CN111182687B - 一种调光控制电路、其驱动装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种调光控制电路、其驱动装置及控制方法，该调光控制电路包括一调光器、一耦接至该调光器且基于该调光器的一调光信号控制一负载的驱动装置以及给调光器供电的一泄放装置，该驱动装置包括一耦接至该负载的开关组件，其中，流经该开关组件的一驱动电压的占空比根据该调光信号调整，而控制该负载的一工作电流。

Description

一种调光控制电路、其驱动装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子电路领域，更特定来说，涉及调光控制电路、其驱动装置及其控制方法。

背景技术

发光二极管(Light-emitting diode，LED)技术已成熟用于应用在许多照明需求，相较于传统的白炽光源，发光二极管具备低能耗、快速切换、体积轻薄以及使用寿命长等优等。而对于发光二极管产品来说，驱动电路负责驱动和控制发光二极管的发光，从而扮演了重要的功能。

根据驱动方式的不同，目前主要被采用的包括恒流式以及恒压式，而以目前市场上的趋势来看，恒流式仍为主流，其具备了低成本以及体积小等优点。相关的技术可见于美国发明专利公告第US9,820,343号、第US8,928,236号、第US8,810,157号或第US8,203,281号等。

现有的恒流式驱动技术里，闭环恒流线性控制的架构由于具备较高的可靠度以及精确的输出，较受到市场的青睐。请参考『图1』和『图2』，分别是已知闭环恒流线线性的发光二极管驱动电路架构示意图以及『图1』的电路操作时的电压-时间波形示意图，『图1』包括一调光器91、一整流器92、一负载93、一泄放装置94、一功率开关95、一运算器96、一积分器97以及一放大器98。根据『图1』的电路设计，如『图2』所示，该负载93为一发光二极管灯串，该发光二极管灯串的平均电流由Vref控制，Vref与流经采样电阻的反馈信号Vcs比较后产生Verror，Verror经该积分器97后产生一基准信号，作为该放大器98的输入。稳态情况下，当Vbus超过该发光二极管灯串的压降时，Vcs跟随该基准信号，而该基准信号与Vref的均值成正比，故Vcs的均值与Vref的均值相等，即Vcs的均值幅度受Vref的均值调制。

因此，现有闭环恒流线性驱动技术中，驱动电路的输入端连接该调光器91，由于该调光器91需要足够的电流维持导通，当输入电流的均值较小时，该功率开关95的电流将不足以维持该调光器91导通，此时需要增加该泄放装置94的泄放电流来补充不足的输入电流；当输入电流进一步降低时，泄放电流相应地需要进一步增加。如此一来，泄放电流的增加所产生的功率最终都转化为热，使得系统整体更加地耗能，且需要增加散热成本，更降低系统可靠性。

发明内容

本发明的主要目的在于解决已知闭环恒流线性控制的发光二极管驱动电路，存在因泄放电流的增加而导致系统耗能、散热成本增加以及可靠性降低的问题。

为达上述目的，本发明提供一种调光控制电路的驱动装置，用于驱动一负载且连接在一整流装置和给调光器供电的一泄放装置之间，该整流装置接收一交流电而输出一整流后的输出电压给该负载，其特征在于该驱动装置包括：一开关组件，耦接至该负载；以及一控制模块，接收一基于该输出电压的导通信号以及一基于一调光信号的重置信号而输出一脉冲宽度调制信号至该开关组件，该脉冲宽度调制信号的占空比根据该调光信号调整，而控制该负载的一工作电流。

在一个或多个实施例中，还包括一比较模块，该比较模块包括一第一比较单元以及一第二比较单元，该第一比较单元获取该输出电压且基于该输出电压以及一第一参考信号之间的一第一比较结果而生成该导通信号，该第二比较单元基于一关联于该调光信号的一第一时间信号以及一第二时间信号之间的一第二比较结果而生成该重置信号。

