CN108990213A - Led驱动电路及其调光控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种LED驱动电路及其调光控制方法。该LED驱动电路包括：整流桥，用于将交流输入电压转换成具有半工频周期的直流母线电压；主电路，连接在整流桥的第一输出端和第二输出端之间，用于提供LED所需的负载电流，以及根据直流母线电压调节负载电流在半工频周期中的持续时间从而实现调光；以及泄放电路，连接在整流桥的第一输出端和第二输出端之间，用于提供泄放电流，其中，泄放电路根据直流母线电压和负载电流控制泄放电流的开启和断开，泄放电流用于提供调光器的维持电流。该LED驱动电路针对调光器中可控硅的不同导通角，采用不同模式补偿泄放电流，从而抑制LED灯的闪烁，提高了LED驱动电路与可控硅调光器的兼容性以及扩大了调光范围。
Description
技术领域
本文涉及电力电子相关领域，具体地，涉及LED驱动电路及其调光控制方法。
背景技术
可控硅调光技术是一种非常成熟的调光应用方案。利用可控硅自身的特性，可以很好的应用在传统的白炽灯调光上。其工作在两个阶段，即导通和关断。工作原理是，利用调光器内部的可变电阻R(即是旋钮或滑动条)对内部的电容C进行充电，当电容C上的电压达到内部可控硅器件的导通电压时，可控硅导通，此时，调光器两端电压几乎为零，交流电压全部加到灯的输出端。因此，通过调节可变电阻R的阻值，可以调节可控硅开启电压的RC充电时间，从而改变可控硅导通时间长短，来调节灯的亮度。
随着LED照明的普及，LED照明产品需要在接上可控硅调光器后进行调光。也即是要求LED驱动电源可以很好的兼容传统的可控硅调光器。然而，LED照明驱动电源的输入端口并不是纯电阻特性，无法很好的满足可控硅导通所需要的维持电流。另外，可控硅调光器有较多的品牌，较多的型号和较多的功率等级，它们的特性又不完全相同。LED照明驱动电源难以兼容不同型号的可控硅调光器。
LED照明产品采用可控硅调光的普遍问题在于：在小导通角时，可控硅的导通时间过短从而产生LED灯轻微闪烁，在中导通角时，可控硅在导通瞬间的电压振荡导致维持电流过小使得可控硅断开从而产生LED灯闪烁，在大导通角时，如果斩波边沿电压大于负载电压则维持电流过小使得可控硅断开从而产生LED灯闪烁。此外，在斩波期间，由于LED的线性电路无法给调光器充电导致可控硅无法工作，导致调光范围很窄。
因此，期待进一步改进LED驱动电路的调光控制方法，以抑制不同导通角下出现的闪烁问题，从而兼容不同类型的可控硅调光器以及扩大调光范围。
发明内容
鉴于上述内容，本发明的目的在于提供一种适用于可控硅调光的LED驱动电路及其调光控制方法，其中，根据直流母线电压和负载电流，自适应地控制所述泄放电流的开启和断开，从而抑制LED灯闪烁和扩大调光范围。
根据本发明的第一方面，提供一种LED驱动电路，与调光器相连接，所述调光器基于调光动作产生斩波的交流输入电压，所述LED驱动电路包括：整流桥，用于将所述交流输入电压转换成具有半工频周期的直流母线电压；主电路，连接在整流桥的第一输出端和第二输出端之间，用于提供LED所需的负载电流，以及根据所述直流母线电压调节所述负载电流在所述半工频周期中的持续时间从而实现调光；以及泄放电路，连接在整流桥的第一输出端和第二输出端之间，用于提供泄放电流，其中，所述泄放电路根据所述直流母线电压和所述负载电流控制所述泄放电流的开启和断开，所述泄放电流用于提供所述调光器的维持电流。
优选地，所述泄放电路包括在所述整流桥的第一输出端和第二输出端之间依次连接的第二晶体管和第一电阻，以及向所述第二晶体管的控制端提供第二控制信号的泄放控制模块。
优选地，所述泄放电路根据所述负载电流的持续时间和所述直流母线电压的斩波边沿检测，选择第一模式至第四模式中的至少之一：在第一模式中，所述泄放电流与所述负载电流同时开启，并且所述泄放电流的持续时间大于可控硅正常工作所需的最小导通时间，在第二模式中，所述泄放电流与所述负载电流同时开启，并且所述泄放电流的持续时间小于所述负载电流的持续时间，在第三模式中，所述泄放电流在所述负载电流开启之前开启，并且持续至所述负载电流开启之时断开，以及在第四模式中，在斩波期间维持所述泄放电流的开启。
优选地，所述泄放控制模块包括：电流检测模块，用于根据所述负载电流的电流采样信号，检测所述负载电流的开启时刻和持续时间；电压检测模块，用于根据所述直流母线电压的电压采样信号，检测所述直流母线电压的斩波边沿；以及逻辑模块，与所述电流检测模块和所述电压检测模块相连接，根据二者的检测结果产生所述第二控制信号，以及在输出节点上提供所述第二控制信号。
优选地，所述电流检测模块包括：第一比较器，其同相输入端和反相输入端分别接收所述电流采样信号和第二参考信号，根据二者的比较结果产生第一检测信号，所述第一检测信号为方波，三角波发生模块，与所述第一比较器的输出端相连接，用于将所述第一检测信号转换成三角波信号；第二比较器，其同相输入端和反相输入端分别接收所述三角波信号和第三参考信号，根据二者的比较结果产生第一中间信号，所述第一中间信号为低电平或者方波；以及电平转换模块，与所述第二比较器的输出端相连接，用于将所述第一中间信号转换成所述第二检测信号，所述第二检测信号为高低电平信号，其中，所述第一检测信号和第二检测信号分别用于表征所述负载电流的开启时刻和持续时间。
优选地，所述电压检测模块包括：串联连接在所述整流电路的第一输出端和第二输出端之间第二电阻，用于所述直流母线电压的电压采样信号；第三比较器，其同相输入端和反相输入端分别接收所述电压采样信号和第四参考信号，根据二者的比较结果产生第三检测信号，所述第三检测信号为方波；第一定时模块，连接至所述第三比较器的输出端，并且根据所述第三检测信号获得第四检测信号，第二定时模块，连接至所述第三比较器的输出端，并且根据所述第三检测信号获得第五检测信号，所述第三至第五检测信号分别用于表征所述直流母线电压的斩波边沿与第四参考值的比较结果、从所述斩波边沿开始经过第一预定时间之后的第一时刻、以及从所述斩波边沿开始经过第二预定时间之后的第二时刻。
优选地，所述逻辑模块包括：RS触发器，其复位端和置位端分别接收所述第一检测信号和所述第三检测信号，其输出端提供第二中间信号；或门，其第一输入端和第二输入端分别接收所述第五检测信号和所述第二中间信号，输出端提供第三中间信号；第一反相器，其输入端接收所述第二检测信号，其输出端提供所述第二检测信号的反相信号；第二反相器，其输入端接收所述第三检测信号，其输出端提供第一子信号；第一与门，其第一输入端和第二输入端分别接收所述第三中间信号以及所述第二检测信号的反相信号，其输出端提供第二子信号；以及第二与门，其第一输入端和第二输入端分别接收所述第二检测信号和所述第四检测信号，其输出端提供第三子信号，其中，所述第二控制信号为所述第一至第三子信号之一。
优选地，当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且负载电流的持续时间小于等于第一参考值时，所述泄放电路处于第一模式，当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且当负载电流的持续时间大于第一参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压大于等于负载电压时，所述泄放电路处于第二模式，当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且当负载电流的持续时间大于第一参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压小于负载电压时，所述泄放电路处于第三模式，当所述直流母线电压小于第四参考值时，所述泄放电路处于第四模式。
优选地，所述电压检测模块包括：串联连接在所述整流电路的第一输出端和第二输出端之间第二电阻，用于所述直流母线电压的电压采样信号；第三比较器，其同相输入端和反相输入端分别接收所述电压采样信号和第四参考信号，根据二者的比较结果产生第三检测信号，所述第三检测信号为方波；第一定时模块，连接至所述第三比较器的输出端，并且根据所述第三检测信号获得第四检测信号，所述第三和第四检测信号分别用于表征所述直流母线电压的斩波边沿与第四参考值的比较结果、以及从所述斩波边沿开始经过第一预定时间之后的第一时刻。
优选地，所述逻辑模块包括：RS触发器，其复位端和置位端分别接收所述第一检测信号和所述第三检测信号，其输出端提供第二中间信号；第一反相器，其输入端接收所述第二检测信号，其输出端提供所述第二检测信号的反相信号；第二反相器，其输入端接收所述第三检测信号，其输出端提供第一子信号；第一与门，其第一输入端和第二输入端分别接收所述第二中间信号以及所述第二检测信号的反相信号，其输出端提供第二子信号；以及第二与门，其第一输入端和第二输入端分别接收所述第二检测信号和所述第四检测信号，其输出端提供第三子信号，其中，所述第二控制信号为所述第一至第三子信号之一。
