CN115551149A - 去频闪led驱动电路及其驱动控制方法 - Google Patents

Abstract

一种LED驱动电路，用于驱动LED负载，并改善市电中纹波造成的频闪。该驱动电路包括至少具有一组输出端口的整流桥组，用于整流市电，允许形成两种不同电流路径的负载支路，负载支路包括LED负载和LED恒流控制电路，以及至少包括一输入电容的容性支路。负载支路以其导通电压为阈值，在整流后市电和输入电容中选择供电来源。该LED驱动电路结构简单，可靠性高，在防频闪的同时，能够优化输入电流谐波表现，满足各种标准要求。

Description

去频闪LED驱动电路及其驱动控制方法

技术领域

本发明涉及电子电路，具体涉及一种去频闪LED驱动电路及其驱动控制方法。

背景技术

LED照明是一种绿色节能环境友好型照明方式，当前已经成为了最为主流的照明方式。由于LED照明中所使用的LED二极管负载需要直流电进行驱动，且流过LED负载的电流同LED负载的亮度直接关联，因此，在交流市电和LED负载之间，需要使用LED驱动电路，将交流电转化成直流电，并保证流过LED负载的电流恒定，以保证LED照明的亮度恒定。

然而，LED驱动控制过程中，往往会将输入的交流市电中含有的低频纹波带入直流输出。低频纹波在LED照明设备上产生人眼可感知到的频闪，因此需要尽量避免。如图1所示，通常的，LED驱动电路接收整流后的市电进行滤波处理后，将输入电容C1上的直流电进行变换来驱动LED负载。驱动电路输出的低频纹波的大小，很大程度上取决于输入电容C1的滤波能力。如果输入电容容值较小，则每个半周期内会产生较大的电压纹波，过大的低频纹波会反映到LED电流上产生频闪。较大容值的输入电容C1可减小低频纹波的影响，进而消除频闪。然而，当输入电容C1容值较大时，在每个市电半波内，会在输入端产生非常大的电流畸变，降低功率因数，并且无法满足各种环保认证中对次谐波的要求。

图2示出了一种现有技术中去频闪LED驱动电路设计方案，如图2所示，现有技术的去频闪LED驱动电路通过在输入电容支路上设置一个恒流电路，以控制对输入电容的充电电流，进而减小输入电流畸变，提升次谐波表现满足标准。然而，为了满足输入电容在半波谷底期间对LED负载的供电需要，与输入电容串联的高压恒流电路需要较大的电流能力来提供足够的输入功率，成本较高。另外由于输入电容没有直接接在输入端，输入阻抗较大，对市电输入整流后直流母线上的高压没有吸收能力，当输入端出现电压波动引起的电压尖峰和浪涌电压时，容易将恒流电路打坏，可靠性较差，需要使用更高耐压的功率器件提高系统可靠性。

因此，有必要研发更加简单可靠的去频闪LED驱动电路，并满足输入电流谐波要求。

发明内容

针对现有技术中的普通LED驱动电路以及去频闪LED驱动电路所存在的各种问题，提出了一种LED驱动电路。所述LED驱动电路用于接收并转换市电，以驱动LED负载，并改善市电中纹波造成的频闪，其中，所述LED驱动电路包括：整流桥组，具有一组输入端口和至少一组输出端口，用于接收所述市电并对市电进行整流，在所述输出端口进行输出；容性支路，连接于所述整流桥组的一组输出端口之间，至少包括一输入电容；负载支路，包括LED负载和LED恒流控制电路；其中，在每个市电的半周期内，当被所述整流桥组整流后的市电电压小于所述负载支路的导通电压时，由所述输入电容向所述负载支路供电，当被所述整流桥组整流后的市电电压大于等于所述负载支路的导通电压时，所述负载支路直接自所述整流桥组的输出端口取电，且所述输入电容停止向所述负载支路供电。

在一个实施例中，所述容性支路和所述负载支路连接到所述整流桥组的同一组输出端口，所述容性支路上还包括一隔离器件，所述隔离器件被配置为允许在所述整流桥组的输出端口和所述输入电容之间形成充电回路，并阻止形成放电回路。

在一个实施例中，所述隔离器件可以为一二极管。

在一个实施例中，所述整流桥组具有两组输出端口，所述容性支路连接到所述整流桥组的第一组输出端口，所述负载支路连接到所述整流桥组的第二组输出端口，所述整流桥组的所述第一组输出端口和所述第二组输出端口彼此独立。

其中，在一个实施例中，所述第一组输出端口和所述第二组输出端口具有一个公共输出端，所述整流桥组包括6个二极管，所述第一组输出端口利用第一、第二、第三、第四二极管，形成第一整流桥结构，所述第二组输出端口复用所述第三二极管和所述第四二极管，同第五、第六二极管形成第二整流桥结构，其中所述第三二极管和第四二极管连接到所述公共输出端。

在一个实施例中，在每个市电的半周期内，被所述整流桥组整流后的市电电压上升到大于所述负载支路导通电压的时刻早于所述自所述整流桥组通过输出端口开始对所述输入电容充电的时刻。

在一个实施例中，所述负载支路中允许建立两种不同的电路路径，当所述输入电容向所述负载支路供电时，采用第一电流路径，当所述整流桥组的输出端口向所述负载支路供电时，采用第二电流路径。

在一个实施例中，所述负载支路具有三个端口，所述第一电流路径通过第一端口和第二端口建立，所述第二电流路径通过第一端口和第三端口建立。

在一个实施例中，所述LED恒流控制电路包括第一恒流源电路和第二恒流源电路，其中，所述第一恒流源电路用于控制自所述整流桥组的一组输出端口流向所述LED负载的电流，所述第二恒流源电路用于控制自所述输入电容流向所述LED负载的电流。

在一个实施例中，所述整流桥组的一组输出端口的负端同时连接到所述输入电容的负端，所述第一恒流源电路在自所述整流桥组的一组输出端口流向所述LED负载的电流的路径上位于所述LED负载之前，所述第二恒流源电路在自所述输入电容流向所述LED负载的电流的路径上位于所述LED负载之前。

