一种泄放电路及泄放电流控制方法及LED控制电路与流程

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种泄放电路及泄放电流控制方法及LED控制电路。

背景技术：

LED灯由于其比传统的荧光灯和白炽灯更节能环保，所以LED灯正在慢慢替换现有的荧光灯和白炽灯。在带有可控硅调光器的白炽灯中，也同样希望采用LED灯来替换，因而LED需兼容可控硅调光器。但是，将在LED灯来替换白炽灯的应用中，由于在可控硅导通时，其输出端电压会有较大的电压变化率(dv/dt)，导致在输入端产生较大的浪涌电流。此浪涌电流震荡幅度大，持续时间短，极易造成可控硅的误关断，影响LED驱动电路的稳定工作，使LED灯产生闪烁；另外，可控硅器件的输入电流需大于其维持电流，当输入电流小于维持电流时，极易造成可控硅的关断，同样会导致LED的闪烁。为了解决上述技术问题，现有技术中采用如下方案，但仍存在一定的技术缺陷。

如图1所示，为一种现有技术的无源泄放方案，采用RC作为无源泄放。该方案结构简单、成本低。但是在工频周期尾部并不可以提供可控硅维持导通所需的电流。由于电容C00在可控硅导通时充至vin或接近vin，之后通过电阻R00放电，由于RC时间常数大，在半周的中部甚至尾部放电，反而减小了输入电流，不利于可控硅的稳定导通。

如图2所示，为现有技术的一种有源泄放电路。通过电阻R02采样输入电流，并且控制泄放电流iblr，使得输入电流不小于VREF0/R02，保证可控硅的导通。该方案可以在全输入范围内对输入电流做补偿，弥补了RC方案尾部无法提供电流的缺点。由于需要保证输入电流一直不小于VREF0/R02，此方案存在效率低下、温升高等缺点，对于系统的可靠性产生不利影响，增加了成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种的泄放电路及泄放电流控制方法及LED控制电路，用以解决现有技术存在的可控硅导通的稳定性较差、效率低和功耗大的技术问题。

本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的泄放电路，包括：

泄放电流调节电路，包括调整管和与所述调整管串联的电流源或/电阻；交流输入经可控硅调光器和整流桥得到输入电压经驱动电路对负载供电，所述泄放电流调节电路的两端分别与输入电压的高低电位端连接；

泄放控制电路，与所述调整管的控制端连接；在正弦半波的前半周，当所述输入电压低于阈值电压时，则通过调节调整管的控制端使得泄放电流调节电路产生泄放电流，直到所述驱动电路的输入电流大于相应阈值电流，则泄放电流调节电路不产生泄放电流；在正弦半波的后半周，当所述驱动电路的输入电流低于相应阈值电流时，则通过调节调整管的控制端使得泄放电流调节电路产生泄放电流，直到所述驱动电路的输入电流降至低阈值时，则泄放电流调节电路不产生泄放电流。

作为优选，所述的泄放控制电路包括使能信号产生电路和连接于调整管控制端的驱动控制电路，所述使能信号产生电路通过检测输入电压和驱动电路的输入电流，产生表征是否使能的信号，所述驱动控制电路接收所述表征是否使能的信号，并据此控制调整管的状态。

作为优选，所述使能信号产生电路包括输入电压检测电路、驱动电路输入电流检测电路和逻辑电路，所述的输入电压检测电路判断输入电压是否低于阈值电压，将结果输出至所述逻辑电路，所述的驱动电路输入电流检测电路检测到所述驱动电路的输入电流达到所述低阈值时，所述逻辑电路输出表征使能的信号至所述驱动控制电路。

作为优选，所述的驱动电路输入电流检测电路检测到所述驱动电路的输入电流是采用如下方式实现的：采样泄放电流，得到表征泄放电流的采样信号，所述泄放电路的采样信号达到相应的参考值时，判断所述的驱动电路输入电流达到所述低阈值。

作为优选，所述驱动控制电路接收表征总输入电流的电流采样信号，并将其与电流参考信号进行误差处理，以得到驱动电压，在泄放电流调节电路使能时，所述的驱动电压作为调整管控制端电压以调节流经调整管的泄放电流。

作为优选，所述的驱动电压可用于表征驱动电路的输入电流的大小，将所述驱动电压与表征阈值电流的参考电压进行比较，其比较结果则表征所述驱动电路的输入电流是否达到阈值电流。

