一种泄放电流自调节的LED可控硅调光电路的制作方法

本实用新型涉及LED调光领域，特别涉及一种泄放电流自调节的LED可控硅调光电路。

背景技术：

在LED照明领域中，可控硅调光电路被广泛应用，其电路结构简单、成本低廉，且使用方便、可控性较强，随着LED照明产品的市场份额的增大，可控硅调光电路也扮演着越来越重要的角色。

图1为现有的可控硅模组(SCRA)的电路结构图，其具有导通或关断两种状态，在可控硅S1导通以后，为维持晶闸管S1处于导通状态，可控硅模组SCRA中会有维持电流流过。理想情况下，可控硅在关断时是没有电流通过的，但如图1所示，可控硅是一个模组结构，该模组器件不可能处于理想状态，在可控硅S1关断的时刻，可控硅模组仍然有电流流过，这个电流就是可控硅模组的漏电流。可控硅模组的漏电流一般很小，数值大约在几毫安至十几毫安之间，其维持电流要大于漏电流。

现有的LED可控硅调光电路使用上述可控硅模组进行调光，其电路结构如图2所示，包括可控硅模组10，整流模块20，恒流模块30；因LED灯串两端的电压低于设定电压时，LED灯串不导通，其上无电流流过，为了使可控硅模组10能够在某一角度可靠导通，在LED调光电路中设置泄放电路，泄放电路包括功率管M1和电阻R3，用于在LED灯串中无电流时为可控硅模组提供电流，一般情况下，泄放电路设定的泄放电流值要大于可控硅模组维持电流，以保证可控硅模组10的可靠工作。

在可控硅从关断状态转入导通状态后，可控硅模组处于低阻态，当切相后的电压大于LED导通需要的设定电压时，LED灯串中有电流流过，可控硅模组上流过的导通电流为LED灯串中的电流；当切相后的电压小于LED导通需要的设定电压时，LED灯串不导通，其上也没有电流流过，可控硅模组上流过的导通电流主要受限于可控硅模组自身，在这种情况下，泄放电流为可控硅模组上流过的导通电流，因为此电流并不流过LED灯串，是一种损耗电流，一般情况下，可控硅的导通电流为其漏电流的M倍。可控硅模组的漏电流因器件不同而有不同，在设计LED调光电路时，泄放电路的泄放电流都以大于最大漏电流进行设计，以确保LED调光电路与绝大多数的可控硅模块匹配，从而实现可控硅调光，因而泄放电路设计的损耗电流也较大，特别是当一个可控硅模组控制N个LED模组时，因为每一个LED模组都设置有调光电路，可控硅模组中流过的总泄放电流就会是单个调光电路泄放电流的N倍，能量损耗更大。

如何控制上述泄放电流(在可控硅导通且电路电压小于LED的导通电压情况下)，减小因泄放电流而引起的电源损失，从而提高电源效率，是目前亟待解决的问题。

新型内容

本实用新型就是为了解决如何控制泄放电流以提高电源效率这一问题。其针对不同的可控硅模组自动设置相应的泄放电流，使调光电路在可控硅切相导通且对应的电源电压小于LED灯串的导通电压情况下，相应的减小泄放电流，从而提高电源效率。

为实现上述技术目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种泄放电流自调节的LED可控硅调光电路，其包括可控硅模组(10)、整流电路(20)、恒流控制电路(30)、泄放电路、泄放电流控制电路(40)；

所述可控硅模组(10)连接整流电路(20)，用于控制电路切角；

所述整流电路(20)与泄放电路、泄放电流控制电路(40)、LED光源进行连接，进行整流供电；

所述恒流控制电路(30)连接所述LED光源，进行恒流控制；

所述泄放电路包括功率管M1和泄放电阻R3，用于在LED灯串两端的电压低于设定电压时为可控硅模组(10)提供电流回路；

所述泄放电流控制电路(40)的一端G1连接功率管M1的控制端，另一端A2连接泄放电阻R3与功率管M1的输出端，再一端A1连接直流电源端，第四端A4连接恒流控制电路(30)；用于根据可控硅模组(10)漏电流的大小对泄放电流进行控制，所述泄放电流为可控硅模组的开始导通电压小于LED灯串的导通电压时可控硅模组的导通电流。