在一个或多个实施例中，该第一比较单元包括一输入该输出电压和该第一参考信号的第一比较器以及一和该第一比较器耦接的触发器。

在一个或多个实施例中，当该输出电压到达该第一参考信号时，该第一比较单元输出该导通信号。

在一个或多个实施例中，该第二比较单元包括一耦接至该控制模块的第一运算器，该第一时间信号以及该第二时间信号是以时间表示且输入该第一运算器，当该第一时间信号相等于该第二时间信号时，第二比较单元输出该重置信号。

在一个或多个实施例中，该第二比较单元还包括一耦接至该第一运算器的积分器以及一耦接至该积分器的第二运算器，该第二运算器将一流经该开关组件的采样信号以及该调光信号的一运算值输入该积分器而输出该第一时间信号。

在一个或多个实施例中，该运算值为该采样信号以及该调光信号之间的一差值。

在一个或多个实施例中，该采样信号为一采样电压，该采样电压是利用一采样电阻采样流经该开关组件的电流。

在一个或多个实施例中，该第二比较单元还包括一耦接至该第一运算器的定时器以及一耦接至该定时器的第二比较器，该第二比较器比较该采样信号和一第二参考信号以决定该定时器是否输出该第二时间信号。

在一个或多个实施例中，该第二比较单元还包括一耦接至该第一运算器的定时器以及一耦接至该定时器的第二比较器，该第二比较器比较该输出电压和一第二参考信号以决定该定时器是否输出该第二时间信号。

在一个或多个实施例中，该控制模块包括一耦接至该开关组件的放大单元以及一和该放大单元耦接的使能单元，该使能单元根据该导通信号以及该停止信号而决定是否输出一使能信号至该放大单元以驱动该放大单元。

在一个或多个实施例中，当该使能单元输入该导通信号时，该使能单元输出该使能信号。

为达上述目的，本发明还提供一种调光控制电路，其特征在于包括一调光器、一如上述的驱动装置以及一给该调光器供电的泄放装置，该驱动装置耦接至该调光器且基于一调光信号控制一负载以及一给该调光器供电的泄放装置。

为达上述目的，本发明更提供一种调光控制方法，应用于一调光控制电路，该调光控制电路包括一调光器、一整流装置、一驱动装置以及一泄放装置，该整流装置耦接该调光器且接收一交流电而输出一整流后的输出电压给一负载，该驱动装置包括一耦接至该负载的开关组件以及一控制模块，该开关组件基于一调光信号控制该负载，该泄放装置给该调光器供电，其特征在于该方法包括以下步骤：该控制模块接收一基于该输出电压的导通信号以及一基于一调光信号的重置信号；以及基于该导通信号以及该重置信号而输出一脉冲宽度调制信号至该开关组件，该脉冲宽度调制信号的占空比根据该调光信号调整，而控制该负载的一工作电流。

在一个或多个实施例中，当该输出电压到达一第一参考信号时将生成该导通信号。

在一个或多个实施例中，获取一第一时间信号以及一第二时间信号之间的一第二比较结果而生成该重置信号，该第一时间信号以及该第二时间信号是以时间表示，当该第一时间信号相等于该第二时间信号时将生成该重置信号。

在一个或多个实施例中，该第一时间信号是基于对一流经该开关组件的采样信号以及该调光信号的一运算值进行积分。

在一个或多个实施例中，该运算值为该采样信号以及该调光信号之间的一差值。

在一个或多个实施例中，该第二时间信号的生成包括以下步骤：比较该采样信号和一第二参考信号，当该采样信号小于该第二参考信号时，输出该第二时间信号。

在一个或多个实施例中，该第二时间信号的生成包括以下步骤：比较该输出电压和一第二参考信号，当该采样信号小于该第二参考信号时，输出该第二时间信号。

本发明利用反馈控制该开关组件，根据该调光信号调整用于驱动该开关组件的该栅极端的该脉冲宽度调制信号的该占空比，而不是像已知技术是调整该脉冲宽度调制信号的幅度。因此，根据本发明的技术，当该调光信号的输入电流降低时，可以不用增加泄放电流，从而达到降低功耗，减少温升，提升可靠性的目的。

