CN110582136A - 一种可调光led驱动电路及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种可调光LED驱动电路及控制方法，其电路包括：可控硅调光器、泄放电流电路、LED电路；所述泄放电流电路提供在输入电压未达到所述LED电路的导通电压时所述可控硅调光器所需的电流；其特征在于，还包括：可控硅切波角度检测电路和泄放电流控制电路；所述可控硅调光器导通后，所述可控硅切波角度检测电路获取表征可控硅切波角度的第一电参数信号；所述泄放电流控制电路将所述第一电参数信号与第一阈值进行比较，来控制所述泄放电流电路。另外，还增加输出电流补偿电路，用于将电参数信号与第二阈值进行比较，来控制LED电路的电流。

Description

一种可调光LED驱动电路及控制方法
技术领域
本发明涉及LED驱动电路领域，尤其涉及一种可调光LED驱动电路及控制方法。
背景技术
LED驱动通常采用线性驱动方式，具有结构简单，EMI(Electro-MagneticInterference，电磁干扰)小，并可兼容大部分可控硅调光器实现调光等优势。但是，线性LED驱动在配合可控硅调光器使用时，为了维持可控硅导通，必须要有泄放(bleeder)电流，如图1所示电路，这无疑增加了系统的损耗，降低了系统的效率，无法提高系统的应用功率。
另外，可控硅导通角度较小时会出现闪灯问题，这是由于可控硅切波后输入的峰值电压接近输出LED灯电压时，可控硅调光器切波会出现严重的不对称，使得可控硅切波后的峰值电压非周期性的大于或小于输出LED电压(如图2，Vin_pk1>VLED>Vin_pk2)，导致LED灯电流剧烈变化，且该电流变化的频率小于人眼的识别频率，从而出现人眼可见的闪灯现象。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种可调光LED驱动电路及控制方法。
一方面本发明提出了一种可调光LED驱动电路，包括：可控硅调光器、泄放电流电路、LED电路；所述泄放电流电路提供在输入电压未达到所述LED电路的导通电压时所述可控硅调光器所需的电流；还包括：可控硅切波角度检测电路和泄放电流控制电路；所述可控硅调光器导通后，所述可控硅切波角度检测电路获取表征可控硅切波角度的第一电参数信号；所述泄放电流控制电路将所述第一电参数信号与第一阈值进行比较，来控制所述泄放电流电路。
优选地，所述泄放电流控制电路在检测到所述第一电参数信号大于第一阈值，控制所述泄放电流电路关断，停止提供泄放电流。
优选地，所述泄放电流控制电路将表征流过所述LED电路电流的第二电参数与第三阈值进行比较，当所述第一电参数信号小于所述第一阈值且所述第二电参数信号小于所述第三阈值时，所述泄放电流控制电路控制所述泄放电流电路开启，提供泄放电流。
优选地，所述第一电参数信号对应于输入电压在一个周期内从所述可控硅调光器的起始导通切波角度开始到周期结束期间的平均值。
优选地，所述可控硅切波角度检测电路包括积分电路，所述积分电路用于对输入电压积分，从而提供所述第一电参数信号。
优选地，所述第一电参数信号对应于在一个第二电参数信号采样周期内的参考电压平均值，所述第二电参数信号表征流过所述LED电路的电流。
优选地，所述可控硅切波角度检测电路包括第一运算放大器U1和采样积分电路，所述第一运算放大器U1的正向输入端接第二电参数信号，第一运算放大器U1的反向输入端接第五阈值，第一运算放大器U1的输出端与采样积分电路相连，并且采样积分电路上接参考电压，采样积分电路的输出端接泄放电流控制电路用于将运算处理后的第一电参数信号输入泄放电流控制电路。
优选地，所述第一电参数信号对应于以输入电压上升沿为开始并以第二电参数信号下降沿为结束所确定的一个采样周期内的参考电压平均值，所述第二电参数信号表征流过所述LED电路的电流。
优选地，所述可控硅切波角度检测电路包括第二运算放大器U2、第三运算放大器U3、第一脉冲产生电路A1、第二脉冲产生电路A2、RS触发器以及采样积分电路，所述第二运算放大器U2的正向输入端接输入电压采样信号，第二运算放大器U2的反向输入端接用于提供上升沿采集起始阈值的第六阈值，第三运算放大器U3的反向输入端接第二电参数信号，第三运算放大器U3的正向输入端接用于提供下降沿采集结束阈值的第七阈值，第二运算放大器U2和第三运算放大器U3的输出分别接第一脉冲产生电路A1和第二脉冲产生电路A2的输入，所述第一脉冲产生电路A1和第二脉冲产生电路A2的输出分别接RS触发器的S端和R端，脉冲电路检测到运算放大器产生的翻转信号时向RS触发器输入脉冲信号，RS触发器的输出与采样积分电路相连接，并且采样积分电路上接参考电压，采样积分电路输出端接泄放电流控制电路用于将运算处理后的第一电参数信号输入泄放电流控制电路。
优选地，还包括：输出电流补偿电路，所述输出电流补偿电路将所述第一电参数信号与第二阈值进行比较，来控制流过所述LED电路的电流；其中，第二阈值小于第一阈值并且表明可控硅调光器切波后的输入电压的峰值电压接近LED电路的导通电压。
