CN107979888B - Led调光电路和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED调光电路和方法，交流电源经可控硅调光器后，输入至整流桥得到输入电压对负载供电，LED调光电路，包括：导通时间检测电路、泄放电流控制电路和泄放电流调节电路；导通时间检测电路接收所述输入电压，得到表征正半周期内可控硅导通时间的第一时间信号和表征负半周期内可控硅导通时间的第二时间信号；泄放电流控制电路根据所述表征正半周期内可控硅导通时间的第一时间信号和所述表征负半周期内可控硅导通时间的第二时间信号，调节所述泄放电流调节电路工作状态或电流，使得所述的第一时间信号和所述第二时间信号趋于相等。本发明解决了现有技术存在低频闪烁的技术问题，尤其是针对可控硅处于小角度时，频闪现象特别明显的情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力电子技术领域，特别涉及一种LED调光电路和方法。
背景技术
可控硅调光是目前常用的调光方法，可控硅调光主要是采用相位控制方法来实现调压或者调光，即在正弦波每半个周期控制可控硅导通，获得相同的导通角。通过改变触发脉冲的工作时间，可以改变导通角的大小。导通角越大，调光器的输出的电压越高，灯就越亮，反之导通角越小，灯越暗。
目前常用的LED调光电路如图1所示，可控硅输出表征当前输入到负载LED驱动电路的交流输入电压信号，交流输入电压信号经过整流电路后得到直流输入电压信号Vg，调光信号产生电路根据直流输入电压信号Vg生成表征当前调光角度的调光信号，作为当前输出电流的参考信号，比较电路比较该电流参考信号和表征当前输出电流大小的输出电流反馈信号，输出比较信号，LED驱动电路根据该比较电路向直流-直流变换器输出驱动信号，以使直流-直流变换器根据驱动信号对负载LED的发光亮度进行调节。但在实际应用中，这种方式控制的可控硅调光电路可能引起前后半周期中的可控硅导通角度不同，从而存在低频闪烁的问题。尤其是可控硅处于小角度时，电流比较小，频闪现象会特别明显。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种LED调光电路和方法，用于解决现有技术存在的低频闪烁的技术问题。
本发明提供了一种LED调光电路，交流电源经可控硅调光器后，输入至整流桥得到输入电压对负载供电，包括：导通时间检测电路、泄放电流控制电路和泄放电流调节电路；
导通时间检测电路接收所述输入电压，得到表征正半周期内可控硅导通时间的第一时间信号和表征负半周期内可控硅导通时间的第二时间信号；泄放电流控制电路根据所述表征正半周期内可控硅导通时间的第一时间信号和所述表征负半周期内可控硅导通时间的第二时间信号，调节所述泄放电流调节电路工作状态或电流，使得所述的第一时间信号和所述第二时间信号趋于相等。
可选的，所述泄放电流控制电路根据所述第一时间信号和所述第二时间信号，判断出可控硅导通时间较短的半个周期，
将所述第一时间信号和所述第二时间信号做差，得到表征两者时间差的差值信号，
在导通时间较短的半周期，可控硅关断后，根据所述差值信号调整所述泄放电流调节电路工作起点的延迟时间，使得所述第一时间信号和所述第二时间信号趋于相等。
可选的，所述泄放电流控制电路根据所述第一时间信号和所述第二时间信号，判断出可控硅导通时间较短的半个周期，
将所述第一时间信号和所述第二时间信号做差，得到表征两者时间差的差值信号，
在导通时间较短的半周期可控硅关断后，根据所述差值信号调整所述泄放电流调节电路中泄放电流，以延长所述泄放电流调节电路的工作时间，使得所述第一时间信号和所述第二时间信号趋于相等。
可选的，所述泄放电流调节电路包括电流源和开关管，所述电流源和所述开关管串联后连接在输入电压的两端，所述开关管的控制端连接泄放电流控制电路。
可选的，所述的泄放电流调节电路包括受控电流源，所述泄放电流控制电路的输出控制着受控电流源的电流大小。
可选的，所述泄放电流调节电路包括开关管、第一电阻和第一运算放大器，所述开关管和所述第一电阻串联后连接在输入电压的两端，所述泄放电流控制电路连接所述第一运算放大器的第一输入端，所述运算放大器的第二输入端连接所述开关管和所述第一电阻的公共端，所述第一运算放大器的输出端连接所述开关管的控制端。
可选的，所述泄放电流控制电路通过调整输入运算放大器第一端的电流参考值，来调整所述泄放电流调节电路中的泄放电流。