优选地，当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且负载电流的持续时间小于等于第一参考值时，所述泄放电路处于第一模式，当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且当负载电流的持续时间大于第一参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压大于等于负载电压时，所述泄放电路处于第二模式，当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且当负载电流的持续时间大于第一参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压小于负载电压时，所述泄放电路处于第三模式，当所述直流母线电压小于第四参考值时，所述泄放电路处于第四模式。
优选地，所述电流检测模块包括：第一比较器，其同相输入端和反相输入端分别接收所述电流采样信号和第二参考信号，根据二者的比较结果产生第一检测信号，所述第一检测信号为方波，其中，所述第一检测信号用于表征所述负载电流的开启时刻。
优选地，所述电压检测模块包括：串联连接在所述整流电路的第一输出端和第二输出端之间第二电阻，用于所述直流母线电压的电压采样信号；第三比较器，其同相输入端和反相输入端分别接收所述电压采样信号和第四参考信号，根据二者的比较结果产生第三检测信号，所述第三检测信号为方波；第一定时模块，连接至所述第三比较器的输出端，并且根据所述第三检测信号获得第四检测信号，所述第三和第四检测信号分别用于表征所述直流母线电压的斩波边沿与第四参考值的比较结果、以及从所述斩波边沿开始经过第一预定时间之后的第一时刻。
优选地，所述逻辑模块包括：RS触发器，其复位端和置位端分别接收所述第一检测信号和所述第三检测信号，其输出端提供第二子信号；以及第二反相器，其输入端接收所述第三检测信号，其输出端提供第一子信号，其中，所述逻辑模块将第四检测信号作为第三子信号，并且，所述第二控制信号为所述第一至第三子信号之一。
优选地，当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压大于等于负载电压时，所述泄放电路处于第二模式，当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压小于负载电压时，所述泄放电路处于第三模式，当所述直流母线电压小于第四参考值时，所述泄放电路处于第四模式。
优选地，所述三角波发生模块包括：第四电阻和第四电容，串联连接在所述第一比较器的输出端和地之间；以及第二二极管，其阳极连接至所述第四电阻和所述第四电容的中间节点，阴极连接至所述第一比较器的输出端。
优选地，所述电平转换模块包括：彼此并联连接的第二开关和第五电容，所述第二开关的控制端连接至所述第二比较器的输出端；以及方波发生器，其输入端连接至所述第二比较器的输出端，其输出端经由第三二极管连接至所述第五电容的高电位端，其中，在所述第五电容的高电位端提供根据第一中间信号产生的所述第二检测信号。
优选地，所述逻辑模块还包括：第三至第五二极管，其阳极分别接收所述第一至第三子信号，其阴极共同连接至公共的输出节点，从而选择所述第一至第三子信号之一作为所述第二控制信号。
优选地，所述泄放控制模块还包括：第一开关，连接在所述输出节点和地之间；使能模块，用于提供第三控制信号至所述第一开关的控制端，其中，在所述第三控制信号有效时，所述第一开关闭合，使得所述输出节点维持低电平，在所述第三控制信号无效时，所述第一开关断开，使得所述输出节点提供所述第二控制信号。
优选地，所述使能模块包括：第四比较器，其同相输入端和反相输入端分别接收设置信号和第五参考信号，其输出端输出所述第三控制信号，其中，采用电阻网络产生所述设置信号，通过设置所述电阻网络中的电阻改变所述第三控制信号的电平状态。
优选地，所述第二晶体管选自单个双极晶体管、金属氧化物半导体场效应管或由多个双极晶体管或金属氧化物半导体场效应管实现的组合。
优选地，所述泄放电流和负载电流均大于所述调光器中可控硅工作最小的维持电流。
优选地，所述主电路包括在所述整流桥的第一输出端和第二输出端之间依次串联连接的第一二极管、负载和恒流电路，以及与负载并联连接的第一电容。
优选地，所述恒流电路包括与所述负载串联连接的第一晶体管和采样电阻，以及向所述第一晶体管的控制端提供第一控制信号的恒流控制模块。
根据本发明的第二方面，提供一种用于LED驱动电路的调光控制方法，包括：基于调光动作产生斩波的交流输入电压；将所述交流输入电压整流成具有半工频周期的直流母线电压；采用直流母线电压供电，产生负载电流和泄放电流；根据所述直流母线电压调节所述负载电流在所述半工频周期中的持续时间；以及根据所述直流母线电压和所述负载电流控制所述泄放电流的开启和断开。
优选地，根据所述直流母线电压和所述负载电流控制所述泄放电流的开启和断开的步骤包括：根据所述负载电流的电流采样信号，检测所述负载电流的开启时刻和/或持续时间；根据所述直流母线电压的电压采样信号，检测所述直流母线电压的斩波边沿；以及根据不同的检测结果产生第二控制信号，所述第二控制信号选择第一至第四模式中的至少之一控制所述泄放电流的开启和断开，其中，在第一模式中，所述泄放电流与所述负载电流同时开启，并且所述泄放电流的持续时间大于可控硅正常工作所需的最小导通时间，在第二模式中，所述泄放电流与所述负载电流同时开启，并且所述泄放电流的持续时间小于所述负载电流的持续时间，在第三模式中，所述泄放电流在所述负载电流开启之前开启，并且持续至所述负载电流开启之时断开，以及在第四模式中，在斩波期间维持所述泄放电流的开启。
优选地，当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且负载电流的持续时间小于等于第一参考值时，所述泄放电路处于第一模式，当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且当负载电流的持续时间大于第一参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压大于等于负载电压时，所述泄放电路处于第二模式，当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且当负载电流的持续时间大于第一参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压小于负载电压时，所述泄放电路处于第三模式，当所述直流母线电压小于第四参考值时，所述泄放电路处于第四模式。
优选地，当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压大于等于负载电压时，所述泄放电路处于第二模式，当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压小于负载电压时，所述泄放电路处于第三模式，当所述直流母线电压小于第四参考值时，所述泄放电路处于第四模式。
优选地，检测所述负载电流的开启时刻和/或持续时间的步骤包括：根据所述电流采样信号和第二参考信号的比较结果产生第一检测信号，用于表征所述负载电流的开启时刻。
优选地，检测所述负载电流的开启时刻和/或持续时间的步骤还包括：将所述第一检测信号转换成三角波信号；以及根据所述三角波信号和第三参考信号的比较结果产生第一中间信号，将所述第一中间信号转换成所述第二检测信号，用于表征所述负载电流的持续时间。
优选地，检测所述直流母线电压的斩波边沿的步骤包括：根据所述电压采样信号和第四参考信号的比较结果产生第三检测信号，用于表征所述直流母线电压的斩波边沿与第四参考值的比较结果；以及根据所述第三检测信号获得经过第一延时的第四检测信号，用于表征从所述斩波边沿开始经过第一预定时间之后的第一时刻。
优选地，检测所述直流母线电压的斩波边沿的步骤还包括：根据所述第三检测信号获得经过第二延时的第五检测信号，用于表征从所述斩波边沿开始经过第二预定时间之后的第二时刻。
优选地，产生第二控制信号的步骤包括：对所述第一至所述第五检测信号中的至少一部分检测信号进行逻辑运算产生所述第二控制信号，其中，第一检测信号和第二检测信号分别用于表征所述负载电流的开启时刻和持续时间，第三至第五检测信号分别用于表征所述直流母线电压的斩波边沿与第四参考值的比较结果、从所述斩波边沿开始经过第一预定时间之后的第一时刻、以及从所述斩波边沿开始经过第二预定时间之后的第二时刻。
优选地，所述泄放电流和负载电流均大于可控硅工作最小的维持电流。
该LED驱动电路针对调光器中可控硅的不同导通角，采用不同模式补偿泄放电流，从而保证在任意的导通角，可控硅调光器均能正常工作。即使在亮度值很小的情况下，也可以延长维持电流的开启时间。该LED驱动电路抑制LED灯闪烁，提高了LED驱动电路与可控硅调光器的兼容性。优选地，在斩波期间维持泄放电流的开启，使得可控硅在斩波期间也可以正常工作，从而扩大了调光范围。
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他目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出根据现有技术的可控硅调光控制系统的示意性电路图。
图2示出根据现有技术的可控硅调光控制系统的工作波形图。