优选地，所述输出电流补偿电路包括第一跨导放大器；所述第一跨导放大器用于在第一电参数信号小于所述第二阈值时，所述输出电流补偿电路输出电流，以减小流经LED电路的电流的峰值电流。
优选地，所述输出电流补偿电路还包括第二跨导放大器；所述第二跨导放大器用于在第一电参数信号小于第四阈值时，限制所述第一跨导放大器的输出电流；其中所述第二阈值大于所述第四阈值。
优选地，所述泄放电流控制电路包括第一比较放大器对所述第一阈值和第一电参数信号进行比较；第二比较放大器对第三阈值和第二电参数信号进行比较。
优选地，所述泄放电流电路包括电流源和开关电路；所述电流源和所述开关电路串联连接，所述开光电路在所述泄放电流控制电路的控制下泄放开启或泄放关断。
优选地，所述第一阈值、所述第二阈值、所述第三阈值和所述第四阈值可以为电流阈值、电压阈值、时间阈值中的任一阈值。
第二方面，本发明还提出了一种控制方法，包括：可控硅调光器导通后，获取电参数表征可控硅切波角度的第一电参数信号电参数；输入电压是整流桥对流经所述可控硅调光器的交流电进行整流后的全波整流电压并且作为LED电路的驱动电压；其中，泄放电流电路提供在所述输入电压未达到所述LED电路的导通电压时所述可控硅调光器所需的电流；泄放将所述电参数第一电参数信号与第一阈值进行比较，来控制泄放电流电路。
优选地，还包括：当所述第一电参数信号大于所述第一阈值时，泄放关断泄放电流。
优选地，还包括：当所述第一电参数信号小于所述第一阈值时，检测所述第一电参数信号是否小于第二阈值；其中，所述第二阈值小于所述第一阈值并且表明可控硅调光器切波后的输入电压的峰值电压接近LED电路的导通电压；当检测所述第一电参数信号大于所述第二阈值时，保持所述LED电路流过的峰值电流不变；当检测所述第一电参数信号小于所述第二阈值时，减小所述LED电路流过的峰值电流。
优选地，还包括：泄放检测第二电参数，判断第二电参数是否小于第三阈值；其中，所述第二电参数是流过所述LED电路的电流；当所述第二电参数小于所述第三阈值时，泄放电路提供泄放电流；当所述第二电参数大于所述第三阈值时，泄放电路停止提供泄放电流。
优选地，所述第一电参数信号对应于一个周期内输入电压从所述可控硅调光器的起始导通切波角度开始到周期结束期间的平均值。
本发明通过控制泄放电流的开启和关断，提高了线性可控硅LED驱动电路的效率和稳定性，同时解决或改善可控硅调光器小角度闪烁的问题。
附图说明
图1为现有技术中可调光LED驱动电路图；
图2为现有技术中可调光LED驱动电路的可控硅调光器导通较小时Ics电流、LED电流的波形图；
图3为本发明一个周期的整流后的输入电压Vin与可控硅调光器的导通切波角度关系；
图4为现有技术中可调光LED驱动电路的泄放电流造成的功率损耗示意图；
图5为本发明实施例提供的一种可调光LED驱动电路图；
图6为本发明实施例提供的泄放电流电路开启或关闭时功率损耗示意图；
图7为本发明实施例提供的一种可控硅切波角度检测电路示意图；
图8为本发明实施例提供的一种控制泄放电流的泄放电流控制电路示意图；
图9A、9B和9C为本发明实施例提供的三种Ics电流、ILED电流与可控硅调光器切波角度的关系示意图；
图10为本发明实施例提供的可控硅切波角度检测电路降低Ics的峰值电流时对应的泄放电流示意图；
图11为本发明实施例提供的一种解决闪灯的输出电流补偿电路示意图；
图12为本发明实施例提供的一种改善小角度闪灯的输出电流补偿电路示意图；
图13为本发明实施例提供的一种泄放电流的控制方法流程图；
图14为本发明实施例提供的另一种可调光LED驱动电路图；
图15为本发明检测第二电参数信号实施例电路图；
图16为本发明实施例提供的又一种可调光LED驱动电路图；
图17为本发明检测输入电压及第二电参数信号实施例的电路图；
图18为本发明检测输入电压及第二电参数信号实施例的波形图。
具体实施方式
为使本发明实施例的技术方案以及优点表达的更清楚，下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
以下本发明实施例中，对可控硅调光器10的导通切波角度的描述统一用角度量。图3示意了一个周期的整流后的输入电压Vin，其中θ1为最小的起始导通切波角度，导通切波可能发生在θ1-π之间的任意角度。θ2是可控硅调光器的起始导通切波角度的一个可能示例，且θ1<θ2。π-θ1和π-θ2为分别为θ1和θ2角度下的可控硅调光器的导通宽度。输入电压Vin的最大值Vpeak出现在π/2的角度。
图1是现有技术中一种可调光LED驱动电路，其包括：AC电源、可控硅调光器10、整流桥、泄放电流电路20、LED电路30、功率控制电路40、MOS管50和采样电阻Rcs。在该电路中，可控硅调光器10和整流桥的输入端串联连接，并且由AC电源供电。整流桥的一个输出端接地，另一个输出端连接输入电压Vin；整流桥的输出端提供全波整流电压，作为输入电压Vin，所述输入电压作为驱动LED电路的驱动电压。
LED电路30、MOS管50和采样电阻Rcs依次串联，LED电路30的另一端连接输入电压Vin，采样电阻Rcs的另一端接地；泄放电流电路20的一端连接输入电压Vin，其另一端接地；功率控制电路40的第一输入端连接基准电压VREF，其第二输入端连接在MOS管50和电阻Rcs中间，其输出端连接在MOS管50的栅极。在一个例子中，LED电路30包括串联的LED灯和与之并联的电阻电容电路。
