用于具有triac调光器的led灯的电源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及Lm)照明技术领域，特别是设及用于驱动具有TRIAC(用于交变电流的 Ξ极管)调光器(dimmer)的L邸照明系统的电源的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 作为第四代光源的LED(发光二极管）照明系统已逐渐取代在各种领域中广泛应用 的常规巧光灯和白识灯照明。与常规照明技术相比，L邸灯具有许多优点，例如光效率高、寿 命长、功耗低等。然而，在使用LED灯取代常规光源方面仍存在挑战。例如，常规照明系统常 常包括用于调节输出的光的亮度的TRIAC(S端双向可控娃开关元件)调光器。当使用Lm)灯 来取代巧光灯或白识灯时，L邸灯经常遭受闪烁。还可能难W实现大范围的调光控制。
[0003] 如本领域公知的，TRIAC是的双向半导体开关器件，在其栅极电极被正电流或负电 流触发时其允许大电流在任一方向上流动。一旦被触发，则该器件持续导通直到电流下降 至被称为保持电流的某一阔值W下为止。因而，为了使TRIAC开关正常工作，需要触发电流 II和保持电流IhDiding。触发电流是在栅极处的使电流在TRIAC中流动的触发信号的最小电 流，而保持电流是在TRIAC被触发之后维持导通的最小电流。一旦流过TRIAC的电流不足W 维持保持电流，则TRIAC将关断并且可能会导致TRIAC再次被触发。作为结果，光闪烁常常发 生。
[0004] 因此，存在对用于驱动Lm)光源并且维持与常规TRIAC调光器的兼容性的改进的电 源的需求。
【发明内容】
[000引本发明人已经发现Lm)灯固有地比常规的灯消耗更少的电流并且可能无法提供足 够的电流来维持针对常规照明系统设计的TRIAC调光器的保持电流。结果，当使用Lm)灯直 接取代具有TRIAC调光器的常规白识灯或面素灯时，可能会发生光闪烁。此外，该问题可能 变得更糟，原因是TRIAC导通角较小，导致输入电流甚至更小。此外，来自不同制造商的 TRIAC调光器的性能特性可能不同，使得Lm)驱动器难W维持与包括TRIAC调光器的常规照 明系统的兼容性。
[0006] 根据本发明的实施例，在开关式电源(SMPS)中设置泄放电路，该泄放电路在回路 电流下降至TRIAC的保持电流W下时提供补偿电流W减轻光闪烁问题。此外，在本发明的实 施例中还提供了使输出电流能够与输入电压同相位的自动功率因数校正。功率因数校正不 仅提高了电源的效率，还可W减小补偿电流和补偿电流流动的持续时间，从而降低泄放电 路的功耗。
[0007] 根据本发明的实施例，提供了一种用于具有TRIAC(用于交变电流的Ξ极管）调光 器的LED(发光二极管）照明系统的电源。该电源包括用于通过TRIAC调光器禪接至AC输入电 压的整流电路。TRIAC调光器的特征在于保持电流，并且整流电路具有第一输出端子和第二 输出端子。变压器禪接至整流电路的第一输出端子W接收经整流的DC输入电压。变压器具 有初级绕组和次级绕组。电力开关禪接至变压器的初级绕组。电源还具有控制器，该控制器 禪接至电力开关W用于控制初级绕组中的电流流动W向Lm)负载提供受控的输出。控制器 被配置成控制初级绕组中的电流脉冲，使得由电流脉冲的峰值点形成的包络波形与AC输入 电压同相位，从而提高电源的功率因数。此外，电源还具有禪接至整流电路的泄放电路，该 泄放电路被配置成将流过整流电路的电流维持于等于或大于TRIAC的保持电流。
[0008] 根据本发明的一些实施例，提供了一种用于LED(发光二极管）照明系统的控制电 路，该L邸照明系统包括用于通过TRIAC(用于交变电流的Ξ极管）调光器禪接至AC输入电压 的整流电路。TRIAC调光器的特征在于保持电路，并且整流电路被配置成向用于向Lm)负载 供给电力的电感器提供经整流的DC输入电压。控制电路包括控制器，该控制器禪接至电力 开关W用于控制电感器中的电流流动。控制器被配置成控制电感器中的电流脉冲，使得由 电流脉冲的峰值点形成的包络波形与AC输入电压同相位。控制电路还包括禪接至整流电路 的泄放电路，该泄放电路被配置成将流过整流电路的电流至少维持在TRIAC的保持电流的 幅度。在一些实施例中，控制器和泄放电路被包括在单个集成电路(1C)中。
[0009] 根据一些实施例，提供了一种用于维持电路回路的第一端子和第二端子之间的最 小电流流动的泄放电路。该泄放电路包括串联地连接在电路回路的第一端子与内部节点之 间的第一电阻器和双极型晶体管。双极型晶体管的基极禪接至偏置电压。第二电阻器禪接 在电路回路的第二端子与内部节点之间。此外，第一二极管和第二二极管串联地连接在电 路回路的第二端子与双极型晶体管的基极之间。对第二电阻器的电阻R进行选择，使得：
[0010]
[0011] 其中：
[0012] Vdi是第一二极管的正向电压降，
