CN107995736B - Led驱动电路、功率变换器和控制方法 - Google Patents

Led驱动电路、功率变换器和控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107995736B
CN107995736B CN201711350949.4A CN201711350949A CN107995736B CN 107995736 B CN107995736 B CN 107995736B CN 201711350949 A CN201711350949 A CN 201711350949A CN 107995736 B CN107995736 B CN 107995736B
Authority
CN
China
Prior art keywords
input
transistor
voltage
switch
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711350949.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107995736A (zh
Inventor
黄秋凯
王建新
郑清良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Silergy Semiconductor Technology Ltd
Original Assignee
Hangzhou Silergy Semiconductor Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Silergy Semiconductor Technology Ltd filed Critical Hangzhou Silergy Semiconductor Technology Ltd
Priority to CN201711350949.4A priority Critical patent/CN107995736B/zh
Publication of CN107995736A publication Critical patent/CN107995736A/zh
Priority to US16/210,102 priority patent/US10638562B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN107995736B publication Critical patent/CN107995736B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/355—Power factor correction [PFC]; Reactive power compensation
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H05B45/14—Controlling the intensity of the light using electrical feedback from LEDs or from LED modules
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/36—Circuits for reducing or suppressing harmonics, ripples or electromagnetic interferences [EMI]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/395—Linear regulators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Abstract

公开了一种LED驱动电路、功率变换器和控制方法。本公开实施例通过设置串联的电容和开关，控制开关交替关断和导通，在工频半波周期内可以切换改变LED驱动电路输入端口并联的电容值，展宽输入电流的波形，降低谐波失真，提高功率因数。

Description

LED驱动电路、功率变换器和控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术，具体涉及一种LED驱动电路、功率变 换器及其控制方法。
背景技术
发光二极管(LED)具有光效高、寿命长和功耗低等特点，因而广 泛地被用作光源。作为一种恒流负载，LED负载需要由能够输出恒定电 流的驱动电路来驱动。如图1所示，部分现有的LED驱动电路采用线性 驱动方案，通过和LED负载串联一个晶体管Q，并控制晶体管Q工作 于线性状态，就可以控制流过LED负载的电流保持恒定。在线性驱动方 案中，整流电路的输出端口会并联一个电容EC。由于整流电路(图1 中为全桥整流电路)和电容均为非线性器件。在电容的电容值较大时， 整流电路中的二极管的导通角较窄，仅在输入交流电压Vac的峰值附近 才导通，这使得交流输入电流产生比较严重的失真。失真的电流波形中包含大量谐波分量，一方面会对电网构成不利影响，同时还会使得向 LED负载输出的有功功率明显下降。尤其在输入电压增大时，输入电流 相应地减小，使得功率因数大幅降低。
