CN109587880B - 一种可控硅调光led驱动方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种可控硅调光LED驱动方法及电路，获取储能充电电容的充电时间，并依据该充电时间调控LED灯串的导通电流。其可消除可控硅调光中的频闪，满足市场对LED照明的要求。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路领域，具体涉及一种可控硅调光LED驱动电路。
背景技术
LED照明产品的智能调光是未来市场的发展趋势，可控硅调光是常用的技术手段，通过调节可控硅调光器的斩波相位改变导通角大小，实现调光。但是在调光过程中，随着可控硅切角的增大即导通角的减小，电容的充电时间越来越短，放电时间越来越长，会使得电容平均充电电流小于放电电流，最终导致电容储能无法满足一个周期内的LED续流，从而出现频闪；同时，电容放电过程中，也往往由于储能不足无法为LED灯串提供足够的电流，也会导致频闪的出现。
因此，基于可控硅调光技术，亟待设计一套LED照明的驱动方法和电路，以解决上述问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种可控硅调光LED驱动电路，旨在解决现有技术中频闪的问题。
其技术方案如下：
一种可控硅调光LED驱动方法，获取储能充电电容的充电时间，并依据该充电时间调控LED灯串的导通电流。
较佳的，上述导通电流的调控是按照设定规则进行，充电时间越长，通过调控使流过LED灯串的电流越大。
较佳的，上述导通电流的调控是在预设范围内进行，充电时间大于等于tmax时，调控该导通电流为预设的最大电流值ILEDmax；充电时间小于等于tmin时，调控该导通电流为预设的最小电流ILEDmin；其中，max为预设的最大充电时间阈值，所述tmax小于无可控硅调控时该电容的充电时间；tmin为预设的最小充电时间阈值；最小电流ILEDmin为接近0的电流值。
较佳的，其还根据LED灯串负端平均电压的反馈，调控输入电流的平均值，所述输入电流包括流经LED灯串的电流和所述电容的充电电流。
较佳的，其还对总输入电压进行获取，并结合LED灯串负端平均电压的反馈，共同控制输入电流。
一种可控硅调光LED驱动电路，包括整流电路(10)、控制电路(20)、开关管M、LED工作支路(40)、电容C、以及采样电阻R2，所述LED工作支路(40)包括LED灯串、开关管M；其中，所述整流电路(10)连接外部交流电源；所述LED工作支路(40)与电容C并联后一端连接所述整流电路(10)的正端，另一端接地且接地端经所述采样电阻R2后与所述整流电路(10)的负端相连；所述控制电路(20)连接开关管M、采样电阻R2的一端进行采样和驱动控制。
较佳的，所述LED工作支路(40)还包括采样电阻R1，所述采样电阻R1的一端与开关管M的源极、控制电路相连，另一端接地。
较佳的，所述控制电路(20)包括LED电流控制电路(202)，所述LED电流控制电路(202)包括端B4、B5、B6，所述B4端连接开关管M的栅极，所述B5端连接采样电阻R1的一端及开关管M的源极，所述B6端连接整流电路(10)的负端及采样电阻R2的一端。
较佳的，所述控制电路(20)包括充电电流控制电路(201)，所述充电电流控制电路(201)包括B1端、B2端，所述B1端连接整流电路(10)的正端，所述B2端连接LED灯串正端及电容正端。
较佳的，所述控制电路(20)还设有电压反馈控制电路(203)和逻辑控制电路(204)，所述电压反馈控制电路(203)具有B3端，所述B3端连接LED灯串的负端及开关管M的漏极；所述电压反馈控制电路(203)、逻辑控制电路(204)、充电电流控制电路(201)依次连接；或者，所述逻辑控制电路(204)集成在电压反馈控制电路(203)内部，所述电压反馈控制电路(203)的一端连接LED灯串的负端及开关管M的漏极；所述电压反馈控制电路(203)另一端与充电电流控制电路(201)连接。
较佳的，在整流电路(10)的正端和负端之间增设有电压信号采集电路(30)，包括串联的电阻R3和R4，所述电阻R3和R4的公共端B9与所述逻辑控制电路(204)连接。
通过上述技术方案，本发明可获得下列有益技术效果：
(1)通过检测电容充电时间，相应调控LED灯串导通电流，从而克服电容平均充电电流小于放电电流带来的频闪问题，做到无频闪；
