CN203675387U - 一种利用可控制电流源提供triac保持电流的led驱动电路 - Google Patents
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Abstract
一种利用可控制电流源提供TRIAC保持电流的LED驱动电路,为单级功率因子校正电路架构,其通过设有一可控制电流源的转换模块承接一输入电压后形成驱动LED光源发光的一工作电流,且利用一控制芯片监测该输入电压的变化后,于一基准峰值下,采用固定一开关单元截止时间的切换方式使该可控制电流源输出定量的工作电流,以实现LED光源工作于定电流状态下的同时,确保该工作电流于TRIAC组件导通时恒大于该TRIAC组件工作所需的保持电流。
Description
技术领域
本实用新型属于LED(Light Emitting Diode,发光二极管)照明设备用电源转换电路的技术领域,特别是关于一种利用可控制电流源提供TRIAC(TRI-electrode AC switch,三端双向交流开关)保持电流的LED驱动电路,使不论LED光源的发光亮度高低均可确保TRIAC组件在导通时一直获得大于其工作所需的电流,从而提升工作过程的稳定性及调光精确性。
背景技术
众所周知的,LED灯具所采用的控制电路多利用控制相位的开关组件,例如SCR(Silicon Controlled Rectifier,硅控整流器)利用TRIAC改变输入电源的电压相位,以通过切换电压相位的导通角度的方式改变该控制电路输出的驱动电压大小,从而调整流入LED光源的驱动电流的大小而实现调光效果。然而,此种调光设置虽具有控制简单与安装简便的优点,但其输入的电源电压波形将处于失真状态而造成PF低落及电压谐波增加等问题。并且,根据LED的电流/电压(I/V)特性曲线可知,LED并非线性组件,亦即,电压对电流的比值并非成正比,因此,前述调光方法将因驱动电压与驱动电流的改变量不一致,而使调光效果不精确并造成虚功耗。再者,受TRIAC的组件特性影响,若流入该控制电路的工作电压过低而使流经TRIAC的电流不足其所需的工作电流时,TRIAC将出现反复切换工作状态的现象,造成驱动电流不连续而使LED闪烁,进而降低照明质量。
请参阅第1图,其分别为现有技术中具保持电流功能的LED驱动电路的电路图及波形图。如图所示,该驱动电路1设有为TRIAC组件的一调光器10、一桥式整流器11、一保持开关12、一保持电阻(RH)13及一滤波电容14,该桥式整流器11通过该调光器10承接一外部电源而整流形成一输入电压(Vin)及一输入电流(Iin),且该滤波电容14接收该输入电流并转换形成一驱动电流(IL)后提供给LED。并且,该保持开关12为N通道金氧半场效晶体管(N Type Metal Oxide SemiconductorField-Effect Transistor,N-MOSFET),其漏极耦接该桥式整流器11而承接一输入电流、源极耦接该保持电阻13,与栅极接设一保持电压(VH),以使该保持电阻13通过该保持开关12承接该保持电压而输出一保持电流(Ihold),Ihold=(VH-VGS_N-MOSFET)/RH,供该调光器10维持于稳定工作状态而提升调光精确性。然而,该保持开关12及该保持电阻13的设置,无疑具有一定的功率损耗而影响整体电路的工作效率,造成能量利用率低而不符现时的电器需求。
有感于此,如何改善现有驱动电路的电路架构,以使驱动电流维持于定值状态的同时有效减少虚功耗,且因应LED物理特性,利用简单的电路架构实现输入电压的高低压补偿而切实提升整体电路工作质量并改善LED发光功率,即为本实用新型所探究的课题。
实用新型内容
有鉴于现有技术中的问题,本实用新型的目的在于提供一种利用可控制电流源提供TRIAC保持电流的LED驱动电路,以利用IC内部电路感测整体电路工作电流的流值的大小,从而适时调整可控制电流源输出的总电流大小,达到确保TRIAC组件稳定工作的同时降低虚功耗的目的,从而提升整体电路效率。
根据本实用新型的目的,该利用可控制电流源提供TRIAC保持电流的LED驱动电路为单级功率因子校正电路架构,其设有一调光模块、一整流模块、一转换模块及一控制模块,供以驱动多个LED光源发光的同时确保该调光模块稳定工作,从而提升整体电路的功率,且该调光模块包含一TRIAC组件,该整流模块电性连接该调光模块及该转换模块,且该转换模块电性连接该控制模块及该等LED光源,其特征在于:该转换模块利用一可控制电流源承接该整流模块输出是一输入电压而形成稳定的一工作电流;该控制模块设有一峰值侦测单元、一截止计时单元及一开关单元,该峰值侦测单元电性连接该可控制电流源,供侦测该输入电压的峰值而分析形成一侦测信号;该截止计时单元电性连接该峰值侦测单元及该开关单元,供感测该开关单元的截止时间而于该截止时间达一最大容限时输出一控制信号,且该开关单元根据接收的该侦测信号进入截止状态,进而根据该切换信号进入导通状态,以确保该可控制电流源提供定量的该工作电流予该等LED光源,同时,使该工作电流于该TRIAC组件导通时恒大于该TRIAC组件工作所需的保持电流。
