CN108990199B - 可控硅调光器的检测电路及方法 - Google Patents

可控硅调光器的检测电路及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可控硅调光器的检测电路及方法，通过检测直流母线电压，生成表征直流母线电压大小的电压采样信号，并将所述电压采样信号与第一参考电压进行比较，以获得表征所述电压采样信号连续大于所述第一参考电压的持续的控制电压信号，然后将所述控制电压信号和第二参考电压进行比较，得到可控硅调光器的检测信号，即可识别LED驱动电路中是否具有可控硅调光器。

Description

可控硅调光器的检测电路及方法
技术领域
本发明涉及一种电力电子技术，更具体地说，涉及一种应用于LED驱动电路中的可控硅调光器的检测电路。
背景技术
LED(Lighting Emitting Diode)照明即是发光二极管照明，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿色的光，在此基础上，利用三基色原理，添加荧光粉，可以发出任意颜色的光。利用LED作为光源制造出来的照明器具就是LED灯具。
调光器用于调整灯光不同的亮度，其通过减少或增加RMS电压促使平均功率的灯光产生不同强度的光输出。由于拥有高效节能的特点，LED照明目前已被广泛用于替换传统白炽灯及荧光灯等。对于带有可控硅调光器(TRIAC Dimmer)的LED照明系统，由于可控硅调光器自身的特点，在可控硅导通时需要一定大小的维持电流，使其维持可靠的导通状态。因此，适用于可控硅调光器的LED驱动通常都会带有相应的泄放电路。当主回路电流小于可控硅维持电流时，泄放电路可提供额外的电流以维持可控硅的导通状态。然而，当带有泄放电路的LED驱动器应用于无可控硅调光器的LED照明系统时，其泄放回路会带来额外的功耗，从而降低整个LED照明系统的效率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种可控硅调光器的检测电路及方法，能够检测LED驱动电路中是否包含有可控硅调光器，以确定泄放电路的工作状态，进而降低整个LED照明系统的功耗，提升其效率。
第一方面，提供一种可控硅调光器的检测电路，应用于一LED驱动电路中，其特征在于，所述可控硅调光器的检测电路包括：
采样电路，用于接收直流母线电压，并生成表征直流母线电压大小的电压采样信号；
检测电路，用以将所述电压采样信号与第一参考电压进行比较，获得第一比较信号，所述第一比较信号用于确定可控硅调光器是否接入电路中；
其中，所述第一参考电压根据可控硅调光器导通前后的直流母线电压来确定。
优选地，所述检测电路比较所述电压采样信号和第一参考电压，根据所述电压采样信号连续大于所述第一参考电压的持续时间，生成一控制电压信号。
优选地，所述可控硅调光器的检测电路还包括一比较电路，所述比较电路用于比较所述控制电压信号和第二参考电压，
当所述控制电压信号小于所述第二参考电压时，表征所述可控硅调光器接入所述驱动电路中；
当所述控制电压信号大于所述第二参考电压时，表征所述可控硅调光器未接入所述驱动电路中。
优选地，所述检测电路包括：
第一比较器，其同相输入端接收所述电压采样信号，反相输入端接收所述第一参考电压，输出端输出第一比较信号；
开关电路，所述开关电路由第一开关和第二开关串联连接构成，所述第一开关的一端连接至一直流电压，另一端连接至所述第二开关，所述第二开关的另一端连接至地；
平均电路，连接至所述第一开关和所述第二开关的公共节点，用以生成所述控制电压信号。
优选地，所述开关电路由所述第一比较信号控制，
当所述第一比较信号为高电平时，所述第一开关导通，所述直流电压对所述平均电路进行充电；
当所述第一比较信号为低电平时，所述第二开关导通，所述平均电路对地进行放电。
优选地，所述采样电路由一分压单元构成，所述分压单元对所述母线电压进行分压后获得所述采样信号。
优选地，所述平均电路由一电阻和一电容构成，在所述电阻和所述电容的公共节点处，生成所述控制电压信号。
第二方面，提供LED驱动电路，包括上述的可控硅调光器的检测电路。
第三方面，提供一种可控硅调光器的检测方法，其特征在于，包括：
接收直流母线电压，并生成表征直流母线电压大小的电压采样信号；
将所述电压采样信号与第一参考电压进行比较，获得第一比较信号，所述第一比较信号用于确定可控硅调光器是否接入电路中；