可控硅调光器10导通后，需要有一定的电流来维持其导通，在输入电压Vin未达到LED电路30的导通电压VLED前，LED电路30未导通，因此通过增加泄放电流电路20来提供一个电流，使可控硅调光器10导通；在输入电压Vin到达LED电路30的导通电压后，LED电路30导通，电路会产生电流，这时可控硅调光器10需要的电流可以由LED电路30的电流来替代。另外在输入电压Vin小于LED电路30的导通电压时，LED电路30也不能导通，此时可控硅调光器10也需要泄放电流电路20来提供电流。
由于泄放电流电路20产生的泄放电流不是负载电流，会造成大量损耗。可控硅调光器10一般都有最大导通宽度。图4示意了在最大导通宽度下的电路损耗情况。如图4所示，电路总的损耗为Ptotal＝PA+PB+PC。其中PA及PC为泄放电流造成的损耗，PB为线性LED驱动固有的损耗，即输入电压与LED电压压差产生的损耗。与开始导通直至输入电压Vin大于LED电路30的导通电压这一阶段的损耗PA相比，输入电压Vin减小直至小于LED电路30的导通电压这一阶段泄放电流的损耗PC较大。
图5为本发明实施例提供的一种可调光LED驱动电路图。如图5所示，在可调光LED驱动电路上，增加了可控硅切波角度检测电路60和泄放电流控制电路70。其中，可控硅切波角度检测电路60的输入端连接输入电压Vin，输出端连接泄放电流控制电路70的第一输入端；然后泄放电流控制电路70的第二输入端连接在MOS管50的漏极和电阻Rcs之间，其输出端连接在泄放电流电路20。
在可控硅调光器10导通后，交流电源电压Vac经可控硅调光器10导通角切波后，以全波整流电压的方式提供给可控硅切波角度检测电路60，可控硅切波角度检测电路60检测可控硅调光器10的起始导通切波角度θ，然后通过可控硅调光器10的起始导通切波角度θ转化出一个电参数信号Vout。
电参数信号Vout表征可控硅切波角度。在一个例子中，电参数信号Vout对应于输入电压Vin在一个周期内从可控硅调光器10的起始导通切波角度开始到周期结束期间的平均值。
在LED电路30导通前，泄放电流控制电路70在接收到可控硅切波角度检测电路60输出的电参数信号Vout后，根据其内部设置的第一阈值，将电参数信号Vout与第一阈值进行比较。当电参数信号Vout小于第一阈值时，泄放电流控制电路70开启泄放电流电路20的导通，提供泄放电流；当电参数信号Vout大于第一阈值时，泄放电流控制电路70关断泄放电流电路20，停止提供泄放电流。
优选地，当电参数信号Vout大于第一阈值时，可以先关断泄放电流，延迟1ms后再开启泄放电流电路20，提供一个较小的泄放电流。
优选地，当电参数信号Vout大于第一阈值时，泄放电流电路20提供一个较小的泄放电流。
在一个实施例中，泄放电流控制电路70中设置的第一阈值基本满足公式(1)的要求，即：
PA+PB≥PB1+PC (1)
图6为泄放电流电路开启或关闭时功率损耗示意图。图6示意有两个半波，左边的半波对应于可控硅调光器10处于最大导通宽度情况下的损耗情况，该损耗为PA+PB。右边的半波对应于可控硅调光器10处于任意导通宽度的情况，其时的损耗为PB1+PC。如果PB1较大，条件(1)不满足，则需要考虑关闭泄放电流电路20，或者降低其电流损耗。
在一个例子中，第一阈值对应于输入电压Vin在一个可控硅调光器10具有第一起始导通切波角度的周期内从第一起始导通切波角度开始到周期结束期间的平均值；其中，在可控硅调光器10具有该第一起始导通切波角度的周期内线性LED驱动的损耗(PA部分)和泄放电流电路20在未调整输出电流的情况下的电路损耗(PB部分)之和与在具有最小起始导通切波角度的周期内线性LED驱动的损耗(PB1部分)和输入电压Vin未达到所述LED电路30的导通电压前泄放电流电路的电路损耗(PC部分)之和相当。也就是说此时设置的第一阈值即为临界值，如果第一阈值对应的平均值大于这个临界值，则电路就不能起到降低功耗的作用。
在一个实施例中，如图7所示提供的一种可控硅切波角度检测电路60，包括积分电路。在一个例子中，积分电路由电阻Rset1、电阻Rset2和电容Cset1构成。电阻Rset1和电阻Rset2构成分压电路连接在Vin和地之间，电容Cset1和电阻Rset2并联。图7所述电路，首先将Vin通过电阻Rset1及Rset2分压以产生泄放控制电路可以处理的电压，电容Cset1将上述电压进行积分滤波，所产生的Vout即为输入电压Vin从所述可控硅调光器10的起始导通切波角度开始到周期结束期间等比例缩小后的平均值。
可选地，在可控硅切波角度检测电路60中，可在电阻Rset1和电阻Rset2的两电阻中间节点到电容Cset1之间加一个电阻Rset3，使电参数信号Vout的纹波更好。
