CN205546091U - 一种led灯丝灯调光电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种LED灯丝灯调光电路，主要用于AC‑DC电源、LED驱动等领域及其他基于前切或后切调光器工作的系统并实现调光器对输出电压或电流的调节功能，能够可靠的提高调光器最大导通角时的初始功率Pmax，降低调光器最小导通角时的剩余功率Pmin，提高系统的兼容性。
Description
技术领域
本实用新型公开了一种LED灯丝灯调光电路，主要用于AC-DC电源、LED驱动等领域及其他基于前切或后切调光器工作的系统并实现调光器对输出电压或电流的调节功能，能够可靠的提高调光器最大导通角时的初始功率Pmax，降低调光器最小导通角时的剩余功率Pmin，提高系统的兼容性。
背景技术
灯丝灯具有可以实现360°全角度发光，光效高，集成度高等优点。由于具有较高的输出电压，灯丝灯的驱动电路往往采用线性恒流方案实现。
图1为一种传统的LED灯丝灯调光电路的电路图。
LED灯丝灯调光电路会出现调光器最大导通角时的初始功率Pmax过低、调光器最小导通角时的剩余功率Pmin过高和调光器闪烁灯问题，不能够良好的兼容调光方案的应用。
如图2所示，由于采用线性恒流控制结构，只有输入工频电压Vin大于输出电压Vout时，才能够正常产生输出电流。而市面上各种调光器的初始导通角和最小导通角差别巨大。对于初始导通角小的调光器，调光器最大导通角时的初始功率Pmax会比不接调光器的情况低很多；而对于最小导通角大的调光器，调光器最小导通角时的剩余功率Pmin会比较大。另一方面，当调光器调节到输入工频电压Vin的最高电压与输出电压Vout接近时，调光器导通角的微小变化会造成输出电流的明显差异，造成调光器闪烁。
实用新型内容
本实用新型要解决的问题在于提供一种LED灯丝灯调光电路，能够兼容各种调光器应用，实现较高的初始功率Pmax、较低的剩余功率Pmin和避免调光器闪烁灯问题。
本实用新型提供一种LED灯丝灯调光电路，包括：比较器cmp1、Toff控制电路、控制驱动电路、剩余功率抑制电路、线性恒流电路、整流桥、pi型滤波电路、调光器兼容RC、电感Lm、续流二极管Dout、输出电容Cout和负载LED；整流桥与pi型滤波电路连接；pi型滤波电路连接与调光器兼容RC连接；电感Lm的一端与调光器兼容RC连接，另一端与续流二极管Dout的正极连接；负载LED的正极分别与续流二极管Dout的负极连接，负极分别与Toff控制电路、线性恒流电路连接；控制驱动电路具有驱动功率管Msw；驱动功率管Msw的漏端接续流二极管Dout的正端；比较器cmp1的正端分别与剩余功率抑制电路、驱动功率管Msw的源端连接；输出端与控制驱动电路的输入端连接；输出电容Cout的一端与负载LED的正极连接。
本实用新型提供一种LED灯丝灯调光电路，还可以具有这样的特征：Toff控制电路包括：第二运放amp2、控制电容Ccomp、箝位电路和Toff电路；第二运放amp2的正端接线性高压管Mdrain的漏端和负载LED的负端；第二运放amp2的负端接第二固定电压Vref2；第二运放amp2的输出端接Toff电路的输入端、控制电容Ccomp和箝位电路。
本实用新型提供一种LED灯丝灯调光电路，还可以具有这样的特征：剩余功率抑制电路包括：切相检测电路、电流源I1和开关M1；比较器cmp1的正端还接切相检测电路的输入端和峰值电流检测电阻Rcs；比较器cmp1的负端接第三固定电压Vref3；第二运放amp2的输出端接开关M1的漏端；切相检测电路的输出端接开关M1的栅极；开关M1的源级接电流源I1。
本实用新型提供一种LED灯丝灯调光电路，还可以具有这样的特征：控制驱动电路还包括：第一或非门NOR1、第二或非门NOR2、驱动电路和峰值电流检测电阻Rcs；比较器cmp1的输出端接第一或非门NOR1的一个输入端；第一或非门NOR1的输出端接第二或非门NOR2的另一个输入端和驱动电路的输入端；第二或非门NOR2的输出端接第一或非门NOR1的另一个输入端。