[0013] Vd2是第二二极管的正向电压降，
[0014] Vbe是双极型晶体管的正向基极发射极电压，W及 [001引Imin是最小电流。
[0016] 在可选实施例中，提供了一种用于降低用于LED(发光二极管）照明系统的开关式 电源（SMPS，switched mode power supply)中的泄放电流消耗的方法，该L抓照明系统包括 用于通过TRIAC(用于交变电流的Ξ极管)调光器禪接至AC输入电压的整流电路。TRIAC调光 器的特征在于保持电流，并且整流电路具有第一输出端子和第二输出端子。整流电路被配 置成向用于向Lm)负载供给电力的电感器提供经整流的DC输入电压。该方法包括提供控制 器，该控制器禪接至电力开关W用于控制电感器中的电流流动，该控制器被配置成根据所 述经整流的DC输入电压向Lm)负载提供受控的输出电流。该方法还提供禪接至整流电路的 泄放电路，其中，该泄放电路被配置成在流过整流电路的电流下降至TRIAC的保持电流W下 时提供补偿电流。此外，该方法还包括将控制器配置成控制电感器中的电流脉冲，使得由电 流脉冲的峰值点形成的包络波形与AC输入电压同相位，运使输出电流能够与输入电压同相 位。运提高了系统的功率因数并且降低了由泄放电路中的补偿电流引起的电流消耗。
[0017] 通过参照说明书的剩余部分和附图可W实现对本发明的本质和优点的进一步理 解。
【附图说明】
[0018] 图1是图示根据本发明的实施例的包括TRIAC调光器的LED照明系统的简化示意 图。
[0019] 图2A是根据本发明的实施例的有源泄放电路的电路实现；
[0020] 图2B是根据本发明的可选实施例的有源泄放电路的电路实现；
[0021 ] 图3A图示了来自在具有泄放电路但不具有功率因数校正（PFC，power factor correction)的电源中的整流桥的输出电流的波形。
[0022] 图3B图示了来自在具有泄放电路且具有功率因数校正(PFC)的电源中的整流桥的 输出电流的波形；
[0023] 图3C是图示根据本发明的实施例的用于降低包括TRIAC调光器的LED照明系统的 电源中的泄放电流消耗的方法的流程图；
[0024] 图4A是图示根据本发明的实施例的SMPS中的初级电流和次级电流的波形的波形 图；
[0025] 图4B是图示根据本发明的实施例的SMPS中的初级电流和次级电流的通断时间的 波形图；
[0026] 图5A和图5B是图示根据本发明的实施例的与调光器装置一起操作的SMPS中的初 级电流和次级电流的通断时间的波形图；
[0027] 图6是图示根据本发明的实施例的电源控制器600的一部分的简化框图；
[0028] 图7是图示根据本发明的另一实施例的电源控制器的一部分的简化示意/框图；
[0029] 图8示出了图示根据本发明的实施例的图7的电源控制器的操作的示例性波形；
[0030] 图9示出了图示根据本发明的实施例的可用于图7的过零检测电路的电路模块的 简化电路图；
[0031] 图10和图11是图示与图9所描绘的电路关联的各种信号的波形图；
[0032] 图12A是图示根据本发明的实施例的图7中的前沿消隐电路的示例性实现的简化 框/电路图；
[0033] 图12B是图示图12A中的前沿消隐电路中的信号的波形图；
[0034] 图13是图示根据本发明的实施例的AC参考信号的生成中所设及的信号的波形图； W及
[0035] 图14是图示用于生成图13所描绘的AC参考电压的电路的简化电路图。
【具体实施方式】
[0036] 根据本发明的实施例，提供了一种用于具有TRIAC(用于交变电流的Ξ极管）调光 器的LED(发光二极管）照明系统的电源。该电源包括控制器，该控制器禪接至电力开关W用 于控制变压器中的电流流动W向Lm)负载提供受控的输出电流。该控制器被配置成使输出 电流与输入AC电压同相，从而改善电源的功率因数。此外，该电源还具有禪接至整流电路的 泄放电路，该泄放电路被配置成将通过整流电路的电流流动维持于等于或大于TRIAC的保 持电流。此外，示出了功率因数校正特征还减小了泄放电路的功率消耗。
[0037] 图1是图示根据本发明的实施例的包括TRIAC调光器的LED照明系统的简化示意 图。如图1所示，L抓照明系统100包括通过TRIAC调光器130连接至AC输入电源的整流电路 132,该整流电路132具有第一端子133和第二端子134。开关式电源包括变压器125,该变压 器125禪接至整流电路132 W向L邸灯负载105提供电力。
[0038] 如图1所示，变压器125包括初级绕组136和次级绕组137。变压器125连接至由控制 器126控制的电力开关101。当电力开关101导通时，输入电流流过二极管106将能量存储在 初级绕组中。当电力开关101关断时，存储在初级绕组中的能量通过快恢复二极管103和滤 波电容器104转移至Lm)灯105。次级绕组137经由整流二极管109在端子VCC处向控制器126