输入电压Vin输入到可控硅切波角度检测电路60时，可控硅切波角度检测电路60通过电阻电容串并联的方式检测可控硅调光器10的切波角度，从而将可控硅调光器10的起始导通切波角度θ转化为一个具体的电参数信号Vout。可控硅调光器10的初始电压值可以通过调整电阻Rset1和电阻Rset2的电阻比例灵活设置，且电容Cset1的电容越大电参数信号Vout的纹波越小。在电阻电容参数确定的情况下，电参数信号Vout的电压随着可控硅调光器10的起始导通切波角度θ的增大而逐渐减小，由公式(2)可得到：
其中，交流电压Vac＝Vpeak·sinθ，Vpeak表示交流电源的电压最大值，θ表示可控硅调光器10的输入电压起始导通切波角度。
优选地，第一阈值以电压阈值VREF1为例，则可控硅调光器10起始导通角阈值θth由公式(2)反推可得：
根据公式(3)可知，第一阈值确定了可控硅调光器10导通角度阈值θth。当可控硅调光器10起始导通角度θ<θth时，泄放电流控制电路70关断泄放电流电路20的导通，停止提供泄放电流；当可控硅起始导通角度θ>θth时，泄放电流控制电路70开启泄放电流电路20的导通，提供泄放电流。
可选地，泄放电流可以为可变电流，当可控硅调光器10起始导通角θ<θth时，泄放电流电路20停止提供泄放电流，经过特定延迟时间后，再提供一个较小的泄放电流。
可选地，泄放电流可以为可变电流，当可控硅调光器10起始导通角θ<θth时，泄放电流电路20提供一个较小的泄放电流，以实现可控硅调光器10关断后对母线放电。
在控制泄放电流的一个实施例中，泄放电流控制电路70接收到电参数信号Vout大于第一阈值，控制泄放电流电路20关断，停止提供泄放电流；此时由于LED电路30导通，泄放电流控制电路70开始接收到采样电阻Rcs的电压Vcs，该电压表征流过所述LED电路30的电流，下文将电压Vcs称为电参数信号Vcs；然后与内置的第三阈值进行比较，当电参数信号Vout小于第一阈值且电压Vcs小于第三阈值时，泄放电流控制电路70控制泄放电流电路20开启，提供泄放电流。
如图14所示，可控硅切波角度检测电路60的实施例不仅上述一种通过检测输入电压Vin得到表征可控硅切波角度电参数信号Vout的实施例，还可以通过检测电参数信号Vcs得到电参数信号Vout。为加以区分本段说明将电参数信号Vcs以及电参数信号Vout分别命名为第一电参数信号Vout以及第二电参数信号Vcs。图14中可控硅切波角度检测电路60的输入接MOS管50的源极和电阻Rcs之间的公共端，可控硅切波角度检测电路60的输出分别与输出电流补偿电路80及泄放电流控制电路70相接，第一电参数信号Vout对应于在一个第二电参数信号Vcs采样周期内的参考电压平均值，所述第二电参数信号Vcs表征流过所述LED电路30的电流。
检测第二电参数信号实施例的电路如图15所示，图15中的可控硅切波角度检测电路60包括第一运算放大器U1和采样积分电路61，所述第一运算放大器U1的正向输入端接第二电参数信号Vcs，第一运算放大器U1的反向输入端接第五阈值，可控硅切波角度检测电路60对大于第五阈值的第二电参数信号Vcs进行采样，第一运算放大器U1的输出端与采样积分电路61相连，并且采样积分电路61上接参考电压，采样积分电路61的输出端接泄放电流控制电路70用于将运算处理后的第一电参数信号Vout输入泄放电流控制电路70。优选地，第一运算放大器U1的输出端与采样积分电路61的输入端之间还设有串联设置的两个非门。两个非门之间的公共端与采样积分电路61中的其中一个开关的控制端相连，与采样积分电路61相连的非门的输出端与采样积分电路61中的另一个开关的控制端相连，串联设置的两个开关一端上接参考电压另一端接地，两个开关公共端接积分电阻，积分电阻与地之间还设有积分电容。第一运算放大器U1根据第二电参数信号Vcs与第五阈值的比较结果控制采样积分电路61的充放电时间进而得到表征可控硅切波角度的第一电参数信号Vout。通过检测电参数信号Vcs来获取表征可控硅切波角度电参数信号Vout的方式提高了检测准确度，同时采样过程更为简便可靠。
如图16所示，可控硅切波角度检测电路60的实施例还可以通过同时检测输入电压Vin以及第二电参数信号Vcs得到电参数信号Vout。图16中可控硅切波角度检测电路60的输入不仅与MOS管50的源极和电阻Rcs之间的公共端相连，还与LED驱动电路的电压母线相连用于采集输入电压Vin。第一电参数信号Vout对应于以输入电压Vin上升沿为开始并以第二电参数信号Vcs下降沿为结束所确定的一个采样周期内的参考电压平均值。
检测输入电压及第二电参数信号实施例的电路如图17所示，图17中可控硅切波角度检测电路60包括第二运算放大器U2、第三运算放大器U3、第一脉冲产生电路A1、第二脉冲产生电路A2、RS触发器以及采样积分电路61，所述第二运算放大器U2的正向输入端接输入电压采样信号Vdect，第二运算放大器U2的反向输入端接用于提供上升沿采集起始阈值的第六阈值，第三运算放大器U3的反向输入端接第二电参数信号Vcs，第三运算放大器U3的正向输入端接用于提供下降沿采集结束阈值的第七阈值，第二运算放大器U2和第三运算放大器U3的输出分别接第一脉冲产生电路A1和第二脉冲产生电路A2的输入，所述第一脉冲产生电路A1和第二脉冲产生电路A2的输出分别接RS触发器的S端和R端，脉冲电路检测到运算放大器产生的翻转信号时向RS触发器输入脉冲信号，RS触发器的输出与采样积分电路相连接，并且采样积分电路上接参考电压。