并且,为考虑各该LED光源因具有不同物理特性而使流于其上的电流量未随输入电压的增加而增加,造成调光误差问题,该控制模块设有一高低压补偿单元,其电性连接该整流模块、该可控制电流源及该开关单元,用以感测该输入电压而提供一补偿电流予该控制模块,使避免该可控制电流源最后供予该等LED光源的一驱动电流受该输入电压的变动而呈非定电流值,达切实提升整体电路工作质量并改善LED发光功率的功效。
其中,该转换模块设有一防逆流元件及一滤波元件,该防逆流元件一端耦接该可控制电流源的输出端、另一端耦接该滤波元件及该等LED光源,以避免该滤波元件及该等LED光源因负载变化所产生的压源变异而影响该TRIAC组件的工作稳定性;该滤波元件并接该等LED光源而将该防逆流元件传送来的工作电流转换形成定电流值的该驱动电流后,传送予该等LED光源,以增强电路抗噪声能力。该防逆流元件为一二极管,该滤波元件为一电容,且该可控制电流源为一电感。
综上所述,本实用新型的电路构造简单,其通过IC内部电路的峰值侦测单元进行该工作电流的峰值检测后,于此峰值达IC内设的最大值时或该开关单元的截止时间达最大容限时,适时调整该开关单元的工作状态,以确保提供予该等LED光源的驱动电流呈定值的同时,确保该TRIAC组件具有足够的保持电流,从而提升调光精确性。
附图说明
图1为现有技术中具保持电流功能的LED驱动电路的电路图;
图2为本实用新型第一个较佳实施例的实施态样方块图;
图3为本实用新型第二个较佳实施例的实施态样方块图;
图4为本实用新型第三个较佳实施例的实施态样电路图;
图5为本实用新型第四个较佳实施例的实施态样电路图。
附图标记说明:1-驱动电路;10-调光器;11-桥式整流器;12-保持开关;13-保持电阻;14-滤波电容;2-LED驱动电路;20-调光模块;200-TRIAC组件;21-整流模块;22-转换模块;220-可控制电流源;221-防逆流元件;222-滤波元件;23-控制模块;230-控制芯片;2300-峰值侦测单元;2301-截止计时单元;231-开关单元;2310-启动器;2311-调节开关;232-保护电阻;233-高低压补偿单元;3-LED光源。
具体实施方式
为使贵审查委员能清楚了解本实用新型的内容,谨以下列说明搭配图式,敬请参阅。
请参阅第2~4图,其分别为本实用新型第一个较佳实施例的实施态样方块图、第二个较佳实施例的实施态样方块图及第三个较佳实施例的实施态样电路图。如图所示,利用可控制电流源提供TRIAC保持电流的该LED驱动电路2为单级功率因子校正电路架构,该电路设有一调光模块20、一整流模块21、一转换模块22及一控制模块23,该转换模块22通过该整流模块21及该调光模块20电性连接一外部电源(图未示),且其电性连接该控制模块23及多个LED光源3,以截取该外部电源的电能而形成一工作电流(IO)后驱动该等LED光源3作动,同时,确保该调光模块20的工作稳定性并提升整体电路的功率。
该调光模块20具有一TRIAC组件200,其通过该TRIAC组件200电性连接该外部电源,该整流单元21为一桥式整流电路,其输入端电性连接该TRIAC组件200,且该TRIAC组件200调整该外部电流的交流电压的相位导通角后,该桥式整流电路整流形成一输入电压(Vin)。该转换模块22主要由可为一电感的一可控制电流源220、为一二极管的一防逆流元件221及为一电容的一滤波元件222所构成,该可控制电流源220一端电性连接该桥式整流电路的输出端,另一端电性连接该防逆流元件221的阳极,且该防逆流元件221的阴极电性连接该滤波元件222及该等LED光源3,该滤波元件222并接该等LED光源,于该可控制电流源220接收该输入电压而储能形成稳定的该工作电流,并通过该防逆流元件221输出该工作电流后,通过该滤波元件222将该防逆流元件221传送来的工作电流转换形成定电流值的一驱动电流而传送予该等LED光源3,以增强电路抗噪声能力。顺带一提的是,通过该防逆流元件221的阻隔,即可避免该TRIAC组件200受该滤波元件222及该等LED光源3因负载变化所产生的压源变异影响而可确保一定程度的工作稳定性。