较佳的，所述泄放电流控制电路(40)、泄放电阻R3、功率管M1集成在同一芯片中。

较佳的，所述泄放电流控制电路(40)在检测到可控硅模组关断时，采样泄放电阻R3一端的电压V1，并根据此时的电压得到可控硅模组的漏电流；在检测到可控硅模组导通，而LED灯串中没有电流流过时，泄放电流控制电路(40)根据漏电流大小控制功率管M1的导通电流大小，从而控制流过可控硅模组(10)的泄放电流。

较佳的，所述泄放电流控制电路(40)，包括电压采样模块(410)、电流采样模块(420)、切角检测模块(430)和控制输出模块(440)；其中，所述电压采样模块(410)具有进行数据采集的A2端，其输出端连接所述控制输出模块(440)；所述控制输出模块(440)一端连接电流采样模块(420)的输出端，一端连接切角检测模块(430)的输出端，再一端连接电压采样模块(410)的输出端，其还具有与所述功率管M1的控制端进行连接的G1端；其中，所述电压采样模块(410)用于检测可控硅模组的漏电流，电流采样模块(420)用于检测LED灯串中是否有电流流过，切角检测模块(430)用于检测可控硅是否导通，所述导通是指可控硅切角后的状态，可控硅未切角前的状态为关断；控制输出模块(440)用于根据电压采样模块(410)的漏电流信号H、电流采样模块(420)的灯电流信号N、切角检测模块(430)的切角信号R控制功率管M1流过的电流大小。

较佳的，所述控制输出模块(440)包括放大单元(441)、控制单元(442)、驱动单元(443)；其中，放大单元(441)用于对可控硅模组(10)漏电流进行放大，控制单元(442)用于根据切角信号R、灯电流信号N输出不同的控制信号g，经过驱动单元(443)后输出驱动信号G1；其中，所述放大单元(441)、控制单元(442)、驱动单元(443)依次连接。

较佳的，所述泄放电流控制电路(40)根据漏电流的大小分段控制，在可控硅导通而LED灯中无电流流过时，对同一数值范围的漏电流，控制不同可控硅模组的泄放电流为一固定值，不同的漏电流数值范围对应的固定值不同。

较佳的，所述放大单元(441)设置多个设定电压，对不同数值范围的漏电流，所述控制单元(442)对应选择不同的控制电压，驱动单元(443)根据所述控制单元(442)的输出控制可控硅模组的泄放电流为不同的固定值，其中多个是指大于等于2个。

可见，本实用新型公开了一种泄放电流自调节的LED可控硅调光电路，通过检测可控硅模组关断时的漏电流，并根据漏电流的大小，相应的设置泄放电流的大小，维持可控硅处于导通状态，极大的降低了电源损耗，提高了电源效率；对于一个可控硅模组控制N路LED灯调光电路时，每路的漏电流是可控硅模组漏电流的1/N，从而实现在可控硅开始导通而LED灯串中无电流时各路的泄放电流为可控硅泄放电流的1/N，而可控硅泄放电流为漏电流的K倍，极大地降低了电源损耗。

附图说明

图1为现有技术中可控硅模组的电路结构图；

图2为现有技术中LED可控硅调光电路的电路结构图；

图3为本实用新型一个实施例中可进行泄放电流自调节的LED可控硅调光电路的电路结构图；

图4为本实用新型一个具体实施例中所述泄放电流控制电路的电路结构图；

图5为本实用新型上述具体实施例中所述整流电路输出端的电压电流波形图；

图6为本实用新型一个更具体实施例中所述控制输出模块的电路结构图；

图7为本实用新型一个更具体实施例中所述控制输出模块的电路结构图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例以及附图1-图7对本公开进行具体的说明。