发明内容
有鉴于此，本公开提供一种LED驱动电路、功率变换器及其控制 方法，以提高LED驱动电路的功率因数。
根据本公开的第一方面，提供一种功率变换器，包括：
输入端，适于连接到整流电路的输出端；
输出端口，适于连接到LED负载；
第一电容和开关，串联连接在所述输入端和接地端之间；
晶体管，与所述输出端口串联；以及
控制电路，被配置为控制所述晶体管保持流过输出端口的电流基本 恒定，并控制所述开关导通和关断。
优选地，所述控制电路被配置为控制所述开关在每个工频半波周期 关断一段时间以减少所述第一电容被充电的时间。
优选地，所述控制电路被配置为控制所述开关在每个工频半波周期 关断预定时间以使得输入电流集中在所述晶体管的两个功率端之间的电 压差值较小的时间段。
优选地，所述功率变换器还包括：
单向导通电路，与所述开关并联，当整流电路的输入交流电压的绝 对值小于输入电压时，所述第一电容、所述晶体管、所述LED负载和所 述单向导通电路形成电流环路。
优选地，所述控制电路被配置为在所述晶体管的两个功率端之间的 电压差值小于一预设值，并且所述输入交流电压的绝对值不小于所述输 入电压的至少部分时间区间内控制所述开关处于导通状态，并在所述晶 体管的两个功率端之间的电压差值大于所述预设值时，控制所述开关处 于关断状态。
优选地，所述晶体管被配置为场效应晶体管以使得在所述晶体管的 两个功率端之间的电压差值大于所述预设值的时间区间内，所述晶体管 工作于可变电阻区。
优选地，所述晶体管被配置为场效应晶体管以使得在所述晶体管的 两个功率端之间的电压差值小于所述预设值的时间区间内所述晶体管工 作于可变电阻区，在所述晶体管的两个功率端之间的电压差值大于所述 预设值的时间区间内，所述晶体管工作于恒流区。
优选地，所述控制电路被配置为控制所述开关在输入采样电压上升 到大于补偿信号时关断预定时间，所述输入采样电压用于表征所述输入 电压，所述补偿信号用于表征流过LED负载的电流与电流期望值的误差。
优选地，所述预定时间被设置为使得所述开关再次导通时整流电路 的理论输出电压低于所述输入电压。
优选地，所述控制电路包括：
补偿信号生成电路，用于根据参考电压和电流采样信号生成补偿信 号，所述补偿信号用于控制所述晶体管，所述电流采样信号用于表征负 载电流或输入电流；
比较器，一个输入端输入所述输入采样信号，另一个输入端输入所 述补偿信号；以及
单触发电路，用于响应于所述比较器的输出信号的上升沿或下降沿 输出开关控制信号。
优选地，所述LED驱动电路还包括：
第二电容，连接在所述输入端和接地端之间。
优选地，所述开关为具有体二极管的晶体管。
根据本公开的第二方面，提供一种LED驱动电路，包括：
整流电路；以及
如第一方面所述的功率变换器。
根据本公开的第三方面，提供一种LED驱动电路的控制方法，所 述LED驱动电路包括串联在输入端口的第一电容和开关，其中，所述控 制方法包括：
控制所述开关在每个工频半波周期关断一段时间以减少所述第一 电容被充电的时间。
优选地，控制所述开关在每个工频半波周期关断预定时间以使得输 入电流集中在输入电压和输出电压差值较小的时间段。
优选地，控制所述开关在每个工频半波周期关断预定时间以使得输 入电流集中在所述晶体管的两个功率端之间的电压差值较小的时间段。
优选地，控制所述开关在每个工频半波周期关断预定时间以使得输 入电流集中在所述晶体管的两个功率端之间的电压差值较小的时间段包 括：
在所述晶体管的两个功率端之间的电压差值小于一预设值，并且所 述输入交流电压的绝对值不小于所述输入电压的至少部分时间区间内控 制所述开关处于导通状态；以及
所述晶体管的两个功率端之间的电压差值大于所述预设值时，控制 所述开关处于关断状态
优选地，控制所述开关在输入采样电压上升到大于补偿信号时关断 预定时间，所述输入采样电压用于表征所述输入电压，所述补偿信号用 于表征流过LED负载的电流与电流期望值的误差。
优选地，所述预定时间被设置为使得所述开关再次导通时整流电路 的理论输出电压低于所述输入电压。
通过在功率变换器的输入端口设置串联的电容和开关，控制开关交 替关断和导通，在工频半波周期内可以切换改变LED驱动电路输入端口 并联的电容值，展宽输入电流的波形，降低谐波失真，提高功率因数。
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是现有技术的LED驱动电路的电路图；
图2是本发明实施例的LED驱动电路的电路图；
图3是本发明实施例一个优选实现方式的LED驱动电路的电路图；
图4是本发明实施例的LED驱动电路的工作波形图；
图5是图3所示LED驱动电路的一个变形的电路图；
