CN109275230A - 泄放电路和应用其的led驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种泄放电路和应用其的驱动电路。本发明实施例的技术方案通过在调光器导通时刻控制泄放电路产生泄放电流，使得调光器能够快速导通，当控制电路中的驱动电流足够维持调光器导通时，泄放电路停止产生泄放电流，使得泄放电流维持一定的时间，减少了泄放电路的功率损耗，提高了系统效率。

Description

泄放电路和应用其的LED驱动电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术，具体涉及电力电子技术，更具体地涉及泄放电路和应用其的LED控制电路。
背景技术
现有技术中，LED驱动电路采用调光器对半导体光源如发光二极管(LEDs)的亮度进行调节，以产生需要的照明效果。传统的调光器典型地将输入电源信号的每个波形的一部分切掉，并将波形的剩余部分传递给光源。可控硅调光器(三端双向可控硅，TRIAC)是一种广泛应用的调光器类型，其电路设计简单并且成本低。
可控硅调光器从截止状态转换到导通状态以及在去除触发信号后，闩锁电流(Latching Current，或称擎住电流)是保持可控硅调光器的在导通状态的最小主电流。维持电流(Holding Current)是需要维持可控硅调光器在导通状态下的最小主电流。维持电流通常小于闩锁电流。在去除栅电流之后，可控硅调光器的主电流应该立即高于其闩锁电流并一直高于其维持电流，以在整个调光范围内保持可控硅调光器的的导通。
可控硅调光器提供可调节的直流母线电压给LED负载，以控制LED负载所输出的光。在一个工作周期内，在可控硅调光器导通之前，将来自所述可调节直流母线电压的泄放电流提供给可控硅调光器，以增加可控硅调光器的负载电路然后实现导通，避免由于输入电流较小导致调光器闪烁。同时当可控硅调光器导通后，所述泄放电流仍旧一直维持在一个固定值，因此泄放电路产生的较大的泄放电流维持时间较长，导致LED驱动电路损耗大，造成系统效率降低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种泄放电路，用于提供可控泄放电流，缩短泄放电流的维持时间，减小系统损耗并提高系统效率。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种泄放电路，用于LED驱动电路，包括：
泄放元件，受控将来自直流母线电压的泄放电流提供给调光器；
控制器，在所述调光器导通时控制所述泄放元件开始产生所述泄放电流，直到所述LED驱动电路的驱动电流大于阈值电流，关断所述泄放元件。
优选地，所述阈值电流不小于所述调光器的维持电流。
优选地，所述控制器通过检测所述直流母线电压是否发生跳变以判断所述调光器的导通时刻。
优选地，所述控制器包括：
检测电路，用于采样所述直流母线电压并与第一阈值电压和第二阈值电压进行比较，产生第一比较结果，同时接收表征所述驱动电流大小的采样电压并与表征所述阈值电流大小的第三阈值电压进行比较，产生第二比较结果；
逻辑电路，根据所述第一比较结果和所述第二比较结果控制所述泄放元件进行导通和关断。
优选地，所述检测电路通过采样流过功率元件的电流以产生所述采样电压，其中所述功率元件与LED负载串联连接。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种LED驱动电路，包括：
整流电路，接收调光器产生的可调节电压信号以产生直流母线电压；
控制电路，接收所述直流母线电压并驱动LED负载；以及
如第一方面中任一项所述的泄放电路，其中所述泄放电路与所述控
制电路并联设置。
优选地，在所述泄放电路和所述控制电路之间连接二极管，所述二极管的阳极端与所述泄放电路连接，阴极端与所述控制电路连接。
本发明实施例的技术方案通过在调光器导通时刻控制泄放电路产生泄放电流，使得调光器能够快速导通，当控制电路中的驱动电流足够维持调光器导通时，泄放电路停止产生泄放电流，使得泄放电流维持一定的时间，减少了泄放电路的功率损耗，提高了系统效率。
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是本发明实施例的LED驱动电路的电路框图；
图2是本发明实施例的LED驱动电路的电路图；
图3本发明实施例的检测电路的电路图；
图4是本发明实施例的LED驱动电路的工作波形图。
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100包括与输入电压101连接的调光器102。根据多种实现方式，输入电压101可以为未经整流的交流输入电压，例如220V的交流电(AC)。调光器102是前位切相三端可控硅调光器。调光器102根据系统用户设置切掉来自输入电压101的电压信号波形的前沿，以提供可调节的电压信号，实现调光功能。整流电路103接收所述可调节的电压信号并进行整流，产生直流母线电压VBUS。控制电路104接收直流母线电压VBUS，并输出相应的直流电压给光源提供能源。在本实施例中，光源为发光二极管(LED)。LED驱动电路100还包括泄放电路105，其与LED负载并联地设置。泄放电路105将来自直流母线电压VBUS的泄放电流提供给调光器102，从而增加了调光器102的负载电流，使得调光器102能够维持正常运作。
在本实施例中，泄放电路105在调光器102导通时开始提供泄放电流IBLD，直至LED驱动电路提供的驱动电流Id大于阈值电流泄放电路105停止产生泄放电流IBLD。当泄放电路105检测到直流母线电压VBUS发生跳变时，调光器102导通，泄放电路105控制泄放元件开始产生泄放电流，使得调光器102在导通时的负载电流立即大于其擎住电流，实现快速导通。泄放电路105通过采样表征驱动电流Id大小的采样电压Vs判断驱动电流Id的大小，当采样电压Vs大于表征阈值电流的阈值电压时，泄放电路105关断泄放元件并停止产生泄放电流，其中所述阈值电流不小于可控硅调光器维持电流。
本实施例中，在调光器导通时，泄放电路才开始产生泄放电流，可以减小大导通角时的泄放功耗。在驱动电流大于阈值电流时，泄放电路停止产生泄放电流，以减少泄放电流的维持时间，从而降低了泄放电路的损耗，提高了系统效率。
图2所示是本发明实施例的LED驱动电路的电路图。如图2所示，LED驱动电路200包括输入电压201，调光器202，整流电路203，控制电路204以及泄放电路205。控制电路204包括串联连接的功率元件Q2和采样电阻R1。采样电阻R1的第一端接地，第二端端连接至功率元件Q2的第一端。驱动电流Id流过采样电阻R1并在其第二端产生表征驱动电流Id大小的采样电压Vs。功率元件Q2的第二端连接至输出电容C1和LED负载并联连接的公共点B。功率元件Q2的的控制端或栅极与误差放大器2041的输出端连接。误差放大器2041接收采样电压Vs和基准电压Vref，以控制功率元件Q2产生电流。应能理解，尽管图2中功率元件Q2示出的是n型MOSFET，功率元件Q2可以为任意类型的场效应管，在不背离本发明所教导的范围内，还可以包括本领域技术人员范围内的其他类型的晶体管。同时控制电路也不仅限于本实施例中的方式，其他具有类似结构或功能的电路也适用于本实施。
控制电路204还包括二极管D1，用于防止输出电容C1对输入端口放电。应理解，二极管D1也可以被替换为其它可以单向导通的电路。二极管D1的阳极端接收直流母线电压VBUS，阴极端连接至输出电容C1和LED负载并联连接的公共点A。
泄放电路205包括控制器21和泄放元件Q1。控制器21包括检测电路2051，逻辑电路2052，在本实施例中逻辑电路2052为RS触发器。在多种实现方式中，泄放元件Q1可以为任何类型的场效应管，例如金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)，双极性晶体管等。当调光器202导通时，整流电路203产生迅速增大的直流母线电压VBUS，因此检测电路2051通过检测直流母线电压VBUS的跳变状态，可以判断调光器202的导通状态。当直流母线电压VBUS发生跳变，调光器202导通，检测电路2051输出有效信号置位RS触发器2052，RS触发器2052的输出信号Q控制泄放元件Q1导通，泄放元件Q1从直流母线电压VBUS下拉产生泄放电流IBLD，以增大调光器202的负载电流。当调光器202导通，由于直流母线电压VBUS低于LED负载的驱动电压，驱动电流Id为零，即Id＝0，Iin＝IBLD，泄放电流IBLD用于维持调光器的导通。当直流母线电压VBUS达到LED负载的驱动电压，LED负载上有电流，并且当控制电路204中驱动电流Id足够大时，检测电路2051根据采样电压Vs产生有效信号复位RS触发器2052，RS触发器2052的输出信号Q控制泄放元件Q1关断，泄放元件Q1停止下拉产生泄放电流IBLD，此时控制电路204提供的驱动电流Id不小于调光器202的维持电流，能够维持调光器202正常运作，因此泄放电路205不需要给调光器202提供额外的负载电流。应理解，由于本实施例中控制电路204采样线性驱动控制方式，因此通过采样电阻R1检测流过控制电路的驱动电流Id是比较方便的，检测驱动电流Id不限于本实施例中的方式，其他具有类似结构或功能的电路也适用于本实施。作为一种替代实施例，检测电路通过流过检测二极管D1的电流判断驱动电流的大小。
图3所示是本发明实施例中检测电路的电路图。检测电路300通过检测直流母线电压VBUS跳变获取调光器的导通时刻。当直流母线电压VBUS大于第一阈值电压Vref1同时又大于第二阈值电压Vref2，表征直流母线电压VBUS发生跳变，则调光器导通，泄放电路控制泄放元件Q1产生泄放电流IBLD。当表征流过控制电路的驱动电流Id大小的采样电压Vs大于第三阈值电压Vref3时，控制电路提供的驱动电流Id不小于调光器的维持电流并且能够维持调光器导通，泄放电路关断泄放元件Q1并停止产生泄放电流IBLD。
如图3所示，检测电路300包括第一比较器COM1，第二比较器COM2，第三比较器COM3。第一比较器COM1的第一输入端(例如正相输入端)接收直流母线电压VBUS，第二输入端(例如反相输入端)接收第一阈值电压Vref1，输出端连接至单触发电路OS1。单触发电路OS1的输出端连接至与门AND的第一输入端。第二比较器COM2的第一输入端(例如正相输入端)接收直流母线电压VBUS，第二输入端(例如反相输入端)接收第二阈值电压Vref2，输出端连接至单触发电路OS2，其中第二阈值电压Vref2大于第一阈值电压Vref1，并且第二阈值电压Vref2可以选为第一阈值电压Vref1的N倍，N大于1。单触发电路OS2的输出端连接至与门AND的第二输入端，与门AND的输出端连接至RS触发器301的置位端S。单触发电路OS1和单触发电路OS2可以响应于输入信号的上升沿或下降沿生成一个具有预定时间长度的脉冲，使得与门AND输出第一比较结果L1，并置位RS触发器301。第三比较器COM3的第一输入端(例如正相输入端)接收表征流过控制电路的驱动电流大小的采样电压Vs，第二输入端(例如反相输入端)接收第三阈值电压Vref3，输出端连接至单触发电路OS3，其中第三阈值电压Vref3表征调光器维持电流的大小。单触发电路OS3的输出端连接至RS触发器301的复位端R。单触发电路OS3可以响应于输入信号的上升沿或下降沿生成一个具有预定时间长度的脉冲，以产生第二比较结果L2，并复位RS触发器301。RS触发器301的输出端Q控制泄放元件Q1。泄放元件Q1受控于RS触发器301的输出进行导通和关断。当直流母线电压VBUS上升至第一阈值电压Vref1，同时直流母线电压VBUS又上升至第二阈值电压Vref2，RS触发器301根据第一比较结果L1被置位，泄放元件Q1导通，泄放电路产生泄放电流IBLD。当表征驱动电流大小的采样电压Vs上升至第三阈值电压Vref3，RS触发器301根据第二比较结果L2被复位，泄放元件Q1关断，泄放电路停止产生泄放电流IBLD。应理解，检测直流母线电压不仅限于本实施例中的实现方式，其他具有类似结构或功能的电路也适用于本实施。作为一种替代实施例，检测电路可以通过采样经分压电阻分压的直流母线电压以判断直流母线电压的跳变状态。
图4所示是本发明实施例中LED驱动电路的工作波形图。如图4所示，在t0～t1期间，调光器未导通，泄放电流IBLD为零。此时，调光器内部的电容产生漏电流并流过直流母线，使得直流母线电压VBUS在调光器导通之前处于不确定的值。在现有技术中，设计者可以采用具体的控制方式将直流母线电压箝位在固定值，避免由于直流母线电压值的不确定性，LED驱动电路产生额外的损耗。
在t1时刻，检测电路检测到直流母线电压发生跳变，调光器导通，泄放电路开始产生泄放电流IBLD，使得调光器快速导通。在t1～t2期间，泄放电流IBLD保持不变，确保调光器能够正常运作。
在t2时刻，表征驱动电流大小的采样电压Vs增大，检测电路检测到控制电路中的驱动电流足够维持调光导通，泄放电路停止产生泄放电流IBLD，泄放电流IBLD下降至零。
本发明实施例的技术方案通过在调光器导通时刻控制泄放电路产生泄放电流，使得调光器能够快速导通，当控制电路中的驱动电流足够维持调光器导通时，泄放电路停止产生泄放电流，使得泄放电流维持一定的时间，减少了泄放电路的功率损耗，提高了系统效率。
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 (7)

1.一种泄放电路，用于LED驱动电路，包括：
泄放元件，受控将来自直流母线电压的泄放电流提供给调光器；
控制器，在所述调光器导通时控制所述泄放元件开始产生所述泄放电流，直到所述LED驱动电路的驱动电流大于阈值电流，关断所述泄放元件。
2.根据权利要求1所述的泄放电路，所述阈值电流不小于所述调光器的维持电流。
3.根据权利要求1所述的泄放电路，其特征在于，所述控制器通过检测所述直流母线电压是否发生跳变以判断所述调光器的导通时刻。
4.根据权利要求1所述的泄放电路，其特征在于，所述控制器包括：
检测电路，用于采样所述直流母线电压并与第一阈值电压和第二阈值电压进行比较，产生第一比较结果，同时接收表征所述驱动电流大小的采样电压并与表征所述阈值电流大小的第三阈值电压进行比较，产生第二比较结果；
逻辑电路，根据所述第一比较结果和所述第二比较结果控制所述泄放元件进行导通和关断。
5.根据权利要求4所述的泄放电路，其特征在于，所述检测电路通过采样流过功率元件的电流以产生所述采样电压，其中所述功率元件与LED负载串联连接。
6.一种LED驱动电路，包括：
整流电路，接收调光器产生的可调节电压信号以产生直流母线电压；
控制电路，接收所述直流母线电压并驱动LED负载；以及
如权利要求1-5中任一项所述的泄放电路，其中所述泄放电路与所述控制电路并联设置。
7.根据权利要求6所述的LED驱动电路，其特征在于，
在所述泄放电路和所述控制电路之间连接二极管，所述二极管的阳极端与所述泄放电路连接，阴极端与所述控制电路连接。
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