图3示出根据本发明实施例的可控硅调光控制系统的示意性框图。
图4示出根据本发明第一实施例的泄放控制模块的示意性电路图。
图5示出图4中的泄放控制模块的第一模式波形图。
图6示出图4中的泄放控制模块的第二模式波形图。
图7示出图4中的泄放控制模块的第三模式波形图。
图8示出图4中的泄放控制模块的第四模式波形图。
图9示出根据本发明第二实施例的泄放控制模块的示意性电路图。
图10示出图9中的泄放控制模块的第一模式波形图。
图11示出图9中的泄放控制模块的第二模式波形图。
图12示出根据本发明第三实施例的泄放控制模块的示意性电路图。
图13示出图12中的泄放控制模块的第一模式波形图。
图14示出图12中的泄放控制模块的第二模式波形图。
图15示出图12中的泄放控制模块的第三模式波形图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
在本申请中，术语“斩波期间”表示直流母线电压低于第四参考值，并且调光器的可控硅处于关闭状态的时间段。
图1示出根据现有技术的可控硅调光控制系统的示意性电路图。该可控硅调光控制系统包括调光器110和负载LOAD。调光器110包括电容C1、电感L1、电阻R1、可变电阻Rx、电容C2、双向稳压管D1、可控硅Q1。负载LOAD例如是白炽灯或LED驱动电路。
如图1所示，调光器110的第一端连接至交流供电线的火线L，第二端经由负载LOAD连接至交流供电线的零线N，从而调光器110和负载LOAD串联连接。
在调光器110的内部，电感L1和可控硅Q1串联连接在第一端和第二端之间。进一步地，电容C1连接在第一端和第二端之间，电阻R1和可变电阻Rx和电容C2串联连接在电感C1与可控硅Q1的中间节点和第二端之间，双向二极管D1连接在电容C2与可变电阻Rx的中间节点和可控硅Q1的控制端之间，从而形成可控硅控制模块。该可控硅控制模块可以通过调节可变电阻Rx的电阻值改变可控硅Q1的导通角，从而实现调光。
在工作期间，可控硅周期性地导通和断开。在可控硅Q1断开期间，调光器110的电容C1通过负载LOAD形成回路，给电容C1充电，同时电容C1通过电感L1、电阻R1、可变电阻Rx给电容C2充电，当电压足够高，就能击穿双向稳压管D1，可控硅Q1导通，调光器110的所有电容电压全部清零。通过调节可变电阻Rx电阻大小，可以调整给电容C2充电时间，从而控制可控硅Q1何时导通，进行调光，可变电阻Rx越大，可控硅Q1导通越晚。当流过可控硅Q1的电流低于可控硅Q1的最小维持电流，可控硅Q1断开。调光器通过电容C1和负载LOAD继续形成回路，重复上述动作。
图2示出根据现有技术的可控硅调光控制系统的工作波形图，其中分别示出交流电压VAC、调光器两端电压Vdimmer、调光器两端电流Idimmer。结合图1看，当可变电阻Rx很大的时候，可控硅Q1导通时间很晚，在t0时刻导通，由于导通角很小，负载工作电流也很窄，到t1时刻就断开，此时流过可控硅Q1的电流已经为零，但是可控硅Q1并没有断开，而是延时到t2才断开，所以下个半波周期，电容C2两端的电压提前到达开通点t3时刻，该时刻导通角大，所以负载工作电流更宽，这样就和之前工作电流不一致，导致闪灯。而真正正常的工作波形应该如t5到t6时刻，可控硅Q1电流为零，可控硅Q1就断开。
调光器110在导通角很小时，工作异常。负载异常闪灯的根本原因，就是可控硅导通时间太短，即使电流为零还无法断开。因此，可控硅要正常工作需要维持最小导通时间。
图3示出根据本发明实施例的可控硅调光控制系统的示意性电路图。该可控硅调光控制系统100包括调光器110和LED驱动电路。该LED驱动电路包括整流桥120、泄放电路130、以及主电路。
如图3所示，调光器110串联连接在交流供电端和整流桥120的输入端之间。该调光器110根据用户的调光动作，对交流输入电压VAC进行斩波，从而生成经过斩波的交流电压，该交流电压的导通角用于表征调光值。
整流桥120将交流电压整流成脉动的直流母线电压VBUS，该直流母线电压VBUS例如具有半工频周期。主电路与泄放电路130并联连接在整流桥120的第一输出端和第二输出端之间，第一输出端例如为正端，第二输出端例如为负端。
泄放电路130包括在整流桥120的第一输出端和第二输出端之间依次连接的晶体管Q2和电阻RS2，以及向晶体管Q2的控制端提供控制信号VG1的泄放控制模块131。晶体管Q2可以是单个双极晶体管、金属氧化物半导体场效应管或由多个双极晶体管或金属氧化物半导体场效应管实现的组合。
主电路包括在整流桥120的第一输出端和第二输出端之间依次串联连接的二极管D01、负载LED和恒流电路140，以及与负载LED并联连接的电容C01。二极管D01的阳极连接至整流桥120的第一输出端，阴极连接至负载LED，从而防止负载电流Io倒流。恒流电路140包括与负载LED串联连接的晶体管Q3和采样电阻RS1，以及向晶体管Q3的控制端提供控制信号VG2的恒流控制模块141。晶体管Q3可以是单个双极晶体管、金属氧化物半导体场效应管或由多个双极晶体管或金属氧化物半导体场效应管实现的组合。
在可控硅调光控制系统100的工作状态，泄放电路130与主电路一起作为整流桥120的负载。整流桥120提供的输入电流Iin分别在泄放电路130和主电路上分流为泄放电流Ib和负载电流Io。
根据该实施例的调光器110的内部结构与图1所示的调光器相同。在调光器110中的可控硅Q1断开期间，调光器110、整流桥120和泄放电路130仍然可以形成电流回路，提供对调光器110中的电容C2进行充电的电流路径。在调光器110中的可控硅Q1导通期间，调光器110、整流桥120和泄放电路130仍然可以维持电流回路，从而保证可控硅Q1正常工作。
进一步地，恒流电路140中的晶体管Q3工作于线性区。负载电流Io依次流经晶体管Q3和采样电阻RS1。该采样电阻RS1两端的电压降为电流采样信号VS，用于表征负载电流Io的数值。在恒流电路140中，恒流控制模块141根据电流采样信号VS调节控制信号VG2的大小，从而维持负载电流Io大致恒定，以及根据直流母线电压VBUS调节负载电流Io在半工频周期中的持续时间，从而实现调光。
进一步地，在泄放电路130中，泄放控制模块131根据直流母线电压VBUS和电流采样信号VS调节控制信号VG1的大小，按照以下第一至第四模式之一工作，从而控制泄放电流Ib的开启和断开。
1)第一模式(小角度控制)
当直流母线电压VBUS大于等于第四参考值，并且负载电流Io在半工频周期中的持续时间小于等于第一参考值时，泄放电路130处于第一模式。该第一参考值必须大于可控硅正常工作所需的最小导通时间。
2)第二模式(中角度控制)：
当直流母线电压VBUS大于等于第四参考值，并且负载电流Io在半工频周期中的持续时间大于第一参考值时,并且斩波边沿电压大于负载电压VLED时，泄放电路130处于第二模式。
3)第三模式(大角度控制)：
当直流母线电压VBUS大于等于第四参考值，并且负载电流Io在半工频周期中的持续时间大于第一参考值时，并且斩波边沿电压小于负载电压VLED时，泄放电路130处于第三模式。
4)第四模式(斩波期间控制)：
当直流母线电压VBUS小于第四参考值的时候，即直流母线电压VBUS的斩波期间，泄放电路130处于第四模式，该第四参考值大于零。
图4示出根据本发明第一实施例的泄放控制模块的示意性电路图。该泄放控制模块131包括电流检测模块1311、电压检测模块1312、逻辑模块1313、使能模块1314、以及开关SW1。
电流检测模块1311包括比较器COM1、电阻R4、电容C4、二极管D1、比较器COM2、方波发生器U1、二极管D2、开关SW2、电容C5。
比较器COM1的同相输入端和反相输入端分别接收电流采样信号VS和参考信号REF2，根据二者的比较结果产生检测信号S1。比较器COM1的输出端提供检测信号S1。
三角波发生模块包括电阻R4、电容C4和二极管D1。电阻R4和电容C4串联连接在比较器COM1的输出端和地之间。二极管D1的阳极连接至电阻R4和电容C4的中间节点，阴极连接至比较器COM1的输出端。
比较器COM2的同相输入端连接至电阻R4和电容C4的中间节点，反相输入端接收参考信号REF3，根据二者的比较结果产生中间信号S2。比较器COM2的输出端提供中间信号S2。
电平转换模块包括方波发生器U1、电容C5、开关SW2。方波发生器U1的输入端连接至比较器COM2的输出端，方波发生器U1的输出端连接至二极管D2的阳极。在二极管D2的阴极和地之间并联连接电容C5和开关SW2。比较器COM2的输出端还连接至开关SW2的控制端，使得中间信号S2用于控制开关SW2的导通状态。在电容C5的高电位端提供根据中间信号S2产生的检测信号S3。优选地，开关SW2为开关管。
