CN107567150B - 输入源检测电路及检测方法、以及包含其的led驱动电路 - Google Patents

输入源检测电路及检测方法、以及包含其的led驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种输入源检测方法、输入源检测电路和LED驱动电路，通过一输入源检测电路对输入源的输出的交流输入电压进行采样，用以辨别输入源的类型，根据输入源的类型智能选择滤波电容，解决了电源系统中的电磁干扰和电路兼容性问题。

Description

输入源检测电路及检测方法、以及包含其的LED驱动电路
技术领域
本发明涉及电力电子领域，具体涉及一种输入源检测方法、输入源检测电路以及包含其的LED驱动电路。
背景技术
变压器作为电源系统中常用的输入源被广泛应用于各种电子产品，用于以实现电压的转换，其输出的交流电压信号经整流电路得到整流信号，由于其存在电磁干扰，需要经过滤波电路进行滤波再作为电源转换电路的输入信号。滤波电路主要通过滤波电容实现，滤波电容不仅能够抑制电磁干扰，同时要满足变压器和电源转换电路之间兼容性。
如图1所示，其为现有的一种LED驱动电路。图中所示输入源10为变压器。输入源10的输出交流电压Vac由整流电路11进行整流，然后再经过输入电容Cin1进行滤波并输入到电源转换器12。当输入源10的功率较大时，输入电容Cin1需要设置的较大以实现对功率的解耦，同时有利于抑制电磁干扰，但是较大的输入电容Cin1不利于输入源10的兼容性。当输入源10的功率较小时，输入电容Cin1需要设置的较小可以直接进行功率变换，但是较小的输入电容Cin1不利于抑制电磁干扰，会影响电路的性能。
采用这种方法，对于不同的输入源类型，输入电容Cin1无法灵活地改变自身容值以适应电路的需求，而导致电磁干扰和电路兼容性的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种输入源检测方法、输入源检测电路以及包含其的LED驱动电路，以解决不同输入源的电磁兼容问题。
第一方面，本发明提供一种输入源检测方法，用于辨别输入源采用的变压器类型，包括：
获得所述输入源输出的交流输入电压的任一相电压的电压采样信号；
将所述电压采样信号与第一参考电压相比较，获得第一比较结果；
根据所述第一比较结果对一储能电容进行充电，并将所述储能电容上的电压和第二参考电压进行比较，获得第二比较结果，根据所述第二比较结果，辨别所述变压器的类型。
优选地，当所述储能电容上的电压大于所述第二参考电压时，表征所述变压器为工频变压器；当所述储能电容上的电压小于所述第二参考电压时，表征所述变压器为电子变压器。
优选地，在所述变压器为工频变压器的情况下，将一具有较大容值的滤波电容置于激活模式；在所述变压器为电子变压器的情况下，将所述滤波电容置于失效模式。
优选地，所述第一比较结果通过一开关电路对所述储能电容进行充放电控制，当所述电压采样信号大于所述第一参考电压时，所述开关电路将所述储能电容与一电源连接从而对所述储能电容进行充电；当所述电压采样信号小于所述第一参考电压时，所述开关电路将所述储能电容与地连接从而对所述储能电容进行放电。
第二方面，本发明提供一种输入源检测电路，包括：
采样电路：用于获得输入源输出的交流输入电压的任一相电压的电压采样信号；
第一比较电路：将所述电压采样信号与第一参考电压相比较，获得第一比较结果；
输入源辨别电路：根据所述第一比较结果对一储能电容进行充放电，并将所述储能电容上的电压和第二参考电压进行比较，获得第二比较结果，根据所述第二比较结果，辨别输入源采用的变压器的类型。
优选地，当所述储能电容上的电压大于所述第二参考电压时，表征所述变压器为工频变压器；当所述储能电容上的电压小于所述第二参考电压时，表征所述变压器为电子变压器。
优选地，在所述变压器为工频变压器的情况下，将一具有较大容值的滤波电容置于激活模式；在所述变压器为电子变压器的情况下，将所述滤波电容置于失效模式。
优选地，所述输入源辨别电路包括：
开关电路：由第一开关的和第二开关串联构成，其中，所述第一开关的一端接地，所述第二开关的一端连接至一电源；
储能电容：并联连接在所述第一开关的两端；
第二比较电路：其一个输入端接收所述储能电容上的电压，另一个输入端接收所述第二参考电压，输出所述第二比较结果。