本实用新型提供一种LED灯丝灯调光电路，还可以具有这样的特征：线性恒流电路包括：第一运放amp1、线性高压管Mdrain和输出电流检测电阻Rio；第一运放amp1的正端接第一固定电压Vref1；第一运放amp1的负端接线性高压管Mdrain的源端和输出电流检测电阻Rio；第一运放amp1的输出端接线性高压管Mdrain的栅端。
本实用新型提供一种LED灯丝灯调光电路，还可以具有这样的特征：pi型滤波电路包括：滤波电感Lpi、第一电容Cpi1和第二电容Cpi2；滤波电感Lpi的一端接整流桥的输出和第一电容Cpi1；另一端和第二电容Cpi2的一端。
本实用新型提供一种LED灯丝灯调光电路，还可以具有这样的特征：调光器兼容RC包括：调光电阻Rrc和调光电容Crc；调光电阻Rrc一端接调光电容Crc。
本实用新型提供一种LED灯丝灯调光电路，还可以具有这样的特征：Toff控制电路、控制驱动电路、剩余功率抑制电路、线性恒流电路、pi型滤波电路、调光器兼容RC和输出电容Cout接地。
本实用新型提供的一种LED灯丝灯调光电路，由于采用了开关恒压+线性恒流架构，可以可靠的提高调光器最大导通角时的初始功率Pmax，避免调光器闪烁灯问题；由于增加了剩余功率抑制电路，可以可靠的降低调光器最小导通角时的剩余功率Pmin；提高系统对不同调光器应用的兼容性。
附图说明
图1为传统的LED灯丝灯调光电路的电路图。
图2为传统的LED灯丝灯调光电路调光应用方案工作波形。
图3为本实用新型中的LED灯丝灯调光电路的框图。
图4为本实用新型中的LED灯丝灯调光电路调光应用方案工作波形。
具体实施方式：
以下结合附图，对本实用新型做进一步说明。
图3为LED灯丝灯调光电路的框图。
如图3所示，一种LED灯丝灯调光电路，包括：比较器cmp1、Toff控制电路、控制驱动电路、剩余功率抑制电路、线性恒流电路、整流桥、pi型滤波电路、调光器兼容RC、电感Lm、续流二极管Dout、输出电容Cout和负载LED。
其中，Toff控制电路包括：第二运放amp2、控制电容Ccomp、箝位电路和Toff电路。
控制驱动电路包括：第一或非门NOR1、第二或非门NOR2、驱动电路、驱动功率管Msw和峰值电流检测电阻Rcs。
剩余功率抑制电路包括：切相检测电路、电流源I1和开关M1。
线性恒流电路包括：第一运放amp1、线性高压管Mdrain和输出电流检测电阻Rio。
pi型滤波电路包括：滤波电感Lpi、第一电容Cpi 1和第二电容Cpi2。
调光器兼容RC包括：调光电阻Rrc和调光电容Crc。
比较器cmp1的正端接切相检测电路的输入端、功率管Msw的源端和峰值电流检测电阻Rcs；比较器cmp1的负端接第三固定电压Vref3；比较器cmp1的输出端接第一或非门NOR1的一个输入端。
运放amp2的正端接线性高压管Mdrain的漏端和负载LED的负端；运放amp2的负端接第二固定电压Vref2；运放amp2的输出端接Toff电路的输入端、控制电容Ccomp、箝位电路和开关M1的漏端。
Toff电路的输出端接第二或非门NOR2的一个输入端。
第一或非门NOR1的输出端接第二或非门NOR2的另一个输入端和驱动电路的输入端。
第二或非门NOR2的输出端接第一或非门NOR1的另一个输入端。
驱动电路的输出端接驱动功率管Msw的栅端；驱动功率管Msw的漏端接电感Lm的一端接和续流二极管Dout的正端。
切相检测电路的输出端接开关M1的栅极；开关M1的源级接电流源I 1。
第一运放amp1的正端接第一固定电压Vref1；第一运放amp1的负端接线性高压管Mdrain的源端和输出电流检测电阻Rio；第一运放amp1的输出端接线性高压管Mdrain的栅端。