在一个实施例中，所述第一恒流源电路和所述第二恒流源电路共用同一电流反馈信号。

在一个实施例中，所述第一恒流源电路的具有第一电流基准值，所述第二恒流源电路具有第二电流基准值，所述第一电流基准值大于所述第二电流基准值。

在一个实施例中，所述整流桥组的一组输出端口的正端同时连接到所述输入电容的正端，所述第一恒流源电路在自所述整流桥组的一组输出端口流向所述LED负载的电流的路径上位于所述LED负载之后，所述第二恒流源电路在自所述输入电容流向所述LED负载的电流的路径上位于所述LED负载之后。

在一个实施例中，所述第一恒流源电路和所述第二恒流源电路分别采用各自独立反馈信号，且所述第一恒流源电路和所述第二恒流源电路具有不同的接地端。

在一个实施例中，所述第一恒流源电路和所述第二恒流源电路的电流基准值相同。

在一个实施例中，所述驱动电路进一步包括一泄放支路，连接于所述市电输入端之间或所述整流桥组的一组输出端口之间，所述泄放支路用于在市电输入端产生可控的泄放电流。

在一个实施例中，所述泄放支路在每个半波周期的开始泄放时刻不晚于在整流后的市电电压上升到所述负载支路导通电压的时刻。

在一个实施例中，所述泄放支路在每个半波周期的停止泄放时刻不早于在整流后的市电电压下降到所述负载支路导通电压的时刻。

在一个实施例中，所述驱动电路被配置为在每个市电半波内，使所述驱动电路的输入电流上升到峰值输入电流的5％时的位置不大于60度。

在一个实施例中，所述驱动电路被配置为在每个市电半波内，使所述驱动电路的输入电流下降到输入电流峰值的5％时的位置不小于90度。

在另一方面，提出了一种LED驱动电路，所述LED驱动电路对市电进行整流和变换后驱动LED负载，并改善市电中纹波造成的频闪，其中，所述LED电路包括可接收整流后的市电进行充电的输入电容、对市电进行整流的整流桥组以及LED负载，在每个市电半波内，所述LED负载以其所在支路的导通电压为阈值，在所述输入电容和所述整流后的市电之间切换供电来源。

在一个实施例中，所述整流后的市电低于所述LED负载所在支路的导通电压时，由所述LED负载和所述输入电容形成第一电流回路，在所述整流后的市电电压大于等于所述LED负载所在支路的导通电压时，所述第一电流回路断开，并由所述整流桥组的一组输出端口和所述LED负载一起形成第二电流回路。

在一个实施例中，在每个市电半波的前半周期内，当所述整流后的市电电压上升到所述输入电容两端电压时，所述整流桥组的一组输出端口进一步同所述输入电容形成第三电流回路，对所述输入电容进行充电。

在一个实施例中，在每个市电半波的前半周期内，所述第二电流回路的形成时刻早于所述第三电路回路的形成时刻。

在一个实施例中，在每个市电半波的后半周期内，当所述整流后的市电电压小于所述输入电容两端电压时，所述第三电流回路断开。

在一个实施例中，驱动电路包括一个隔离器件，用于控制所述第三电流回路的形成和断开。

在一个实施例中，所述隔离器件为二极管，同所述输入电容连接。

在一个实施例中，所述整流桥组具有独立的两组输出端口，第一组输出端口用于形成所述第二电流回路，第二组输出端口用于形成所述第三电流回路。

在一个实施例中，所述第一组输出端口和所述第二组输出端口具有一个公共端，所述公共端同时应用于所述第二电流回路和所述第三电流回路中。

在一个实施例中，所述第一电流回路和所述第二电流回路在导通期间回路电流恒定。

在一个实施例中，所述第一电流回路和所述第二电流回路共用一电流反馈信号，所述电流反馈信号分别用于控制所述第一电流回路和所述第二电流回路在导通期间的电流值保持恒定。

在一个实施例中，所述整流桥组的一组输出端口的负端同时连接到所述输入电容的负端，作为所述第一电流回路和所述第二电流回路的接地端，所述第一电流回路依据一第一基准电流值进行反馈恒流控制，所述第二电流回路依据一第二基准电流值进行反馈恒流控制。

在一个实施例中，所述第二基准值被配置为大于所述第一基准值，用于在开通所述第二电流回路后，通过使所述电流反馈信号持续大于所述第一基准值，实现关断所述第一电流回路。

在一个实施例中，所述整流桥组的一组输出端口的正端同时连接到所述输入电容的正端，作为所述第一电流回路和所述第二电流回路的正输入端，所述第一电流回路和所述第二电流回路分别具有各自独立的电流反馈信号和接地端，用于分别同一第一基准电流值和一第二基准电流值进行比较后控制所述第一电流回路和所述第二电流回路在导通期间的电流值保持恒定。

在一个实施例中，所述第一基准电流值等于所述第二基准电流值。

在一个实施例中，驱动电路进一步包括由泄放支路在位于所述市电输入端之间或所述整流桥组的一组输出端口之间形成第四电流回路，所述第四电流回路用于在电路环境中存在可控硅调光器时，受控产生泄放电流。

在一个实施例中，在每个市电半波内，所述第四电流回路的形成时刻不晚于所述第二电流回路的形成时刻。

在一个实施例中，在每个市电半波内，所述第四电流回路的断开时刻不早于所述第二电流回路的断开时刻。

在一个实施例中，所述驱动电路被配置为在每个市电半波内，使所述驱动电路的输入电流上升到峰值输入电流的5％时的位置不大于60度。

在一个实施例中，所述驱动电路被配置为在每个市电半波内，使所述驱动电路的输入电流下降到输入电流峰值的5％的位置不小于90度。

在又一方面，提出了一种控制LED驱动电路的方法以改善频闪问题，所述方法包括：对市电进行整流后在整流输出端口输出；通过所述整流输出端口之一对一输入电容充电；通过所述整流输出端口之一或所述输入电容对LED负载供电；其中，所述LED负载以其所在支路的导通电压为阈值，在所述输入电容和所述整流输出端口之一之间切换供电来源。