第三方面，本发明提供一种应用本发明输入源检测电路的LED驱动电路，包括上述的输入源检测电路，所述LED驱动电路还包括整流器以及滤波电容。
本发明通过输入源检测电路对输入源输出的输入交流电压的任一相电压进行采样，得到电压采样信号，并将其和第一参考电压进行比较得到第一比较结果，根据第一比较结果对储能电容进行充放电，当储能电容上的电压大于第二参考电压，表征输入源为工频变压器，将一较大容值的滤波电容置于激活模式；当储能电容上的电压小于第二参考电压，将所述滤波电容置于失效模式。当具体应用在LED驱动电路中，根据不同的输入源采用的变压器类型，智能地选取滤波电容，能够更好地抑制电磁干扰，同时有利于变压器的兼容性，更好地驱动LED灯。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的一种LED驱动电路的电路结构图；
图2为依据本发明的一种输入源检测方法的流程图；
图3为依据本发明的一种输入源检测电路的电路框图；
图4A为依据本发明的一种输入源检测电路的具体结构图；
图4B为图4A所示输入源检测电路的一种工作波形图；
图4C为图4A所示输入源检测电路的另一种工作波形图；
图5为依据本发明实施例的一种LED驱动电路的电路结构图。
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。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图2为依据本发明的一种输入源检测方法的流程图，具体包括以下步骤：
S21：对输入源输出的交流输入电压的任一相电压进行采样，得到采样电压信号；
S22：将采样电压信号和第一参考电压进行比较，得到第一比较结果；
S23：根据第一比较结果对储能电容进行充放电；
S24：将储能电容上的电压和第二参考电压进行比较，获得第二比较结果；根据第二比较结果辨别变压器的类型，当储能电容上的电压大于第二参考电压时，输入源为工频变压器，滤波电容置于激活模式(S25)；当储能电容上的电压小于第二参考电压时，输入源为电子变压器，滤波电容置于失效模式(S26)。
采用本发明的输入源检测方法，通过对输入源的输出的交流输入电压进行采样，用以辨别输入源的类型，根据输入源的类型智能选择滤波电容，解决了电源系统中的电磁干扰和电路兼容性问题。
图3为依据本发明的一种输入源检测电路的电路框图，包括驱动电路300和输入源检测电路301。输入源30，整流电路31，输入电容Cin1组成驱动电路300，输入源检测电路301包括采样电路32，第一比较电路33，输入源辨别电路34，滤波电容Cin2和开关器件，其中开关器件为一晶体管Q1。
上述驱动电路300为现有技术，在此不再赘述。以下对本发明的输入源检测电路301中的电路元件连接关系和工作过程进行详细说明。
采样电路32与输入源30的输出连接，用以接收输入源30输出的交流输入电压Vac，产生表征交流输入电压Vac任一相电压的电压采样信号VTRN；第一比较电路33将电压采样信号VTRN与第一参考电压Vref1进行比较得到第一比较结果Vcmp1；输入源辨别电路34包括开关电路35，第二比较电路36和RS触发器37，开关电路35接收第一比较结果Vcmp1并对储能电容C2进行充放电，第二比较电路36将储能电容C2上电压Vc和第二参考电压Vref2进行比较，得到第二比较结果Vcmp2并输入到RS触发器37置位端S，其输出端Q输出控制信号VDRV控制晶体管Q1的导通和关断。当第二比较结果Vcmp2为高电平时，表征输入源30为工频变压器，控制信号VDRV使得晶体管Q1导通，将具有较大容值的滤波电容置于激活模式；当第二比较结果为低电平时，表征输入源30为电子变压器，控制信号VDRV使得晶体管Q1关断，将具有较大容值的滤波电容Cin2置于失效模式。
图4A为依据本发明的一种输入源检测电路的具体结构图。在本实施例中，输入源检测电路301中采样电路32具体包括并联连接的第一电阻R1和第一电容C1，其组成一RC滤波电路，同时和第二电阻R2的一端串联连接，第二电阻R2的另一端用以接收输入源30输出的交流输入电压Vac，并在RC滤波电路和第二电阻R2的公共连接点A处产生表征交流输入电压Vac的任一相电压的电压采样信号VTRN。