(2)基于可控硅切波过程而进行连续调节，可以使整个可控硅调光过程中实现无频闪调光，对于不同的可控硅具有通用性；
(3)通过LED灯串负端平均电压调控输入电流，克服了每个供电周期电容储能不足导致LED灯串电流不充足所产生的频闪问题；
(4)通过检测输入电压的波形反向调整输出电流波形，从而提高效率。
附图说明
图1为不同可控硅切角类型时电压和LED电流的示意图；
图2为本新型提供的一种LED驱动电路示意图；
图3为本新型提供的第二种LED驱动电路示意图；
图4为本新型提供的第三种LED驱动电路示意图；
图5为本新型提供的第四种LED驱动电路示意图；
图6为本新型提供的第三种LED驱动电路中电流电压的示意图。
图中各个标号的含义为：
10-整流电路；20-控制电路；201-充电电流控制电路；202-LED电流控制电路；203-电压反馈控制电路；204-逻辑控制电路；30-电压信号采集电路；40-LED工作支路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图1至附图6，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种可控硅调光LED驱动电路，其获取电容的充电时间，并依据该充电时间调控LED灯串的导通电流。
更具体的，上述导通电流的调控是在预设范围内按照设定规则进行，该充电时间越长，通过调控使流过LED灯串的电流越大，充电时间大于等于tmax时，调控该导通电流为预设的最大电流值ILEDmax；反之，充电时间越短，调控使流过LED灯串的电流越小，充电时间小于等于tmin时，调控该导通电流为预设的最小电流ILEDmin。
其中，tmax为预设的最大充电时间阈值，所述tmax小于无可控硅调控时电容的充电时间；tmin为预设的最小充电时间阈值，可以为0；最小电流ILEDmin为接近0的电流值，优选为0。
在更具体的实施例中，该调控过程如下：
在充电回路中设置电流检测电路，用于检测充电回路导通时间，当电容充电时，电流检测电路检测到有电流流过；当电容放电时，电流检测电路无电流流过。因此，通过检测充电回路中有电流流过的时间便可获得电容的充电时间。
具体的，根据获取的充电时间改变电流控制电路的输出电压值以控制LED灯串导通回路中开关管的导通大小，进而控制回路中电流的大小，并通过回路中采样电阻输入端电压值的反馈，将LED灯串的导通电流精确地调整至预期值。当充电时间增加时，电流控制电路的输出电压升高，即开关管的栅压升高，LED灯串的导通电流随之增加；反之，当充电时间减小时，电流控制电路的输出电压降低，LED灯串的导通电流降低。
以此，克服了可控硅切波过程中电容平均充电电流小于放电电流带来的频闪问题；该调解过程可随可控硅切波过程的连续变化而连续调解，实现了整个可控硅调光过程中无频闪，针对不同可控硅具有通用性。
如图1所示，当可控硅切角较小，不影响电容充电时间时。如图中第一类切角电压波形图所示，充电时间为t1，在电流控制电路作用下LED灯串电流固定为预设的最大电流值ILEDmax；当可控硅切角增大到一定程度后，原本电容的充电时间被切掉，随着切角的进一步增大充电时间越来越短；如图中第二类切角电压波形图所示，t1＞t2＞t3时电流控制电路依据检测到的充电时间适当降低ILED，当可控硅切角进一步增大，致使充电时间极短，甚至如图中第三类切角电压波形所示，充电时间完全被切掉时，t3＝0，在电流控制电路作用下LED灯串电流固定为预设的最小电流值ILEDmin，ILEDmin小于等于Imax的30％，优选为0。
在更为具体的实施例中，其还根据LED灯串负端平均电压的反馈，调控输入电流的平均值，所述输入电流包括流经LED灯串的电流和电容充电电流。当LED灯串负端平均电压大于参考电压V refl时，通过调控减小输入电流的平均值；当LED灯串负端平均电压小于参考电压V refl时，通过调控增大输入电流的平均值。
通过以上反馈调控过程，可以保证每个周期输入电流波谷时电容有足够的储能维持LED灯串的恒流状态，克服了每个供电周期电容储能不足导致LED灯串电流不充足所产生的频闪问题，从而做到无频闪。
在更为具体的实施例中，还增加了对总输入电压(母线输入电压)的获取，根据每个周期的母线输入电压(瞬态)、并结合LED灯串负端平均电压的反馈，共同控制输入电流。根据获得的电压反向调控瞬态输入电流，使瞬态输出电流随母线输入电压的升高而降低，实现了效率优化；同时根据LED灯串负端平均电压的反馈调控输入电流的平均值，保证了LED灯串电流的恒定，做到无频闪。通过该方法即满足了效率优化，同时也解决了LED频闪问题。