具体地，当检测到输入电压Vin达到上升沿阈值时第二运算放大器U2产生第一翻转信号X1，第一脉冲产生电路A1检测到第一翻转信号X1向RS触发器输入第一脉冲信号Y1，同样地，当检测到第二电参数信号Vcs达到下降沿阈值时第三运算放大器U3产生第二翻转信号X2，第二脉冲产生电路A2检测到第二翻转信号X2向RS触发器输入第二脉冲信号Y2。进一步由图17及图18的波形可知，RS触发器的Q端和端分别与采样积分电路61中两个开关的控制端相连，串联设置的两个开关一端上接参考电压另一端接地，两个开关公共端接积分电阻，积分电阻与地之间还设有积分电容。RS触发器根据输入电压Vin达到上升沿时刻以及第二电参数信号Vcs达到下降沿时刻控制采样积分电路61的充放电时间进而得到表征可控硅切波角度的第一电参数信号Vout。采样积分电路61输出端接泄放电流控制电路70用于将运算处理后的第一电参数信号Vout输入泄放电流控制电路70。由图18可知，本实施例中的可控硅切波角度检测电路60检测角度范围较大，能够检测到可控硅导通θ1开始至第二电参数信号Vcs关断之间任意时刻角度，并且同时检测输入电压Vin及第二电参数信号Vcs，提高了检测角度的精准性，保证后续泄放电路控制的稳定性。
图8示意了一种泄放电流控制电路70的一种结构，该电路结构侧重在解决LED电路30导通后的泄放电流控制，当然，还可以采取其它形式的或者更为复杂的电路。泄放电流控制电路70包括对所述第一阈值和第一电参数信号进行比较的第一比较放大器、对第三阈值和电参数信号Vcs进行比较的第二比较放大器。泄放电流控制电路70还可以包括逻辑门电路(在图中示意为与门)，根据第一比较放大器和第二比较放大器的比较结果控制泄放电流电路20。该电路中两个比较放大器的输出端都连接到与门的两个输入端上，其中第一比较放大器的正向输入端输入第一阈值，其反向输入端连接电参数信号Vout，第二比较放大器的正向输入端输入第三阈值，反向输入端输入电参数信号Vcs；与门根据两个比较器输出的电平来控制泄放电流电路20的关断和开启。
当电参数信号Vout大于第一阈值时，意味着起始导通角小，第一比较放大器输出低电平，此时与门关断泄放电流电路20的导通，停止提供泄放电流；当电参数信号Vout小于第一阈值时，意味着起始导通角大，第一比较放大器输出高电平，且当电参数信号Vcs大于第三阈值时，第二比较放大器输出低电平，此时与门关断泄放电流电路20的导通，停止提供泄放电流；当电参数信号Vout小于第一阈值时，第一比较放大器输出高电平，且当电参数信号Vcs小于第三阈值时，第二比较放大器输出高电平，此时与门开启泄放电流电路20的导通，提供泄放电流。
可选地，如果当可控硅调光器10导通后，泄放电流控制电路70接收的电参数信号Vcs始终小于第三阈值时，即使电参数信号Vout大于第一阈值，泄放电流控制电路70始终开启所述泄放电流电路20，来提供泄放电流。
可选地，泄放电流电路20中所用的NMOS管，可以为NPN/PNP以及PMOS等开关管。
在上述可调光LED驱动电路中，通过可控硅切波角度检测电路60输出电参数信号Vout后，泄放电流控制电路70比较电参数信号Vout大于第一阈值时，控制泄放电流电路20停止提供泄放电流，来提高系统的工作效率；当电参数信号Vout小于第一阈值且电参数信号Vcs小于第三阈值时，控制泄放电流电路20再次提供泄放电流，以保证系统的稳定性。
对于交流供电的可调光LED驱动电路中，可控硅调光器10切波后输入的峰值电压Vin_pk接近输出LED灯电压VLED一定范围时(Vin_pk-VLED＜△V)，可控硅调光器10切波出现严重不对称现象，造成闪灯；而如果可控硅调光器10切波后输入的峰值电压Vin_pk与LED灯电压VLED的差值大于等于该范围(Vin_pk-VLED≥△V)，则可控硅调光器10就不会出现这种严重不对称现象，也就不会出现闪灯。所以在可控硅调光器10切波后的输入峰值电压Vin_pk与LED灯电压VLED的差值大于等于该范围(Vin_pk-VLED≥△V)时就将LED电流下降至零或者较低值，则可以解决或改善闪灯的问题。
为了解决上述问题，本发明在可控硅切波角度检测电路60和功率控制电路40之间增加一个输出电流补偿电路80，并将功率控制电路40的输入端改为与输出电流补偿电路80的输出端连接。可控硅切波角度检测电路60的输出端连接输出电流补偿电路80的第一输入端。
在输出电流补偿电路80接收到可控硅切波角度检测电路60输出的电参数信号Vout时，根据其内部设置的第二阈值，将电参数信号Vout与第二阈值进行比较。当电参数信号Vout小于第二阈值，意味着切波后输入的峰值电压可能接近输出LED灯电压VLED一定范围，输出电流补偿电路80控制LED电路30的电流逐渐减小；电参数信号Vout越小，则输出电流补偿电路80调整控制LED电路30的电流的幅度越大，直到Vin_pk-VLED≥△V时，输出电流补偿电路将LED电路30的峰值电流降为零，或者降低到一个较小值，此时，可解决闪灯或很大程度上改善闪灯。
优选地，功率控制电路40的反向输入端改为与输出电流补偿电路80的输出端连接，实现由功率控制电路40来控制Ics峰值电流的下降斜率。