在工作期间，上述电流检测模块1311用于检测负载电流Io在半工频周期中的开启时刻和持续时间。比较器COM1将电流采样信号VS转化为检测信号S1。检测信号S1的边沿表征负载电流Io的开启时刻。进一步地，检测信号S1通过二极管D1、电阻R4、电容C4，把检测信号S1转化为三角波T1。三角波T1的幅值表征负载电流Io的持续时间。比较器COM2进一步将该持续时间与参考信号REF3表征的预定时间进行比较。只要三角波T1大于参考信号REF3，比较器COM2就会翻转，即负载电流Io大于预定值，比较器COM2输出中间信号S2方波信号，反之就是低电平。若比较器COM2输出低电平，方波发生器U1产生的高电平通过电容C5储能，一直为高。若比较器COM2输出的中间信号S2是方波信号，方波发生器U1产生的方波周期要大于10毫秒，而整流后的电网周期小于等于10毫秒，所以比较器COM2输出方波能使方波发生器U1一直处于复位状态，并通过开关SW2，把电容C5电压释放到零。所以负载电流Io大于预定值，检测信号S3为低电平，否则为高电平。检测信号S3的电平表征负载电流Io的持续时间与预定时间的比较结果。
电压检测模块1312包括电阻R2、电阻R3、比较器COM3、定时模块1(U2)、定时模块2(U3)。电阻R2和R3串联连接在整流电路120的输出端之间，用于对直流母线电压VBUS进行采样。比较器COM3的同相输入端连接至电阻R2和R3的中间节点，反相输入端接收参考信号REF4，根据二者的比较结果产生检测信号S4，从而进行检测直流母线电压VBUS的斩波边沿。比较器COM3的输出端提供检测信号S4。检测信号S4的边沿表征直流母线电压VBUS的斩波边沿是否大于预定值。定时模块1(U2)和定时模块2(U3)连接至比较器COM3的输出端，对检测信号S4进行不同时间的延时，分别产生检测信号S5和S7。
在工作期间，上述电压检测模块1312用于产生和直流母线电压VBUS的斩波边沿对齐的方波信号。电阻R2、R3和比较器COM3用于将正弦波包络线转化成同相位的方波。定时模块1(U2)和定时模块2(U3)，根据比较器COM3上升沿产生不同时间的固定延时方波信号。
逻辑模块1313包括RS触发器U4、或门U5、与门U6和U7、反相器U8和U9、以及二极管D3至D5。该逻辑模块1313接收检测信号S1、S3至S5、以及S7，经过逻辑运算之后，在二极管D3至D5的阴极共同连接的输出节点提供控制信号VG1。
RS触发器U4的复位端和置位端分别接收检测信号S1和S4，输出端提供中间信号S8。或门U5的两个输入端分别接收检测信号S7和中间信号S8，输出端提供中间信号S9。反相器U8的输入端接收检测信号S3。与门U6的两个输入端分别连接至或门U5的输出端和反相器U8的输出端，分别接收中间信号S9以及检测信号S3的反相信号。与门U6的输出端提供子信号S10。与门U7的两个输入端分别接收检测信号S3和S5，输出端提供子信号S6。进一步地，与门U6和U7的输出端分别连接至二极管D3和D4的阳极。反相器U9的输入端接收检测信号S4，对检测信号S4进行反相以产生子信号S12。进一步地，反相器U9的输出端连接至二极管D5的阳极。
二极管D3、D4、D5用于隔离与门U6和U7、以及反相器U9的输出。
在工作期间，RS触发器U4通过比较器COM1和比较器COM3的输出的上升沿，输出中间信号S8。或门U5根据两个输入信号，分别是中间信号S8和S7，产生中间信号S9。中间信号S8和S7中的哪个输出高，哪个就起作用。
与门U7确定：只有在负载电流Io的持续时间小于等于第一参考值且直流母线电压VBUS大于参考信号REF4对应的参考值时，晶体管Q2由定时模块1(U2)控制。该第一参考值必须大于可控硅Q1正常工作所需的最小导通时间。
反相器U8和与门U6共同确定：只有在负载电流Io大于第一参考值且直流母线电压VBUS大于等于参考信号REF4对应的参考值时，晶体管Q2由定时模块2(U3)或者RS触发器U4控制。
反相器U9确定：在直流母线电压VBUS小于参考信号REF4对应的参考值时，晶体管Q2由比较器COM3产生的检测信号S4的反相信号S12控制。
使能模块1314包括电阻R5、R6和比较器COM4。电阻R5和R6组成分压网络，对参考信号REF6进行分压作为设置信号。比较器COM4的同相输入端连接至电阻R5和R6的中间节点，反相输入端接收参考信号REF5，输出端提供控制信号EN。
开关SW1连接在输出节点和地之间，控制端连接至比较器COM4的输出端，从而根据控制信号EN控制开关SW1的导通状态。
通过设置电阻R6的电阻阻值，当电阻R5、R6分压大于参考信号REF5，比较器COM4的输出高，开关SW1闭合，晶体管Q2栅极一直为低，泄放电路130无法工作。反之分压小于参考信号REF5，开关SW1断开，泄放电路130开始工作。
该实施例的泄放控制模块131根据直流母线电压VBUS和电流采样信号VS调节控制信号VG1的大小，按照以下第一至第四模式之一工作，从而控制泄放电流Ib的开启和断开。
1)第一模式(小角度控制)
判断条件：1)直流母线电压VBUS大于等于参考信号REF4对应的参考值；2)负载电流Io的持续时间小于等于参考信号REF3表示的参考值；3)不管斩波边沿电压和负载电压VLED之间的大小关系如何。
工作过程分析：若电流采样信号VS大于参考信号REF2表示的参考值，则检测信号S1为高电平，给电容C4充电，三角波信号T1的幅值(用于表征负载电流Io的持续时间)小于参考信号REF3表示的参考值，中间信号S2为低电平，方波发生器U1通过电容C5充电，检测信号S3一直为高电平，子信号S10为低电平，当直流母线电压VBUS大于参考信号REF4时，检测信号S4为高电平，子信号S12为低电平，检测信号S5为高电平，所以子信号S6为高电平，控制信号VG1为高电平，泄放电路130工作，此时可控硅的导通时间由定时模块1(U2)确定。
2)第二模式(中角度控制)：
判断条件：1)直流母线电压VBUS大于等于参考信号REF4对应的参考值；2)负载电流Io的持续时间大于参考信号REF3表示的参考值；3)斩波边沿电压大于等于负载电压VLED。
工作过程分析：若电流采样信号VS大于参考信号REF2表示的参考值，则检测信号S1为高电平，检测信号S1给电容C4充电，三角波信号T1的幅值(用于表征负载电流Io的持续时间)大于参考信号REF3表示的参考值，中间信号S2为方波，方波发生器U1被复位，电容C5通过开关SW2放电，检测信号S3一直为低电平，子信号S6为低电平，当直流母线电压VBUS大于参考信号REF4时，检测信号S4为高电平，子信号S12为低电平，检测信号S7为高电平，RS触发器U4被复位，中间信号S8为低电平，所以中间信号S9为高电平，子信号S10为高电平，控制信号VG1为高电平，泄放电路130工作，此时可控硅的导通时间由定时模块2(U3)确定。
3)第三模式(大角度控制)：
判断条件：1)直流母线电压VBUS大于等于参考信号REF4对应的参考值；2)负载电流Io的持续时间大于参考信号REF3表示的参考值；3)斩波边沿电压小于负载电压VLED。
工作过程分析：若电流采样信号VS小于参考信号REF2表示的参考值，则检测信号S1为低电平，三角波信号T1的幅值(用于表征负载电流Io的持续时间)大于参考信号REF3表示的参考值，中间信号S2为方波，方波发生器U1复位，电容C5通过SW2放电，检测信号S3一直为低电平，子信号S6为低电平，当直流母线电压VBUS大于参考信号REF4时，检测信号S4为高电平，子信号S12为低电平，检测信号S7为高电平，检测信号S5为高电平，RS触发器U4被置位，中间信号S8为高电平，所以中间信号S9为高电平，子信号S10为高电平，控制信号VG1为高电平，泄放电路130工作，此时可控硅的导通状态由RS触发器U4确定。
4)第四模式(斩波期间控制)：
判断条件：1)直流母线电压VBUS小于参考信号REF4对应的参考值；
工作过程分析：电流采样信号VS小于参考信号REF2表示的参考值，S1为低电平，中间信号S2为低电平，检测信号S3为高电平，直流母线电压VBUS小于参考信号REF4对应的参考值，检测信号S4为低电平，检测信号S5为低电平，子信号S12为高电平，控制信号VG1为高电平，泄放电路130工作，所以在斩波期间，泄放电路一直工作，此时可控硅的导通状态由反相器U9确定。
图5示出图4中的泄放控制模块的第一模式波形图。
如图所示，电流检测模块1311中的比较器COM1，将电流采样信号VS与参考信号REF2相比较，产生检测信号S1。检测信号S1的波形为方波，该方波的前沿与斩波边沿是对齐的。电阻R4、电容C4、二极管D1，把电流采样信号VS转化为固定斜率的三角波。该三角波小于参考信号REF3，即负载电流Io的持续时间小于等于第一参考值，中间信号S2为低电平，则检测信号S3为高电平。
电压检测模块1312中的比较器COM3将直流母线电压VBUS的采样信号与参考信号REF4相比较，产生检测信号S4，从而检测直流母线电压VBUS的斩波边沿。检测信号S4的波形为方波，该方波的前沿与斩波边沿是对齐的。定时模块1(U2)产生的检测信号S5前沿与斩波边沿也是对齐的，并且持续时间大于可控硅正常工作所需的最小导通时间。定时模块2(U3)产生的子信号S6也是由检测信号S5确定的。
输入电流Iin是由泄放电流Ib和负载电流Io一起叠加的。在该模式中，泄放电流Ib和负载电流Io同时开启，并且泄放电流Ib的持续时间大于可控硅正常工作所需的最小导通时间。该模式保证可控硅在导通角很小的时候，还有大于预定值的工作电流，可以让可控硅正常工作。
图6示出图4中的泄放控制模块的第二模式波形图。