作为优选，所述的驱动控制电路包括误差放大器和第一比较器，所述的误差放大器的第一输入端接收所述表征总输入电流的电流采样信号，其第二输入端接收所述电流参考信号，其输出端输出驱动电压，在误差放大器的输出端经开关与调整管的控制端连接，所述开关的控制端接收表征是否使能的信号；同时，该第一比较器的第一输入端接收所述驱动电压，其第二输入端接收所述表征阈值电流的参考电压，第一比较器的输出端输出表征驱动电路的输入电流是否达到阈值电流的信号，并用以得到相应的是否使能的信号。

作为优选，所述的驱动电路输入电流检测电路包括加法电路和第二比较器，所述的加法电路分别接收表征总输入电流的电流采样信号和表征泄放电流的电流采样信号，所接收的两个电流采样信号方向相反，故所述加法电路输出表征驱动电路输入电流的信号，所述第二比较器的第一输入端接收表征低阈值的参考信号，其第二端接收该表征驱动电路输入电流的信号，第二比较器的输出端与所述逻辑电路连接。

作为优选，当所述输入电压低于所述阈值电压时，经第一时间后，再产生泄放电流。

本发明的另一技术解决方案是，提供一种以下结构的泄放电路，包括：

泄放电流调节电路，包括调整管和与所述调整管串联的电流源或/电阻；交流输入经可控硅调光器和整流桥得到输入电压经开关电路对负载供电，所述泄放电流调节电路的两端分别与输入电压的高低电位端连接；

泄放控制电路，与所述调整管的控制端连接；在正弦半波的前半周，当所述输入电压低于阈值电压时，则通过调节调整管的控制端使得泄放电流调节电路产生泄放电流，直到所述驱动电路的输入电流大于相应阈值电流，则泄放电流调节电路不产生泄放电流；在正弦半波的后半周，当所述驱动电路的输入电流低于相应阈值电流时，则控制所述驱动电路不使能或将驱动电路回路切断。

本发明的又一技术解决方案是，提供一种以下步骤的泄放电流控制方法，包括：

交流输入经可控硅调光器和整流桥得到输入电压对负载供电，将泄放电流调节电路的两端分别与输入电压的高低电位端连接，所述泄放电流调节电路包括调整管和与所述调整管串联的电流源或/电阻；

在所述调整管的控制端连接有泄放控制电路；在正弦半波的前半周，当所述输入电压低于阈值电压时，则通过调节调整管的控制端使得泄放电流调节电路产生泄放电流，直到所述驱动电路的输入电流大于相应阈值电流，则泄放电流调节电路不产生泄放电流；在正弦半波的后半周，当所述驱动电路的输入电流低于相应阈值电流时，则通过调节调整管的控制端使得泄放电流调节电路产生泄放电流，直到所述驱动电路的输入电流降至低阈值时，则泄放电流调节电路不产生泄放电流。

作为优选，在正弦半波的前半周，先判断所述输入电压是否低于阈值电压，若是，则所述泄放电流调节电路使能，并产生泄放电流；再判断所述驱动电路的输入电流是否大于相应阈值电流，若是，则所述泄放电流调节电路不使能；判断是否进入正弦半波的后半周，若是，则进一步判断所述驱动电路的输入电流是否低于相应阈值电流，若是，则所述泄放电流调节电路使能，若所述驱动电路的输入电流进一步低于低阈值，则所述泄放电流调节电路不使能。

本发明的又一技术解决方案是，提供一种以下步骤的泄放电流控制方法，包括：

交流输入经可控硅调光器和整流桥得到输入电压对负载供电，将泄放电流调节电路的两端分别与输入电压的高低电位端连接，所述泄放电流调节电路包括调整管和与所述调整管串联的电流源或/电阻；

在所述调整管的控制端连接有泄放控制电路；在正弦半波的前半周，当所述输入电压低于阈值电压时，则通过调节调整管的控制端使得泄放电流调节电路产生泄放电流，直到所述驱动电路的输入电流大于相应阈值电流，则泄放电流调节电路不产生泄放电流；在正弦半波的后半周，当所述驱动电路的输入电流低于相应阈值电流时，则控制所述驱动电路不使能或将驱动电路回路切断。