在一个实施例中，所述LED负载以其所在支路的导通电压为阈值，在所述输入电容和所述整流输出端口之一之间切换供电来源包括：当所述整流后的市电电压低于所述LED负载所在支路的导通电压时，由所述LED负载和所述输入电容形成第一电流回路；以及在所述整流后的市电电压大于等于所述LED负载所在支路的导通电压时，所述第一电流回路断开，并由所述整流输出端口和所述LED负载形成第二电流回路。

在一个实施例中，在每个市电半波内，当所述整流后的市电电压大于所述输入电容两端电压时，进一步由所述整流输出端口之一同所述输入电容形成第三电流回路，对所述输入电容进行充电。

本发明实施例所提出的LED驱动电路及控制该电路的方法，通过设置LED负载所在支路的导通电压作为阈值，在整流桥输出和市电之间切换供电来源，成功的减小了市电造成的纹波，又同时修正了输入电流的波形，在防频闪的同时，能够优化输入电流谐波表现，满足标准要求。此外，该驱动电路还具有结构简单，成本低，可靠性高的优势，

附图说明

在下面所有附图中，相同的标号表示具有相同、相似或相应的特征或功能。

图1示出了现有技术中的一种LED驱动电路的结构示意图；

图2示出了现有技术中的一种无频闪LED驱动电路的结构示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的LED驱动电路100的结构示意图；

图4示出了采用图3所示实施例的LED驱动电路100同图1所示现有技术传统方案的LED驱动电路在市电半波周期内的波形比较示意图；

图5示出了根据本发明一个实施例的LED驱动电路500的结构示意图；

图6示出了本发明另一实施例的LED驱动电路600的结构示意图；

图7示出了根据本发明又一实施例的LED驱动电路700的结构示意图；

图8示出了根据本发明再一实施例的LED驱动电路800的结构示意图；

图9示出了根据本发明一个实施例的负载支路102的结构示意图；

图10示出了根据本发明另一实施例的负载支路102的结构示意图；

图11示出了根据本发明再一实施例的LED驱动电路1100的结构示意图；

图12示出了根据本发明一个实施例的控制LED驱动电路的方法的流程图；

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但此等元件不应受此等术语限制。此等术语乃用以区分一元件与另一元件。因此，下文论述的第一元件可称为第二元件而不偏离本发明概念的启示。如本文中所使用，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的任一者及一或多者的所有组合。

图3示出了根据本发明一个实施例的LED驱动电路100的结构示意图。如图3所示，LED驱动电路100用于市电环境下，具有整流桥组Z1、包含输入电容C1的容性支路101，以及包含有LED负载LED1和LED恒流控制电路103的负载支路102。正弦波形的市电通过整流桥Z1后，被整流成为具有馒头状周期波形的直流半波，作为整流后的市电，在整流桥组Z1的输出端口进行输出。整流桥组Z1至少包含有一组输出端口，即，整流桥组Z1可以只具有一组输出端口，也可以具有一组以上的输出端口(例如两组)。LED驱动电路100进一步将整流桥组Z1所输出的整流后的市电VBUS进行变换，以驱动LED负载LED1。容性支路101可连接整流桥组Z1的一组输出端口，在每个半波周期内，整流后的市电VBUS通过该组输入端口，被送入容性支路101，输入电容C1接受整流后的市电进行充电。进一步的，负载支路102可连接整流桥组Z1的一组输出端口，整流后的市电VBUS进一步通过该一组输出端口，被送入负载支路102，以驱动LED负载。需要说明的是，整流桥组Z1可以使用同一组输出端口，连接到容性支路101和负载支路102，也可以分别通过两组不同的输出端口进行连接，在此处以及本申请说明书中，为便于理解，假设整流桥组的各组输出端口输出整流后的市电时，忽略输出端口之间的输出差异，而均具有相同的值，统一标注为VBUS。

在每个市电半波内，LED负载LED1以其所在支路101的导通电压为阈值，在输入电容C1和整流后的市电之间切换供电来源，即：在每个市电的半周期内，当被整流桥组Z1整流后的市电电压小于负载支路102的导通电压时，由输入电容C1向负载支路102供电，当被整流桥组Z1整流后的市电电压大于等于负载支路102的导通电压时，负载支路102直接自整流桥组Z1的输出端口取电，且输入电容C1停止向负载支路102供电。在此处及本申请中，“输入电容C1向负载支路102供电”以及“输入电容C1作为LED负载LED1的供电来源”应理解为负载支路102自输入电容C1的两端获取供电，供电能量是来自于输入电容C1本身存储的电能，不包括外部电能经由输入电容C1的两端提供给负载支路102。

具体的，如图3所示的实施例所示，当整流后的市电VBUS低于LED负载支路102的导通电压时，由LED负载LED和输入电容C1形成第一电流回路L1，在整流后的市电电压VBUS大于等于LED负载支路102的导通电压时，第一电流回路断开，并由整流桥组Z1的一组输出端口和LED负载LED1一起形成第二电流回路L3。

在一个实施例中，在每个市电半波的前半周期内，当整流后的市电电压VBUS上升至输入电容C1两端电压时，整流桥组Z1的一组输出端口进一步同输入电容C1形成第三电流回路L3，对输入电容C1进行充电，以补充输入电容C1在向LED负载LED1供电过程中所消耗的能量。这样的配置方式，可以令LED驱动电路100沿用了现有技术中对输入电容C1充电简单控制方式，同时又不会使得第三电流回路同第一电流回路同时出现，造成输入电容C1充电效果的下降。

在一个实施例中，在每个市电半波内的后半周期内，当整流后的市电电压VBUS下降到输入电容C1两端电压时，第三电流回路断开，使得输入电容C1无法通过第三电流回路，或借由整流桥Z1的输出端口形成其他新的回路向LED负载LED1进行放电，以减小输入电容C1上的能量损失。