图6是本发明实施例的LED驱动电路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2是本发明实施例的LED驱动电路的电路图。如图2所示，本 实施例的LED驱动电路包括整流电路1和与整流电路1连接的功率变换 器。所述功率变换器用于接收整流电路1输出的直流电驱动LED负载工 作。功率变换器包括输入端i、输出端口o1和o2、电容C1和开关Q1 以及晶体管Q2。在本实施例中开关Q1采用金属氧化物半导体晶体管 (MOSFET)。应理解，其它的电控开关器件，例如双极性晶体管(BJT) 或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，也可以作为本发明的开关Q1。同时， 晶体管Q2也采用MOSFET。应理解，其它的可以工作于恒流状态的器 件，例如双极性晶体管(BJT)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)也可以 适用于本发明的技术方案。输入端i连接到整流电路1的输出端。整流 电路1的另一个输出端连接到接地端。输出端口o1和o2连接到LED负 载2。电容C1和开关Q1串联连接在输入端i和接地端之间。控制电路 3被配置为控制所述晶体管Q2保持流过输出端口的电流Iled基本恒定， 并控制所述开关Q1导通和关断。
整流电路1输入交流电输出直流信号。在理想状态下，整流电路1 应将具有正弦波形的交流电转换为正弦半波信号波形输出，其可作为整 流电路1的理论输出电压。而实际中，由于整流电路1在后连接的电路 的非线性特性，整流电路1的输出信号会有所不同。由于电容具有维持 电压保持不变的特性，因此，LED驱动电路输入端i的电压不会随着正 弦半波信号波形实时变化，而是会有一个滞后并会受到后级电路的影响。 这会导致某些情况下LED驱动电路的输入端i的电压Vbus(也即，LED 驱动电路的输入电压)大于整流电路1的理论输出电压，使得整流电路 1的二极管被截止。如果设置于功率变换器的输入端口的电容的电容值 较大，在建立稳态后，输入电压Vbus变化缓慢。这会使得输入电压Vbus 在半波周期内的大部分时间均大于整流电路1的理论输出电压。由此， 整流电路1只能在每个正弦半波周期内的较短时间内(靠近峰值的时间 段)向后级电路输出电流。这会导致LED驱动电路的输入电流Iin在正 弦半波周期内呈现为尖峰状，引入大量的谐波分量。
本实施例的LED驱动电路中，开关Q1受控导通时，电容C1被接 入到电路中，增大功率变换器的输入端口的电容值，对整流电路1输出 的电压信号进行滤波。开关Q1受控关断时，电容C1与电路断开连接， 不能进行充电。此时，输入端i的电压会随整流电路1的输出较快地变 化。整流电路1向LED驱动电路输入电流。当然，在采用晶体管作为开 关Q1时，由于晶体管存在体二极管，在某些情况下，电容C1可以通过 所述体二极管接入LED驱动电路，进行放电。
优选地，在本实施例中，在每个工频半波周期内，开关Q1均受控 关断一段时间以减少所述第一电容被充电的时间，由此，使得在某些时 间段内，整流电路的输出端口没有电容或电容值较小。其中，所述关断 的时间长度可以为不变的预定值也可以为随电路中的参数变化的值。由 此，在整流电路1的输出端口处阻止电压变化的阻抗随之降低，这可以使得整流电路1的二极管的导通角度展宽，从而减少电流波形中的谐波 分量。也就是说，在每个工频半波周期中，只有一部分时间段内电容C1 被接入到电路中被充电，对电压的变化进行阻碍，由此，输入电流和输 入电压之间的相位差减小，LED驱动电路的功率因数可以得到提高。
进一步地，利用开关Q1的导通和关断，还可以对输入电流Iin的分 布进行控制以同时提升LED驱动电路的效率。
图3是本发明实施例一个优选实现方式的LED驱动电路的电路图。 如图3所示，在本实施例的LED驱动电路中，除了串联连接在输入端口 的电容C1和开关Q1。由此，随着开关Q1的导通和关断，输入端口的 电容值在0和C1之间切换，这使得输入端口始终存在一个电容可以进 行充放电和滤波，使得整个电路的状态更加稳定。
同时，本实施例的LED驱动电路的控制器3还被配置为控制所述 开关Q1在每个工频半波周期关断预定时间以使得输入电流集中在晶体 管Q2的两个功率端的电压差值较小的时间段，也即，输入电压和输出 电压差值较小的时间段。对于图3所示的电路，晶体管Q2工作在可变 电阻状态或恒流状态控制流过LED负载2的电流Iled基本保持恒定。在 开关Q1关断时，如果整流电路1的输入交流电压的绝对值较高，则整 流电路1向LED驱动电路输出电流，输出的电流同时驱动LED负载2 发光；如果整流电路1的输入交流电压的绝对值较低，则整流电路1不 输出电流，电容C1通过开关Q1的体二极管或与其并联的单向导通电路 对LED负载2放电以维持其工作。在开关Q1导通时，电容C1通过开 关Q1接入电路，如果整流电路1的输入交流电压的绝对值较高，则整 流电路1对电容C1充电，并向LED负载2输出电流驱动其发光；如果 整流电路1的输入交流电压的绝对值较低，则整流电路1不输出电流， 电容C1对LED负载2放电以维持其工作。由于流过LED负载2的电 流基本恒定，LED驱动电路的输入电流Iin主要由电容C1的充电电流的 大小来确定。因此，开关Q1导通将电容C1接入功率变换器的输入端口 上，会导致输入电流的明显增加。由此，通过控制开关Q1的导通或关 断时机，可以影响输入电流Iin的分布。在输入电流被集中在输入电压 Vbus和输出电压Vled差值较小的时间段时，在电路的其它部分上的电 压降较小，电路的整体损耗较小。因此，通过使得Q1在上述时间段内 处于导通，使得整流电路1在上述时间段内集中地对电容C1进行充电， 在上述时间段过后或者在电容C1的电压上升到一定程度后，通过关断 开关Q1停止充电，而避免大电容对整流电路1的不利影响。由此，可 以在减小谐波失真，提高功率因数的同时，减小电路损耗，提高系统效 率。