本发明的再一技术解决方案是，提供一种以下结构的LED控制电路，以上任意一种泄放电路和LED驱动电路，所述的LED驱动电路为开关电路或线性驱动电路。

采用本发明的电路结构和方法，与现有技术相比，具有以下优点：本发明该方案可应用于开关驱动方案，所述的阈值电压为过零值，当输入电压过零时，产生泄放电流以使得输入电流大于可控硅的维持电流，根据正弦波前后半周的波形特点以及驱动电路之输入电流的大小，控制泄放电流调节电路是否使能，本发明在保证调光效果前提下，减小了泄放电流，提高了系统效率与系统可靠性，同时有利于增大TRIAC最大导通角，更容易满足最大输出电流的要求。

附图说明

图1为现有技术的包括无源泄放电路的LED控制电路；

图2为现有技术的包括有源泄放电路的LED控制电路；

图3为本发明泄放电路的实施例一的结构示意图；

图4为驱动控制电路的电路结构图；

图5为本发明实施例一的流程框图；

图6为本发明实施例一的工作波形图；

图7为本发明泄放电路的实施例二的结构示意图；

图8为本发明泄放电路的实施例三的结构示意图；

图9为本发明实施例二、三的流程框图；

图10为本发明实施例二、三的工作波形图。

图11为本发明实施例四的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参考图3所示，示意了本发明的泄放电路实施例一的电路结构，以其应用于驱动电路驱动的LED控制电路中为例，同时也能适用于线性驱动方案。LED控制电路包括泄放电路和LED驱动电路，所述的泄放电路被用于解决在可控硅调光器下由输入电流过小造成的闪烁问题，并克服现有技术所存在的技术缺陷。其输入电源为交流输入，所述交流输入经可控硅调光器U02和整流桥U01后输出直流的输入电压vrec，即驱动电路的输入电压。交流输入经过可控硅调光器U02连接到整流桥U01，整流桥的正输出端与二极管D00的阳极连接，驱动电路正端与所述二极管D00的阴极连接。由于LED驱动电路可能会呈现一定容性，因此，在vrec和LED驱动电路之间加入二极管D00；当交流输入的绝对值降低时，LED驱动电路由于具有容性，其电压会降低较慢，加入了二极管D00和输入电压vrec检测电路的采样电阻会将vrec电压跟随交流输入的绝对值，从而保证对输入电压采样的准确度。

所述的泄放电路包括泄放电流调节电路和泄放控制电路，所述的泄放电流调节电路包括调整管M00和与所述调整管串联的电流源I 10，也可以使用电阻和调整管串联的形式。电流源I10的一端连接到整流桥的正输出端，调整管M00的另一端连接到整流桥U01的负输出端。泄放控制电路，与所述调整管的控制端连接。

在正弦半波的前半周，当输入电压vrec低于阈值电压(可设置为过零值)，则经逻辑电路U12由驱动控制电路U18控制泄放电流调节电路产生泄放电流，所述泄放电流为iblr，并使得泄放电流一直存在，直到驱动电路的输入电流iin2大于相应阈值电流，则泄放电流调节电路不产生泄放电流；在正弦半波的后半周，当所述驱动电路的输入电流iin2低于相应阈值电流时，则通过调节调整管M00的控制端使得泄放电流调节电路产生泄放电流，直到所述驱动电路的输入电流降至低阈值(VREF6表征高低阈值)时，则泄放电流调节电路不产生泄放电流。

当输入电压vrec低于阈值电压时，延时第一时间T1，再使能泄放电流调节电路以泄放电流，可以减小最大导通角，从而减小大导通角时的泄放功耗。本实施例中的阈值电压一般情况是指过零点，但是根据电路的实际，则与零点有一定偏差，例如，二极管D00的引入，那么此时的过零点一般为二极管D00正向导通的压降。

所述的泄放控制电路包括使能信号产生电路和连接于调整管控制端的驱动控制电路U18，所述使能信号产生电路通过检测输入电压vrec和驱动电路的输入电流iin2，产生表征是否使能的信号EN，所述驱动控制电路U18接收所述表征是否使能的信号EN，并据此控制调整管M00的状态。即当泄放电流调节电路使能时，驱动控制电路U18控制泄放电流调节电路中调整管M00的栅极电压，通过控制泄放电流iblr的大小，使得总输入电流iin3不低于设定值(可控硅调光器的维持电流)。断开驱动控制电路U18与泄放电流调节电路控制端的连接即可使得泄放电流调节电路不使能，因此，本实施例中的使能与不使能可用调整管的控制端是否接收驱动电压来表征，但不限于这一种方式。