图4示出了采用图3所示实施例的LED驱动电路100同图1所示现有技术传统方案的LED驱动电路在市电半波周期内的波形比较示意图，针对输入电容C1上电压的变化和输入电流的变化进行比较。有别于例如图1所示的现有技术传统方案中，采用输入电容C1两端电压和整流后的市电电压的比较结果来判断切换供电来源。如图4所示，为确保LED负载连续导通而不发生频闪，在输入电容C1为LED负载供电期间，其上的电压不能小于LED负载所在支路导通的阈值电压。图1所示的现有技术方案中，当输入电压VBUS在半个市电周期中达到峰值后，在VBUS停止向输入电容C1充电的同时，输入电容C1即开始作为LED负载供电来源，输入电容C1上的电压VC1下降，直至下一周期VBUS上升到大于输入电容C1两端电压(阈值Vt1处)。对比图1所示的现有技术方案，图3所示实施例中，通过以负载支路102的导通电压作为切换供电来源的阈值(阈值Vt2处)，每个市电半波中，整流后的电压在峰值到来之后的后半周期中，至少在第一延迟时间Td1内由市电电源为负载支路102提供供电，此时，输出电容C1上的电压VC1保持不变。这样，整流后的市电VBUS延长了通过市电作为供电来源的时间，而缩短了每半个市电周期内由输入电容C1供电的时间，减小了每周期内输入电容C1的电压纹波，有助于改善当输入电容C1为一个较小值时所产生的市电纹波导致频闪问题，以允许将输入电容C1的容值设置得较小以提升功率因数。

进一步的，在一些实施例中，可通过合理设置输入电容C1的容值和LED负载支路导通电压值，使得在每个市电的半周期内，被整流后的市电电压VBUS上升到大于负载支路导通电压的时刻，早于自整流桥组Z1通过输出端口开始对输入电容充电C1的时刻，即，第二电流回路的形成时刻早于第三电流回路。这样在前半周期中，在VBUS上升至LED负载支路的导通阈值后，即提前了第二延迟时间Td2开始为LED负载支路供电，此时输入电容上的电压VC1即停止下降，而无需等待VBUS继续上升至可以开始对输入电容C1充电的位置，使得每半个市电周期内由输入电容C1向LED负载供电的时间进一步缩短，以进一步减小市电纹波，改善频闪表现。

同时，图3所示实施例的设计，有助于进一步改善输入电流谐波表现，以满足谐波标准。以ErP标准为例，输入电流在每个市电半波内，需要在每个市电半波周期(180度)中，输入电流上升到峰值输入电流的5％时的位置不大于60度。此外，还要求峰值输入电流需要位于65度角之前，以及输入电流降低到峰值输入电流的5％时的位置不小于90度。图1所示的现有技术在达成这个标准上存在困难，主要在于输入电流完全依赖于对输入电容C1的充电电流，难以进行控制。而如图4所示，当第二电流回路的形成时刻早于第三电流回路时，会在输入电流Iin波形上先期产生一个输入电流通过第二电流回路向LED负载支路102进行供电的电流台阶，该台阶有利于满足输入电流上升到峰值输入电流的5％时的位置不大于60度这一指标。此外，第二电流回路的存在本身也对满足谐波标准具有贡献。在市电半波周期90度位置之后，输入电容C1电压达到峰值，使得第三电流回路断开，针对输入电容C1的充电电流消失。然而，输入电流Iin依然可以依靠第二电流回路上LED负载供电电流而继续存在，这样较为容易满足输入电流降低到峰值输入电流的5％时的位置不小于90度这一要求。

另一方面，相比图2所示的现有技术的LED驱动电路方案，图3所示实施例中的LED驱动电路100对输入电容C1充电无需采用一个具有较高电流负载能力的恒流源，而是由整流后的市电在每个半波周期内直接对输入电容C1进行充电。另外，在每个半波周期内，输入电容C1对LED负载支路的供电时间相较于图2所示的LED驱动电路更短，因此能量损失较小。这样，LED驱动电路100就无需针对输入电容的充电专门设置恒流电路并且为恒流电路匹配较大的充电电流，简化了结构和成本。

图5示出了根据本发明一个实施例的LED驱动电路500的结构示意图。在图5所示的实施例中，整流桥组Z1的输出端口数量为一组，这样，容性支路101和负载支路102连接到整流桥组Z1的同一组输出端口。容性支路101上还包括一隔离器件D1，用于控制第三电流回路的形成和断开。隔离器件D1被配置为允许在整流桥组Z1的输出端口和输入电容C1之间形成充电回路，并阻止形成放电回路。在一个实施例中，隔离器件D1可以为一个二极管，连接在输入电容C1同输出端口之间。在其他实施例中，也可以采用现有技术中其他常见的具有实现隔离功能的器件和控制电路的组合，来作为隔离器件D1，实现对第三电流回路的开关控制，例如，可以采用采用一个受控的开关，通过检测隔离器件两端的电压值进行控制来实现，本发明对此不作限制。

在图5所示实施例中，负载支路102具有三端，整流桥组Z1的输出端口的负端同输出电容C1的一端共同连接到负载支路102的第三端，整流桥组Z1的输出端口的正端连接到负载支路102的第二端。具体的，隔离器件D1为一个二极管，阳极连接到整流桥组Z1的输出端口的正端，阴极连接到输入电容C1的第一端。输入电容C1的第二端连接到整流桥组输出端口的负端。输入电容C1的第一端进一步连接到负载支路102的第一端。这样，输入电容C1两端可同负载支路102的第一端和第三端形成第一电流回路，用于向LED负载支路进行供电。

图6示出了本发明另一实施例的LED驱动电路600的结构示意图。同图5所示的实施例相同，在图6所示实施例中，隔离器件D1也为一个二极管。相比于图5所示的实施例，图6所示实施例的主要区别在于输入电容同整流桥组输出端口的公共端位置。整流桥组Z1的输出端口的正端同输出电容C1的一端共同连接到负载支路102的第一端，整流桥组Z1的输出端口的负端同负载支路102的第三端连接。具体的，隔离二极管D1的阳极连接到输入电容C1的第二端，阴极连接到整流桥组Z1的输出端口的负端。输出电容C1的第一端连接整流桥组Z1的输出端口的正端，以及负载支路102的第一端。输入电容C1的第二端进一步连接至所述负载支路102的第二端。这样，输入电容C1两端可同负载支路102形成第一电流回路，用于向LED负载支路进行供电。