为了实现上述的可控硅调光LED驱动方法，本发明还提供了一种可控硅调光LED驱动电路。
该LED驱动电路，包括整流电路10、控制电路20、开关管M、LED工作支路40、电容C、以及采样电阻R2，所述LED工作支路40包括LED灯串、开关管M；其中，所述整流电路10连接外部交流电源；所述LED工作支路40与电容C并联后一端连接所述整流电路10的正端，另一端接地且接地端经所述采样电阻R2后与所述整流电路10的负端相连；所述控制电路20连接开关管M、采样电阻R2的一端进行采样和驱动控制。
具体的，整流电路10将交流电转换为半波直流电VB1，控制电路20用于输入电流IB2及流经LED灯串的电流ILED的控制，所述输入电流IB2包括流经LED灯串的电流ILED和电容充电电流。所述控制电路20根据输入的半波直流电VB1，调控输入电流IB2的大小，并根据检测到的电容充电时间调控流过LED灯串的电流ILED的大小。
进一步的，所述LED工作支路40还包括采样电阻R1，所述采样电阻R1的一端与开关管M的源极、控制电路相连，另一端接地。
在一个具体实施例中，如图2所示，所述控制电路20包括充电电流控制电路201，所述充电电流控制电路201包括B1端、B2端，所述B1端连接整流电路10的正端，所述B2端连接LED灯串正端及电容正端，根据输入的半波直流电VB，调控输入电流IB2的大小。
进一步的，所述控制电路20还包括LED电流控制电路202，所述LED电流控制电路202包括端B4、B5、B6，所述B4端连接开关管M的栅极，所述B5端连接采样电阻R1的一端及开关管M的源极，所述B6端连接整流电路10的负端及采样电阻R2的一端。
其中，所述LED电流控制电路202通过检测采样电阻R2有电流通过的时间t获得电容的充电时间，并与不进行可控硅调控时采样电阻R2有电流通过的时间t1相比较后，在预设范围内按照设定规则调控B4端的输出电压VB4以改变ILED的大小；同时，控制电路20通过检测采样电阻R1输入端的电压VB5，将ILED精确地调整至预期值。由此，克服了可控硅切波过程中电容平均充电电流小于放电电流带来的频闪问题；该调解过程可随可控硅切波过程的连续变化而连续调解，实现了整个可控硅调光过程中无频闪，针对不同可控硅具有通用性。
在一个更具体实施例中，如图3所示，所述控制电路20还设有电压反馈控制电路203和逻辑控制电路204，所述电压反馈控制电路203具有B3端，所述B3端连接LED灯串的负端及开关管M的漏极；所述电压反馈控制电路203、逻辑控制电路204、充电电流控制电路201依次连接；或者，所述逻辑控制电路204集成在电压反馈控制电路203内部，所述电压反馈控制电路203的一端连接LED灯串的负端及开关管M的漏极；所述电压反馈控制电路203另一端与充电电流控制电路201连接。
其中，所述电压反馈控制电路203通过B3端检测LED灯串负端的电压VB3，从而获得VB3的平均电压；所述逻辑控制电路204将VB3的平均电压信号转化为电流信号反馈给充电电流控制电路201，进而调控输入电流IB2，使电容C上的储能在电容C放电时保证LED灯串中有足够电流。
具体的，当LED灯串负端平均电压VB3大于电压反馈控制电路中的参考电压V refl时，电压反馈电路内部放电，输出至充电电流控制电路201的信号减小，所述充电电流控制电路201调控输入电流IB2的平均值相应减小；当LED灯串负端平均电压小于参考电压Vrefl时，电压反馈电路内部充电，输出至充电电流控制电路201的信号增大，所述充电电流控制电路201调控输入电流IB2的平均值增大。通过以上反馈调控过程可以保证每个周期输入电流波谷时电容上有足够的储能维持LED灯串的恒流状态，克服了每个周期电容放电过程中电流不稳定造成的频闪问题，从而做到无频闪。
在另一个更具体实施例中，如图5所示，控制电路20增设有电压信号采集电路30，包括串联的电阻R3和R4，所述电阻R3和R4的公共端B9与所述逻辑控制电路204连接。
其中，所述逻辑控制电路204通过电压检测获得母线输入电压VB1的瞬态电压，同时获取电压反馈控制电路203根据VB3的平均电压所输出的电压反馈信号B7，并根据输入电压VB1与反馈信号B7输出控制信号B8，充电电流控制电路201根据控制信号B8输出充电电流IB2。