该控制模块23可由一控制芯片230及一开关单元231所构成,该控制芯片230至少具有VIN、VDD、RT、COMP、OUT、OVP、GND及CS等8脚位,其内设有一峰值侦测单元2300及一截止计时单元2301,该截止计时单元2301电性连接该峰值侦测单元2300,且该开关单元231具有一启动器2310及为N-MOSFET的一调节开关2311,该启动器2310为该控制芯片230的内部电路而电性连接该峰值侦测单元2300、该截止计时单元2301及该N-MOSFET的栅极,而该调节开关2311可为该控制芯片230外接的晶体管或亦可为该控制芯片230的内建电路,又该调节开关2311的漏极电性连接该可控制电流源220的输出端。该控制芯片的VIN脚位电性连接该可控制电流源220的输入端,以截取该输入电压而转换形成芯片内部电路所需的工作能量,且该峰值侦测单元2300可为一比较器并亦电性连接该可控制电流源220的输入端,供侦测该输入电压的峰值大小而于该输入电压峰值达IC内设的最大值时分析形成一侦测信号,以供通过该启动器2310切换该调节开关2311进入截止状态。
同时,该截止计时单元2301于该峰值侦测单元2300输出该侦测信号时,即感测该N-MOSFET的截止时间并于该截止时间达一最大容限时输出一控制信号,以触发该启动器2310切换该调节开关2311进入导通状态。如此,通过固定该N-MOSFET的截止时间即允许该可控制电流源220不受该输入电压的实际波形频率所影响皆可实现输出定量的该工作电流的效果,同时,确保该工作电流于该TRIAC组件200导通时恒大于该TRIAC组件200工作所需的保持电流而提升调光质量。
于本实施例中,该控制芯片230可通过OVP脚位电性连接一保护电阻232,且该保护电阻232电性连接该防逆流元件221的阴极,供承接流经该防逆流元件221的工作电流而于其两端分压形成一压降值,使于该压降值大于IC内设的一安全值时驱使该控制芯片230停止工作,以避免整体电路于该可控制电源流220作动异常时发生损毁。并且,该控制模块23更可如图4所示设有一高低压补偿单元233,该高低压补偿单元233由两电阻所构成,其一端电性连接该桥式整流电路的输出端及该可控制电流源220的输入端而另一端电性连接该N-MOSFET的源极,且两电阻的中间串接处电性连接该控制芯片230的CS脚位,该高低压补偿单元233供感测该输入电压而提供一补偿电流予该控制芯片230,以避免最后供予该等LED光源3的驱动电流受该输入电压的变动而呈非定电流值。
以上所述仅为举例性的较佳实施例,而非为限制性者。任何未脱离本实用新型的精神与范畴,而对其进行的等效修改或变更,均应包含于权利要求保护范围内。
Claims (5)
1.一种利用可控制电流源提供TRIAC保持电流的LED驱动电路,其为单级功率因子校正电路架构而设有一调光模块、一整流模块、一转换模块及一控制模块,用于驱动多个LED光源发光的同时确保该调光模块稳定工作,从而提升整体电路的功率,且该调光模块包含一TRIAC组件,该整流模块电性连接该调光模块及该转换模块,且该转换模块电性连接该控制模块及该等LED光源,其特征在于:
该转换模块利用一可控制电流源承接该整流模块输出的一输入电压而形成稳定的一工作电流;该控制模块设有一峰值侦测单元、一截止计时单元及一开关单元,该峰值侦测单元电性连接该可控制电流源,供侦测该输入电压的峰值而分析形成一侦测信号;该截止计时单元电性连接该峰值侦测单元及该开关单元,供感测该开关单元的截止时间而于该截止时间达一最大容限时输出一控制信号,且该开关单元根据接收的该侦测信号进入截止状态,进而根据该切换信号进入导通状态,以确保该可控制电流源提供定量的该工作电流予该等LED光源,同时,使该工作电流于该TRIAC组件导通时恒大于该TRIAC组件工作所需的保持电流。
2.根据权利要求1所述的利用可控制电流源提供TRIAC保持电流的LED驱动电路,其特征在于,其中该控制模块设有一高低压补偿单元,其电性连接该整流模块、该可控制电流源及该开关单元,用以感测该输入电压而提供一补偿电流予该控制模块,使避免该可控制电流源最后供予该等LED光源的一驱动电流受该输入电压的变动而呈非定电流值。
3.根据权利要求2所述的利用可控制电流源提供TRIAC保持电流的LED驱动电路,其特征在于,该转换模块设有一防逆流元件及一滤波元件,该防逆流元件一端耦接该可控制电流源的输出端、另一端耦接该滤波元件及该等LED光源;该滤波元件并接该等LED光源而将该防逆流元件传送来的工作电流转换形成定电流值的该驱动电流后,传送给该等LED光源,以增强电路抗噪声能力。
4.根据权利要求3所述的利用可控制电流源提供TRIAC保持电流的LED驱动电路,其特征在于,该防逆流元件为一二极管,且该滤波元件为一电容。
5.根据权利要求4所述的利用可控制电流源提供TRIAC保持电流的LED驱动电路,其特征在于,该可控制电流源为一电感。
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