在本实施例中，控制电路3被配置为在晶体管Q2的两个功率端之 间的电压差值小于一预设值，并且输入交流电压的绝对值|Vac|不小于所 述输入电压Vbus的至少部分时间区间内控制开关Q1处于导通状态，并 在晶体管Q2的两个功率端之间的电压差值大于所述预设值时，控制所 述开关处于关断状态。这样可以一方面保证晶体管Q2导通压降较小， 另一方面减小大电容对于功率因数的负面影响。
晶体管Q2工作在可变电阻区或恒流区来调节流过的电流，从而使 得流过LED负载2的驱动电流的平均值保持基本恒定，以减小电流纹波。 在本实施例中，晶体管Q2被配置为场效应晶体管，同时，其参数被设 置为可使得在所述晶体管Q2的两个功率端之间的电压差值大于所述预 设值的时间区间内，所述晶体管Q2工作于可变电阻区。这使得在整流 电路2对功率变换器输入较大的输入电流Iin期间，功率晶体管工作在 可变电阻区，驱动电流Iled在该时间段内逐渐上升，而低于最高值。由 此，有利于减小电流纹波。
更进一步地，晶体管Q2的参数被配置为使得在晶体管Q2的两个 功率端之间的电压差值小于所述预设值的时间区间内所述晶体管Q2工 作于可变电阻区，在所述晶体管Q2的两个功率端之间的电压差值大于 所述预设值的时间区间内，所述晶体管Q2工作于恒流区。这使得晶体 管Q2在导通压降较大时主动地限制流过的电流，一方面进行恒流控制， 另一方面避免功耗的大幅上升。
由此，通过对晶体管Q2参数的设置，可以进一步优化电路的运行 状态，以利于减小由于开关Q1反复导通和关断引起的电流纹波。
如图3所示，控制电路3包括补偿信号生成电路31、比较器CMP1 和单触发电路OS1。补偿信号生成电路31用于根据参考电压Vref和负 载电流采样信号Vs生成补偿信号Vc。补偿信号Vc可以表征流过晶体 管Q2(或者流过LED负载2)的电流的平均值与期望电流的误差。流 过晶体管Q2的电流经由采样电阻Rs采样转换为电流采样信号Vs。补 偿信号生成电路31包括滤波平均值电路AVG、误差放大器EA1和补偿 电路。滤波平均值电路输入电压采样信号Vs(其表征负载电流瞬时值) 输出实时电流的平均值，误差放大器EA1的一个输入端输入实时电流的 平均值，另一个输入端输入参考电压Vref。误差放大器EA1的输出信号 (所述输出信号可以为电压或电流)经由补偿电路处理后形成为可以表 征流过LED负载的电流Iled的平均值与电流期望值的误差的补偿信号 Vc。在图3中，补偿电路包括电容C3，通过电容C3来对误差放大器 EA1输出的误差信号进行平均。应理解，补偿电路根据误差放大器输出 信号类型的不同以及参数的不同，还可以附加电阻、电感和/或其它电容 器件。补偿信号Vc可以直接或间接(通过一个驱动器或缓冲器)施加 到晶体管Q2的控制端，由此，形成一个电流控制闭环，控制晶体管Q2 的电流基本保持恒定。通过闭环控制，可以有效地减小驱动电流的纹波。
比较器CMP1的一个输入端施加输入采样信号Vbus1，另一个输入 端输入补偿信号Vc，输出端连接到单触发电路OS1。比较器CMP1用 于比较输入采样信号Vbus1和补偿信号Vc。在本实施例中，LED驱动 电路还包括一个输入电压采样电路，其用于根据输入电压Vbus采样获 取输入采样信号Vbus1。在图3中，输入电压采样电路是一个电阻分压 电路，其通过电阻R1和R2将输入电压Vbus分压为适于比较器CMP1 处理的电压Vbus1。可选地，输入电压采样电路也可以为其它各种类型 对电压进行实时或周期性采样的电路。可选地，也可以从晶体管Q2的 漏极或交流输入端进行采样以获得输入采样信号Vbus1。
单触发电路OS1用于响应于比较器CMP1的输出信号的上升沿或下 降沿输出控制信号。单触发电路OS1响应于输入信号的上升沿动作还是 响应于输入信号的下降沿动作取决于比较器CMP1的输出信号在输入采 样电压Vbus1上升到大于补偿信号Vc时的跳变方向。一旦被触发，单 触发电路OS1输出一个预定时间长度T1的高/低电平脉冲，从而控制开 关Q1关断预定时间T1。在单触发电路OS1输出的脉冲信号结束后，开 关Q1又重新导通，直至下一次的脉冲信号到来。如有必要时，单触发 电路OS1和开关Q1的控制端之间可以设置如图3所示的逻辑电路来增 强电平的强度和/或进行高低电平的转换。