优选地，泄放电流控制电路70第二输入端连接在MOS管50和采样电阻Rcs中间，实现泄放电流控制电路70实时检测电参数信号Vcs，当电参数信号Vcs小于其内部设置的第三阈值时，泄放电流电路20一直提供电流，以维持可控硅调光器10导通。
其中，Ics峰值电流表示经过采样电阻Rcs的输出电流，电参数信号Vcs表征流过LED电路(30)的电流，且Vcs＝Ics*Rcs。
在一个实施例中，如图9A、9B和9C所示提供的三种可控硅调光器10切波角度、Ics电流与ILED电流的关系。图9A、9B和9C中的可控硅调光器10切波角度θ分别为θ1、θ2和θ3，切波后输入的峰值电压分别为Vin_pk1′、Vin_pk2′、VLED+△V。且切波角度θ1<θ2<θ3，切波后的输入峰值电压Vin_pk1′>Vin_pk2′>VLED+△V。
当可控硅切波角度检测电路60检测到可控硅调光器10的切波角度θ到达第二阈值所设定的θ1(如图9A所示，切波角度θ小于或等于θ1时，Ics峰值电流恒为Ipk1)时，输出电流补偿电路80开始减小Ics的峰值电流，并且随着可控硅调光器10的切波角度θ的逐渐增大，Ics的峰值电流持续下降(如图9B所示，Ics峰值电流下降至Ipk2，Ipk2<Ipk1)，此时LED的电流也随着Ics峰值电流的下降而下降；当可控硅切波角度检测电路60检测到可控硅调光器10的起始切波角度θ增大至θ3(如图9C所示，此时可控硅调光器10切波后输入的峰值电压VLED+△V)时，输出电流补偿电路80会将Ics的峰值电流下降至零。如果Ics的峰值电流在输入电压Vin仍大于LED导通电压VLED之前降为零，则可解决闪灯问题；如果Ics的峰值电流在输入电压Vin小于LED导通电压VLED之后降为较小值，则可很大程度上改善小角度闪灯问题。
在一个实施例中，如图10所示提供的可控硅切波角度检测电路60降低Ics的峰值电流时对应的泄放电流，在Ics的峰值电流开始逐渐下降时，泄放电流控制电路70实时检测电参数信号VCS，当电参数信号VCS小于第三阈值后，泄放电流电路20一直提供电流，以维持可控硅调光器10的导通。
在解决闪灯问题的一个实施例中，如图11所示，本发明提出了一种输出电流补偿电路80，包括第一跨导放大器GM和补偿电阻Rcomp。该电路中第一跨导放大器输出端通过单向导通的二极管和补偿电阻Rcomp连接到MOS管的漏极，其正向输入端输入第二阈值，反向输入端耦合用于接收可控硅切波角度检测电路60产生的电参数信号Vout。
输出电流补偿电路80检测输入到第一跨导放大器反向输入端的电参数信号Vout的电压值。如果电参数信号Vout的电压值减小到第二阈值，则第一跨导放大器的输出端开始输出一个补偿电流Icomp，该补偿电流Icomp会在补偿电阻Rcomp上产生一个补偿电压Vcomp(Vcomp＝Icomp×Rcomp)，从而减小Ics的峰值电流。如果电参数信号Vout继续减小，则补偿电流Icomp逐渐增大，Ics峰值电流逐渐减小，LED电流也逐渐下降。如果电参数信号Vout减小到某一设定量(也即图9C中切波角度为θ3度，可控硅调光器10切波后输入的峰值电压为VLED+△V)，补偿电压Vcomp增加到与功率控制电路40中VREF相等时，Ics的峰值电流下降至零，LED电路30上的电流也下降至零，使得可控硅调光器10未出现严重不对称之前将LED电流下降至零，从而实现解决闪灯问题。
在改善小角度闪灯问题的一个实施例中，如图12所示，本发明提出了另一种输出电流补偿电路80，包括第一跨导放大器、第二跨导放大器和补偿电阻Rcomp。第一跨导放大器正向输入端输入第二阈值，其反向输入端和第二跨导放大器正向输入端连接以接收电参数信号Vout，第二跨导放大器反向输入端输入第四阈值；第一跨导放大器GM1的输出端经一个单向(输出方向)导通的二极管后，第二跨导放大器GM2的输出端经另一个相反方向(输入方向)单向导通的二极管后，耦合在一起，然后经补偿电阻Rcomp耦合到MOS管50的漏极；其中第二阈值大于第四阈值。当电参数信号Vout下降至第四阈值后，第二跨导放大器开始限制第一跨导放大器的输出电流，从而将Ics限制在一个较小值，从而实现很大程度上改善小角度闪灯问题。
可选地，上述提到的第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值可以为电流阈值、电压阈值、时间阈值等等中的任一阈值，本发明最优选的是电压阈值，其次是时间阈值。
图13为本发明实施例提供的一种控制方法流程图。如图13所示，本发明还提供了一种控制方法，具体步骤包括：
步骤S1302，可控硅调光器导通后；
步骤S1302，获取电参数信号Vout，其中所述电参数信号Vout对应于输入电压Vin从所述可控硅调光器10的起始导通切波角度开始到周期结束期间的平均值，输入电压Vin是整流桥对流经所述可控硅调光器10的交流电整流后得到的全波整流电压，输入电压Vin是LED电路的驱动电压；
步骤S1303，泄放电流控制电路70将电参数信号Vout与第一阈值进行比较，来控制泄放电流电路20；当电参数信号Vout大于所述第一阈值时，执行步骤S1304；当电参数信号Vout小于第一阈值时，执行步骤S1305；