其中，所述第一参考电压根据可控硅调光器导通前后的直流母线电压来确定。
优选地，比较所述电压采样信号和第一参考电压，根据所述电压采样信号连续大于所述第一参考电压的持续时间，生成一控制电压信号。
优选地，比较所述控制电压信号和第二参考电压，
当所述控制电压信号小于所述第二参考电压时，表征所述可控硅调光器接入所述驱动电路中；
当所述控制电压信号大于所述第二参考电压时，表征所述可控硅调光器未接入所述驱动电路中。
本发明技术通过检测直流母线电压，生成表征直流母线电压大小的电压采样信号，并将所述电压采样信号与第一参考电压进行比较，以获得表征所述电压采样信号连续大于所述第一参考电压的持续的控制电压信号，然后将所述控制电压信号和第二参考电压进行比较，得到可控硅调光器的检测信号，即可识别LED驱动电路中是否具有可控硅调光器。
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为本发明实施例的LED驱动电路的电路框图；
图2为带有可控硅调光器的LED驱动电路的工作波形图；
图3为不带可控硅调光器的LED驱动电路的工作波形图；
图4为本发明实施例的可控硅调光器检测电路的电路图
图5为本发明实施例的可控硅调光器检测方法的流程图。
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是本发明实施例的LED驱动电路的电路框图。如图1所示，本实施例的LED驱动电路包括整流电路20、可控硅调光器检测电路10、泄放电路30以及电路模块40。
若LED驱动电路中具有可控硅调光器TRIAC，则其一般连接在交流输入端口和整流电路20之间，整流电路20用于将经过可控硅调光器TRIAC斩波后的交流电转换为直流电输出到直流母线BUS；若LED照明电路中不带可控硅调光器TRIAC，整流电路20则用于直接将输入交流电转换为直流电输出到直流母线BUS。
可控硅调光器检测电路10用于检测LED驱动电路中是否具有可控硅调光器TRIAC，从而确定LED驱动电路中泄放电路30等的工作状态，从而降低系统功耗，以提高效率。
进一步地，可控硅调光器检测电路10包括：采样电路11，在本实施例中，采样电路11由一分压单元构成，所述分压单元对用于接收直流母线BUS上的母线电压VBUS，并生成表征直流母线电压VBUS大小的电压采样信号VBUS1；
检测电路12，用以将电压采样信号VBUS1与第一参考电压Vref1进行比较，并获得表征电压采样信号VBUS1连续大于第一参考电压Vref1的持续时间的控制电压信号VC。其中，所述第一参考电压Vref1根据可控硅调光器导通前后的直流母线电压VBUS来确定，具体地，所述第一参考电压Vref1大于可控硅调光器导通前的直流母线电压的电压采样信号，且小于可控硅调光器导通后的直流母线电压的电压采样信号。
比较电路13，用于将控制电压信号VC和第二参考电压Vref2进行比较，以获得可控硅调光器的检测信号Vtriac，可控硅调光器的检测信号Vtriac可以用来判断LED驱动电路中是否具有可控硅调光器TRIAC。
泄放电路30包括第二晶体管Q2，可以理解的是，在通常情况下，泄放电路30还可以包括泄放电流检测元件，泄放电流检测元件可以是与第二晶体管Q2串联连接的检测电阻，用于生成表征泄放电流大小的电流采样信号以控制泄放电流。泄放电路30一般是为了配合可控硅调光器TRIAC可靠工作而设置的，泄放电路30与直流母线BUS连接，所以，泄放电路30上的损耗为母线电压VBUS与泄放电流IQ2的乘积，由于母线电压VBUS一般较大，所以，泄放电路30所带来的损耗额也不容忽视。据此，本申请中通过可控硅调光器检测电路10来检测电路中是否带可控硅调光器TRIAC，来导通或者关断泄放电路30，从而达到减小的损耗的目的。
电路模块40包括负载LED、线性调节电路41和二极管D1。容易理解，直流母线上也可以不连接二极管D1。线性调节电路41包括第一晶体管Q1和第一检测元件R3。第一检测元件R3用于生成表征LED负载的驱动电流的第一电流采样信号，可以理解的是，线性调节电路41还可以包括一控制器，用以根据第一电流采样信号来调节第二晶体管Q2的控制电压。在图1中，线性调节电路13将LED负载集成在内。应理解，LED负载也可以采用与线性调节电路中的线性器件分离的方式设置。第一检测元件R3可以为电阻，也可以是其他可用于采样电流的器件。