第一比较电路33具体包括第一比较器CMP1，所述第一比较器CMP1的第一输入端(例如，反相输入端)接收第一参考电压Vref1，第二输入端(例如，同相输入端)接收电压采样信号VTRN，将第一参考电压Vref1和电压采样信号VTRN进行比较并得到第一比较结果Vcmp1。
输入源辨别电路34包括开关电路35，储能电容C2，第二比较电路36和RS触发器37，其中开关电路35具体包括串联连接的第一开关K1和第二开关K2，其公共点处连接第三电阻R3的一端，第二开关K2的一端连接至电源Vs，第一开关K1的一端接地，其中第二开关K2由第一比较结果Vcmp1控制导通和关断，第一开关K1由第一比较结果Vcmp1经过反相器inv得到的其非信号控制导通和关断，因此第一开关K1和第二开关K2的开关动作互补。
储能电容C2通过第三电阻R3和第一开关K1并联。
第二比较电路36包括第二比较器CMP2，其中所述第二比较器CMP2的第一输入端(例如，反相输入端)接收第二参考电压Vref2，第二输入端(例如，同相输入端)接收所述储能电容C2上电压Vc，输出端连接到所述RS触发器37。所述第二比较器CMP2将第二参考电压Vref2和所述储能电容C2上电压Vc进行比较并得到第二比较结果Vcmp2，所述第二比较结果Vcmp2输入到RS触发器37的置位端S，在RS触发器37的输出端Q得到控制信号VDRV。晶体管Q1的控制端连接到RS触发器37的输出端Q，第一端连接到所述滤波电容Cin2。
在本实施例中，以晶体管Q1为P型MOS管为例，所述第一晶体管Q1的第一端为源极S，第二端为漏极D，控制端为栅极G。当然，本领域技术人员也可以采用其它常用器件，例如N型MOS管，BJT等器件替换P型MOS管，对电路作一些简单的适应性变换而实现同样的功能。
所述输入源检测电路301的工作原理为：通过采样电路32对输入源30输出的交流输入电压Vac进行采样，得到表征交流输入电压Vac的任一相电压的电压采样信号VTRN；第一比较电路33将电压采样信号VTRN和第一参考电压Vref1进行比较，得到第一比较结果Vcmp1，根据第一比较结果Vcmp1控制开关电路35对储能电容C2进行充放电，当第二开关K2导通时，储能电容C2通过第三电阻R3接收电压Vs并进行充电；当第一开关K1导通时，储能电容C2通过第三电阻R3连接至地并进行放电；第二比较电路36将储能电容C2上电压Vc和第二参考电压Vref2进行比较得到第二比较结果Vcmp2。当电压Vc大于第二参考电压Vref2，第二比较结果Vcmp2为高电平，表征输入源30为工频变压器，则第二滤波电容Cin2置于激活模式，同时和输入电容Cin1并联接入驱动电路300，由于滤波电容Cin2的容值远远大于输入电容Cin1的容值，因此总的滤波电容容值增大。当电压Vc小于第二参考电压Vref2，第二比较结果Vcmp2为低电平，表征输入源30为电子变压器，则滤波电容Cin2置于失效模式，同时和驱动电路300断开。
下面结合图4B所示的输入源检测电路的一种工作波形图，进一步描述依据本发明实施例的一种输入源检测电路的工作原理。
当输入源30为工频变压器，对工频周期输入交流电压信号Vac采样得到的电压采样信号VTRN为半个工频周期高电平和半个工频周期低电平交替的周期信号。在半个工频周期高电平期间，第一比较结果Vcmp1为高电平，第二开关K2导通，储能电容C2通过第三电阻R3连接到电压Vs开始充电并使其电压Vc上升，当电压Vc上升到第二参考电压Vref2时，RS触发器37输出端Q得到的控制信号VDRV为高电平；在半个工频周期低电平期间，第一比较结果Vcmp1为低电平，第一开关K1导通，储能电容C2通过第三电阻R3连接到地开始放电并使其电压Vc下降至低电平，由于RS触发器37的复位端为无效信号，其输出端Q保持输出上一状态，控制信号VDRV保持为高电平，因此当输入源30为工频变压器时，控制信号VDRV保持在高电平，使晶体管Q1一直处于导通，将滤波电容Cin2接入驱动电路300。
下面结合图4C所示的输入源检测电路的另一种工作波形图，进一步描述依据本发明实施例的一种输入源检测电路的工作原理。
当输入源30为电子变压器，对一定开关周期的输入交流电压信号Vac采样，得到的电压采样信号VTRN为半个开关周期低电平和半个开关周期高电平的周期信号，在低电平期间，第一比较结果Vcmp1为低电平，第一开关K1导通，储能电容C2通过第三电阻R3连接到地开始放电；在高电平期间，第一比较结果Vcmp1为高电平，第二开关K2导通，储能电容C2通过第三电阻R3连接到电压Vs开始充电，因此储能电容C2上电压Vc在每个周期内的平均值为0.5Vs。
