波形可知，在电压波形没有剧烈变化时，电压Vj由于叠加了偏置电压，所以会大于电压Vi。但是，在直流母线电压跳变时，由于电压在短时间内的变化幅度很大，所以电压Vi会大于电压Vj，从而使得比较器COM1输出一个上升沿。单触发电路oneshot可以响应于该上升沿输出持续预定时间宽度的脉冲信号a1。开关S1响应于选择信号a1导通，开关S2关断，输出较高的第一电压V1作为泄放电流基准信号。进而，误差放大器EA1基于第一电压V1控制泄放电路1以第一电流，也即V1/(R1+R2),来进行泄放。在预定时间结束后，信号a1转换为低电平，开关S1响应于选择信号a1关断，开关S2导通，输出较低的第二电压V2作为泄放电流基准信号Refx。进而，误差放大器EA1基于第二电压V2控制泄放电路1以第二电流，也即V2/(R1+R2),来进行泄放。
图6是本实施例的LED驱动电路的工作波形图。如图6所示，在t0-t1时间段内可控硅调光器TRIAC未导通，这使得直流母线电压VBUS为零。在这一时间段内，晶体管Q2保持关断，流过负载的电流为零，而晶体管Q1导通，会有一定电流被泄放。在t1时刻，可控硅调光器导通，导致直流母线电压VBUS跳变。控制器2检测到该跳变后控制泄放电路1在预定的时间内(t1至t2)以大于等于擎住电流IL的第一电流来进行泄放。在该预定时间结束后，控制器2控制泄放电路1以大于等于维持电流IH的第二电流来进行泄放直至直流母线电压VBUS上升到预定的负载驱动电压VLED(t2至t3)。在t3至t4时间段内，晶体管Q2导通，晶体管Q1被关断，直流母线电流驱动LED负载工作。在t4时刻，直流母线电压VBUS下降至小于负载驱动电压VLED。晶体管Q2再次关断，晶体管Q1导通。在t4至t5时间段，控制电路2控制泄放电路1以第二电流进行泄放直至直流母线电压过零。根据图6可知，泄放电流IQ2在t2至t3和t4至t5之间均为远小于擎住电流IL的电流。系统的损耗可以根据如下公式计算：
由于，泄放电流IQ2为第一电流的时间很短，因此，相比与对比例，本实施例的泄放损耗会大大降低，从而提高系统效率。
进一步地，在另一个实施例中，在直流母线电压VBUS由峰值下降到小于负载驱动电压VLED后，LED负载的发光周期就结束了，到下一个周期开始前实际上并不需要维持可控硅调光器保持工作。因此，可以在这个时间段内用更小的电流来进行泄放以进一步减小损耗。具体地，在本实施例中，控制器2可被配置为在检测到直流母线电压VBUS下降到小于预定的负载驱动电压后控制所述泄放电路以第三电流进行泄放。其中，所述第三电流小于所述第二电流，同时也小于可控硅调光器的维持电流。
图7是本发明另一个实施例的控制器的电路示意图。如图7所示，本实施例的控制器2包括模式选择电路21、电流基准信号切换电路22和误差放大器23。其中，模式选择电路21在检测到直流母线电压跳变后预定时间内输出表征选择第一电压的选择信号，在检测到直流母线电压下降到小于预定的负载驱动电压后输出表征选择第三电压的选择信号，同时，在其余时间段内，模式选择电路21输出表征选择第二电压的选择信号。电流基准信号切换电路22根据选择信号选择第一电压V1、第二电压V2和第三电压V3之一作为泄放电流基准信号Refx。误差放大器EA1输入泄放电流基准信号Refx和泄放电流采样信号输出控制信号控制泄放电路1。
在图7中，模式选择电路21包括比较器COM1、延迟电路、偏置电压源Voffset、单触发电路oneshot、第一逻辑电路和第二逻辑电路。其中，比较器COM1具有第一输入端和第二输入端。第一输入端与直流母线电压采样信号输入端i连接。延迟电路用于对输入端的信号延迟预定时间输出，获得一个经过延迟的波形。在图4中延迟电路为RC电路，包括电阻R5和电容C2。延迟电路和偏置电流源Voffset串联连接在直流母线电压采样信号输入端i和比较器COM1的第二输入端j之间。也就是说，比较器COM1的两个输入端分别输入i点的电压Vi和j点的电压Vj。单触发电路oneshot根据比较器输出信号的切换输出具有预定时间的脉冲信号a1作为选择信号。在本实施例中，单触发电路oneshot响应于输入信号的上升沿输出一个时长为预定时间的脉冲。应理解，根据连接关系的不同，单触发电路oneshot也可以被被设置为下降沿触发。第一逻辑电路包括比较器COM2和COM3以及与门AND1。第一逻辑电路在直流母线电压VBUS小于预定的负载驱动电压VLED且大于偏置电压源的偏置电压Voffset时输出表征有效的第三选择子信号。其中，比较器COM2用于比较负载驱动电压VLED和直流母线电压VBUS，比较器COM3比较直流母线电压VBUS和偏置电压Voffset，与门AND1在两个比较器的输出均为高电平时输出高电平的信号a3。