本实用新型提供一种可进行泄放电流自调节的LED可控硅调光电路，通过检测可控硅模组关断时的漏电流，并根据漏电流的大小，相应的设置泄放电流的大小，维持可控硅模组处于导通状态，降低电源损耗，提高电源效率。

如图3所示，该LED可控硅调光电路，包括可控硅模组10、整流电路20、恒流控制电路30、泄放电流控制电路40和泄放电路，所述恒流电路30用于控制流过LED灯串中的电流为恒流，所述可控硅模组10用于控制电路切角，所述整流电路20用于将交流电源整流成半波直流电源，所述泄放电路包括功率管M1和泄放电阻R3，用于在LED灯无电流时为可控硅模组10提供电流回路，保证可控硅模组10的可靠导通；所述泄放电流控制电路40用于根据漏电流的大小对泄放电流进行控制，使泄放电流能够维持可控硅可靠导通，提高电源效率，降低功耗。

优选的，将泄放电流控制电路40、泄放电阻R3、功率管M1集成在同一芯片中，通过该同一芯片即可在电路中实现泄放电流的提供与控制。

优选的，设置泄放电流为漏电流的K倍，其中，K为大于等于1的任意数值，从而保证可控硅的良好导通工作，更优选的，K等于4。

此外，在其他一些实施例中，还可采用其他方式进行泄放电流控制，如设置一阈值电流，当漏电流经过K倍放大后的电流大于阈值电流时，则设泄放电流等于阈值电流。

进一步的，在对电路具体连接结构进行设置时，如图3所示，所述泄放电流控制电路40的一端G1连接功率管M1的控制端，另一端A2连接泄放电阻R3与功率管M1的输出端，再一端A1连接直流电源端，第四端A3连接恒流控制电路30。所述A1端用于采样半波直流电源的波形；在可控硅关断时，A2端采样泄放电阻R3一端的电压V1，并根据此时的电压得到可控硅模组10的漏电流；A3端用于检测LED灯串中有没有电流流过，当A1端检测到可控硅模组10导通，而LED灯串中没有电流流过时，即可控硅模组10开始导通而LED灯串两端的电压小于LED的导通电压时，所述泄放电流控制电路40根据漏电流大小输出控制信号到功率管M1控制极，控制功率管M1的导通电流大小，从而控制流过可控硅模组10的泄放电流。

进一步的，在一个具体实施例中，对所述泄放电流控制电路40进行了具体的电路结构设计，如图4所示，其包括电压采样模块410、电流采样模块420、切角检测模块430和控制输出模块440。其中，电压采样模块410用于检测可控硅模组10的漏电流，电流采样模块420用于检测LED灯串中是否有电流流过，切角检测模块430用于检测可控硅10是否导通，所述导通是指可控硅切角后的状态，可控硅未切角前的状态为关断；控制输出模块440用于根据电压采样模块410的漏电流信号H、电流采样模块420的灯电流信号N、切角检测模块430的切角信号R控制功率管M1流过的电流在不同时刻的大小。

具体的：

当切角检测模块430检测到可控硅处于关断状态，且检测到整流电路输出端的电压小于电压阈值、电流采样模块420检测到LED灯串中无电流流过时，切角检测模块430输出第一切角信号给控制输出模块440，同时，控制输出模块440控制功率管M1导通，电压采样模块410检测泄放电阻R3端的电压V1，根据此时的电压V1得到可控硅模组的漏电流大小，并将此漏电流值输出给控制输出模块440；

当切角检测模块430检测到可控硅处于导通状态时，切角检测模块430输出第二切角信号给控制输出模块440，同时电流采样模块420检测到LED灯串中无电流流过；控制输出模块440根据漏电流的大小，对漏电流进行K倍放大得到第一电流I1，当第一电流I1小于电流阈值时，在接收到第二切角信号时，根据第一电流I1控制功率管M1中流过的电流为第二电流12；优选地，第二电流I2等于第一电流I1；当第一电流I1大于电流阈值时，在接收到第二切角信号时，根据电流阈值控制功率管M1中流过的电流为第三电流I3；优选地，第三电流I3等于电流阈值；