所述使能信号产生电路包括几个功能电路，即包括输入电压检测电路、驱动电路输入电流检测电路和逻辑电路，本实施例中，所述的输入电压检测电路判断输入电压vrec是否低于阈值电压(用VREF1表征)，由比较器U10进行比较，将结果输入至所述逻辑电路，当输入电压vrec低于阈值电压，则比较器U10输出ZVD信号为高电平，并经逻辑电路使得信号EN表征使能。在本附图中，标注了驱动电路输入电流检测电路为输入电流iin2检测电路，可根据驱动电路的输入电流iin2，并与低阈值(用VREF6表征)进行比较，判断驱动电路输入电流是否低于阈值；根据驱动控制电路中V8H判断驱动电路输入电流是否高于阈值，其比较结果输入至所述逻辑电路，由逻辑电路输出表征是否使能的信号EN至所述驱动控制电路U18。驱动电路输入电流检测电路可以将采样电阻和驱动电路串联来检测iin2，但是，为了降低系统功耗，本实施例中，通过总输入电流iin3和泄放电流iblr来来间接判断驱动电路输入电流iin2，电阻R60采样总输入电流iin3，得到采样电压RS3，电阻R50采样泄放电流iblr，得到采样电压RS2，RS3为负电压，RS2为正电压。因此可以用加法电路U60将RS2和RS3相加，并取其绝对值，当iin2接近0时，加法电路U60的输出也接近0。加法电路U60的输出端连接到比较器U61的负输入端，第二比较器U61的正输入端连接低阈值参考信号VREF6，当输入电流iin2小于阈值时，则第二比较器U61的输出ZC为高，则EN为低，控制所述泄放电流调节电路不使能。在本实施例中，可以将所述的低阈值设置为趋近于零的值，那么，参考信号VREF6也趋近于零，因输入电流iin2小于低阈值时，驱动电路输入电流接近0，所以此时可以不需要可控硅调光器导通，所以无需泄放电路使能。

参考图4所示，示意了实施例一中驱动控制电路的具体结构。所述的驱动控制电路U18包括误差放大器U82和第一比较器U83，所述的误差放大器U82的第一输入端接收所述表征输入电流的电流采样信号RS3，其第二输入端接收所述电流参考信号VREF81，其输出端输出驱动电压V8，在误差放大器U82的输出端经开关K80与调整管M00的控制端连接，所述开关K80的控制端接收表征是否使能的信号EN；同时，该第一比较器U83的第一输入端接收所述驱动电压V8，其第二输入端接收所述表征阈值电流的参考电压VREF82，第一比较器U83的输出端输出表征驱动电路的输入电流iin2大小的信号，并用以得到相应的是否使能的信号EN。

因驱动电压V8作为调整管的驱动电压，其大小决定了泄放电流的大小，因此，可以通过检测驱动控制电路U18中的驱动电压V8来判断泄放电流的大小，当泄放电流为0时，V8为0；也可以通过直接检测泄放电路中，表征泄放电流的电压RS2来判断泄放电流的大小。

RS3上电压表征输入电流iin3的大小，即泄放电流iblr加上驱动电路的输入电流iin2，当其使能信号EN为高时，则运放U82通过控制其输出端VG，使得RS3电压等于参考电压VREF81。第一比较器U83将运放U82的输出和表征阈值电流的参考信号VREF82进行比较，得到电压V8H，电压V8H可以表征驱动电路的输入电流iin2是否高于阈值电流。当iin2高于阈值电流时，则V8H为低；当iin2低于阈值电流时，则V8H为高。

参考图5所示，示意了实施例一的具体流程框图。在正弦半波的前半周，先判断所述输入电压vrec是否低于阈值电压，即输入电压vrec检测电路检测输入电压是否低于设定值，当其低于设定值时，则其输出ZVD为高，否则ZVD为低。当ZVD为高时，逻辑电路U12的输出EN为高，使能驱动控制电路U18，驱动控制电路U18控制泄放电路使能，并产生泄放电流iblr。再判断所述驱动电路的输入电流iin2是否大于相应阈值电流，若是，则V8H＝0，所述泄放电流调节电路不使能，EN为低。判断是否进入正弦半波的后半周，若是，则进一步判断所述驱动电路的输入电流iin2是否低于相应阈值电流，若是，则V8H＝1，则所述泄放电流调节电路使能，若所述驱动电路的输入电流进一步低于低阈值，即泄放电流iblr高于阈值，驱动电路输入电流接近0，所以此时可以不需要可控硅调光器导通，则所述泄放电流调节电路不使能。