第二逻辑电路包括非门N1和N2以及与门AND2。第二逻辑电路在第一选择子信号a1和第三选择子信号均无效时输出有效的第二选择子信号a2。第一至第三选择子信号a1-a3组成了三位的选择信号。
在图7中，电流基准切换电路22根据三个选择子信号来输出第一电压至第三电压V1-V3之一。电流基准切换电路22包括三个开关S1-S3。开关S1-S3的一端连接到误差放大器EA1的同相端，另一端分别输入第一电压V1、第二电压V2和第三电压V3。开关S1由信号a1控制，开关S2由信号a2控制，开关S3由信号a3控制。在某一个特定的时刻，三个开关中只有一个导通。
图8是本实施例的LED驱动电路的工作波形图。如图8所示，在t0-t1时间段内，可控硅调光器TRIAC未导通，这使得直流母线电压VBUS为零。在这一时间段内，晶体管Q2保持关断，流过负载的电流为零，而晶体管Q1导通，会有一定电流被泄放。在t1时刻，可控硅调光器导通，导致直流母线电压VBUS跳变。控制器2检测到该跳变后控制泄放电路1在预定的时间内(t1至t2)以大于等于擎住电流IL的第一电流来进行泄放。在该预定时间结束后，控制器2控制泄放电路1以大于等于维持电流IH的第二电流来进行泄放直至直流母线电压上升到预定的负载驱动电压VLED(t2至t3)。其中，第二电流小于第一电流。在t3至t4时间段内，晶体管Q2导通，晶体管Q1被关断，直流母线电流驱动LED负载工作。在t4时刻，直流母线电压VBUS下降至小于负载驱动电压VLED。晶体管Q2再次关断，晶体管Q1导通。在时间段t4至t5，控制电路2控制泄放电路1以第三电流进行泄放直至直流母线电压过零。在本实施例中，第三电流被设置得尽可能低。由此，在t4至t5时间段，泄放电路1以很低的泄放电流进行泄放，从而最大限度的减少损耗，优化系统效率。
图9是本发明实施例的泄放电路控制方法的流程图。如图9所述，所述方法包括：
步骤S100、在检测到直流母线电压跳变后控制所述泄放电路以第一电流泄放。
具体地，可以控制泄放电路以第一电流泄放预定时间。
其中，根据直流母线采样信号与直流母线采样信号的延迟信号的差值检测直流母线电压是否跳变。
步骤S200、控制所述泄放电路以第二电流进行泄放直至直流母线电压上升到预定的负载驱动电压。
优选地，所述方法还包括：
步骤S300、在母线电压下降到小于预定的负载驱动电压后控制所述泄放电路以第二电流或第三电流进行泄放。
其中，通过切换泄放电流基准电压来控制所述泄放电路以不同的电流进行泄放。
其中，第一电流大于第二电流，第二电流大于第三电流。第一电流与可控硅调光器的擎住电流对应，可被设置为大于等于擎住电流。第二电流为可控硅调光器的维持电流对应，可被设置为大于等于维持电流。所述第三电流在允许的条件下尽可能低，以最大限度降低损耗。
由此，本实施例通过将每个交流周期中可控硅调光器开始导通阶段的泄放电流和导通后直至LED负载被点亮期间的泄放电流区分开，在可控硅调光器开始导通阶段控制泄放电路以较大的第一电流进行泄放，在导通后控制泄放电路以较小的第二电流进行泄放，从而可以降低泄放电路每个周期内的平均泄放电流，降低泄放损耗，提高LED驱动电路的效率。
应理解，虽然以上描述了控制器采用模拟电路方式来构建，但是本领域技术人员能够理解，也可以采用数字电路配合数模/模数转换器件来搭建所述控制器，所述数字电路可以是可以实现在一个或多个专用电路模块(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。对于固件或软件实现，本发明实施例的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器中，并由处理器执行。存储器可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段可通信地连接到处理器，这些都是本领域中所公知的。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种电路模块，应用于具有可控硅调光器的LED驱动电路，包括：