可选的，所述导通时间检测电路包括比较器和分频电路，所述导通时间检测电路采样所述输入电压并将其与阈值经过所述比较器进行比较，得到可控硅的导通时间信号，所述可控硅导通时间信号经分频电路得到表征正半周期的第一时钟脉冲和表征负半周期的第二时钟脉冲，进而得到表征正半周期内可控硅导通时间的第一时间信号和表征负半周期内可控硅导通时间的第二时间信号。
本发明还提供了一种LED调光方法，包括：
根据所述输入电压，得到表征正半周期内可控硅导通时间的第一时间信号和表征负半周期内可控硅导通时间的第二时间信号；
根据所述表征正半周期内可控硅导通时间的第一时间信号和所述表征负半周期内可控硅导通时间的第二时间信号，调节所述泄放电流调节电路工作状态或电流，使得所述的第一时间信号和所述第二时间信号趋于相等。
可选的，根据所述第一时间信号和所述第二时间信号，判断出可控硅导通时间较短的半个周期，
将所述第一时间信号和所述第二时间信号做差，得到表征两者时间差的差值信号，
在导通时间较短的半周期，可控硅关断后，根据所述差值信号调整所述泄放电流调节电路工作起点的延迟时间，使得所述第一时间信号和所述第二时间信号趋于相等。
可选的，根据所述第一时间信号和所述第二时间信号，判断出可控硅导通时间较短的半个周期，
将所述第一时间信号和所述第二时间信号做差，得到表征两者时间差的差值信号，
在导通时间较短的半周期可控硅关断后，根据所述差值信号调整所述泄放电流调节电路中泄放电流，以延长所述泄放电流调节电路的工作时间，使得所述第一时间信号和所述第二时间信号趋于相等。
与现有技术相比，本发明之技术方案具有以下优点：本发明针对可控硅调光在现有技术中由于正负半周可控硅导通时间不同引起的频闪现象，通过改变电流调节电流的工作状态或者大小来改变可控硅的实际导通角，使得正负半周期内输出可控硅的导通时间趋于相等，从而解决了频闪现象。
附图说明
图1为现有技术LED调光电路的电路结构示意图；
图2为本发明LED调光电路的电路结构示意图；
图3现有技术LED调光电路的波形图；
图4为本发明LED调光电路实施例一的示意图。
图5为本发明LED调光电路实施例一的波形图；
图6为本发明LED调光电路实施例二的示意图；
图7为本发明LED调光电路实施例三的示意图；
图8为本发明LED调光电路实施例二和实施例三的波形图。
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。
如图2所述，示意了本发明LED调光电路的电路结构示意图。所述的LED调光电路包括：可控硅调光器，整流电路，导通时间检测电路、泄放电流控制电路和泄放电流调节电路；交流电源经所述可控硅调光器后，输入至整流电路，得到输入电压Vg，所述导通时间检测电路输入所述输入电压Vg，输出表征正半周期内可控硅导通时间的第一时间信号和表征负半周期内可控硅导通时间的第二时间信号给泄放电流控制电路，泄放电流控制电路根据所述表征正半周期内可控硅导通时间的第一时间信号和所述表征负半周期内可控硅导通时间的第二时间信号，调节所述泄放电流调节电路工作状态或电流，使得所述的第一时间信号和所述第二时间信号趋于相等。
这里用第一时间信号和第二时间信号分别表示正半周期内可控硅导通时间和负半周期内可控硅导通时间，只是为了表达上的方便，也可以用第一时间信号表示负半周期内可控硅导通时间，用第二时间信号表示半周期内可控硅导通时间。
通过调节所述的泄放电流调节电路，可以通过调节所述泄放调节电路的工作起点或者泄放电流从而改变调光器内部RC充电的时间，使得所述正负半周的可控硅导通时间一致。根据这两种原理，本发明给出了两个实施例，分别针对这两种方法去闭环控制使得可控硅的在正负半周的可控硅导通时间一致，需要强调的是，本发明仅仅是给出了两个实施例，所有原理和本发明一致或者相似的技术，都在本发明的保护范围内。
第一个原理：所述泄放电流控制电路根据所述第一时间信号和所述第二时间信号，判断出可控硅导通时间较短的半个周期，
将所述第一时间信号和所述第二时间信号做差，得到表征两者时间差的差值信号，
在导通时间较短的半周期，可控硅关断后，根据所述差值信号调整所述泄放电流调节电路工作起点的延迟时间，使得所述第一时间信号和所述第二时间信号趋于相等。
图4为本发明LED调光电路的实施例一示意图。本发明的实施例一对应第一个原理。其中，Z1，Z2分别为表征正半周期的导通时间信号和负半周期的导通时间信号(也可以用Z1，Z2分别表征负半周期的导通时间信号和正半周期的导通时间信号)。所述泄放电流调节电路由一个电流源I、一个驱动器U2和一个开关管M1组成，所述电流源I和所述开关管M1串联后连接在输入电压Vg的两端，所述泄放电流控制电路经过驱动器U2连接所述开关管M1的控制端。