相比于图2所示的现有技术的LED驱动电路，图5、图6所示的LED驱动电路500、600能够改善市电纹波造成的频闪问题、满足输入电流谐波标准、改善功率因数的同时，保持输入电容C1对整流后市电上的电压尖峰、毛刺等异常波动的吸收能力，降低了LED驱动电路中功率元件的要求，提升了可靠性。

图7示出了根据本发明又一实施例的LED驱动电路700的结构示意图，如图7所示，整流桥组Z1具有两组输出端口。其中，容性支路101连接到整流桥组Z1的第一组输出端口P1，负载支路102连接到所述整流桥组Z1的第二组输出端口P2，整流桥组Z1的第一组输出端口P1和第二组输出端口P2彼此独立。“独立”一词在此处和本申请中，意为第一组输出端口P1和第二组输出端口P2各自藉由一组整流桥结构独立进行输出，输出信号彼此不会相互干扰。这样，第一组输出端口P1同负载支路102，用于形成第二电流回路，而第二组输出端口P2同容性支路101，用于形成第三电流回路。

在图7所示的实施例中，因为容性支路101和负载支路102不再并联，容性支路101可以仅包含有输入电容C1。由于整流桥组Z1的第一组输出端口和第二组输出端口彼此独立，此时在整流后的市电对输入电容C1充电结束时，输入电容和整流桥组Z1的第一输出端口之间无法形成放电回路，因此无需额外的隔离元件。

整流桥组Z1的第一组输出端口和第二组输出端口具有一个公共输出端，同时应用于第二电流回路和第三电流回路。图示实施例中，第一输出端口和第二输出端口的负端被设为公共输出端。其他实施例中，也可以将第一输出端口和第二输出端口的负端被设为公共输出端，下文图8所示实施例将会详述。整流桥组Z1包括6个二极管，第一组输出端口利用第一、第二、第三、第四二极管DR1-DR4，形成第一整流桥结构，第二组输出端口复用第三二极管DR3和第四二极管DR4，同第五、第六二极管DR5、DR6一起形成第二整流桥结构，其中第三二极管DR3和第四二极管DR4连接到公共输出端，即第一输出端口和第二输出端口的负端。具体来说，第一输出端口和第二输出端口的负端连接第三二极管DR3和第四二极管DR4的阳极。

图8示出了根据本发明再一实施例的LED驱动电路800的结构示意图，相比于图7所示的实施例，区别在于第一输出端口和第二输出端口的正端被设为公共输出端。整流桥组Z1包括6个二极管，第一组输出端口利用第一、第二、第三、第四二极管DR1-DR4，形成第一整流桥结构，第二组输出端口复用第三二极管DR3和第四二极管DR4，同第五、第六二极管DR5、DR6一起形成第二整流桥结构，其中第三二极管DR3和第四二极管DR4通过连接到公共输出端，即第一输出端口和第二输出端口的正端。具体来说，第一输出端口和第二输出端口的正端连接第三二极管DR3和第四二极管DR4的阴极。

同LED驱动电路700类似，LED驱动电路800的设计，使得容性支路101可以仅包括电容C1，而可以取消隔离器件。

图9示出了根据本发明一个实施例的负载支路102的结构示意图，如图9所示，负载支路102允许在其中建立两种不同的电流路径，当输入电容C1向负载支路供电时，采用第一电流路径，使第一电流路径成为第一电流回路的一部分。当整流桥组的输出端口向所述负载支路供电时，采用第二电流路径，使第二电流路径成为第二电流回路的一部分。负载支路102可具有三个端口，使得第一电流路径通过第一端口和第二端口建立，第二电流路径通过第一端口和第三端口建立。在其他实施例中，负载支路102也可以通过四个端口的常规方式来实现两种不同的电流路径，此处不再详述。在负载支路102中，LED恒流控制电路103包括第一恒流源电路IC1和第二恒流源电路IC2，其中，第二恒流源电路IC2用于控制自整流桥组Z1的一组输出端口流向LED负载LED1的电流，即第二电流回路上的电流。第一恒流源电路IC1用于控制自输入电容C1流向LED负载LED1的电流，即第一电流回路上的电流。这样，可以使得第一电流回路和第二电流回路在导通期间电流恒定，进而保证在每个半波周期内，流过LED负载LED1上的电流恒定。

在图示实施例中，负载支路是针对输入电容C1同整流桥组Z1的一组输出端口共负端(共地)的情形进行设计的，适配于例如图5和图7实施例中所示的整流桥组Z1和容性支路101的电路结构。此时，整流桥组Z1的一组输出端口的负端同时连接输入电容C1的负端，再连接到负载支路102的第一端口，作为第一电流回路和第二电流回路的接地端。第二恒流源电路IC2在自整流桥组Z1的一组输出端口流向LED负载LED1的电流路径上位于LED负载LED1之前，第一恒流源电路IC1在自输入电容C1流向LED负载LED1的电流路径上位于LED负载LED1之前。图示实施例中，第一恒流源电流IC1的输入端作为负载支路102的第二端口，第二恒流源电路IC2的输入端作为负载支路102的第三端口，这样，可实现在共地条件下，分别控制第一电流回路和第二电流回路对LED负载LED1的供电。

图示实施例中，由于第一电流回路和第二电流回路共地，第一恒流源电路IC1和第二恒流源电路IC2可共用同一电流反馈信号VCS进行反馈控制。图示实施例中，电流反馈信号VCS由一个反馈电阻RCS生成。在基准方面，第一电流回路依据一第一基准电流值REF1进行反馈恒流控制，所述第二电流回路依据一第二基准电流值REF2进行反馈恒流控制。第一恒流源电路IC1通过将第一基准电流值REF1和同电流反馈信号VCS进行比较后，生成第一电流控制信号AMP1，控制功率开关管Q1的开通大小，以控制第一回路的电流值保持恒定。第二恒流源电路IC2通过将第二基准电流值REF1同电流反馈信号RCS进行比较后，生产第二电流控制信号AMP2，控制功率开关管Q2的开通大小，以控制第二回路的电流值保持恒定。