泄放电路，适于与LED驱动电路的直流母线连接，并受控泄放直流母线电流；以及
控制器，被配置为在检测到直流母线电压跳变后控制所述泄放电路以第一电流泄放，然后以第二电流进行泄放直至直流母线电压上升到预定的负载驱动电压；
其中，所述第二电流小于所述第一电流。
2.根据权利要求1所述的电路模块，其特征在于，所述控制器被配置为在检测到直流母线电压跳变后控制所述泄放电路以第一电流泄放预定时间。
3.根据权利要求1所述的电路模块，其特征在于，所述控制器还被配置为在检测到直流母线电压下降到小于预定的负载驱动电压后控制所述泄放电路以第二电流进行泄放。
4.根据权利要求1所述的电路模块，其特征在于，所述控制器还被配置为在检测到直流母线电压下降到小于预定的负载驱动电压后控制所述泄放电路以第三电流进行泄放，其中，所述第三电流小于所述第二电流。
5.根据权利要求1所述的电路模块，其特征在于，所述第一电流大于等于所述可控硅调光器的擎住电流，所述第二电流大于等于所述可控硅调光器的维持电流。
6.根据权利要求4所述的电路模块，其特征在于，所述第一电流等于所述可控硅调光器的擎住电流，所述第二电流等于所述可控硅调光器的维持电流，所述第三电流小于所述可控硅调光器的维持电流。
7.根据权利要求1所述的电路模块，其特征在于，所述控制器被配置为根据直流母线采样信号与所述直流母线采样信号的延迟信号检测直流母线电压是否跳变。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的电路模块，其特征在于，所述控制器通过切换泄放电流基准电压来控制所述泄放电路以不同的电流进行泄放。
9.根据权利要求1所述的电路模块，其特征在于，所述泄放电路包括连接在直流母线和接地端之间的受控电流源；
所述控制器包括：
误差放大器，输入泄放电流基准信号和泄放电流采样信号输出控制信号控制所述受控电流源；
电流基准信号切换电路，根据选择信号选择第一电压或第二电压作为泄放电流基准信号；以及
模式选择电路，在检测直流母线电压跳变后预定时间内输出表征选择第一电压的选择信号；
其中，所述第一电压与所述第一电流对应，所述第二电压与所述第二电流对应。
10.根据权利要求9所述的电路模块，其特征在于，所述模式选择电路包括：
比较器，具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端输入直流母线电压采样信号；
延迟电路和偏置电压源，串联连接在直流母线电压采样信号输入端和所述比较器的第二输入端之间；以及
单触发电路，根据比较器输出信号的切换输出具有预定时间长度的脉冲信号作为所述选择信号。
11.根据权利要求4所述的电路模块，其特征在于，所述泄放电路包括连接在直流母线和接地端之间的受控电流源；
所述控制器包括：
误差放大器，输入泄放电流基准信号和泄放电流采样信号输出控制信号控制所述受控电流源；
电流基准信号切换电路，根据选择信号选择第一电压、第二电压和第三电压之一作为泄放电流基准信号；以及
模式选择电路，在检测到直流母线电压跳变后预定时间内输出表征选择第一电压的选择信号，在检测到直流母线电压下降到小于预定的负载驱动电压后输出表征选择第三电压的选择信号；
其中，所述第一电压与所述第一电流对应，所述第二电压与所述第二电流对应，所述第三电压与所述第三电流对应。
12.根据权利要求11所述的电路模块，其特征在于，所述模式选择电路包括：
比较器，具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端输入直流母线电压采样信号；
延迟电路和偏置电压源，串联连接在直流母线电压采样信号输入端和所述比较器的第二输入端之间；以及
单触发电路，根据比较器输出信号的切换输出具有预定时间长度的脉冲信号作为第一选择子信号；
第一逻辑电路，在直流母线电压小于预定的负载驱动电压大于偏置电压源的偏置电压时输出表征有效的第三选择子信号；
第二逻辑电路，在第一选择子信号和第三选择子信号均无效时输出表征有效的第二选择子信号；
所述第一选择子信号至所述第三选择子信号构成所述选择信号，所述泄放电流基准信号切换电路在第一选择子信号有效时输出第一电压，在第二选择子信号有效时输出第二电压，在第三选择子信号有效时输出第三电压。