该泄放控制模块中的电流检测模块1311和电压检测模块1312的工作方式与结合图5讨论的工作方式基本相同。不同之处在于，在定时模块2(U3)产生的检测信号S7的高电平时间段，所述晶体管Q2由检测信号S7控制导通而产生泄放电流Ib。
输入电流Iin是由泄放电流Ib和负载电流Io一起叠加的。在该模式中，泄放电流Ib和负载电流Io同时开启，并且泄放电流Ib的持续时间小于负载电流Io的持续时间。该模式保证可控硅导通瞬间泄放电流足够大，不会发生维持电流不够的问题。
图7示出图4中的泄放控制模块的第三模式波形图。
该泄放控制模块中的电流检测模块1311和电压检测模块1312的工作方式与结合图5讨论的工作方式基本相同。不同之处在于，在RS触发器U4产生的中间信号S8的高电平时间段，所述晶体管Q2由中间信号S8控制。
输入电流Iin是由泄放电流Ib和负载电流Io一起叠加的。在该模式中，泄放电流Ib在负载电流Io开启之前开启，并且持续到负载电流Io开启之时断开。该模式保证可控硅前沿导通时，泄放电路开始工作，直到负载电流开始建立才断开，可以让可控硅导通后电流一直连续。
图8示出图4中的泄放控制模块的第四模式波形图。
该泄放控制模块中的电流检测模块1311和电压检测模块1312的工作方式与结合图5讨论的工作方式基本相同。不同之处在于，在反相器U9产生的子信号S12的高电平时间段，所述晶体管Q2由子信号S12控制。
输入电流Iin是由泄放电流Ib和负载电流Io一起叠加的。在该模式中，泄放电流Ib在直流母线电压VBUS的斩波期间维持开启。该模式确保可控硅在断开状态的时候，可以通过泄放电路130形成回路，从而给调光器的电容C2充电。
图9示出根据本发明第二实施例的泄放控制模块的示意性电路图。该泄放控制模块231包括电流检测模块2311、电压检测模块2312、逻辑模块2313、使能模块2314、以及开关SW1。
电流检测模块2311包括比较器COM1。比较器COM1的同相输入端和反相输入端分别接收电流采样信号VS和参考信号REF2，根据二者的比较结果产生检测信号S1。比较器COM1的输出端提供检测信号S1。
在工作期间，上述电流检测模块2311用于检测负载电流Io在半工频周期中的开启时刻。比较器COM1将电流采样信号VS转化为检测信号S1。检测信号S1的边沿表征负载电流Io的开启时刻。
电压检测模块2312包括电阻R2、电阻R3、比较器COM3、定时模块1(U2)。电阻R2和R3串联连接在整流电路120的输出端之间，用于对直流母线电压VBUS进行采样。比较器COM3的同相输入端连接至电阻R2和R3的中间节点，反相输入端接收参考信号REF4，根据二者的比较结果产生检测信号S4，从而进行检测直流母线电压VBUS的斩波边沿。比较器COM3的输出端提供检测信号S4。检测信号S4的边沿表征直流母线电压VBUS的斩波边沿是否大于预定值。定时模块1(U2)连接至比较器COM3的输出端，对检测信号S4进行延时，产生子信号S6。
在工作期间，上述电压检测模块2312用于产生和直流母线电压VBUS的斩波边沿对齐的方波信号。电阻R2、R3和比较器COM3用于将正弦波包络线转化成同相位的方波。定时模块1(U2)根据比较器COM3上升沿产生固定延时方波信号。
逻辑模块2313包括RS触发器U4、反相器U9、以及二极管D3至D5。该逻辑模块2313接收检测信号S1和S4、以及子信号S6，经过逻辑运算之后，在二极管D3至D5的阴极共同连接的输出节点提供控制信号VG1。
RS触发器U4的复位端和置位端分别接收检测信号S1和S4，输出端提供子信号S10。反相器U9的输入端接收检测信号S4，对检测信号S4进行反相以产生子信号S12。进一步地，反相器U9的输出端连接至二极管D5的阳极。
二极管D3、D4、D5用于隔离RS触发器U4、定时模块1(U2)、以及反相器U9的输出。
在工作期间，RS触发器U4通过比较器COM1和比较器COM3的输出的上升沿，输出子信号S10。
反相器U9确定：在直流母线电压VBUS低于参考信号REF4对应的参考值时，晶体管Q2由比较器COM3产生的检测信号S4的反相信号S12控制。
使能模块2314包括电阻R5、R6和比较器COM4。电阻R5和R6组成分压网络，对参考信号REF6进行分压作为设置信号。比较器COM4的同相输入端连接至电阻R5和R6的中间节点，反相输入端接收参考信号REF5，输出端提供控制信号EN。
开关SW1连接在输出节点和地之间，控制端连接至比较器COM4的输出端，从而根据控制信号EN控制开关SW1的导通状态。
通过设置电阻R6的电阻阻值，当电阻R5、R6分压大于参考信号REF5，比较器COM4的输出高，开关SW1闭合，晶体管Q2栅极一直为低，泄放电路130无法工作。反之分压小于参考信号REF5，开关SW1断开，泄放电路130开始工作。
该实施例的泄放控制模块231根据直流母线电压VBUS和电流采样信号VS调节控制信号VG1的大小，按照以下第一至第三模式之一工作，从而控制泄放电流Ib的开启和断开。
1)第一模式(小、中角度控制)：
判断条件：1)直流母线电压VBUS大于等于参考信号REF4表示的参考值；2)斩波边沿电压大于等于负载电压VLED。
工作过程分析:当电流采样信号VS大于参考信号REF2表示的参考值时，S1为高电平，当VBUS电压大于REF4时，检测信号S4为高电平，子信号S12为低电平，子信号S10为低电平，子信号S6为高电平，控制信号VG1为高电平，泄放电路130工作，此时可控硅的导通状态由定时模块1(U2)确定。
2)第二模式(大角度控制)：
判断条件：1)直流母线电压VBUS大于等于参考信号REF4表示的参考值；2)斩波边沿电压小于负载电压VLED
工作过程分析:当电流采样信号VS小于参考信号REF2表示的参考值时，S1低电平，当VBUS电压大于REF4时，检测信号S4为高电平，子信号S12为低电平，子信号S10为高电平，子信号S6为高电平，控制信号VG1为高电平，泄放电路130工作，此时可控硅的导通状态由RS触发器U4确定。
3)第三模式(斩波期间控制)：
判断条件：1)直流母线电压VBUS小于参考信号REF4表示的参考值；
工作过程分析：电流采样信号VS小于参考信号REF2表示的参考值，S1为低电平，直流母线电压VBUS小于参考信号REF4表示的参考值，检测信号S4为低电平，子信号S6为低电平，子信号S10为低电平，子信号S12为高电平，控制信号VG1为高电平，泄放电路130工作，所以在斩波期间，泄放电路一直工作，此时可控硅的导通状态由反相器U9确定。
图10示出图9中的泄放控制模块的第一模式波形图。
如图所示，电流检测模块2311中的比较器COM1，将电流采样信号VS与参考信号REF2相比较，产生检测信号S1。检测信号S1的波形为方波，该方波的前沿与斩波边沿是对齐的。
电压检测模块2312中的比较器COM3将直流母线电压VBUS的采样信号与参考信号REF4相比较，产生检测信号S4，从而检测直流母线电压VBUS的斩波边沿。检测信号S4的波形为方波，该方波的前沿与斩波边沿是对齐的。定时模块1(U2)输出的子信号S6前沿与斩波边沿也是对齐的，并且持续时间大于可控硅正常工作所需的最小导通时间。在定时模块1(U2)产生的子信号S6的高电平时间期间，所述晶体管Q2由子信号S6控制。
输入电流Iin是由泄放电流Ib和负载电流Io一起叠加的。在该模式中，泄放电流Ib和负载电流Io同时开启，并且泄放电流Ib的持续时间小于负载电流Io的持续时间。该模式保证可控硅导通瞬间泄放电流足够大，不会发生维持电流不够的问题。
图11示出图9中的泄放控制模块的第二模式波形图。
该泄放控制模块中的电流检测模块2311和电压检测模块2312的工作方式与结合图10讨论的工作方式基本相同。不同之处在于，在RS触发器U4产生的子信号S10的高电平时间段，所述晶体管Q2由子信号S10控制而导通以产生泄放电流Ib。
输入电流Iin是由泄放电流Ib和负载电流Io一起叠加的。在该模式中，泄放电流Ib在负载电流Io开启之前开启，并且持续到负载电流Io开启之时断开。该模式保证可控硅前沿导通时，泄放电路开始工作，直到负载电流开始建立才断开，可以让可控硅导通后电流一直连续。
此外，图9中的泄放控制模块还可以工作于第三模式，其中，泄放电流Ib在直流母线电压VBUS的斩波期间维持开启。该第三模式的波形图例如如图8所示。
图12示出根据本发明第三实施例的泄放控制模块的示意性电路图。该泄放控制模块331包括电流检测模块3311、电压检测模块3312、逻辑模块3313、使能模块3314、以及开关SW1。
电流检测模块3311包括比较器COM1、电阻R4、电容C4、二极管D1、比较器COM2、方波发生器U1、二极管D2、开关SW2、电容C5。
比较器COM1的同相输入端和反相输入端分别接收电流采样信号VS和参考信号REF2，根据二者的比较结果产生检测信号S1。比较器COM1的输出端提供检测信号S1。
三角波发生模块包括电阻R4、电容C4和二极管D1。电阻R4和电容C4串联连接在比较器COM1的输出端和地之间。二极管D1的阳极连接至电阻R4和电容C4的中间节点，阴极连接至比较器COM1的输出端。
比较器COM2的同相输入端连接至电阻R4和电容C4的中间节点，反相输入端接收参考信号REF3，根据二者的比较结果产生中间信号S2。比较器COM2的输出端提供中间信号S2。