优选的，第二基准值REF2被配置为大于第一基准值REF1，用于在开通第二电流回路后，通过使电流反馈信号RCS持续大于所述第一基准值REF1，这样使得AMP1通过负反馈机制不断减小第一电流回路的电流，最终实现关断第一电流回路。这样，无需配置额外的控制电路，就可以以非常简单的方式，实现以负载支路102的导通电压为阈值，在整流后的市电和输入电容C1之间切换供电来源。

图10示出了根据本发明另一实施例的负载支路102的结构示意图。相比于图9所示的实施例，负载支路是针对输入电容C1同整流桥组Z1的一组输出端口共正端(共高侧)的情形进行设计的，适配于例如图6和图8实施例中所示的整流桥组Z1和容性支路101的电路结构。此时，整流桥组Z1的一组输出端口的正端同时连接到输入电容C1的正端，进而连接至负载支路102的第一端口。作为第一电流回路和第二电流回路的正端(高侧端)。第二恒流源电路IC2在自整流桥组Z1的一组输出端口流向LED负载LED1的电流路径上位于LED负载LED1之后，第一恒流源电路IC1在自输入电容C1流向LED负载LED1的电流路径上位于LED负载LED1之后。图示实施例中，第一恒流源电流IC1的接地端GND1作为负载支路102的第二端口，第二恒流源IC2的接地端GND2作为负载支路102的第三端口。这样，可实现在共高侧端条件下，分别控制第一电流回路和第二电流回路对LED负载LED1的供电。

图示实施例中，由于第一电流回路和第二电流回路共高侧端，第一恒流源电路IC1和第二恒流源电路IC2分别采用各自独立的反馈信号VCS1和VCS2进行反馈控制，VCS1、VCS2分别有反馈电阻RCS1、RCS2生成。且第一恒流源电路IC1和第二恒流源电路IC2具有不同的接地端GND1和GND2。在基准方面，同图9所示的实施例相同，第一电流回路依据一第一基准电流值REF1进行反馈恒流控制，第二电流回路依据一第二基准电流值REF2进行反馈恒流控制。

优选的，第一基准电流值REF1和第二基准电流值REF2相同。在图9所示实施例中，因两个基准电流值不同，在每个半波周期内，在供电回路(即供电来源)来回切换过程中，会在LED电流上造成的微小的低频纹波。针对图10所示实施例，第一基准电流值REF1和第二基准电流值REF2相同，消除了这一微小的低频纹波，进一步优化防频闪性能。

图10所示实施例进一步给出了另一种供电来源切换的控制电路，如图10所示，第二恒流源电路的反馈信号VCS2进一步用于控制切换供电来源。VCS2被送入一个比较器CMP1，同一个电流阈值REF3进行比较。CMP1的输出端连接第一恒流源电路IC1的使能端EN。在每个半波周期内，当VCS2上的反馈信号大于REF3时，认为整流后的市电电压大于负载支路102的导通电压，此时CMP1输出使得第一恒流源电路IC1关闭，切断第一电流回路。而当VCS2上的反馈信号小于REF3时，认为整流后的市电电压下降到小于负载支路102的导通电压，第二电流回路断开，此时CMP1输出重新使能第一恒流源电路IC1，开启第一电流回路。

本领域普通技术人员能够理解，上述供电来源切换的控制电路是示例性的而非限制性的。现有技术中任何根据给定条件切换供电回路的电路实现方式均可用于上述控制电路，本发明对此不再赘述。

在图9和图10所示实施例中，第一恒流源电路IC1和第二恒流源电路IC2可以为线性恒流电路。本领域普通技术人员能够理解，在其他实施例中，也可以应用开关型恒流电路，电荷泵或其他合适的具有恒流源功能的电路来实现回路电流的恒流控制，本发明对此不作限制。

图11示出了根据本发明再一实施例的LED驱动电路1100的结构示意图，相比图3所示的实施例，图11进一步增加了泄放支路110，泄放支路110可连接于市电输入端之间或整流桥组Z1的一组输出端口之间。泄放支路110可在市电输入端之间或整流桥组的一组输出端口之间形成第四电流回路。第四电流回路用于在电路环境中存在可控硅调光器时，受控产生泄放电流。

在一个实施例中，优选的，泄放支路110被配置为在每个半波周期的开始泄放时刻不晚于在整流后的市电电压上升到所述负载支路导通电压的时刻，以令在每个市电半波内，第四电流回路的形成时刻不晚于第二电流回路的形成时刻。这样，一方面在可控硅调光器边缘已经到来的情况下，可以为可控硅调光器提供擎住电流和维持电流，维持这一时段期间的可控硅调光器的导通，防止因为输入电流不足导致可控硅调光器意外关闭，另一方面可以进一步优化输入电流的谐波表现，尤其是有利于满足输入电流上升到峰值输入电流的5％时的位置不大于60度这一指标。

在另一个实施例中，泄放支路110还被配置为在每个半波周期的停止泄放时刻不早于在整流后的市电电压下降到所述负载支路导通电压的时刻，以令在每个市电半波内，第四电流回路的关断时刻不早于第二电流回路的关断时刻。除为维持可控硅调光器导通外，防止意外关断外，另一方面可以进一步优化输入电流的谐波表现，尤其是有利于满足输入电流下降到峰值输入电流的5％时的位置不小于90度这一指标。此处的“停止”应理解为停止在本周期内的剩余时段的任何时间点进行泄放。