附图说明

『图1』，为已知闭环恒流线线性的发光二极管驱动电路架构示意图。

『图2』，为『图1』的电路操作时的电压-时间波形示意图。

『图3』，为本发明一实施例的发光二极管驱动电路架构示意图。

『图4』，为『图3』的电路操作时的电压-时间波形示意图。

『图5』，为本发明一实施例的调光控制方法。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下：

本发明揭露一种调光控制电路、其驱动装置及其控制方法，应用于发光二极管，该调光控制电路采一闭环恒流线性控制架构。请参阅『图3』，为本发明一实施例的电路架构示意图，『图3』揭示一调光控制电路，包括一驱动装置1、一泄放装置4以及一调光器5，该驱动装置1耦接至该调光器5且基于一调光信号控制一负载2，该驱动装置1包括一耦接至该负载2的开关组件30，其中，该调光控制电路流经该开关组件30的一驱动电压的占空比根据该调光信号调整，而控制该负载2的一工作电流，供该负载2的一工作状态得反映该调光信号。

以下将进一步说明本发明揭露该调光控制电路的驱动装置，该驱动装置1用于驱动该负载2且连接在一整流装置3和该泄放装置4之间，该整流装置3的一输入侧耦接一调光器5，该泄放装置4给该调光器5供电，该整流装置3接收一交流电AC而输出一整流后的输出电压Vbus给该负载2，该输出电压Vbus即母线电压，该驱动装置1包括一比较模块10、一控制模块20以及该开关组件30，该比较模块10包括一第一比较单元11以及一第二比较单元12，该开关组件30可为一功率开关，例如一金属氧化物半导体场效晶体管(Metal OxideSemiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，该开关组件30包括一漏极端D、一源极端S以及一栅极端G，该漏极端D耦接至该负载2，该源极端S耦接至一电阻R，该栅极端G耦接至一控制模块20。本文中所述两个或多个组件的耦接可以为组件和组件之间的直接电性连接，或者为组件和组件之间还有其他组件而形成的电性连接。

该第一比较单元11包括一第一比较器111以及一触发器112，该第一比较器111包括一第一输入端111a、一第二输入端111b以及一输出端111c，该第一输入端111a耦接至该输出电压Vbus，该第二输入端111b输入一第一参考信号Vref1，该第一比较器111比较该输出电压Vbus和该第一参考信号Vref1后产生一第一比较结果，并根据该第一比较结果产生一导通信号，具体来说，当该输出电压Vbus达到该第一参考信号Vref1时产生该导通信号，该导通信号输入至该控制模块20。

该第二比较单元12包括一第一运算器121、一第二运算器122、一定时器123、一积分器124以及一第二比较器125。该第二比较器125耦接至该定时器123，该第二比较器125在符合一特定条件后输出一讯号至该定时器123，该定时器123和该第一运算器121耦接。本实施例中，该第二比较器125可以采用一复位电路，该复位电路用于产生一频率为工频的复位信号，当该复位信号的输出为有效时，该定时器123被复位；反之，当该复位信号的输出为无效时，该定时器123开始计时且根据计时的结果输出一第二时间信号，该第二时间信号以时间表示。

举例来说，该复位信号可由该输出电压Vbus与一第二参考信号比较产生，当该输出电压Vbus小于该第一预设值时产生该复位信号；或者可用一流经该开关组件30的采样信号Vcs与该第二参考信号比较产生，当该采样信号Vcs小于该第二预设值时产生该复位信号。在本实施例中，该采样信号为一采样电压，该采样电压是利用一采样电阻40采样流经该开关组件30的电流。

该第二运算器122包括一第一输入端122a、一第二输入端122b以及一输出端122c，该第二运算器122将一流经该开关组件30的采样信号Vcs以及该调光信号进行运算后的一运算值输入该积分器124而输出一第一时间信号。本实施例中，该第一输入端122a从该开关组件30的该源极端S以及该电阻R之间取得流经该开关组件30的该采样信号Vcs，该第二输入端122b输入一输入信号Vref，该输入信号Vref即该调光信号，可以是一直流电平、一脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号或该脉冲宽度调制信号经过滤波后的信号。本实施例中，该第二运算器122输出一由该输入信号Vref减去该采样信号Vcs的差值Verror，该差值Verror传送至该积分器124进行积分，该积分器124对该差值Verror积分后输出一第一时间信号，该第一时间信号以时间表示。该第一时间信号和该第二时间信号输入该第一运算器121，当该第一时间信号和该第二时间信号相等时，该第一运算器121输出一重置信号至该控制模块20。