电平转换模块包括方波发生器U1、电容C5、开关SW2。方波发生器U1的输入端连接至比较器COM2的输出端，方波发生器U1的输出端连接至二极管D2的阳极。在二极管D2的阴极和地之间并联连接电容C5和开关SW2。比较器COM2的输出端还连接至开关SW2的控制端，使得中间信号S2用于控制开关SW2的导通状态。在电容C5的高电位端提供根据中间信号S2产生的检测信号S3。优选地，开关SW2为开关管。
在工作期间，上述电流检测模块3311用于检测负载电流Io在半工频周期中的开启时刻和持续时间。比较器COM1将电流采样信号VS转化为检测信号S1。检测信号S1的边沿表征负载电流Io的开启时刻。进一步地，检测信号S1通过二极管D1、电阻R4、电容C4，把检测信号S1转化为三角波T1。三角波T1的幅值表征负载电流Io的持续时间。比较器COM2进一步将该持续时间与参考信号REF3表征的预定时间进行比较。只要三角波T1大于参考信号REF3，比较器COM2就会翻转，即负载电流Io大于预定值，比较器COM2输出中间信号S2方波信号，反之就是低电平。若比较器COM2输出低电平，方波发生器U1产生的高电平通过电容C5储能，一直为高。若比较器COM2输出的中间信号S2是方波信号，方波发生器U1产生的方波周期要大于10毫秒，而整流后的电网周期小于等于10毫秒，所以比较器COM2输出方波能使方波发生器U1一直处于复位状态，并通过开关SW2，把电容C5电压释放到零。所以负载电流Io大于预定值，检测信号S3为低电平，否则为高电平。检测信号S3的电平表征负载电流Io的持续时间与预定时间的比较结果。
电压检测模块3312包括电阻R2、电阻R3、比较器COM3、定时模块1(U2)。电阻R2和R3串联连接在整流电路120的输出端之间，用于对直流母线电压VBUS进行采样。比较器COM3的同相输入端连接至电阻R2和R3的中间节点，反相输入端接收参考信号REF4，根据二者的比较结果产生检测信号S4，从而进行检测直流母线电压VBUS的斩波边沿。比较器COM3的输出端提供检测信号S4。检测信号S4的边沿表征直流母线电压VBUS的斩波边沿是否大于预定值。定时模块1(U2)连接至比较器COM3的输出端，对检测信号S4进行延时，产生子信号S6。
在工作期间，上述电压检测模块3312用于产生和直流母线电压VBUS的斩波边沿对齐的方波信号。电阻R2、R3和比较器COM3用于将正弦波包络线转化成同相位的方波。定时模块1(U2)根据比较器COM3上升沿产生固定延时方波信号。
逻辑模块3313包括RS触发器U4、与门U6和U7、反相器U8和U9、以及二极管D3至D5。该逻辑模块3313接收检测信号S1、S3至S5，经过逻辑运算之后，在二极管D3至D5的阴极共同连接的输出节点提供控制信号VG1。
RS触发器U4的复位端和置位端分别接收检测信号S1和S4，输出端提供中间信号S9。反相器U8的输入端接收检测信号S3。与门U6的两个输入端分别连接至RS触发器U4的输出端和反相器U8的输出端，分别接收中间信号S9以及检测信号S3的反相信号。与门U6的输出端提供子信号S10。与门U7的两个输入端分别接收检测信号S3和S5，输出端提供子信号S6。进一步地，与门U6和U7的输出端分别连接至二极管D3和D4的阳极。反相器U9的输入端接收检测信号S4，对检测信号S4进行反相以产生子信号S12。进一步地，反相器U9的输出端连接至二极管D5的阳极。
二极管D3、D4、D5用于隔离与门U6和U7、以及反相器U9的输出。
在工作期间，RS触发器U4通过比较器COM1和比较器COM3的输出的上升沿，产生中间信号S9。
与门U7确定：只有在负载电流Io小于等于第一参考值时，晶体管Q2由定时模块1(U2)控制。该第一参考值必须大于可控硅正常工作所需的最小导通时间。
反相器U8和与门U6共同确定：只有在负载电流Io大于第一参考值时，晶体管Q2由RS触发器U4控制。
反相器U9确定：在直流母线电压VBUS低于参考信号REF4对应的参考值时，晶体管Q2由比较器COM3产生的检测信号S4的反相信号S12控制。
使能模块3314包括电阻R5、R6和比较器COM4。电阻R5和R6组成分压网络，对参考信号REF6进行分压作为设置信号。比较器COM4的同相输入端连接至电阻R5和R6的中间节点，反相输入端接收参考信号REF5，输出端提供控制信号EN。
开关SW1连接在输出节点和地之间，控制端连接至比较器COM4的输出端，从而根据控制信号EN控制开关SW1的导通状态。
通过设置电阻R6的电阻阻值，当电阻R5、R6分压大于参考信号REF5，比较器COM4的输出高，开关SW1闭合，晶体管Q2栅极一直为低，泄放电路130无法工作。反之分压小于参考信号REF5，开关SW1断开，泄放电路130开始工作。
该实施例的泄放控制模块331根据直流母线电压VBUS和电流采样信号VS调节控制信号VG1的大小，按照以下第一至第三模式之一工作，从而控制泄放电流Ib的开启和断开。
1)第一模式(小角度控制)：
判断条件：1)直流母线电压VBUS大于等于参考信号REF4表示的参考值；2)负载电流Io的持续时间小于等于参考信号REF3表示的参考值；3)不管斩波边沿电压和负载电压VLED之间的大小关系如何。
工作过程分析：若电流采样信号VS大于参考信号REF2表示的参考值，则检测信号S1为高电平，给电容C4充电，三角波信号T1的幅值(用于表征负载电流Io的持续时间)小于参考信号REF3表示的参考值，中间信号S2为低电平，方波发生器U1通过电容C5充电，检测信号S3一直为高电平，子信号S10为低电平，当VBUS大于REF4时，检测信号S4为高电平，子信号S12为低电平，检测信号S5为高电平，所以子信号S6为高电平，控制信号VG1为高电平，泄放电路130工作，此时可控硅的导通状态由定时模块1(U2)确定。
2)第二模式(中角度控制)：
判断条件：1)直流母线电压VBUS大于等于参考信号REF4表示的参考值；2)负载电流Io的持续时间大于参考信号REF3表示的参考值；3)斩波边沿电压大于等于负载电压VLED。
工作过程分析：若电流采样信号VS大于参考信号REF2表示的参考值，则检测信号S1为高电平，检测信号S1给电容C4充电，三角波信号T1的幅值(用于表征负载电流Io的持续时间)大于参考信号REF3表示的参考值，中间信号S2为方波，方波发生器U1被复位，电容C5通过开关SW2放电，检测信号S3一直为低电平，子信号S6为低电平，当VBUS大于REF4时，检测信号S4为高电平，子信号S12为低电平，检测信号S5为高电平，RS触发器U4被复位，输出S9为低电平，所以S10为低电平，控制信号VG1为低电平，泄放电路130不工作。
3)第三模式(大角度控制)：
判断条件：1)直流母线电压VBUS大于等于参考信号REF4表示的参考值；2)负载电流Io的持续时间大于参考信号REF3表示的参考值；3)斩波边沿电压小于负载电压VLED。
工作过程分析：若电流采样信号VS小于参考信号REF2表示的参考值，则检测信号S1为低电平，三角波信号T1的幅值(用于表征负载电流Io的持续时间)大于参考信号REF3表示的参考值，中间信号S2为方波，方波发生器U1复位，电容C5通过SW2放电，检测信号S3一直为低电平，子信号S6为低电平，当VBUS大于REF4时，检测信号S4为高电平，子信号S12为低电平，RS触发器U4被置位，输出S9为高电平，子信号S10为高电平，控制信号VG1为高电平，泄放电路130工作，此时可控硅的导通状态由RS触发器U4确定。
4)第四模式(斩波期间)：
判断条件：1)直流母线电压VBUS小于参考信号REF4表示的参考值；
工作过程分析：电流采样信号VS小于参考信号REF2表示的参考值，S1为低电平，中间信号S2为低电平，检测信号S3为高电平，直流母线电压VBUS小于参考信号REF4表示的参考值，检测信号S4为低电平，检测信号S5为低电平，子信号S12为高电平，控制信号VG1为高电平，泄放电路130工作，所以在斩波期间，泄放电路一直工作，此时可控硅的导通状态由反相器U9确定。
图13示出图12中的泄放控制模块的第一模式波形图。
如图所示，电流检测模块3311中的比较器COM1，将电流采样信号VS与参考信号REF2相比较，产生检测信号S1。检测信号S1的波形为方波，该方波的前沿与斩波边沿是对齐的。电阻R4、电容C4、二极管D1，把电流采样信号VS转化为固定斜率的三角波。该三角波小于参考信号REF3，中间信号S2为低电平，则检测信号S3为高电平。
电压检测模块3312中的比较器COM3将直流母线电压VBUS的采样信号与参考信号REF4相比较，产生检测信号S4，从而检测直流母线电压VBUS的斩波边沿。检测信号S4的波形为方波，该方波的前沿与斩波边沿是对齐的。定时模块1(U2)产生的检测信号S5前沿与斩波边沿也是对齐的，并且持续时间大于可控硅正常工作所需的最小导通时间。
输入电流Iin是由泄放电流Ib和负载电流Io一起叠加的。在该模式中，泄放电流Ib和负载电流Io同时开启，并且泄放电流Ib的持续时间大于可控硅正常工作所需的最小导通时间。该模式保证可控硅在导通角很小的时候，还有大于预定值的工作电流，可以让可控硅正常工作。
图14示出图12中的泄放控制模块的第二模式波形图。