图4是本发明实施例的LED驱动电路的工作波形图。如图4所示， 在时刻t0之前，开关Q1的控制信号Vg为高电平，控制开关Q1导通。 电容C1被接入到功率变换器的输入端口。由此，整流电路1向LED驱 动电路输入电流Iin对电容C1充电，同时驱动LED负载2工作。输入电流Iin保持较高。对应地，随着电容C1被充电，输入电压Vbus持续 上升。在时刻t0，跟随输入电压Vbus变化的输入采样信号Vbus1上升 到大于补偿信号Vc。比较器CMP1的输出发生跳变。响应于比较器CMP1 输出信号的上升沿，单触发电路OS1输出预定长度的高电平脉冲，经由 非门转换为低电平以控制开关Q1关断预定时间T1。其中，预定时间T1 被设置为使得开关Q1再次导通时整流电路1的输入交流电压的绝对值 低于所述输入电压Vbus。这样可以有效地防止再次导通时电容C1立即 被充电。
在时刻t0之后，开关Q1关断。直至时刻t1，预定时间T1结束， 开关Q1再次导通。由于此时整流电路1的输入交流电压的绝对值|Vac| 低于电容的两端电压Vbus，整流电路1被截止，输入电流Iin继续为零。 同时，电容C1通过开关Q1的体二极管或与其并联的单向导通电路持续 对LED负载2放电驱动其工作。而在时刻t1之后，电容C1也被接入到 LED驱动电路中，通过电流Ic1对LED负载2放电。由于电容的放电， 输入电压Vbus持续下降。同时由于电容电压的下降，流向LED负载2 的电流Iled也逐渐下降，以及LED负载2的两端电压也持续下降，直至 时刻t2。在时刻t2，由于输入电压Vbus下降到小于整流电路1的输入 交流电压的绝对值|Vac|，整流电路1开始对LED驱动电路输入电流。输 入电流Iin对C1充电，同时驱动LED负载2工作。这使得输入电压Vbus 持续上升。在时刻t3，跟随输入电压Vbus变化的输入采样信号Vbus1 上升到大于补偿信号Vc。由此，比较器CMP1的输出发生跳变。响应于 比较器输出信号的上升沿，单触发电路OS1输出预定长度的高/低电平 脉冲，以控制开关Q1关断预定时间T1。在时刻t3之后，开关Q1关断， 输入电流Iin不能再对电容C1充电，输入电流Iin大幅下降。同时，由 于正弦半波信号波形的影响，整流电路1的输出信号不断上升，驱动LED负载2工作。这使得LED负载2的驱动电流Iled及两端电压Vled持续 上升。在时刻t2至时刻t4，晶体管Q2工作于可调电阻区，从而控制电 流Iled逐渐上升。这使得电压Vled跟随输入交流电压的绝对值|Vac|的波 形。在时刻t4，驱动电流Iled上升到预定阈值使得晶体管Q2切换到恒 流工作状态控制保持其稳定。这使得电压Vled不再跟随输入电压Vbus。 输入电压Vbus则跟随整流电路1的输出上升到峰值后下降直至时刻t5。 在时刻t4-t5之间，整流电路1持续地对LED负载2供电。在时刻t5， 整流电路1的输入交流电压的绝对值|Vac|下降到小于电容C1的两端电 压。这使得整流电路1的二极管逐步关断，输入电流Iin在时刻t6下降到零。电容C1开始通过开关Q1的体二极管或与其并联的单向导通电路 对LED负载2放电驱动其继续工作。直至时刻t7，由于脉冲信号结束， 开关Q1恢复导通。开关Q1恢复导通后，电容C1被接入到功率变换器 的输入端口，继续对LED负载放电，直至时刻t8。如此循环。
可选地，在开关Q1没有体二极管或者其体二极管的参数不适合用 于所述电路时，可以设置一个与所述开关Q1并联的单向导通电路(图 中未示出)，当整流电路的输入交流电压的绝对值小于输入电压时，所述 电容C1、晶体管Q2、LED负载2和单向导通电路形成电流环路。所述 单向导通电路可以为二极管。
由图4可知，通过在输入采样电压Vbus1上升到大于补偿电压Vc 时控制开关Q1关断，阻止输入电流继续对电容C1充电，可以使得在输 入电压Vbus和输出电压Vled接近的时间段内输入电流较大，而在其他 时间段内输入电流较小或为零，由此，施加到电路中与LED负载2串联 的其它部件上的电压降低，相应地，系统的损耗降低。
同时，在时刻t2-t6，也即工频半波周期内的大部分时间内，输入电 流Iin均不为零，因此，拓展了整流电路1的导通角，降低了谐波失真。
同时，通过晶体管Q2来进行电流控制，可以有效地减小频繁充放 电导致的纹波。
可选地，如图5所示，在功率变换器的输入端口还可以并联一个电 容C2作为电容C1的补充。在电容C1由于开关Q1关断无法对后续电 路供电时，提供必要的续流。
图6是本发明实施例的LED驱动电路的控制方法的流程图。如图5 所示，所述方法包括：
步骤S100、获取表征LED驱动电路的功率变换器的输入电压的输 入采样信号。
步骤S200、根据输入采样信号获得的工频半波周期信息控制串联在 输入端口的开关在每个工频半波周期关断一段时间以减小第一电容的充 电时间。
进一步地，步骤S200进一步为控制所述开关在每个工频半波周期 关断预定时间以使得输入电流集中在所述晶体管的两个功率端之间的电 压差值较小的时间段，也即，输入电压和输出电压差值较小的时间段。
进一步地，控制所述开关在每个工频半波周期关断预定时间以使得 输入电流集中在所述晶体管的两个功率端之间的电压差值较小的时间段 包括：