该控制模块20包括一放大单元21以及一使能单元22，该放大单元21耦接至该开关组件30。本实施例中，该放大单元21采用一放大器，该放大器具有一第一输入端21a、一第二输入端21b、一正电源端21c以及一输出端21d，该第一输入端21a接收一参考信号Vref0，该第二输入端21b接收该采样信号Vcs，该正电源端21c耦接至该使能单元22，该输出端21d耦接至该开关组件30的该栅极端G。本实施例中，该使能单元22采用一正反器，该正反器具有一重置端R、一设定端S以及一输出端Q，该重置端R耦接至该第二比较单元12的该第一运算器121，该设定端S耦接至该第一比较器111的该触发器112，该输出端Q耦接至该放大器的该正电源端21c。该使能单元22的该重置端R接收该重置信号，该使能单元22的该设定端S接收该导通信号，根据该导通信号以及该重置信号而决定是否输出一使能信号至该放大器的该正电源端21c，以驱动该放大器。如此一来，该放大器将输出一脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，PWM)信号至该开关组件30的该栅极端G，其中，该脉冲宽度调制信号的占空比根据该调光信号调整，而控制该负载2的一工作状态。

请参考『图4』，为『图3』的电路操作时的电压-时间波形示意图。『图4』中，Vcs即反映输入到该开关组件30的该栅极端G的电压变化，从『图4』可以看出，根据本发明的技术，调整驱动该开关组件的该栅极端的该脉冲宽度调制信号的该占空比，而不是像已知技术是调整该脉冲宽度调制信号的幅度。因此，根据本发明的技术，当该调光信号的输入电流降低时，可以不用增加泄放电流，从而达到降低功耗，减少温升，提升可靠性的目的。

另一方面，本发明还提供一种调光控制方法，应用于一调光控制电路，在一实施例中，该调光控制方法可应用于『图3』的该调光控制电路，包括该驱动装置1、该整流装置3、该泄放装置4以及该调光器5，该整流装置3耦接该调光器5且接收一交流电AC而输出一整流后的输出电压Vbus给该负载2，该驱动装置1包括该开关组件30，该开关组件30基于一调光信号控制该负载2。参阅『图5』，该方法包括以下步骤：

步骤1：获取该输出电压以及该第一参考信号之间的一第一比较结果而生成该导通信号。

步骤2：获取关联于该调光信号的该第一时间信号以及该第二时间信号之间的一第二比较结果而生成该重置信号。

步骤3：基于该导通信号以及该重置信号调整流经该开关组件30的一驱动电压的占空比根据该调光信号调整，而控制该负载2的一工作电流。

Claims (20)

1.一种调光控制电路的驱动装置，用于驱动一负载且连接在一整流装置和给调光器供电的一泄放装置之间，该整流装置接收一交流电而输出一整流后的输出电压给该负载，其特征在于该驱动装置包括：

一开关组件，耦接至该负载；以及

一控制模块，接收一参考值，且接收一基于该输出电压的导通信号以及一基于一调光信号的重置信号而决定是否产生一使能信号，该控制模块根据该使能信号和该参考值输出一脉冲宽度调制信号至该开关组件，该脉冲宽度调制信号的占空比根据该调光信号调整，所述控制模块在该开关组件开通时控制流过该开关组件的电流恒定，从而控制该负载的一工作电流。

2.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于还包括一比较模块，该比较模块包括一第一比较单元以及一第二比较单元，该第一比较单元获取该输出电压且基于该输出电压以及一第一参考信号之间的一第一比较结果而生成该导通信号，该第二比较单元基于一关联于该调光信号的一第一时间信号以及一第二时间信号之间的一第二比较结果而生成该重置信号。