所述导通时间检测电路如图4所示。所述导通时间检测电路采样输入电压Vg并将其与阈值电压Vref1经过比较器U1进行比较，得到如图3中所示表征可控硅导通时间信号Vangle，所述的导通时间信号Vangle经过分频电路得到表征正半周期的第一时钟脉冲和表征负半周期的第二时钟脉冲，从而得到表征正半周期内可控硅导通时间的第一时间信号和表征负半周期内可控硅导通时间的第二时间信号。
当导通时间检测电路检测到第一时间信号和第二时间信号，所述泄放电流控制电路检测导通时间较短的半周期，将所述第一时间信号和所述第二时间信号做差，这里的做差是将脉冲信号的宽度做差，得到表征两者时间差的差值信号ΔT，
在导通时间较短的半周期，可控硅关断后，根据所述差值信号ΔT调整所述泄放电流调节电路工作起点的延迟时间，以减小导通时间较长的半周期的可控硅导通时间，使得所述第一时间信号和所述第二时间信号趋于相等。
图3为现有技术LED调光电路的波形图，其中，Vac1为整流电路的输入交流电压，Vangel1为可控硅的导通时间信号，iBLE1为泄放电流的波形，正半周期的可控硅的导通时间为T1，负半周期的可控硅的导通时间为T2，可以看出T1和T2不相等。
图5为本发明LED调光电路实施例一的波形图，其中，Vac为整流电路的输入交流电压，Vange1为可控硅的导通时间信号，正半周期的可控硅的导通时间为T1，负半周期的可控硅的导通时间为T2，对比图3可以看出，本发明通过在可控硅导通时间较短的周期，可控硅导通结束后，延长所述泄放电流调节电路的工作起点，使得可控硅在正负半周的可控硅导通时间相同，即T1＝T2。
第二个原理：所述泄放电流控制电路根据所述第一时间信号和所述第二时间信号，判断出可控硅导通时间较短的半个周期，
将所述第一时间信号和所述第二时间信号做差，得到表征两者时间差的差值信号，
在导通时间较短的半周期可控硅关断后，根据所述差值信号调整所述泄放电流调节电路中泄放电流，以延长所述泄放电流调节电路的工作时间，使得所述第一时间信号和所述第二时间信号趋于相等。
图6为本发明LED调光电路的实施例二示意图，本发明的实施例二对应第二个原理，其中，Z1，Z2分别为表征正半周期的导通时间信号和负半周期的导通时间信号(也可以用Z1，Z2分别表征负半周期的导通时间信号和正半周期的导通时间信号)。
实施例二中的所述泄放电流调节电路为一个受控电流源，所述泄放电流控制电路的输出端连接所述受控电流源的受控端，用于调节所述受控电流源的电流大小。
所述的泄放电流调节电路不仅仅只有上述的一种形式，还可以有多种形式，只要泄放电流控制电路可以调节泄放电流调节电路中泄放电流的大小即可。
例如在图7的实施例三中，所述泄放电流调节电路包括第一电阻R1、开关管M1、第二电阻R2、D/A模块和第一运算放大器U1，所述第一电阻R1、所述开关管M1和所述二电阻R2依次串联后连接在输入电压Vg的两端，所述泄放电流控制电路经过D/A模块数模转换后连接所述第一运算放大器U1的第一输入端，所述运算放大器U1的第一输入端作为电流参考值，所述运算放大器的第二输入端连接连接所述开关管M1和所述第二电阻R2的公共端，所述第一运算放大器U1的输出端连接所述开关管M1的控制端。
图6和图7的所述导通时间检测电路和实施例一相同，这里不在赘述。
所述泄放电流控制电路根据所述第一时间信号和所述第二时间信号，判断出可控硅导通时间较短的半个周期，
将所述第一时间信号和所述第二时间信号做差，此处做差也是将脉冲宽度做差，得到表征两者时间差的差值信号ΔT，
在导通时间较短的半周期可控硅关断后，根据所述差值信号ΔT调整所述泄放电流调节电路中泄放电流，以延长所述泄放电流调节电路的工作时间，减小导通时间较长的半周期中可控硅的导通时间，使得所述第一时间信号和所述第二时间信号趋于相等。
图8为本发明LED调光电路实施例二和实施例三的波形图，其中，Vac2为整流电路的输入交流电压，Vange2为可控硅的导通时间信号，iBLE2为泄放电流的波形，正半周期的可控硅的导通时间为T1，负半周期的可控硅的导通时间为T2，对图3相比可以看出，本发明通过在可控硅导通时间较短的半周期可控硅关断后，降低所述泄放电流调节电路中的泄放电流，以延长所述泄放电流调节电路的工作时间，使得可控硅在正负半周的可控硅导通时间相同，即T1＝T2。
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LED调光电路，交流电源经可控硅调光器后，输入至整流桥得到输入电压对负载供电，其特征在于，包括：导通时间检测电路、泄放电流控制电路和泄放电流调节电路；