13.一种控制方法，用于控制具有可控硅调光器的LED驱动电路的泄放电路，所述方法包括：
在检测到直流母线电压跳变后控制所述泄放电路以第一电流泄放；以及，
控制所述泄放电路以第二电流进行泄放直至直流母线电压上升到预定的负载驱动电压；
其中，所述第二电流小于所述第一电流。
14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，控制所述泄放电路以第一电流泄放包括：
控制所述协防电路以第一电流泄放预定时间。
15.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
在检测到直流母线电压下降到小于预定的负载驱动电压后控制所述泄放电路以第二电流进行泄放。
16.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
在检测到直流母线电压下降到小于预定的负载驱动电压后控制所述泄放电路以第三电流进行泄放，其中，所述第三电流小于所述第二电流。
17.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述第一电流大于等于所述可控硅调光器的擎住电流，所述第二电流大于等于所述可控硅调光器的维持电流。
18.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，所述第一电流等于所述可控硅调光器的擎住电流，所述第二电流等于所述可控硅调光器的维持电流，所述第三电流小于所述可控硅调光器的维持电流。
19.根据权利要13所述的控制方法，其特征在于，根据直流母线采样信号与直流母线采样信号的延迟信号的差值检测直流母线电压是否跳变。
20.根据权利要求13-19中任一项所述的控制方法，其特征在于，通过切换泄放电流基准电压来控制所述泄放电路以不同的电流进行泄放。
21.一种具有可控硅调光器的LED驱动电路，包括：
可控硅调光器；以及
如权利要求1-12任一项所述的电路模块。
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Commission number: 4W109758

Conclusion of examination: Declare partial invalidity of invention patent right No. 201710219915.5, in the case of claim 4 submitted by the patentee on March 31, 2020, as well as claims 5, 10, and 11 referencing claim 4, claim 7 referencing claims 4 and 5, claim 15 and claim 16 referencing claim 15, and claim 18 referencing claims 15 and 16, Continuing to maintain the validity of this patent on the basis of citing claims 4, 5, 10, 11 and claim 19 of claim 7 when citing claims 4 and 5

Decision date of declaring invalidation: 20200728

Decision number of declaring invalidation: 45371

Denomination of invention: LED driver circuit, circuit module, and control method with thyristor dimmer

Granted publication date: 20180123

Patentee: SILERGY SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY (HANGZHOU) Co.,Ltd.

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