在一个例子中，第一阈值对应于输入电压Vin在一个可控硅调光器10具有第一起始导通切波角度的周期内从第一起始导通切波角度开始到周期结束期间的平均值；其中，在可控硅调光器10具有该第一起始导通切波角度的周期内线性LED驱动的损耗和泄放电流电路20在未调整输出电流的情况下的电路损耗之和与在具有最小起始导通切波角度的周期内线性LED驱动的损耗和输入电压Vin未达到所述LED电路30的导通电压前泄放电流电路的电路损耗之和相当。
步骤S1304，泄放电流控制电路70关断泄放电流电路20的导通，停止提供泄放电流，然后执行步骤S1301；
步骤S1305，输出电流补偿电路80检测电参数信号Vout是否小于第二阈值；
步骤S1306，当输出电流补偿电路80检测输入电压Vout大于第二阈值时，输出电流补偿电路80保持输出电流的峰值电流不变，执行步骤S1308；
步骤S13107，当输出电流补偿电路80检测输入电压Vout小于第二阈值时，输出电流补偿电路80减小输出电流的峰值电流，执行步骤S1308；
步骤S1308，泄放电流控制电路70检测电参数信号Vcs，判断所述电参数信号Vcs是否小于第三阈值；所述电参数信号Vcs表征流过所述LED电路(30)的电流；
步骤S1309，当电参数信号Vcs小于第三阈值时，泄放电流控制电路70开启泄放电流电路20的导通，提供泄放电流，然后执行步骤S1308；
步骤S1310，当电参数信号Vcs大于第三阈值时，泄放电流控制电路70关断泄放电流电路20的导通，停止提供泄放电流。然后执行步骤S1301。
其中，该方法中步骤S1303将将电参数信号Vout与第一阈值进行比较，其实也就是对可控硅调光器10的起始导通角度θ和第一阈值决定的导通角度θth进行比较。
优选地，步骤S1304中当可控硅调光器切波的起始导通角度θ小于第一阈值决定的起始导通角度θth时，泄放电流电路20提供一个较小的泄放电流。
优选地，步骤S1304中当可控硅调光器切波的起始导通角度θ小于第一阈值决定的起始导通角度θth时，可以先关断泄放电流，延迟1ms后再开启泄放电流电路20，提供一个较小的泄放电流。
本发明通过控制泄放电流的开启和关断，提高了线性可控硅LED驱动电路的效率和稳定性，同时解决或改善可控硅调光器小角度闪烁的问题。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种可调光LED驱动电路，包括：可控硅调光器(10)、泄放电流电路(20)、LED电路(30)；所述泄放电流电路(20)提供在输入电压(Vin)未达到所述LED电路(30)的导通电压时所述可控硅调光器(10)所需的电流；其特征在于，还包括：可控硅切波角度检测电路(60)和泄放电流控制电路(70)；
所述可控硅调光器(10)导通后，所述可控硅切波角度检测电路(60)获取表征可控硅切波角度的第一电参数信号(Vout)；
所述泄放电流控制电路(70)将所述第一电参数信号(Vout)与第一阈值进行比较，来控制所述泄放电流电路(20)。
2.根据权利要求1所述的可调光LED驱动电路，其特征在于，所述泄放电流控制电路(70)在检测到所述第一电参数信号(Vout)大于第一阈值，控制所述泄放电流电路(20)关断，停止提供泄放电流。
3.根据权利要求1所述的可调光LED驱动电路，其特征在于，所述泄放电流控制电路(70)将表征流过所述LED电路(30)电流的第二电参数(Vcs)与第三阈值进行比较，当所述第一电参数信号(Vout)小于所述第一阈值且所述第二电参数信号(Vcs)小于所述第三阈值时，所述泄放电流控制电路(70)控制所述泄放电流电路(20)开启，提供泄放电流。
4.根据权利要求1所述的可调光LED驱动电路，其特征在于，所述第一电参数信号(Vout)对应于输入电压(Vin)在一个周期内从所述可控硅调光器(10)的起始导通切波角度开始到周期结束期间的平均值。
5.根据权利要求1或4所述的可调光LED驱动电路，其特征在于，所述可控硅切波角度检测电路(60)包括积分电路，所述积分电路用于对输入电压(Vin)积分，从而提供所述第一电参数信号(Vout)。
6.根据权利要求1所述的可调光LED驱动电路，其特征在于，所述第一电参数信号(Vout)对应于在一个第二电参数信号(Vcs)采样周期内的参考电压平均值，所述第二电参数信号(Vcs)表征流过所述LED电路(30)的电流。
7.根据权利要求6所述的可调光LED驱动电路，其特征在于，所述可控硅切波角度检测电路(60)包括第一运算放大器U1和采样积分电路(61)，所述第一运算放大器U1的正向输入端接第二电参数信号(Vcs)，第一运算放大器U1的反向输入端接第五阈值，第一运算放大器U1的输出端与采样积分电路(61)相连，并且采样积分电路(61)上接参考电压，采样积分电路(61)的输出端接泄放电流控制电路(70)用于将运算处理后的第一电参数信号(Vout)输入泄放电流控制电路(70)。