在所述晶体管的两个功率端之间的电压差值小于一预设值，并且所 述输入交流电压的绝对值不小于所述输入电压的至少部分时间区间内控 制所述开关处于导通状态；以及
所述晶体管的两个功率端之间的电压差值大于所述预设值时，控制 所述开关处于关断状态。
进一步地，控制所述开关在输入采样电压上升到大于补偿信号时关 断预定时间，所述输入采样电压用于表征所述输入电压，所述补偿信号 用于表征流过LED负载的电流与电流期望值的误差。
其中，所述预定时间被设置为所述开关再次导通时整流电路的输入 交流电压的绝对值低于所述输入电压。
本实施例通过设置串联的电容和开关，控制开关交替关断和导通， 在工频半波周期内可以切换改变LED驱动电路输入端口并联的电容值， 展宽输入电流的波形，降低谐波失真，提高功率因数。
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 (18)

1.一种功率变换器，包括：
输入端，适于连接到整流电路的输出端；
输出端口，适于连接到LED负载；
第一电容和开关，串联连接在所述输入端和接地端之间；
晶体管，与所述输出端口串联；以及
控制电路，被配置为控制所述晶体管保持流过所述LED负载的电流恒定，并控制所述开关交替导通和关断以使得输入电流和输入电压之间的相位差减小。
2.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述控制电路被配置为控制所述开关在每个工频半波周期关断一段时间以减少所述第一电容被充电的时间。
3.根据权利要求2所述的功率变换器，其特征在于，所述控制电路被配置为控制所述开关在每个工频半波周期关断预定时间以使得输入电流集中在所述晶体管的两个功率端之间的电压差值较小的时间段。
4.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器还包括：
单向导通电路，与所述开关并联，当整流电路的输入交流电压的绝对值小于输入电压时，所述第一电容、所述晶体管、所述LED负载和所述单向导通电路形成电流环路。
5.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述控制电路被配置为在所述晶体管的两个功率端之间的电压差值小于一预设值，并且输入交流电压的绝对值不小于输入电压的至少部分时间区间内控制所述开关处于导通状态，并在所述晶体管的两个功率端之间的电压差值大于所述预设值时，控制所述开关处于关断状态。
6.根据权利要求5所述的功率变换器，其特征在于，所述晶体管被配置为场效应晶体管以使得在所述晶体管的两个功率端之间的电压差值大于所述预设值的时间区间内，所述晶体管工作于可变电阻区。
7.根据权利要求5所述的功率变换器，其特征在于，所述晶体管被配置为场效应晶体管以使得在所述晶体管的两个功率端之间的电压差值小于所述预设值的时间区间内所述晶体管工作于可变电阻区，在所述晶体管的两个功率端之间的电压差值大于所述预设值的时间区间内，所述晶体管工作于恒流区。
8.根据权利要求3所述的功率变换器，其特征在于，所述控制电路被配置为控制所述开关在输入采样电压上升到大于补偿信号时关断预定时间，所述输入采样电压用于表征输入电压，所述补偿信号用于表征流过LED负载的电流与电流期望值的误差。
9.根据权利要求8所述的功率变换器，其特征在于，所述预定时间被设置为使得所述开关再次导通时整流电路的输入电压的绝对值低于所述输入电压。
10.根据权利要求8所述的功率变换器，其特征在于，所述控制电路包括：
补偿信号生成电路，用于根据参考电压和电流采样信号生成补偿信号，所述补偿信号用于控制所述晶体管，所述电流采样信号用于表征负载电流或输入电流；
比较器，一个输入端输入所述输入采样电压，另一个输入端输入所述补偿信号；以及
单触发电路，用于响应于所述比较器的输出信号的上升沿或下降沿输出开关控制信号。
11.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器还包括：
第二电容，连接在所述输入端和接地端之间。
12.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述开关为具有体二极管的晶体管。
13.一种LED驱动电路，包括：
整流电路；以及
如权利要求1-12任一项所述的功率变换器。
14.一种LED驱动电路的控制方法，所述LED驱动电路包括串联在整流电路的输出端口的第一电容和开关，以及与输出端口串联的晶体管和LED负载，其中，所述控制方法包括：
控制所述晶体管保持流过所述LED负载的电流恒定；以及
控制所述开关在每个工频半波周期关断一段时间以减少所述第一电容被充电的时间，使得输入电流和输入电压之间的相位差减小。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，控制所述开关在每个工频半波周期关断预定时间以使得输入电流集中在所述晶体管的两个功率端之间的电压差值较小的时间段。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，控制所述开关在每个工频半波周期关断预定时间以使得输入电流集中在所述晶体管的两个功率端之间的电压差值较小的时间段包括：