当切角检测模块430检测到可控硅处于导通状态，同时电流采样模块420检测到LED灯串中有电流流过时，控制输出模块440控制功率管M1关断；

当切角检测模块430检测到整流电路输出端的电压仍大于电压阈值，而电流采样模块420检测到LED灯串中再次无电流流过时，认为可控硅仍处于导通状态，控制输出模块440控制功率管M1中流过的电流为第四电流I4；优选地，第四电流I4等于可控硅的维持电流，更优选的，该第四电流I4小于等于所述第一电流11与第三电流I3中的最小者。

为了更好的对上述控制过程进行直观描述，此处，结合实际LED可控硅调光电路的电路参数变化进行控制过程的说明，在该实际LED可控硅调光电路中，所述整流电路20的输出端的电压波形如图5所示，相应控制过程具体为：

在a时刻，切角检测模块430检测到可控硅处于关断状态且整流电路输出端的电压小于电压阈值，切角检测模块430输出第一切角信号给控制输出模块440，同时，电流采样模块420检测到LED灯串中无电流流过，控制输出模块440控制功率管M1导通，电压采样模块410检测泄放电阻R3端的电压V1，根据此时的电压V1得到可控硅模组的漏电流为Ia，并将此漏电流值Ia输出给控制输出模块440，调光电路中流过的漏电流一直维持到b时刻；

在b时刻，切角检测模块430检测到可控硅处于导通状态，切角检测模块430输出第二切角信号给控制输出模块440，同时电流采样模块420检测到LED灯串中无电流流过；控制输出模块440根据漏电流Ia的大小，对漏电流Ia进行K倍放大得到第一电流I1，控制功率管M1中流过的电流为第一电流I1或电流阈值中的最小值，设为Ib，调光电路以此电流维持到c时刻。

在c时刻，切角检测模块430检测到可控硅处于导通状态，同时电流采样模块420检测到LED灯串中有电流流过，控制输出模块440控制功率管M1关断，此时电路中流过的电流为LED灯串中流过的电流IC，电流Ic的大小由恒流控制电路30决定，调光电路以此电流维持到d时刻；

在d时刻，电流采样模块420检测到LED灯串中再次无电流流过，而切角检测模块430检测到可控硅仍处于导通状态，控制输出模块440控制功率管M1中流过的电流为Id，并以此电流维持到整流电路输出端的电压再次低于电压阈值后重复上述过程。优选地，Id等于可控硅的维持电流，更优选的，该Id小于第一电流I1。

在一个更具体的实施例中，对所述控制输出模块440的具体电路结构进行设置，如图6所示，其包括放大单元441、控制单元442、驱动单元443，放大单元441用于对可控硅模组漏电流进行放大，控制单元442用于根据切角信号R、灯电流信号N输出不同的控制信号g，继而经过驱动单元443后输出不同的驱动信号G1，用于驱动功率管M1相应的动作。

具体地：

在所述切角检测模块430输出的切角信号R表示可控硅关断、灯电流信号N表示LED灯中无电流流过时，放大单元441对漏电流H进行K倍放大后输出放大电流HA给控制单元442；

在切角信号R表示可控硅开始导通、灯电流信号N表示LED灯中无电流时，控制功率管M1，使可控硅模组中流过的电流等于漏电流的K倍或电流阈值；

在切角信号R表示可控硅继续导通、灯电流信号N表示LED灯中有电流时，关断功率管M1，使可控硅模组中流过的电流等于LED灯中的电流：

在切角信号R表示可控硅继续导通、灯电流信号N表示LED灯中再次无电流时，控制功率管M1，使可控硅模组中流过的电流等于维持电流。

在一个具体实施例中，为了更好的和不同规格的可控硅模组进行匹配，对于不同的可控硅其漏电流大小不同，控制单元442对放大K倍的漏电流按大小进行归纳，对属于某一数值范围的漏电流，以该数值范围内某一数值漏电流的K倍为基准电流，当可控硅导通、LED灯中无电流时，控制功率管M1，使可控硅模组中流过的电流等于基准电流或电流阈值。