参考图6所示，示意了实施例一的工作波形。可控硅调光器关断时，输入电流iin为0，且VG被调整到最高电压，对应图6中的t31时刻，由于输入侧会有容性器件，该容性器件上会残留一定电压，所以泄放电流iblr有电流脉冲，输入电流iin3有电流脉冲。在t32时刻，可控硅调光器导通，输入电压vin电压等于交流输入电压，当输入电流iin3小于设定值，则驱动控制电路U18通过控制调整管M00的栅极，使得泄放电流iblr加上输入电流iin2不低于设定值，即iin3不低于设定值，该设定值作为阈值电流，所述阈值电流略高于可控硅调光器的维持电流。当输入电流iin3高于阈值即V8H为低时，即驱动电路的输入电流iin2大于等于设定值时，则逻辑电路的输出EN为0，即控制驱动控制电路U18的输出VG为低，使泄放电路不使能。从而减小泄放电路的功耗。可以通过检测驱动控制电路U18中的V8来判断泄放电流的大小，当泄放电流为0时，V8为0；也可以通过直接检测泄放电路中，表征泄放电流的电压RS2来判断泄放电流的大小。在正弦半波的后半周期，在时刻t33，当输入电流iin2小于设定值时(通过V8H来判断或通过RS2来判断)，则逻辑电路的输出EN为高，即控制驱动控制电路U18的开关K80导通，使泄放电路使能。在时刻t34，交流输入电压降低到0，输入电流为0，即驱动电路的输入电流iin2为0，iin3等于iblr，则逻辑电路的输出EN为0，驱动控制电路控制VG为0，即不使能泄放电路。

参考图7所示，示意了本发明泄放电路实施例二的具体电路结构。实施例二与实施例一的不同之处在于：在正弦半波的后半周，当驱动电路的输入电流iin2小于阈值电流时，泄放电流调节电路不使能，并且逻辑电路控制驱动电路不使能或者断开对驱动电路的供电，本实施例是在驱动电路的输入端加入开关K10，使开关K10关断即可。该实施例是根据驱动电路的特性设计的，进一步减小功耗，提高了系统效率。

参考图8所示，示意了本发明泄放电路实施例三的具体电路结构。实施例三与实施例二相似，即在正弦半波的后半周，当驱动电路的输入电流iin2小于阈值电流时，泄放电流调节电路不使能，并且逻辑电路控制驱动电路不使能，控制驱动电路不使能是通过逻辑电路向驱动电路传输另一表征是否使能的信号EN2，在上述情况下，EN2为高，则驱动电路不使能。

参考图9所示，示意了本发明泄放电路实施例二、三的流程框图。与实施例一之流程(即图5)的不同之处在于：在正弦半波的前半周，当输入电压vrec低于阈值电压时，先使信号EN2为高或开关K10导通，从而使驱动电路使能；在正弦半波的后半周，所述驱动电路的输入电流iin2低于相应阈值电流，则V8H＝1，此时，使能信号EN2为低或开关K10关断。

参考图10所示，示意了本发明泄放电路实施例二、三的工作波形。其工作波形与实施例一之波形的不同之处在于：实施例一中，在t33时刻，当驱动电路的输入电流iin2小于预定值时，使能泄放电路；而实施例二、三中，在和实施例一t33对应的t43时刻，当驱动电路的输入电流iin2小于预定值时，不使能泄放电路，即不产生泄放电流。

参考图11所示，示意了本发明泄放电路实施例四的电路结构，本实施例是在实施例一上所进行的改进，主要区别在于驱动电路输入电流检测电路。所述的驱动电路输入电流检测电路检测到所述驱动电路的输入电流是采用如下方式实现的：采样泄放电流，得到表征泄放电流的采样信号，所述泄放电路的采样信号达到相应的参考值时，判断所述的驱动电路输入电流达到所述低阈值。即本实施例通过间接采样泄放电流来与高阈值进行比较，从而实现了驱动电路输入电流与低阈值的比较。比较器U61的正输入端连接高阈值参考信号VREF7，当泄放电流iblr高于阈值时，则比较器U61的输出ZC为高，则EN为低，控制所述泄放电流调节电路不使能。在本实施例中，可以将所述的高阈值设置为趋近于维持电流的值，那么，参考信号VREF7也趋近于驱动控制电路U18中基准电压VREF81，因泄放电流iblr高于阈值时，驱动电路输入电流接近0，所以此时可以不需要可控硅调光器导通，所以无需泄放电路使能。

除此之外，虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。同时需要说明的是，本发明中的误差放大器可以采用运算放大器实现。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。