该泄放控制模块中的电流检测模块3311和电压检测模块3312的工作方式与结合图13讨论的工作方式基本相同。不同之处在于，电流检测模块3311产生的检测信号S3始终为低电平状态。在电压检测模块3312产生的检测信号S4的高电平时间段，电流检测模块3311产生的检测信号S1也为高电平状态，RS触发器U4产生的中间信号S9始终为低电平状态。相应地，子信号S10始终为低电平状态。所述晶体管Q2始终由子信号S10控制导通而产生泄放电流Ib和负载电流Io。
在该模式中，输入电流Iin只包括负载电流Io。
图15示出图12中的泄放控制模块的第三模式波形图。
该泄放控制模块中的电流检测模块3311和电压检测模块3312的工作方式与结合图13讨论的工作方式基本相同。不同之处在于，在RS触发器U4产生的中间信号S9的高电平时间段，所述晶体管Q2由子信号S10控制而导通以产生泄放电流Ib。
输入电流Iin是由泄放电流Ib和负载电流Io一起叠加的。在该模式中，泄放电流Ib在负载电流Io开启之前开启，并且持续到负载电流Io开启之时断开。该模式保证可控硅前沿导通时，泄放电路开始工作，直到负载电流开始建立才断开，可以让可控硅导通后电流一直连续。
此外，图12中的泄放控制模块还可以工作于第四模式，其中，泄放电流Ib在直流母线电压VBUS的斩波期间维持开启。该第四模式的波形图例如如图8所示。
本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (34)
1.一种LED驱动电路，与调光器相连接，所述调光器基于调光动作产生斩波的交流输入电压，所述LED驱动电路包括：
整流桥，用于将所述交流输入电压转换成具有半工频周期的直流母线电压；
主电路，连接在整流桥的第一输出端和第二输出端之间，用于提供LED所需的负载电流，以及根据所述直流母线电压调节所述负载电流在所述半工频周期中的持续时间从而实现调光；以及
泄放电路，连接在整流桥的第一输出端和第二输出端之间，用于提供泄放电流，
其中，所述泄放电路根据所述直流母线电压和所述负载电流控制所述泄放电流的开启和断开，所述泄放电流用于提供所述调光器的维持电流。
2.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其中，所述泄放电路包括在所述整流桥的第一输出端和第二输出端之间依次连接的第二晶体管和第一电阻，以及向所述第二晶体管的控制端提供第二控制信号的泄放控制模块。
3.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其中，所述泄放电路根据所述负载电流的持续时间和所述直流母线电压的斩波边沿检测，选择第一模式至第四模式中的至少之一：
在第一模式中，所述泄放电流与所述负载电流同时开启，并且所述泄放电流的持续时间大于可控硅正常工作所需的最小导通时间，
在第二模式中，所述泄放电流与所述负载电流同时开启，并且所述泄放电流的持续时间小于所述负载电流的持续时间，
在第三模式中，所述泄放电流在所述负载电流开启之前开启，并且持续至所述负载电流开启之时断开，以及
在第四模式中，在斩波期间维持所述泄放电流的开启。
4.根据权利要求3所述的LED驱动电路，其中，所述泄放控制模块包括：
电流检测模块，用于根据所述负载电流的电流采样信号，检测所述负载电流的开启时刻和持续时间；
电压检测模块，用于根据所述直流母线电压的电压采样信号，检测所述直流母线电压的斩波边沿；以及
逻辑模块，与所述电流检测模块和所述电压检测模块相连接，根据二者的检测结果产生所述第二控制信号，以及在输出节点上提供所述第二控制信号。
5.根据权利要求4所述的LED驱动电路，其中，所述电流检测模块包括：
第一比较器，其同相输入端和反相输入端分别接收所述电流采样信号和第二参考信号，根据二者的比较结果产生第一检测信号，所述第一检测信号为方波，
三角波发生模块，与所述第一比较器的输出端相连接，用于将所述第一检测信号转换成三角波信号；
第二比较器，其同相输入端和反相输入端分别接收所述三角波信号和第三参考信号，根据二者的比较结果产生第一中间信号，所述第一中间信号为低电平或者方波；以及
电平转换模块，与所述第二比较器的输出端相连接，用于将所述第一中间信号转换成所述第二检测信号，所述第二检测信号为高低电平信号，
其中，所述第一检测信号和第二检测信号分别用于表征所述负载电流的开启时刻和持续时间。
6.根据权利要求5所述的LED驱动电路，其中，所述电压检测模块包括：
串联连接在所述整流电路的第一输出端和第二输出端之间第二电阻，用于所述直流母线电压的电压采样信号；
第三比较器，其同相输入端和反相输入端分别接收所述电压采样信号和第四参考信号，根据二者的比较结果产生第三检测信号，所述第三检测信号为方波；
第一定时模块，连接至所述第三比较器的输出端，并且根据所述第三检测信号获得第四检测信号，
第二定时模块，连接至所述第三比较器的输出端，并且根据所述第三检测信号获得第五检测信号，
所述第三至第五检测信号分别用于表征所述直流母线电压的斩波边沿与第四参考值的比较结果、从所述斩波边沿开始经过第一预定时间之后的第一时刻、以及从所述斩波边沿开始经过第二预定时间之后的第二时刻。
7.根据权利要求6所述的LED驱动电路，其中，所述逻辑模块包括：
RS触发器，其复位端和置位端分别接收所述第一检测信号和所述第三检测信号，其输出端提供第二中间信号；
或门，其第一输入端和第二输入端分别接收所述第五检测信号和所述第二中间信号，输出端提供第三中间信号；
第一反相器，其输入端接收所述第二检测信号，其输出端提供所述第二检测信号的反相信号；
第二反相器，其输入端接收所述第三检测信号，其输出端提供第一子信号；
第一与门，其第一输入端和第二输入端分别接收所述第三中间信号以及所述第二检测信号的反相信号，其输出端提供第二子信号；以及
第二与门，其第一输入端和第二输入端分别接收所述第二检测信号和所述第四检测信号，其输出端提供第三子信号，
其中，所述第二控制信号为所述第一至第三子信号之一。
8.根据权利要求7所述的LED驱动电路，其中，
当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且负载电流的持续时间小于等于第一参考值时，所述泄放电路处于第一模式，
当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且当负载电流的持续时间大于第一参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压大于等于负载电压时，所述泄放电路处于第二模式，
当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且当负载电流的持续时间大于第一参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压小于负载电压时，所述泄放电路处于第三模式，
当所述直流母线电压小于第四参考值时，所述泄放电路处于第四模式。
9.根据权利要求5所述的LED驱动电路，其中，所述电压检测模块包括：
串联连接在所述整流电路的第一输出端和第二输出端之间第二电阻，用于所述直流母线电压的电压采样信号；
第三比较器，其同相输入端和反相输入端分别接收所述电压采样信号和第四参考信号，根据二者的比较结果产生第三检测信号，所述第三检测信号为方波；
第一定时模块，连接至所述第三比较器的输出端，并且根据所述第三检测信号获得第四检测信号，
所述第三和第四检测信号分别用于表征所述直流母线电压的斩波边沿与第四参考值的比较结果、以及从所述斩波边沿开始经过第一预定时间之后的第一时刻。
10.根据权利要求9所述的LED驱动电路，其中，所述逻辑模块包括：
RS触发器，其复位端和置位端分别接收所述第一检测信号和所述第三检测信号，其输出端提供第二中间信号；
第一反相器，其输入端接收所述第二检测信号，其输出端提供所述第二检测信号的反相信号；
第二反相器，其输入端接收所述第三检测信号，其输出端提供第一子信号；
第一与门，其第一输入端和第二输入端分别接收所述第二中间信号以及所述第二检测信号的反相信号，其输出端提供第二子信号；以及
第二与门，其第一输入端和第二输入端分别接收所述第二检测信号和所述第四检测信号，其输出端提供第三子信号，
其中，所述第二控制信号为所述第一至第三子信号之一。
11.根据权利要求10所述的LED驱动电路，其中，
当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且负载电流的持续时间小于等于第一参考值时，所述泄放电路处于第一模式，
当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且当负载电流的持续时间大于第一参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压大于等于负载电压时，所述泄放电路处于第二模式，
当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且当负载电流的持续时间大于第一参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压小于负载电压时，所述泄放电路处于第三模式，