图12示出了根据本发明一个实施例的控制LED驱动电路的方法的流程图，该方法包括：

步骤1201：对市电进行整流后在整流输出端口输出；

步骤1202：通过整流输出端口之一对一输入电容C1充电；

步骤1203：通过整流输出端口之一或输入电容C1对LED负载LED1供电；

其中，LED负载LED1以其所在支路的导通电压为阈值，在输入电容C1和整流输出端口之一之间切换供电来源。

在一个实施例中，LED负载LED1以其所在支路的导通电压为阈值，在输入电容C1和整流输出端口之一之间切换供电来源包括：

当整流后的市电电压低于LED负载LED1所在支路的导通电压时，由LED负载LED1和输入电容C1形成第一电流回路；以及

在整流后的市电电压大于等于LED负载LED1所在支路的导通电压时，第一电流回路断开，并由整流输出端口和LED负载LED1形成第二电流回路。

特别的，上述控制方法还包括在每个市电半波内，当整流后的市电电压大于输入电容C1两端电压时，进一步由整流输出端口之一同输入电容C1形成第三电流回路，对输入电容进行充电。

以上对根据本发明实施例的控制方法及步骤的描述仅为示例性的，并不用于对本发明进行限定。另外，一些公知的控制步骤及所用控制参数等并未给出或者并未详细描述，以使本发明清楚、简明且便于理解。发明所属技术领域的技术人员应该理解，以上对根据本发明各实施例的控制方法及步骤的描述中所述使用的步骤编号并不用于表示各步骤的绝对先后顺序，这些步骤并不按照步骤编号顺序实现，而可能采用不同的顺序实现，也可能同时并列地实现，并不仅仅局限于所描述的实施例。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (43)

1.一种LED驱动电路，所述LED驱动电路用于接收并转换市电，以驱动LED负载，并改善市电中纹波造成的频闪，其中，所述LED驱动电路包括：

整流桥组，具有一组输入端口和至少一组输出端口，用于接收所述市电并对市电进行整流，在所述输出端口进行输出；

容性支路，连接于所述整流桥组的一组输出端口之间，至少包括一输入电容；

负载支路，包括LED负载和LED恒流控制电路；

其中，在每个市电的半周期内，当被所述整流桥组整流后的市电电压小于所述负载支路的导通电压时，由所述输入电容向所述负载支路供电，当被所述整流桥组整流后的市电电压大于等于所述负载支路的导通电压时，所述负载支路直接自所述整流桥组的输出端口取电，且所述输入电容停止向所述负载支路供电。

2.如权利要求1所述的驱动电路，其中，所述容性支路和所述负载支路连接到所述整流桥组的同一组输出端口，所述容性支路上还包括一隔离器件，所述隔离器件被配置为允许在所述整流桥组的输出端口和所述输入电容之间形成充电回路，并阻止形成放电回路。

3.如权利要求2所述的驱动电路，其中，所述隔离器件为一二极管。

4.如权利要求1所述的驱动电路，其中，所述整流桥组具有两组输出端口，所述容性支路连接到所述整流桥组的第一组输出端口，所述负载支路连接到所述整流桥组的第二组输出端口，所述整流桥组的所述第一组输出端口和所述第二组输出端口彼此独立。

5.如权利要求4所述的驱动电路，其中，所述第一组输出端口和所述第二组输出端口具有一个公共输出端，所述整流桥组包括6个二极管，所述第一组输出端口利用第一、第二、第三、第四二极管，形成第一整流桥结构，所述第二组输出端口复用所述第三二极管和所述第四二极管，同第五、第六二极管形成第二整流桥结构，其中所述第三二极管和第四二极管连接到所述公共输出端。

6.如权利要求1所述的驱动电路，其中，在每个市电的半周期内，被所述整流桥组整流后的市电电压上升到大于所述负载支路导通电压的时刻早于所述自所述整流桥组通过输出端口开始对所述输入电容充电的时刻。

7.如权利要求1所述的驱动电路，其中，所述负载支路中允许建立两种不同的电路路径，当所述输入电容向所述负载支路供电时，采用第一电流路径，当所述整流桥组的输出端口向所述负载支路供电时，采用第二电流路径。

8.如权利要求7所述的驱动电路，其中，所述负载支路具有三个端口，所述第一电流路径通过第一端口和第二端口建立，所述第二电流路径通过第一端口和第三端口建立。

9.如权利要求1所述的驱动电路，其中，所述LED恒流控制电路包括第一恒流源电路和第二恒流源电路，其中，所述第一恒流源电路用于控制自所述整流桥组的一组输出端口流向所述LED负载的电流，所述第二恒流源电路用于控制自所述输入电容流向所述LED负载的电流。

10.如权利要求9所述的电路，其中，所述整流桥组的一组输出端口的负端同时连接到所述输入电容的负端，所述第一恒流源电路在自所述整流桥组的一组输出端口流向所述LED负载的电流的路径上位于所述LED负载之前，所述第二恒流源电路在自所述输入电容流向所述LED负载的电流的路径上位于所述LED负载之前。

11.如权利要求10所述的驱动电路，其中，所述第一恒流源电路和所述第二恒流源电路共用同一电流反馈信号。

12.如权利要求10所述的驱动电路，其中，所述第一恒流源电路的具有第一电流基准值，所述第二恒流源电路具有第二电流基准值，所述第一电流基准值大于所述第二电流基准值。

13.如权利要求9所述的驱动电路，其中，所述整流桥组的一组输出端口的正端同时连接到所述输入电容的正端，所述第一恒流源电路在自所述整流桥组的一组输出端口流向所述LED负载的电流的路径上位于所述LED负载之后，所述第二恒流源电路在自所述输入电容流向所述LED负载的电流的路径上位于所述LED负载之后。

14.如权利要求13所述的驱动电路，其中，所述第一恒流源电路和所述第二恒流源电路分别采用各自独立反馈信号，且所述第一恒流源电路和所述第二恒流源电路具有不同的接地端。

15.如权利要求13所述的驱动电路，其中，所述第一恒流源电路和所述第二恒流源电路的电流基准值相同。

16.如权利要求1所述的驱动电路，其中，所述驱动电路进一步包括一泄放支路，连接于所述市电输入端之间或所述整流桥组的一组输出端口之间，所述泄放支路用于在市电输入端产生可控的泄放电流。