图2为带有可控硅调光器TRIAC的LED驱动电路的工作波形图，图3为不带可控硅调光器TRIAC的LED驱动电路的工作波形图。从波形图中可以看出，LED驱动电路中是否具有可控硅调光器TRIAC，会对母线电压VBUS产生较大的影响，当LED驱动电路中具有可控硅调光器TRIAC时，母线电压VBUS的波形是被斩波后的馒头波；当LED驱动电路中不具有可控硅调光器TRIAC时，母线电压VBUS的波形是标准的馒头波。因此，据此可以通过检测直流母线电压VBUS的电压信息，来识别LED驱动电路中是否具有可控硅调光器TRIAC。
在本申请中，通过将表征直流母线电压VBUS的电压采样信号VBUS1，与第一参考电压Vref1进行比较，得到第一比较信号V1。当电压采样信号VBUS1大于第一参考电压Vref1时，第一比较信号V1为高电平；当电压采样信号VBUS1小于第一参考电压Vref1时，第一比较信号V1为低电平；所以，第一比较信号V1的脉冲宽度，即可用来表征在一个周期内，电压采样信号VBUS1连续大于第一参考电压Vref1的持续时间，为了便于比较，在本实施例中，将第一比较信号V1进行平均处理，得到较为稳定的控制电压信号VC，控制电压信号VC即可用来表征电压采样信号VBUS1在一个周期中，连续大于第一参考电压Vref1的持续时间。
接着，将控制电压信号VC与第二参考电压Vref2进行比较，以获得可控硅调光器的检测信号Vtriac，可控硅调光器的检测信号Vtriac可以用来判断LED驱动电路中是否具有可控硅调光器TRIAC。当控制电压信号VC大于第二参考电压Vref2时，可控硅调光器的检测信号Vtriac为高电平，此时，系统进入不带可控硅调光器模式，在此模式下，泄放电路30将不被使能；当控制电压信号VC小于第二参考电压时Vref2时，可控硅调光器的检测信号Vtriac为低电平，此时，系统进入带可控硅调光器模式，在此模式下，泄放电路30将被使能，可以根据电路的需求导通或关断，以维持可控硅调光器的正常工作。
图4为本发明实施例的可控硅调光器检测电路的电路图。如图所示，可控硅调光器检测电路10包括：
采样电路11，在本实施例中，采样电路11由一分压单元构成，所述分压单元由第一电阻R1和第二电阻R2串联连接构成，第一电阻R1的一端连接至直流母线BUS，另一端连接至第二电阻R2，第二电阻R2的另一端连接至地，在第一电阻R1和第二电阻R2的公共节点，生成表征直流母线电压VBUS大小的电压采样信号VBUS1。
检测电路12包括第一比较器121、开关电路122以及平均电路123。
优选地，第一比较器121的同相输入端接收电压采样信号VBUS1，反相输入端接收第一参考电压Vref1，其输出端输出第一比较信号V1。
开关电路122，由第一开关K1和第二开关K2串联连接构成。其中，第一开关K1的一端连接至一直流电压VCC，另一端连接至第二开关K2，且第二开关K2的另一端连接至地。
优选地，开关电路122由第一比较信号V1控制，其中，第一开关K1直接受第一比较信号V1的控制导通或关断，第二开关K2的导通或关断受第一比较信号V1的反向信号控制，所以，在电路中，将第一比较信号V1通过一非门1221连接至第二开关K2的控制端。当第一比较信号V1为高电平时，第一开关K1导通，此时，直流电压VCC对平均电路123进行充电；当第一比较信号V1为低电平时，第二开关K2导通，平均电路123对地进行放电。
优选地，平均电路123，连接至第一开关K1和第二开关K2的公共节点，用以生成较为稳定的控制电压信号VC。具体地，平均电路123由电阻R4和电容C1构成，并在电阻R4和电容C1的公共节点处，生成控制电压信号VC。
由此，可以利用开关电路122和平均电路123，将脉冲形式的第一比较信号V1转化成较为稳定的控制电压信号VC，当第一比较信号V1为高电平时，直流电压对平均电路123进行充电使得控制电压信号VC逐渐升高；当第一比较信号V1为低电平时，平均电路123对地进行放电使得控制电压信号VC逐渐降低。从而将第一比较信号V1积分得到稳定的控制电压信号VC。应理解，本实施例中采用一开关电路和一平均电路对第一比较信号V1进行积分，得到较为稳定的控制电压信号VC。在其他实施例中，也可以采用其他可以实现积分功能的电路来实现，并不限于此。
优选地，比较电路13，其同相输入端接收控制电压信号VC，反相输入端接收第二参考电压Vref2，输出端输出可控硅调光器的检测信号Vtriac，可控硅调光器的检测信号Vtriac可以用来判断LED驱动电路中是否具有可控硅调光器TRIAC。