具体的，VB9与母线输入电压VB1呈线性关系，因此与整流后的波形相同，为正弦波。所述逻辑控制电路204将检测到的电压VB9与内设的参考电压V ref2通过减法单元相减后使波形反向为V’B9，该信号与B7信号通过加法单元相加后，转换为充电电流控制电路的输入信号B8，获得与母线输入电压波形反向的输出电流IB2。
其具体工作过程如图6所示：
在t1时刻，VB1大于电压VB2，电容C开始充电，VB3的电压开始增大，逻辑控制电路204输出的电流控制信号B8随输入电压VB1的上升而减小，B2端的输出电流IB2也同样随输入电压VB1的上升而减小，在电压VB1最大时，电流IB2最小；随后电压VB1下降，电流控制信号B8上升，输出电流IB2也随之上升；
在t2时刻，电压VB1小于电压VB2，电容C开始放电，输出电流IB2为0；
在t2至t3时刻，电压VB1一直小于电压VB2，电容C持续放电，消耗储能。电压反馈控制电路203检测VB3的平均电压，以保证在放电阶段电容C上的储能使LED灯串中的电流充足。
上述实施例通过获得的电压反向调控瞬态输入电流，使瞬态输出电流随母线输入电压的升高而降低，实现了效率优化；同时，根据LED灯串负端平均电压的反馈调控输入电流的平均值，保证了LED灯串的恒定，做到无频闪；满足了市场上对LED照明的需求。
上述实施例对本公开的原理仅是示意性的。应当理解，本文描述的布置和细节的修改和变型将对本领域技术人员来说显而易见。因此，意图是仅受接下来的专利权利要求的范围限制，而不受通过本文对实施例的描述和说明而提出的具体细节限制。
Claims (4)
1.一种可控硅调光LED驱动电路，其特征在于，包括整流电路（10）、控制电路（20）、开关管M、LED工作支路（40）、电容C、以及采样电阻R2，所述LED工作支路（40）包括LED灯串、开关管M；其中，所述整流电路（10）连接外部交流电源；所述LED工作支路（40）与电容C并联后一端连接所述整流电路（10）的正端，另一端接地且接地端经所述采样电阻R2后与所述整流电路（10）的负端相连；所述控制电路（20）连接开关管M、采样电阻R2的一端进行采样和驱动控制；
其中，
所述LED工作支路（40）还包括采样电阻R1，所述采样电阻R1的一端与开关管M的源极、控制电路相连，另一端接地；
所述控制电路（20）包括LED电流控制电路（202），所述LED电流控制电路（202）包括端B4、B5、B6，所述B4端连接开关管M的栅极，所述B5端连接采样电阻R1的一端及开关管M的源极，所述B6端连接整流电路（10）的负端及采样电阻R2的一端；
所述 LED 电流控制电路（202）通过检测采样电阻 R2 有电流通过的时间t获得电容的充电时间，并与不进行可控硅调控时采样电阻 R2有电流通过的时间t1相比较后，在预设范围内按照设定规则调控 B4端的输出电压VB4以改变ILED的大小；同时，控制电路（20）通过检测采样电阻R1输入端的电压VB5，将ILED精确地调整至预期值。
2.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述控制电路（20）包括充电电流控制电路（201），所述充电电流控制电路（201）包括B1端、B2端，所述B1端连接整流电路（10）的输出正端，所述B2端连接LED灯串正端及电容正端。
3.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述控制电路（20）还设有电压反馈控制电路（203）和逻辑控制电路（204），所述电压反馈控制电路（203）具有B3端，所述B3端连接LED灯串的负端及开关管M的漏极；所述电压反馈控制电路（203）、逻辑控制电路（204）、充电电流控制电路（201）依次连接；
或者，所述逻辑控制电路（204）集成在电压反馈控制电路（203）内部，所述电压反馈控制电路（203）的一端连接LED灯串的负端及开关管M的漏极；所述电压反馈控制电路（203）另一端与充电电流控制电路（201）连接。
4.根据权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，在整流电路（10）的正端和负端之间增设有电压信号采集电路（30），包括串联的电阻R3和R4，所述电阻R3和R4的公共端B9与所述逻辑控制电路（204）连接。
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