在所述晶体管的两个功率端之间的电压差值小于一预设值，并且输入交流电压的绝对值不小于输入电压的至少部分时间区间内控制所述开关处于导通状态；以及
所述晶体管的两个功率端之间的电压差值大于所述预设值时，控制所述开关处于关断状态。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，控制所述开关在输入采样电压上升到大于补偿信号时关断预定时间，所述输入采样电压用于表征输入电压，所述补偿信号用于表征流过LED负载的电流与电流期望值的误差。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述预定时间被设置为使得所述开关再次导通时整流电路的输入交流电压的绝对值低于所述输入电压。
CN201711350949.4A 2017-12-15 2017-12-15 Led驱动电路、功率变换器和控制方法 Active CN107995736B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711350949.4A CN107995736B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 Led驱动电路、功率变换器和控制方法
US16/210,102 US10638562B2 (en) 2017-12-15 2018-12-05 Power converter, LED driver and control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711350949.4A CN107995736B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 Led驱动电路、功率变换器和控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107995736A CN107995736A (zh) 2018-05-04
CN107995736B true CN107995736B (zh) 2020-06-09

Family

ID=62038584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711350949.4A Active CN107995736B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 Led驱动电路、功率变换器和控制方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10638562B2 (zh)
CN (1) CN107995736B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108617055B (zh) * 2018-05-29 2020-07-07 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 Led驱动电路及led负载的驱动方法
CN108925005B (zh) * 2018-08-13 2020-11-06 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 线性led驱动电路
CN108966424A (zh) * 2018-08-14 2018-12-07 湖南品胜生物技术有限公司 一种显微镜光源的控制方法
US11606849B2 (en) * 2019-06-28 2023-03-14 Texas Instruments Incorporated Active shunt filtering
CN110417101A (zh) * 2019-08-02 2019-11-05 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 电池充电电路和电池充电方法
CN113015287B (zh) * 2019-12-20 2024-02-06 美芯晟科技(北京)股份有限公司 一种驱动电路、相关电路和装置
CN113099579B (zh) * 2019-12-23 2022-07-05 华润微集成电路(无锡)有限公司 Led恒流驱动系统及方法
CN112616220B (zh) * 2019-12-30 2023-03-14 杰华特微电子股份有限公司 Led控制电路及控制方法
MX2022012206A (es) 2020-03-31 2022-12-15 Lutron Tech Co Llc Circuito convertidor de potencia para un dispositivo de iluminación.