图5为本发明实施例的可控硅调光器检测方法的流程图。
S51：对BUS电压持续采样；
S52：判断电压采样信号是否大于第一参考电压，如果是，则进入S53，如果否，则进入S54；
S53：对第一比较信号进行积分，控制电压信号升高；
S54：对第一比较信号进行积分，控制电压信号降低；
S55：判断控制电压信号是否大于第二参考电压，如果是，则进入S56，如果否，则进入S57；
S56：电路进入不带调光器模式；
S57：电路进入带调光器模式。
本发明技术通过检测直流母线电压，生成表征直流母线电压大小的电压采样信号，并将所述电压采样信号与第一参考电压进行比较，以获得表征所述电压采样信号连续大于所述第一参考电压的持续时间的控制电压信号，然后将所述控制电压信号和第二参考电压进行比较，得到可控硅调光器的检测信号，即可识别LED驱动电路中是否具有可控硅调光器。
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 (9)

1.一种可控硅调光器的检测电路，应用于一LED驱动电路中，其特征在于，所述可控硅调光器的检测电路包括：
采样电路，用于接收直流母线电压，并生成表征直流母线电压大小的电压采样信号；
检测电路，用以将所述电压采样信号与第一参考电压进行比较，根据所述电压采样信号连续大于所述第一参考电压的持续时间，生成一控制电压信号，并根据所述控制电压信号确定可控硅调光器是否接入电路中；
其中，所述第一参考电压大于所述可控硅调光器导通前的直流母线电压的电压采样信号，并且小于所述可控硅调光器导通后的直流母线电压的电压采样信号。
2.根据权利要求1所述的可控硅调光器的检测电路，其特征在于，所述可控硅调光器的检测电路还包括一比较电路，所述比较电路用于比较所述控制电压信号和第二参考电压，
当所述控制电压信号小于所述第二参考电压时，表征所述可控硅调光器接入所述驱动电路中；
当所述控制电压信号大于所述第二参考电压时，表征所述可控硅调光器未接入所述驱动电路中。
3.根据权利要求1所述的可控硅调光器的检测电路，其特征在于，所述检测电路包括：
第一比较器，其同相输入端接收所述电压采样信号，反相输入端接收所述第一参考电压，输出端输出第一比较信号；
开关电路，所述开关电路由第一开关和第二开关串联连接构成，所述第一开关的一端连接至一直流电压，另一端连接至所述第二开关，所述第二开关的另一端连接至地；
平均电路，连接至所述第一开关和所述第二开关的公共节点，用以生成所述控制电压信号。
4.根据权利要求3所述的可控硅调光器的检测电路，其特征在于，所述开关电路由所述第一比较信号控制，
当所述第一比较信号为高电平时，所述第一开关导通，所述直流电压对所述平均电路进行充电；
当所述第一比较信号为低电平时，所述第二开关导通，所述平均电路对地进行放电。
5.根据权利要求1所述的可控硅调光器的检测电路，其特征在于，所述采样电路由一分压单元构成，所述分压单元对所述母线电压进行分压后获得所述采样信号。
6.根据权利要求3所述的可控硅调光器的检测电路，其特征在于，所述平均电路由一电阻和一电容构成，在所述电阻和所述电容的公共节点处，生成所述控制电压信号。
7.一种LED驱动电路，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的可控硅调光器的检测电路。
8.一种可控硅调光器的检测方法，其特征在于，包括：
接收直流母线电压，并生成表征直流母线电压大小的电压采样信号；
将所述电压采样信号与第一参考电压进行比较，根据所述电压采样信号连续大于所述第一参考电压的持续时间，生成一控制电压信号，并根据所述控制电压信号确定可控硅调光器是否接入电路中；
其中，所述第一参考电压大于所述可控硅调光器导通前的直流母线电压的电压采样信号，并且小于所述可控硅调光器导通后的直流母线电压的电压采样信号。
9.根据权利要求8所述的可控硅调光器的检测方法，其特征在于，
比较所述控制电压信号和第二参考电压，
当所述控制电压信号小于所述第二参考电压时，表征所述可控硅调光器接入LED驱动电路中；
当所述控制电压信号大于所述第二参考电压时，表征所述可控硅调光器未接入所述LED驱动电路中。
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