当所述直流母线电压小于第四参考值时，所述泄放电路处于第四模式。
12.根据权利要求4所述的LED驱动电路，其中，所述电流检测模块包括：
第一比较器，其同相输入端和反相输入端分别接收所述电流采样信号和第二参考信号，根据二者的比较结果产生第一检测信号，所述第一检测信号为方波，
其中，所述第一检测信号用于表征所述负载电流的开启时刻。
13.根据权利要求12所述的LED驱动电路，其中，所述电压检测模块包括：
串联连接在所述整流电路的第一输出端和第二输出端之间第二电阻，用于所述直流母线电压的电压采样信号；
第三比较器，其同相输入端和反相输入端分别接收所述电压采样信号和第四参考信号，根据二者的比较结果产生第三检测信号，所述第三检测信号为方波；
第一定时模块，连接至所述第三比较器的输出端，并且根据所述第三检测信号获得第四检测信号，
所述第三和第四检测信号分别用于表征所述直流母线电压的斩波边沿与第四参考值的比较结果、以及从所述斩波边沿开始经过第一预定时间之后的第一时刻。
14.根据权利要求13所述的LED驱动电路，其中，所述逻辑模块包括：
RS触发器，其复位端和置位端分别接收所述第一检测信号和所述第三检测信号，其输出端提供第二子信号；以及
第二反相器，其输入端接收所述第三检测信号，其输出端提供第一子信号，
其中，所述逻辑模块将第四检测信号作为第三子信号，并且，所述第二控制信号为所述第一至第三子信号之一。
15.根据权利要求14所述的LED驱动电路，其中，
当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压大于等于负载电压时，所述泄放电路处于第二模式，
当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压小于负载电压时，所述泄放电路处于第三模式，
当所述直流母线电压小于第四参考值时，所述泄放电路处于第四模式。
16.根据权利要求5所述的LED驱动电路，其中，所述三角波发生模块包括：
第四电阻和第四电容，串联连接在所述第一比较器的输出端和地之间；以及
第二二极管，其阳极连接至所述第四电阻和所述第四电容的中间节点，阴极连接至所述第一比较器的输出端。
17.根据权利要求5所述的LED驱动电路，其中，所述电平转换模块包括：
彼此并联连接的第二开关和第五电容，所述第二开关的控制端连接至所述第二比较器的输出端；以及
方波发生器，其输入端连接至所述第二比较器的输出端，其输出端经由第三二极管连接至所述第五电容的高电位端，
其中，在所述第五电容的高电位端提供根据第一中间信号产生的所述第二检测信号。
18.根据权利要求7、10、14中任一项所述的LED驱动电路，其中，所述逻辑模块还包括：
第三至第五二极管，其阳极分别接收所述第一至第三子信号，其阴极共同连接至公共的输出节点，从而选择所述第一至第三子信号之一作为所述第二控制信号。
19.根据权利要求4所述的LED驱动电路，其中，所述泄放控制模块还包括：
第一开关，连接在所述输出节点和地之间；
使能模块，用于提供第三控制信号至所述第一开关的控制端，
其中，在所述第三控制信号有效时，所述第一开关闭合，使得所述输出节点维持低电平，
在所述第三控制信号无效时，所述第一开关断开，使得所述输出节点提供所述第二控制信号。
20.根据权利要求19所述的LED驱动电路，其中，所述使能模块包括：
第四比较器，其同相输入端和反相输入端分别接收设置信号和第五参考信号，其输出端输出所述第三控制信号，
其中，采用电阻网络产生所述设置信号，通过设置所述电阻网络中的电阻改变所述第三控制信号的电平状态。
21.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其中，所述第二晶体管选自单个双极晶体管、金属氧化物半导体场效应管或由多个双极晶体管或金属氧化物半导体场效应管实现的组合。
22.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其中，所述泄放电流和负载电流均大于所述调光器中可控硅工作最小的维持电流。
23.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其中，所述主电路包括在所述整流桥的第一输出端和第二输出端之间依次串联连接的第一二极管、负载和恒流电路，以及与负载并联连接的第一电容。
24.根据权利要求23所述的LED驱动电路，其中，所述恒流电路包括与所述负载串联连接的第一晶体管和采样电阻，以及向所述第一晶体管的控制端提供第一控制信号的恒流控制模块。
25.一种用于LED驱动电路的调光控制方法，包括：
基于调光动作产生斩波的交流输入电压；
将所述交流输入电压整流成具有半工频周期的直流母线电压；
采用直流母线电压供电，产生负载电流和泄放电流；
根据所述直流母线电压调节所述负载电流在所述半工频周期中的持续时间；以及
根据所述直流母线电压和所述负载电流控制所述泄放电流的开启和断开。
26.根据权利要求25所述的控制方法，其中，根据所述直流母线电压和所述负载电流控制所述泄放电流的开启和断开的步骤包括：
根据所述负载电流的电流采样信号，检测所述负载电流的开启时刻和/或持续时间；
根据所述直流母线电压的电压采样信号，检测所述直流母线电压的斩波边沿；以及
根据不同的检测结果产生第二控制信号，所述第二控制信号选择第一至第四模式中的至少之一控制所述泄放电流的开启和断开，
其中，在第一模式中，所述泄放电流与所述负载电流同时开启，并且所述泄放电流的持续时间大于可控硅正常工作所需的最小导通时间，
在第二模式中，所述泄放电流与所述负载电流同时开启，并且所述泄放电流的持续时间小于所述负载电流的持续时间，
在第三模式中，所述泄放电流在所述负载电流开启之前开启，并且持续至所述负载电流开启之时断开，以及
在第四模式中，在斩波期间维持所述泄放电流的开启。
27.根据权利要求26所述的控制方法，其中，
当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且负载电流的持续时间小于等于第一参考值时，所述泄放电路处于第一模式，
当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且当负载电流的持续时间大于第一参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压大于等于负载电压时，所述泄放电路处于第二模式，
当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且当负载电流的持续时间大于第一参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压小于负载电压时，所述泄放电路处于第三模式，
当所述直流母线电压小于第四参考值时，所述泄放电路处于第四模式。
28.根据权利要求26所述的控制方法，其中，
当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压大于等于负载电压时，所述泄放电路处于第二模式，
当所述直流母线电压大于等于第四参考值时，并且所述直流母线电压的斩波边沿电压小于负载电压时，所述泄放电路处于第三模式，
当所述直流母线电压小于第四参考值时，所述泄放电路处于第四模式。
29.根据权利要求26所述的控制方法，其中，检测所述负载电流的开启时刻和/或持续时间的步骤包括：
根据所述电流采样信号和第二参考信号的比较结果产生第一检测信号，用于表征所述负载电流的开启时刻。
30.根据权利要求29所述的控制方法，其中，检测所述负载电流的开启时刻和/或持续时间的步骤还包括：
将所述第一检测信号转换成三角波信号；以及
根据所述三角波信号和第三参考信号的比较结果产生第一中间信号，将所述第一中间信号转换成所述第二检测信号，用于表征所述负载电流的持续时间。
31.根据权利要求26所述的控制方法，其中，检测所述直流母线电压的斩波边沿的步骤包括：
根据所述电压采样信号和第四参考信号的比较结果产生第三检测信号，用于表征所述直流母线电压的斩波边沿与第四参考值的比较结果；以及
根据所述第三检测信号获得经过第一延时的第四检测信号，用于表征从所述斩波边沿开始经过第一预定时间之后的第一时刻。
32.根据权利要求31所述的控制方法，其中，检测所述直流母线电压的斩波边沿的步骤还包括：
根据所述第三检测信号获得经过第二延时的第五检测信号，用于表征从所述斩波边沿开始经过第二预定时间之后的第二时刻。
33.根据权利要求26所述的控制方法，其中，产生第二控制信号的步骤包括：
对所述第一至所述第五检测信号中的至少一部分检测信号进行逻辑运算产生所述第二控制信号，
其中，第一检测信号和第二检测信号分别用于表征所述负载电流的开启时刻和持续时间，
第三至第五检测信号分别用于表征所述直流母线电压的斩波边沿与第四参考值的比较结果、从所述斩波边沿开始经过第一预定时间之后的第一时刻、以及从所述斩波边沿开始经过第二预定时间之后的第二时刻。
34.根据权利要求26所述的控制方法，其中，所述泄放电流和负载电流均大于可控硅工作最小的维持电流。
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