滤波电感Lpi的一端接整流桥的输出和第一电容Cpi 1；滤波电感Lpi的另一端接调光电阻Rrc的一端、电感Lm的另一端和第二电容Cpi2的一端。
调光电阻Rrc的另一端接调光电容Crc。续流二极管Dout的负端接负载LED的正端和输出电容Cout。
第一电容Cpi 1、第二电容Cpi2、调光电容Crc、控制电容Ccomp、峰值电流检测电阻Rcs、输出电流检测电阻Rio和输出电容Cout的另一端接地。
驱动功率管Msw、线性高压管Mdrain和开关M1可采用PMOS管、NMOS管、PNP管或NPN管。
本实用新型提供的一种LED灯丝灯调光电路，采用了开关恒压+线性恒流架构，前级采用开关恒压，使得输入工频电压Vin小于输出电压Vout时仍能给后级输出提供能量，从而提高了初始功率Pmax；同时避免了调光器在调节到输入工频电压Vin的最高电压与输出电压Vout接近时造成调光器闪烁的问题。
由于增加了剩余功率抑制电路，当调光器导通角过低时降低输出电压，进而降低调光器最小导通角时的剩余功率Pmin。提高系统对不同调光器应用的兼容性。
LED灯丝灯调光电路开关恒压的具体工作原理为：
如图3所示，当驱动功率管Msw导通时，电感Lm的电流逐渐升高，峰值电流检测电阻Rcs将电感Lm的电流转换成电压信号和固定电压Vref3比较，当峰值电流检测电阻Rcs的电压大于固定电压Vref3则关断驱动功率管Msw。
当驱动功率管Msw关断后，经过延时时间Toff，驱动功率管Msw重新导通。延时时间Toff由电容Ccomp的电压Vcomp决定，电压Vcomp越高，Toff时间越长。
将负载LED的负端电压Vdrain和固定电压Vref2比较，如果负载LED的负端电压Vdrain大于固定电压Vref2则运放amp2对电容Ccomp充电，提高电容Ccomp的电压Vcomp，增加Toff时间，从而降低输出电压Vout，进而降低负载LED的负端电压Vdrain；反之，降低电容Ccomp的电压Vcomp，减小Toff时间，增加负载LED的负端电压Vdrain。箝位电路限制最小的Vcomp电压VclampL，从而限定最小Toff时间Toffmin；箝位电路限制最大的Vcomp电压VclampH，从而限定最大Toff时间Toffmax。
LED灯丝灯调光电路线性恒流的具体工作原理为：
如图3所示，输出电流检测电阻Rio将负载LED的电流转换成电压Vrio和固定电压Vref1比较。当电压Vrio大于固定电压Vref1时则降低性高压管Mdrain的栅电压，从而减少负载LED的电流；反之增大高压管Mdrain的栅电压，增加负载LED的电流。
LED灯丝灯调光电路兼容调光的具体工作原理为：
如图4所示，当调光器调节到最大导通角时，由于开关恒压电路保证负载LED正端电压稳定，线性恒流电路能够恒流闭环工作。
调光器调节导通角减小，电容Ccomp电压逐渐减小以减小Toff时间，进而保证负载LED正端电压稳定，线性恒流电路能够恒流闭环工作。
调光器调节导通角继续减小，电容Ccomp电压达到箝位电压VclampL，Toff时间达到最小Toff时间Toffmin。负载LED正端电压稳定无法保证稳定，调光器调节导通角继续减小，负载LED正端电压逐渐下降，为了保证恒流输出线性恒流电路控制drain节点电压下降。当drain节点电压下降到接近0V时，线性恒流电路变为开环工作，输出电流开始降低。
调光器调节导通角继续减小，当调光器导通角Dtriac降低到满足如下公式：
其中，I1为电流源I 1的电流值；Iamp2为运放amp2的最大下拉电流值。
剩余功率抑制电路通过电流源I1对电容Ccomp充电至箝位电压VclampH，Toff时间达到最大Toff时间Toffmax，从而降低负载LED正端电压，降低输出电流，降低调光器最小导通角时的剩余功率Pmin。