3.如权利要求2所述的驱动装置，其特征在于该第一比较单元包括一输入该输出电压和该第一参考信号的第一比较器以及一和该第一比较器耦接的触发器。

4.如权利要求3所述的驱动装置，其特征在于当该输出电压到达该第一参考信号时，该第一比较单元输出该导通信号。

5.如权利要求2所述的驱动装置，其特征在于该第二比较单元包括一耦接至该控制模块的第一运算器，该第一时间信号以及该第二时间信号是以时间表示且输入该第一运算器，当该第一时间信号相等于该第二时间信号时，第二比较单元输出该重置信号。

6.如权利要求5所述的驱动装置，其特征在于该第二比较单元还包括一耦接至该第一运算器的积分器以及一耦接至该积分器的第二运算器，该第二运算器将一流经该开关组件的采样信号以及该调光信号的一运算值输入该积分器而输出该第一时间信号。

7.如权利要求6所述的驱动装置，其特征在于该运算值为该采样信号以及该调光信号之间的一差值。

8.如权利要求6所述的驱动装置，其特征在于该采样信号为一采样电压，该采样电压是利用一采样电阻采样流经该开关组件的电流。

9.如权利要求6所述的驱动装置，其特征在于该第二比较单元还包括一耦接至该第一运算器的定时器以及一耦接至该定时器的第二比较器，该第二比较器比较该采样信号和一第二参考信号以决定该定时器是否输出该第二时间信号。

10.如权利要求6所述的驱动装置，其特征在于该第二比较单元还包括一耦接至该第一运算器的定时器以及一耦接至该定时器的第二比较器，该第二比较器比较该输出电压和一第二参考信号以决定该定时器是否输出该第二时间信号。

11.如权利要求2所述的驱动装置，其特征在于该控制模块包括一耦接至该开关组件的放大单元以及一和该放大单元耦接的使能单元，该使能单元根据该导通信号以及该重置信号而决定是否输出一使能信号至该放大单元以驱动该放大单元。

12.如权利要求11所述的驱动装置，其特征在于当该使能单元输入该导通信号时，该使能单元输出该使能信号。

13.一种调光控制电路，其特征在于包括一调光器、一如权利要求1~12中任一项所述的驱动装置，该驱动装置耦接至该调光器且基于一调光信号控制一负载以及一给该调光器供电的泄放装置。

14.一种调光控制方法，应用于一调光控制电路，该调光控制电路包括一调光器、一整流装置、一驱动装置以及一泄放装置，该整流装置耦接该调光器且接收一交流电而输出一整流后的输出电压给一负载，该驱动装置包括一耦接至该负载的开关组件以及一控制模块，该开关组件基于一调光信号控制该负载，该泄放装置给该调光器供电，其特征在于该方法包括以下步骤：

该控制模块接收一参考值，且接收一基于该输出电压的导通信号以及一基于一调光信号的重置信号;

以及

基于该导通信号以及该重置信号而决定是否产生一使能信号，该控制模块根据该使能信号和该参考值输出一脉冲宽度调制信号至该开关组件，该脉冲宽度调制信号的占空比根据该调光信号调整，所述控制模块在该开关组件开通时控制流过该开关组件的电流恒定，从而控制该负载的一工作电流。

15.如权利要求14所述的调光控制方法，其特征在于当该输出电压到达一第一参考信号时将生成该导通信号。

16.如权利要求14所述的调光控制方法，其特征在于

获取一第一时间信号以及一第二时间信号之间的一第二比较结果而生成该重置信号，该第一时间信号以及该第二时间信号是以时间表示，当该第一时间信号相等于该第二时间信号时将生成该重置信号。

17.如权利要求16所述的调光控制方法，其特征在于该第一时间信号是基于对一流经该开关组件的采样信号以及该调光信号的一运算值进行积分。

18.如权利要求17所述的调光控制方法，其特征在于该运算值为该采样信号以及该调光信号之间的一差值。

19.如权利要求17所述的调光控制方法，其特征在于该第二时间信号的生成包括以下步骤：

比较该采样信号和一第二参考信号，当该采样信号小于该第二参考信号时，输出该第二时间信号。

20.如权利要求17所述的调光控制方法，其特征在于该第二时间信号的生成包括以下步骤：

比较该输出电压和一第二参考信号，当该输出电压 小于该第二参考信号时，输出该第二时间信号。

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