导通时间检测电路接收所述输入电压，得到表征正半周期内可控硅导通时间的第一时间信号和表征负半周期内可控硅导通时间的第二时间信号；
所述泄放电流控制电路根据所述第一时间信号和所述第二时间信号，判断出可控硅导通时间较短的半个周期，
将所述第一时间信号和所述第二时间信号做差，得到表征两者时间差的差值信号，
在导通时间较短的半周期，可控硅关断后，根据所述差值信号调整所述泄放电流调节电路工作起点的延迟时间，使得所述第一时间信号和所述第二时间信号趋于相等。
2.根据权利要求1所述的LED调光电路，其特征在于：所述泄放电流调节电路包括电流源和开关管，所述电流源和所述开关管串联后连接在输入电压的两端，所述开关管的控制端连接泄放电流控制电路。
3.根据权利要求1所述的LED调光电路，其特征在于：所述导通时间检测电路包括比较器和分频电路，所述导通时间检测电路采样所述输入电压并将其与阈值经过所述比较器进行比较，得到可控硅的导通时间信号，所述可控硅导通时间信号经分频电路得到表征正半周期的第一时钟脉冲和表征负半周期的第二时钟脉冲，进而得到表征正半周期内可控硅导通时间的第一时间信号和表征负半周期内可控硅导通时间的第二时间信号。
4.一种LED调光电路，交流电源经可控硅调光器后，输入至整流桥得到输入电压对负载供电，其特征在于，包括：导通时间检测电路、泄放电流控制电路和泄放电流调节电路；
导通时间检测电路接收所述输入电压，得到表征正半周期内可控硅导通时间的第一时间信号和表征负半周期内可控硅导通时间的第二时间信号；
所述泄放电流控制电路根据所述第一时间信号和所述第二时间信号，判断出可控硅导通时间较短的半个周期，
将所述第一时间信号和所述第二时间信号做差，得到表征两者时间差的差值信号，
在导通时间较短的半周期可控硅关断后，根据所述差值信号调整所述泄放电流调节电路中泄放电流，以延长所述泄放电流调节电路的工作时间，使得所述第一时间信号和所述第二时间信号趋于相等。
5.根据权利要求4所述的LED调光电路，其特征在于：所述的泄放电流调节电路包括受控电流源，所述泄放电流控制电路的输出端连接所述受控电流源的受控端，用于调节所述受控电流源的电流大小。
6.根据权利要求4所述的LED调光电路，其特征在于：所述泄放电流调节电路包括开关管、第一电阻和第一运算放大器，所述开关管和所述第一电阻串联后连接在输入电压的两端，所述泄放电流控制电路连接所述第一运算放大器的第一输入端，所述运算放大器的第二输入端连接所述开关管和所述第一电阻的公共端，所述第一运算放大器的输出端连接所述开关管的控制端。
7.根据权利要求6所述的LED调光电路，其特征在于：所述泄放电流控制电路通过调整输入运算放大器第一端的电流参考值，来调整所述泄放电流调节电路中的泄放电流。
8.根据权利要求4所述的LED调光电路，其特征在于：所述导通时间检测电路包括比较器和分频电路，所述导通时间检测电路采样所述输入电压并将其与阈值经过所述比较器进行比较，得到可控硅的导通时间信号，所述可控硅导通时间信号经分频电路得到表征正半周期的第一时钟脉冲和表征负半周期的第二时钟脉冲，进而得到表征正半周期内可控硅导通时间的第一时间信号和表征负半周期内可控硅导通时间的第二时间信号。
9.一种LED调光方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据输入电压，得到表征正半周期内可控硅导通时间的第一时间信号和表征负半周期内可控硅导通时间的第二时间信号；
根据所述第一时间信号和所述第二时间信号，判断出可控硅导通时间较短的半个周期，
将所述第一时间信号和所述第二时间信号做差，得到表征两者时间差的差值信号，
在导通时间较短的半周期，可控硅关断后，根据所述差值信号调整泄放电流调节电路工作起点的延迟时间，使得所述第一时间信号和所述第二时间信号趋于相等。
10.一种LED调光方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据输入电压，得到表征正半周期内可控硅导通时间的第一时间信号和表征负半周期内可控硅导通时间的第二时间信号；
根据所述第一时间信号和所述第二时间信号，判断出可控硅导通时间较短的半个周期，
将所述第一时间信号和所述第二时间信号做差，得到表征两者时间差的差值信号，
在导通时间较短的半周期可控硅关断后，根据所述差值信号调整泄放电流调节电路中泄放电流，以延长所述泄放电流调节电路的工作时间，使得所述第一时间信号和所述第二时间信号趋于相等。
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