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。任何不超出本实用新型实质精神范围的实用新型创造，包括但不限于电阻实现方式如Rcs采用普通电阻或MOS电阻等的改变、对元器件的类型或型号的替换如将Msw替换成三极管等、电路局部构造的变更如增加线电压补偿电路、驱动控制电路中的或非门改为与非门实现等，以及其他非实质性的替换、变形或修改，均落入本实用新型保护范围之内。
Claims (8)
1.一种LED灯丝灯调光电路，其特征在于：包括，比较器(cmp1)、Toff控制电路、控制驱动电路、剩余功率抑制电路、线性恒流电路、整流桥、pi型滤波电路、调光器兼容RC、电感(Lm)、续流二极管(Dout)、输出电容(Cout)和负载(LED)；
整流桥与pi型滤波电路连接；pi型滤波电路连接与调光器兼容RC连接；电感(Lm)的一端与调光器兼容RC连接，另一端与续流二极管(Dout)的正极连接；负载(LED)的正极分别与续流二极管(Dout)的负极连接，负极分别与Toff控制电路、线性恒流电路连接；
控制驱动电路具有驱动功率管(Msw)；驱动功率管(Msw)的漏端接续流二极管Dout的正端；
比较器(cmp1)的正端分别与剩余功率抑制电路、驱动功率管(Msw)的源端连接；输出端与控制驱动电路的输入端连接；
输出电容(Cout)的一端与负载(LED)的正极连接。
2.如权利要求1所述的LED灯丝灯调光电路，其特征在于：
其中，Toff控制电路包括：第二运放(amp2)、控制电容(Ccomp)、箝位电路和Toff电路；
第二运放(amp2)的正端接线性高压管(Mdrain)的漏端和负载(LED)的负端；第二运放(amp2)的负端接第二固定电压(Vref2)；第二运放(amp2)的输出端接Toff电路的输入端、控制电容(Ccomp)和箝位电路。
3.如权利要求2所述的LED灯丝灯调光电路，其特征在于：
其中，剩余功率抑制电路包括：切相检测电路、电流源I1和开关M1；
比较器(cmp1)的正端还接切相检测电路的输入端和峰值电流检测电阻(Rcs)；比较器(cmp1)的负端接第三固定电压(Vref3)；
第二运放(amp2)的输出端接开关(M1)的漏端；
切相检测电路的输出端接开关(M1)的栅极；开关(M1)的源级接电流源(I1)。
4.如权利要求1所述的LED灯丝灯调光电路，其特征在于：
其中，控制驱动电路还包括：第一或非门(NOR1)、第二或非门(NOR2)、驱动电路和峰值电流检测电阻(Rcs)；
比较器(cmp1)的输出端接第一或非门(NOR1)的一个输入端；
第一或非门(NOR1)的输出端接第二或非门(NOR2)的另一个输入端和驱动电路的输入端；
第二或非门(NOR2)的输出端接第一或非门(NOR1)的另一个输入端。
5.如权利要求1所述的LED灯丝灯调光电路，其特征在于：
其中，线性恒流电路包括：第一运放(amp1)、线性高压管(Mdrain)和输出电流检测电阻(Rio)；
第一运放(amp1)的正端接第一固定电压(Vref1)；第一运放(amp1)的负端接线性高压管(Mdrain)的源端和输出电流检测电阻(Rio)；第一运放(amp1)的输出端接线性高压管(Mdrain)的栅端。
6.如权利要求1所述的LED灯丝灯调光电路，其特征在于：
其中，pi型滤波电路包括：滤波电感(Lpi)、第一电容(Cpi1)和第二电容(Cpi2)；
滤波电感(Lpi)的一端接整流桥的输出和第一电容(Cpi1)；另一端和第二电容(Cpi2)的一端。
7.如权利要求1所述的LED灯丝灯调光电路，其特征在于：
其中，调光器兼容RC包括：调光电阻(Rrc)和调光电容(Crc)；调光电阻(Rrc)一端接调光电容(Crc)。
8.如权利要求1所述的LED灯丝灯调光电路，其特征在于：
其中，Toff控制电路、控制驱动电路、剩余功率抑制电路、线性恒流电路、pi型滤波电路、调光器兼容RC和输出电容(Cout)接地。
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