17.如权利要求16所述的驱动电路，其中，所述泄放支路在每个半波周期的开始泄放时刻不晚于在整流后的市电电压上升到所述负载支路导通电压的时刻。

18.如权利要求16所述的驱动电路，其中，所述泄放支路在每个半波周期的停止泄放时刻不早于在整流后的市电电压下降到所述负载支路导通电压的时刻。

19.如权利要求1-18任一所述的驱动电路，其中，所述驱动电路被配置为在每个市电半波内，使所述驱动电路的输入电流上升到峰值输入电流的5％时的位置不大于60度。

20.如权利要求1-18任一所述的驱动电路，其中，所述驱动电路被配置为在每个市电半波内，使所述驱动电路的输入电流下降到输入电流峰值的5％时的位置不小于90度。

21.一种LED驱动电路，所述LED驱动电路对市电进行整流和变换后驱动LED负载，并改善市电中纹波造成的频闪，其中，所述LED电路包括可接收整流后的市电进行充电的输入电容、对市电进行整流的整流桥组以及LED负载，在每个市电半波内，所述LED负载以其所在支路的导通电压为阈值，在所述输入电容和所述整流后的市电之间切换供电来源。

22.如权利要求21所述的驱动电路，其中，所述整流后的市电低于所述LED负载所在支路的导通电压时，由所述LED负载和所述输入电容形成第一电流回路，在所述整流后的市电电压大于等于所述LED负载所在支路的导通电压时，所述第一电流回路断开，并由所述整流桥组的一组输出端口和所述LED负载一起形成第二电流回路。

23.如权利要求22所述的驱动电路，其中，在每个市电半波的前半周期内，当所述整流后的市电电压上升到所述输入电容两端电压时，所述整流桥组的一组输出端口进一步同所述输入电容形成第三电流回路，对所述输入电容进行充电。

24.如权利要求23所述的驱动电路，其中，在每个市电半波的前半周期内，所述第二电流回路的形成时刻早于所述第三电路回路的形成时刻。

25.如权利要求23所述的驱动电路，其中，在每个市电半波的后半周期内，当所述整流后的市电电压小于所述输入电容两端电压时，所述第三电流回路断开。

26.如权利要求25所述的驱动电路，包括一个隔离器件，用于控制所述第三电流回路的形成和断开。

27.如权利要求26所述的驱动电路，其中所述隔离器件为二极管，同所述输入电容连接。

28.如权利要求25所述的驱动电路，其中所述整流桥组具有独立的两组输出端口，第一组输出端口用于形成所述第二电流回路，第二组输出端口用于形成所述第三电流回路。

29.如权利要求28所述的驱动电路，其中，所述第一组输出端口和所述第二组输出端口具有一个公共端，所述公共端同时应用于所述第二电流回路和所述第三电流回路中。

30.如权利要求20所述的驱动电路，其中，所述第一电流回路和所述第二电流回路在导通期间回路电流恒定。

31.如权利要求28所述的驱动电路，其中所述第一电流回路和所述第二电流回路共用一电流反馈信号，所述电流反馈信号分别用于控制所述第一电流回路和所述第二电流回路在导通期间的电流值保持恒定。

32.如权利要求31所述的驱动电路，其中所述整流桥组的一组输出端口的负端同时连接到所述输入电容的负端，作为所述第一电流回路和所述第二电流回路的接地端，所述第一电流回路依据一第一基准电流值进行反馈恒流控制，所述第二电流回路依据一第二基准电流值进行反馈恒流控制。

33.如权利要求32所述的驱动电路，其中，所述第二基准值被配置为大于所述第一基准值，用于在开通所述第二电流回路后，通过使所述电流反馈信号持续大于所述第一基准值，实现关断所述第一电流回路。

34.如权利要求31所述的驱动电路，其中，所述整流桥组的一组输出端口的正端同时连接到所述输入电容的正端，作为所述第一电流回路和所述第二电流回路的正输入端，所述第一电流回路和所述第二电流回路分别具有各自独立的电流反馈信号和接地端，用于分别同一第一基准电流值和一第二基准电流值进行比较后控制所述第一电流回路和所述第二电流回路在导通期间的电流值保持恒定。

35.如权利要求34所述的驱动电路，其中所述第一基准电流值等于所述第二基准电流值。

36.如权利要求22所述的驱动电路，其中，进一步包括由泄放支路在位于所述市电输入端之间或所述整流桥组的一组输出端口之间形成第四电流回路，所述第四电流回路用于在电路环境中存在可控硅调光器时，受控产生泄放电流。

37.如权利要求36所述的驱动电路，其中，在每个市电半波内，所述第四电流回路的形成时刻不晚于所述第二电流回路的形成时刻。

38.如权利要求36所述的驱动电路，其中，在每个市电半波内，所述第四电流回路的断开时刻不早于所述第二电流回路的断开时刻。

39.如权利要求21-38任一所述的驱动电路，其中，所述驱动电路被配置为在每个市电半波内，使所述驱动电路的输入电流上升到峰值输入电流的5％时的位置不大于60度。

40.如权利要求21-38任一所述的驱动电路，其中，所述驱动电路被配置为在每个市电半波内，使所述驱动电路的输入电流下降到输入电流峰值的5％的位置不小于90度。

41.一种控制LED驱动电路的方法，以改善频闪问题，所述方法包括：

对市电进行整流后在整流输出端口输出；

通过所述整流输出端口之一对一输入电容充电；

通过所述整流输出端口之一或所述输入电容对LED负载供电；

其中，所述LED负载以其所在支路的导通电压为阈值，在所述输入电容和所述整流输出端口之一之间切换供电来源。

42.如权利要求41所述的方法，其中，所述LED负载以其所在支路的导通电压为阈值，在所述输入电容和所述整流输出端口之一之间切换供电来源包括：

当所述整流后的市电电压低于所述LED负载所在支路的导通电压时，由所述LED负载和所述输入电容形成第一电流回路；以及

在所述整流后的市电电压大于等于所述LED负载所在支路的导通电压时，所述第一电流回路断开，并由所述整流输出端口和所述LED负载形成第二电流回路。

43.如权利要求42所述的方法，其中，在每个市电半波内，当所述整流后的市电电压大于所述输入电容两端电压时，进一步由所述整流输出端口之一同所述输入电容形成第三电流回路，对所述输入电容进行充电。

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