在一个更具体实施例中，对所述放大单元441的电路结构进行了具体设置，如图7所示，该放大单元441并不对漏电流信号进行放大，而是设置多个设定电压，如图中的Vh1、Vh2、Vh3，对于不同的漏电流按数值大小进行归纳，针对某一数值范围的漏电流输出一个漏电流信号，对不同数值范围的漏电流输出不同的漏电流信号，如图7中的h1、h2、h3，控制单元442根据不同的漏电流信号，选择不同的控制电压V21、V31、V41信号给驱动单元输出不同的驱动信号，在可控硅开始导通而LED灯中无电流流过时，控制可控硅模组中流过的电流为一固定值，不同的漏电流数值范围对应不同的固定值。

相应的，设，控制电压V41＞V31＞V21＞V11、设定电压Vh3＞Vh2＞Vh1，则：当V1小于等于Vh1时，放大单元441输出漏电流信号h1给控制单元442；当V1大于Vh1而小于等于Vh2时，放大单元441输出漏电流信号h2给控制单元442；当V1大于Vh2而小于等于Vh3时，放大单元441输出漏电流信号h3第一状态给控制单元442；当V1大于Vh3时，放大单元441输出漏电流信号h3第二状态给控制单元442。优选的，所述放大单元441采用乘法器。

进一步的，所述控制电压V11、V21、V31分别与设定电压Vh1、Vh2、Vh3成比例，例如，控制电压V11、V21、V31分别是对应的设定电压Vh1、Vh2、Vh3的K倍，设定电压Vh1、Vh2、Vh3与漏电流线性相关，即设定电压与漏电流线性相关，控制电压与放大后设定电压线性相关。

在另一个实施例中，对所述控制单元442设置复位信号h4，每个周期结束复位到控制电压V11。当控制单元442在切角信号R表示可控硅关断、灯电流信号N表示LED灯中无电流流过时，控制S1开关选择导通，S1触发选择导通规则如下：V1≤Vh1，选择控制电压V11给驱动单元；Vh1≤V1≤Vh2，选择控制电压V21给驱动单元；Vh2≤V1≤Vh3，选择控制电压V31给驱动单元；Vh3≤V1，选择控制电压V41给驱动单元；每个周期结束复位到控制电压V11。

相应的，可以先对漏电流进行放大，控制电压V11、V21、V31、与放大后的漏电流线性相关。设定电压Vh1、Vh2、Vh3与放大后的漏电流线性相关，即设定电压与放大后的漏电流线性相关，控制电压与设定电压线性相关。

综上，本实用新型提供了一种可进行泄放电流自调节的LED可控硅调光电路，通过检测可控硅模组关断时的漏电流，并根据漏电流的大小，相应的设置泄放电流的大小，维持可控硅模组处于导通状态，降低电源损耗，提高电源效率。此外，当将本实用新型应用于一个可控硅模组控制N路LED灯串时，N路LED的控制芯片分流可控硅模组的漏电流，因而，各路中流过的漏电流是可控硅模组漏电流的1/N；在可控硅导通而LED灯串中无电流流过时，各路中流过的泄放电流是可控硅模组泄放电流的1/N，而可控硅模组的泄放电流是漏电流的K倍，同样极大的减小了电源损耗，提高电源效率。

上述实施例对本公开的原理仅是示意性的。应当理解，本文描述的布置和细节的修改和变型将对本领域技术人员来说显而易见。因此，意图是仅受接下来的专利权利要求的范围限制，而不受通过本文对实施例的描述和说明而提出的具体细节限制。