在一种实现方式中，电子变压器的周期为20kHz-200kHz，Vref2＝0.75Vs，因此电压Vc总是小于第二参考电压Vref2，第二比较器CMP2保持输出低电平，控制信号VDRV保持为低电平，晶体管Q1一直处于关断状态，第二滤波电容Cin2总是置于失效模式。
参考图5所示，为依据本发明实施例的一种LED驱动电路的电路结构图。在本实施例中，所述LED驱动电路用于驱动LED灯，所述LED驱动电路300具体包括输入源30、整流电路31，输入电容Cin1，电源转换电路36和输入源检测电路301。
在本实施例中，所述输入电容Cin1连接在所述整流电路31的两个输出端之间，输入源30输出的输入交流信号Vac经整流滤波后转换为直流信号Vin。此处电源转换电路37根据开关管，整流管，电感，电容等的不同连接方式可以为不同类型的电源转换电路的拓扑结构，如降压型、升压-降压型、正激式和反激式等拓扑结构，以向LED负载供电。
由上，本发明通过输入源检测电路301对输入源30的类型进行辨别，当输入源30为工频变压器时，由于其工作频率较低，将具有较大容值的滤波电容Cin2接在整流电路31的两个输出端之间，用以对整流电路31的输出电压进行滤波；当输入源30为电子变压器时，由于其工作频率较高，仅通过较小的输入电容Cin1进行滤波，综上所述，针对不同的输入源采用的变压器类型，智能地选取滤波电容，能够更好地抑制电磁干扰，同时有利于变压器的兼容性，更好地驱动LED灯。
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 (5)

1.一种输入源检测方法，包括：
获得输入源输出的交流输入电压的任一相电压的电压采样信号；
将所述电压采样信号与第一参考电压相比较，获得第一比较结果；
根据所述第一比较结果对一储能电容进行充放电，并将所述储能电容上的电压和第二参考电压进行比较，获得第二比较结果，根据所述第二比较结果，辨别所述输入源采用的变压器的类型；当所述储能电容上的电压大于所述第二参考电压时，表征所述变压器为工频变压器；当所述储能电容上的电压小于所述第二参考电压时，表征所述变压器为电子变压器；
在所述变压器为工频变压器的情况下，将一具有较大容值的滤波电容置于激活模式；在所述变压器为电子变压器的情况下，将所述滤波电容置于失效模式。
2.根据权利要求1所述的输入源检测方法，其特征在于，所述第一比较结果通过一开关电路对所述储能电容进行充放电控制，当所述电压采样信号大于所述第一参考电压时，所述开关电路将所述储能电容与一电源连接从而对所述储能电容进行充电；当所述电压采样信号小于所述第一参考电压时，所述开关电路将所述储能电容与地连接从而对所述储能电容进行放电。
3.一种输入源检测电路，包括：
采样电路：用于获得输入源输出的交流输入电压的任一相电压的电压采样信号，
第一比较电路：将所述电压采样信号与第一参考电压相比较，获得第一比较结果，
输入源辨别电路：根据所述第一比较结果对一储能电容进行充放电，并将所述储能电容上的电压和第二参考电压进行比较，获得第二比较结果，根据所述第二比较结果，辨别所述输入源采用的变压器的类型；当所述储能电容上的电压大于所述第二参考电压时，表征所述变压器为工频变压器；当所述储能电容上的电压小于所述第二参考电压时，表征所述变压器为电子变压器；在所述变压器为工频变压器的情况下，将一具有较大容值的滤波电容置于激活模式；在所述变压器为电子变压器的情况下，将所述滤波电容置于失效模式。
4.根据权利要求3所述的输入源检测电路，其特征在于，所述输入源辨别电路包括：
开关电路：由第一开关的和第二开关串联构成，其中，所述第一开关的一端接地，所述第二开关的一端连接至一电源；
储能电容：并联连接在所述第一开关的两端；
第二比较电路：其一个输入端接收所述储能电容上的电压，另一个输入端接收所述第二参考电压，输出所述第二比较结果。
5.一种LED驱动电路，包括上述权利要求3-4中任一项所述的输入源检测电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括整流器以及滤波电容。
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