8.根据权利要求1所述的可调光LED驱动电路，其特征在于，所述第一电参数信号(Vout)对应于以输入电压(Vin)上升沿为开始并以第二电参数信号(Vcs)下降沿为结束所确定的一个采样周期内的参考电压平均值，所述第二电参数信号(Vcs)表征流过所述LED电路(30)的电流。
9.根据权利要求8所述的可调光LED驱动电路，其特征在于，所述可控硅切波角度检测电路(60)包括第二运算放大器U2、第三运算放大器U3、第一脉冲产生电路A1、第二脉冲产生电路A2、RS触发器以及采样积分电路(61)，所述第二运算放大器U2的正向输入端接输入电压采样信号(Vdect)，第二运算放大器U2的反向输入端接用于提供上升沿采集起始阈值的第六阈值，第三运算放大器U3的反向输入端接第二电参数信号(Vcs)，第三运算放大器U3的正向输入端接用于提供下降沿采集结束阈值的第七阈值，第二运算放大器U2和第三运算放大器U3的输出分别接第一脉冲产生电路A1和第二脉冲产生电路A2的输入，所述第一脉冲产生电路A1和第二脉冲产生电路A2的输出分别接RS触发器的S端和R端，脉冲电路检测到运算放大器产生的翻转信号时向RS触发器输入脉冲信号，RS触发器的输出与采样积分电路(61)相连接，并且采样积分电路(61)上接参考电压，采样积分电路(61)输出端接泄放电流控制电路(70)用于将运算处理后的第一电参数信号(Vout)输入泄放电流控制电路(70)。
10.根据权利要求1所述的可调光LED驱动电路，其特征在于，还包括：输出电流补偿电路(80)，所述输出电流补偿电路(80)将所述第一电参数信号(Vout)与第二阈值进行比较，来控制流过所述LED电路(30)的电流；其中，第二阈值小于第一阈值并且表明可控硅调光器切波后的输入电压的峰值电压接近LED电路的导通电压(VLED)。
11.根据权利要求10所述的可调光LED驱动电路，其特征在于，所述输出电流补偿电路(80)包括第一跨导放大器；所述第一跨导放大器用于在第一电参数信号(Vout)小于所述第二阈值时，所述输出电流补偿电路(80)输出电流，以减小流经LED电路的电流的峰值电流。
12.根据权利要求11所述的可调光LED驱动电路，其特征在于，所述输出电流补偿电路(80)还包括第二跨导放大器；所述第二跨导放大器用于在第一电参数信号(Vout)小于第四阈值时，限制所述第一跨导放大器的输出电流；其中所述第二阈值大于所述第四阈值。
13.根据权利要求2所述的可调光LED驱动电路，其特征在于，所述泄放电流控制电路(70)包括第一比较放大器对所述第一阈值和第一电参数信号(Vout)进行比较；第二比较放大器对第三阈值和第二电参数信号(Vcs)进行比较。
14.根据权利要求1所述的可调光LED驱动电路，其特征在于，所述泄放电流电路(20)包括电流源和开关；所述电流源和所述开关电路串联连接，所述开关电路在所述泄放电流控制电路(70)的控制下泄放开启或泄放关断。
15.根据权利要求1-14之一所述的可调光LED驱动电路，其特征在于，所述第一阈值、所述第二阈值、所述第三阈值和所述第四阈值可以为电流阈值、电压阈值、时间阈值中的任一阈值。
16.一种控制方法，其特征在于，包括：
可控硅调光器(10)导通后，获取电参数表征可控硅切波角度的第一电参数信号(Vout)电参数；输入电压(Vin)是整流桥对流经所述可控硅调光器(10)的交流电进行整流后的全波整流电压并且作为LED电路的驱动电压；其中，泄放电流电路(20)提供在所述输入电压(Vin)未达到所述LED电路(30)的导通电压时所述可控硅调光器(10)所需的电流；
泄放将所述电参数第一电参数信号(Vout)与第一阈值进行比较，来控制泄放电流电路(20)。
17.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，还包括：
当所述第一电参数信号(Vout)大于所述第一阈值时，泄放关断泄放电流。
18.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，还包括：
当所述第一电参数信号(Vout)小于所述第一阈值时，检测所述第一电参数信号(Vout)是否小于第二阈值；其中，所述第二阈值小于所述第一阈值并且表明可控硅调光器切波后的输入电压的峰值电压接近LED电路(30)的导通电压(VLED)；
当检测所述第一电参数信号(Vout)大于所述第二阈值时，保持所述LED电路(30)流过的峰值电流不变；
当检测所述第一电参数信号(Vout)小于所述第二阈值时，减小所述LED电路(30)流过的峰值电流。
19.根据权利要求18所述的控制方法，其特征在于，还包括：
泄放检测第二电参数(Vcs)，判断第二电参数(Vcs)是否小于第三阈值；其中，所述第二电参数(Vcs)是流过所述LED电路(30)的电流；
当所述第二电参数(Vcs)小于所述第三阈值时，泄放电路提供泄放电流；
当所述第二电参数(Vcs)大于所述第三阈值时，泄放电路停止提供泄放电流。
20.根据权利要求18所述的控制方法，其特征在于，所述第一电参数信号(Vout)对应于一个周期内输入电压(Vin)从所述可控硅调光器(10)的起始导通切波角度开始到周期结束期间的平均值。
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