JP7383197B2 (ja) 2020-07-30 2023-11-17 シグニファイ ホールディング ビー ヴィ 少なくとも１つの発光ダイオード（ｌｅｄ）を駆動するよう構成されるｌｅｄドライバ、並びに対応するｌｅｄベースの照明デバイス、集積回路（ｉｃ）、及び方法
CN114340092A (zh) * 2021-12-29 2022-04-12 上海晶丰明源半导体股份有限公司 全电压采样电路、驱动芯片、led驱动电路及采样方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101959345A (zh) * 2009-07-13 2011-01-26 台达电子工业股份有限公司 多组直流负载的电流平衡供电电路
US9263964B1 (en) * 2013-03-14 2016-02-16 Philips International, B.V. Systems and methods for low-power lamp compatibility with an electronic transformer
CN105979630A (zh) * 2016-06-08 2016-09-28 杰华特微电子（杭州）有限公司 Led驱动电路
CN106376138A (zh) * 2016-10-24 2017-02-01 温州益泰光电有限公司 一种改进的led照明灯电源电路

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2410821B1 (en) * 2010-07-20 2014-01-08 Panasonic Corporation Lighting device of semiconductor light-emitting element and illumination fixture using the same
CN102186283B (zh) 2011-03-23 2013-06-12 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种可控硅调光电路、调光方法以及应用其的一种led驱动电路
CN102612229B (zh) 2012-03-13 2014-10-22 辉芒微电子（深圳）有限公司 Led调光装置和led调光驱动电路
US8823283B2 (en) 2012-03-13 2014-09-02 Dialog Semiconductor Inc. Power dissipation monitor for current sink function of power switching transistor
CN102843836B (zh) 2012-08-28 2014-06-25 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种适应可控硅的led驱动电路、驱动方法及应用其的开关电源
CN203377778U (zh) * 2013-07-03 2014-01-01 上海路千电子科技有限公司 一种有源控制的填谷电路
US9841174B2 (en) * 2015-04-29 2017-12-12 Jiaxing Super Lighting Electric Appliance Co., Ltd. LED tube lamp
WO2017012514A1 (en) * 2015-07-20 2017-01-26 Jiaxing Super Lighting Electric Appliance Co., Ltd Led tube lamp
US9578706B1 (en) 2016-06-29 2017-02-21 Lianzhang Lai Self-adjusting power supply circuit of silicon controlled dimming in LED lighting
CN107911907B (zh) * 2017-12-11 2020-03-06 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 Led驱动电路、功率变换器和控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101959345A (zh) * 2009-07-13 2011-01-26 台达电子工业股份有限公司 多组直流负载的电流平衡供电电路
US9263964B1 (en) * 2013-03-14 2016-02-16 Philips International, B.V. Systems and methods for low-power lamp compatibility with an electronic transformer
CN105979630A (zh) * 2016-06-08 2016-09-28 杰华特微电子（杭州）有限公司 Led驱动电路
CN106376138A (zh) * 2016-10-24 2017-02-01 温州益泰光电有限公司 一种改进的led照明灯电源电路

Also Published As

Publication number Publication date
US10638562B2 (en) 2020-04-28
CN107995736A (zh) 2018-05-04
US20190191506A1 (en) 2019-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107995736B (zh) Led驱动电路、功率变换器和控制方法
US10433384B2 (en) LED driver with silicon controlled dimmer, apparatus and control method thereof
CN107911907B (zh) Led驱动电路、功率变换器和控制方法
CN108200685B (zh) 用于可控硅开关控制的led照明系统
CN106793246B (zh) 泄放电路及其控制方法及led控制电路
TWI523569B (zh) Adjustable LED driver circuit and drive method
KR101434729B1 (ko) 다이나믹 댐퍼 및 다이나믹 댐퍼를 포함하는 조명 구동 회로
EP2782423A1 (en) Power supply circuit and illumination apparatus
CN103858521A (zh) Led照明装置
EP2745368B1 (en) Start-up circuit
CN104093250B (zh) 一种用于led驱动电路的开路过压保护装置
US10638566B2 (en) LED driver and LED lamp using the same
CN108617055B (zh) Led驱动电路及led负载的驱动方法
KR20100023770A (ko) 적어도 하나의 반도체 광원을 동작시키기 위한 회로 어레인지먼트
CN208656639U (zh) 用于开关变换器的控制电路及开关变换器
CN110621103A (zh) 调光装置
JP6534119B2 (ja) 調光装置
CN109275230B (zh) 泄放电路和应用其的led驱动电路
CN103796389B (zh) 最大亮度提升模块、可控硅调光led驱动电路及系统
CN103575956A (zh) 检测电路及检测方法
CN108925005B (zh) 线性led驱动电路
CN203801109U (zh) 最大亮度提升模块、可控硅调光led驱动电路及系统
CN111405708A (zh) 泄放控制系统、可控硅调光相角检测电路及方法
CN108990205A (zh) 一种调光控制方法及调光控制电路
CN102026435B (zh) 发光二极管驱动电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant