CN109348577A - 一种照明控制方法、控制电路及照明系统 - Google Patents

一种照明控制方法、控制电路及照明系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种照明控制方法、控制电路及照明系统，交流电源经整流得到整流电压对LED灯供电，所述LED灯和开关管串联，调整开关管的控制极电压从而控制所述开关管电流等于基准电流；在半个工频周期中，当所述开关管电流小于阈值电流时，基准电流等于第一电流，形成第一工作区间；当开关管电流大于等于阈值电流时，基准电流等于第二电流，形成第二工作区间，当下一次开关管电流大于等于阈值电流时，再回到第一工作区间。本发明可以提高照明系统的效率，并且开关管峰值电流不随着输入电压的变化而变化，方便开关管的选取。

Description

一种照明控制方法、控制电路及照明系统
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种照明控制方法、控制电路及照明系统。
背景技术
现有技术的线性LED驱动电路，如图1所示，包括整流桥100、开关管M01和用于控制开关管的控制电路。交流输入电压经过整流桥得到整流电压VREC，整流电压VREC和地之间接LED灯和开关管M01，LED灯和开关管M01串联，开关管M01的源极通过电流采样电阻R01连接到参考到地。控制电路包括运放U01，运放U01通过调节开关管M01的栅极电压，使得Iout*R01的平均值等于参考电压VREF，从而实现输出恒流。
电压VIN、LED两端电压VLED和输出电流波形如图2所示，电压VIN为正弦波状，在工频周期内，越靠近电压VIN波形的峰值位置，电压VIN与LED负载两端电压VLED之压差就越大。线性调节管M01上的功耗为(VIN-VLED)*Iout，即当电压VIN比LED两端电压VLED大越多，则线性调节管M01上的功耗越大，系统效率就越低，进而影响系统可靠性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种降低线性调节管功耗的LED驱动电路，用以解决现有技术存在的线性调节管上的功耗大，系统效率低的技术问题。
本发明的技术解决方案是，提供一种照明控制方法，交流电源经整流得到整流电压对LED灯供电，所述LED灯和开关管串联，调整开关管的控制极电压从而控制所述开关管电流等于基准电流；在半个工频周期中，当所述开关管电流小于阈值电流时，基准电流等于第一电流，形成第一工作区间；当开关管电流大于等于阈值电流时，基准电流等于第二电流，形成第二工作区间；当下一次开关管电流大于等于阈值电流时，再回到第一工作区间。
作为可选，在所述第二工作区间，所述第二电流和开关管漏极电压变化趋势相反。
作为可选，对半个工频周期进行计时，得到交流输入的角度或者相位，在所述第二工作区间，根据所述角度或相位，控制所述基准电流。
作为可选，采样开关管电流，得到表征开关管电流的第二电压，采样所述开关管的漏极电压，得到第一电压，通过调节开关管控制极电压使得所述第二电压接近基准电压；在所述第二工作区间，控制所述基准电压等于第一参考电压与所述第四电压之差；
所述第四电压等于所述第一电压，或者所述第四电压等于所述第一电压与第一参数的乘积。
本发明的另一技术方案是提供一种照明控制电路，交流电源经整流得到整流电压对LED灯供电，所述LED灯和开关管串联，所述照明控制电路调整开关管的控制极电压从而控制所述开关管电流等于基准电流；在半个工频周期中，当所述开关管电流小于阈值电流时，所述照明控制电路的基准电流等于第一电流，形成第一工作区间；当开关管电流大于等于阈值电流时，所述照明控制电路的基准电流等于第二电流，形成第二工作区间；当下一次开关管电流大于等于阈值电流时，再回到第一工作区间。
作为可选，还包括电流采样电路和电流控制电路，
所述电流采样电路采样开关管电流，得到表征开关管电流的第二电压，所述电流控制电路通过调节开关管控制极电压使得所述第二电压接近基准电压；
对半个工频周期进行计时，得到交流输入的角度或者相位，在所述第二工作区间，根据所述角度或相位，控制所述基准电流。
作为可选，还包括电压采样电路、电流采样电路和电流控制电路，
所述电流采样电路采样开关管电流，得到表征开关管电流的第二电压，电压采样电路采样开关管的漏极电压，得到第一电压，电流控制电路通过调节开关管控制极电压使得所述第二电压接近基准电压；在所述第二工作区间，电流控制电路控制基准电压等于第一参考电压与第四电压之差；
所述第四电压等于所述第一电压，或者所述第四电压等于所述第一电压与第一参数的乘积。
作为可选，通过电阻分压采样所述开关管的漏极电压，得到第一电压，通过调节电阻阻值来调节输入电流波形。
本发明的又一技术方案是提供一种照明系统。
采用本发明的电路结构，与现有技术相比，具有以下优点：通过使得输入电流下凹，实现照明电路的高效率。不需要采样开关管漏极电压，控制简单，容易实现。并且开关管峰值电流不随着输入电压的变化而变化，方便开关管的选取。
附图说明
图1为现有技术LED驱动电路的电路结构图；
图2为与图1对应的现有技术的工作波形图；
图3为应用本发明照明控制电路的照明系统；
图4为本发明在一个实施例中，开关管控制极电压G、基准电流、阈值电流、开关管电流IM01的波形图；
图5为本发明电流控制电路310的一个实施例的电路示意图；
图6为本发明开关管漏极电压DRAIN、基准电流、阈值电流、开关管电流IM01的波形图；
图7为本发明照明控制电路300的一个实施例的电路示意图；
图8为本发明电压采样电路320的一个实施例的电路原理图；
图9为本发明电流控制电路310的另一个实施例的电路示意图；
图10为本发明电流控制电路310的又一个实施例的电路示意图。
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。
请参考图3所示，本发明的提供一种照明控制电路300，交流电源经整流得到整流电压VREC对LED灯供电，所述LED灯经过开关管M01连接到地，所述照明控制电路300调整开关管的控制极电压G从而控制所述开关管电流等于基准电流；在半个工频周期中，当所述开关管电流IM01小于阈值电流时，所述照明控制电路的基准电流等于第一电流，形成第一工作区间；当开关管电流大于等于阈值电流时，所述照明控制电路的基准电流等于第二电流，形成第二工作区间；当下一次开关管电流大于等于阈值电流时，再回到第一工作区间。
请参考图4所示，在t11时刻之前，开关管电流IM01小于阈值电流，为第一工作区间，基准电流为第一电流；在t11时刻，开关管电流IM01等于阈值电流，从第一工作区间切换到第二工作区间，基准电流为第二电流；在t11-t12之间，开关管电流IM01一直小于阈值电流；在t12时刻，开关管电流IM01再次等于阈值电流，从第二工作区间切换到第一工作区间，基准电流为第一电流。第一电流和第二电流可以是任何形状，不限于图4中所示的形状。为了提高系统效率，可以设置第二电流小于第一电流，使输入电流下凹。
请参考图3所示，照明控制电路300还包括电流采样电路330和电流控制电路310，电流采样电路330采样开关管电流，得到表征开关管电流的第二电压V2，电流控制电路310通过调节开关管控制极电压G使得所述第二电压接近基准电压；
请参考图5所示，为电流控制电路310的一个实施例。电流控制电路310包括比较器317、触发器318、选择电路314和运放313。比较器317的输入接收第二电压V2和基准电压VREF1，触发器318接收比较器317的输出电压，当第二电压V2小于基准电压VREF1时，触发器318的输出电压V3保持，当第二电压V2大于或者等于基准电压VREF1时，触发器318的输出电压V3翻转。以图4中的波形为例进行说明，在t11时刻之前，第二电压V2小于基准电压VREF1，触发器318的输出电压V3为低，选择电路314的输出VS等于VSA。在t11时刻，第二电压V2等于基准电压VREF1，触发器318的输出翻转，输出电压V3为高，选择电路314的输出VS等于VSB，在t12之前，第二电压V2都小于基准电压VREF1，触发器318的输出电压V3保持在高电压，VS等于VSB。在t12时刻，第二电压V2等于基准电压VREF1，触发器318的输出翻转，输出电压V3为低，选择电路314的输出VS等于VSA。
在第二工作区间，可以设置基准电流随着漏极电压DRAIN的增大而减小，使得输入电流下凹。请参考图6所示，为开关管漏极电压DRAIN、基准电流和开关管电流IM01的波形图。也可以设置基准电流随着开关管控制极电压G的增大而减小，使得输入电流下凹。基准电流的设置不限于上述几种设置方式，可以有各种方式。
对半个工频周期进行计时，得到交流输入的角度或者相位，在第二工作区间，根据所述角度或相位，控制所述基准电流。电流控制电路310中可以存储角度或相位与基准电压之间的关系。比如，设置基准电流与漏极电压DRAIN的变化趋势相反，则可以在电流控制电路310中存储角度或相位和漏极电压之间的对应关系，在第二工作区间，根据计时，得到当前角度或者相位，根据当前角度或者相位得到与漏极电压DRAIN的变化趋势相反的基准电流。
请参考图7所示，也可以采样漏极电压DRAIN，设置基准电流与漏极电压DRAIN的变化趋势相反。照明控制电路300包括电压采样电路320、电流采样电路330和电流控制电路31。所述电流采样电路采样开关管电流，得到表征开关管电流的第二电压V2，电压采样电路采样开关管的漏极电压，得到第一电压V1，电流控制电路通过调节开关管控制极电压使得所述第二电压接近基准电压；在所述第二工作区间，电流控制电路控制基准电压等于第一参考电压VREF1与第四电压之差；
当所述第四电压等于所述第一电压时，在第二工作区间，基准电压VS等于第一参考电压VREF1减去第一电压V1，即VS＝VREF1-V1。参考图8所示，通过电阻R321和电阻R322分压采样所述开关管的漏极电压DRAIN，得到第一电压V1，通过调节电阻R321和R322的阻值来调节输入电流波形。
参考图9所示，第四电压V4等于所述第一电压V1与第一参数K的乘积。则在第二工作区间，基准电压VS＝VREF1-K*V1。当第一参数K为补偿电压或者由补偿电压控制时，则可以实现输出LED灯的恒流。其中，输出电流和基准电流运算放大，得到补偿电压。
在第一工作区间切换到第二工作区间时，由于开关管漏极电压DRAIN并不是和图6中一样，DRAIN电压为零，而是会有一定电压，因此，在参考电流切换时，参考电流会有突变，导致输入电流有突变，影响系统的电磁兼容性。因此，所以，将切换时的DRAIN电压进行采样保持得到保持电压V1’，在第二工作区间，
请参考图10所示，为电流控制电路310的一个实施例。采样保持电路315根据V3在第一工作区间切换到第二工作区间的时候，采样保持第一电压V1，得到保持电压V1’，通过减法电路316得到第一电压V1减去保持电压V1’，乘法电路311将第一参数K乘以(V1-V1’)，得到第四电压V4。在第二工作区间，基准电压VS等于VREF1-K*(V-V1’)。
上述几种方法都可以实现在第二工作区间基准电流随着漏极电压DRAIN的增大而减小。
本发明的另一技术解决方案是提供一种照明控制方法，交流电源经整流得到整流电压对LED灯供电，所述LED灯经过开关管连接到地，调整开关管的控制极电压从而控制所述开关管电流等于基准电流；在半个工频周期中，当所述开关管电流小于阈值电流时，基准电流等于第一电流，形成第一工作区间；当开关管电流大于等于阈值电流时，基准电流等于第二电流，形成第二工作区间；当下一次开关管电流大于等于阈值电流时，再回到第一工作区间。
作为一种实施方式，在第二工作区间，所述第二电流和开关管漏极电压变化趋势相反。
作为一种实施方式，对半个工频周期进行计时，得到交流输入的角度或者相位，在所述第二工作区间，根据所述角度或相位，控制所述基准电流。
本发明的又一技术方案是提供一种照明系统，包括上述照明控制电路。
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 (9)

1.一种照明控制方法，交流电源经整流得到整流电压对LED灯供电，所述LED灯和开关管串联，其特征在于：调整开关管的控制极电压从而控制所述开关管电流等于基准电流；在半个工频周期中，当所述开关管电流小于阈值电流时，基准电流等于第一电流，形成第一工作区间；当开关管电流大于等于阈值电流时，基准电流等于第二电流，形成第二工作区间；当下一次开关管电流大于等于阈值电流时，再回到第一工作区间。
2.根据权利要求1所述的照明控制方法，其特征在于：在所述第二工作区间，所述第二电流和开关管漏极电压变化趋势相反。
3.根据权利要求1所述的照明控制方法，其特征在于：对半个工频周期进行计时，得到交流输入的角度或者相位，在所述第二工作区间，根据所述角度或相位，控制所述基准电流。
4.根据权利要求1所述的照明控制方法，其特征在于：采样开关管电流，得到表征开关管电流的第二电压，采样所述开关管的漏极电压，得到第一电压，通过调节开关管控制极电压使得所述第二电压接近基准电压；在所述第二工作区间，控制所述基准电压等于第一参考电压与所述第四电压之差；
所述第四电压等于所述第一电压，或者所述第四电压等于所述第一电压与第一参数的乘积。
5.一种照明控制电路，交流电源经整流得到整流电压对LED灯供电，所述LED灯和开关管串联，其特征在于：所述照明控制电路调整开关管的控制极电压从而控制所述开关管电流等于基准电流；在半个工频周期中，当所述开关管电流小于阈值电流时，所述照明控制电路的基准电流等于第一电流，形成第一工作区间；当开关管电流大于等于阈值电流时，所述照明控制电路的基准电流等于第二电流，形成第二工作区间；当下一次开关管电流大于等于阈值电流时，再回到第一工作区间。
6.根据权利要求5所述的照明控制电路，其特征在于：还包括电流采样电路和电流控制电路，
所述电流采样电路采样开关管电流，得到表征开关管电流的第二电压，所述电流控制电路通过调节开关管控制极电压使得所述第二电压接近基准电压；
对半个工频周期进行计时，得到交流输入的角度或者相位，在所述第二工作区间，根据所述角度或相位，控制所述基准电流。
7.根据权利要求5所述的照明控制电路，其特征在于：还包括电压采样电路、电流采样电路和电流控制电路，
所述电流采样电路采样开关管电流，得到表征开关管电流的第二电压，电压采样电路采样开关管的漏极电压，得到第一电压，电流控制电路通过调节开关管控制极电压使得所述第二电压接近基准电压；在所述第二工作区间，电流控制电路控制基准电压等于第一参考电压与第四电压之差；
所述第四电压等于所述第一电压，或者所述第四电压等于所述第一电压与第一参数的乘积。
8.根据权利要求7所述的照明控制电路，其特征在于：通过电阻分压采样所述开关管的漏极电压，得到第一电压，通过调节电阻阻值来调节输入电流波形。
9.一种照明系统，包括如权利要求5-8所述任意一项照明控制电路。
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