Led驱动装置及其控制电路和控制方法
【专利摘要】本申请公开了LED驱动装置及其控制电路和控制方法。该LED驱动控制电路包括：导通时间控制电路，用于根据锯齿波信号和第一参考电压产生第一控制信号；电流均值获取电路，用于根据电流采样信号产生反映输出电流平均值的平均电流信号；比例叠加电路，用于将所述平均电流信号和锯齿波信号按比例相叠加以产生叠加信号；比较电路，用于将所述叠加信号和第二参考电压相比较以产生第二控制信号；或门，用于根据所述第一控制信号和所述第二控制信号产生复位信号；置位信号产生电路，用于产生置位信号；以及RS触发器，用于根据所述复位信号和所述置位信号产生开关控制信号。该LED驱动控制电路可以省去调节环的补偿网络、实现较高的功率因数、在应用于可控硅调光时无需泄放电路。
【专利说明】
LED驱动装置及其控制电路和控制方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种LED驱动装置及其控制电路和控制方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，LED是电流型元件。为了保持LED输出的光通量恒定，现有技术通常采用闭环控制的控制电路来实现LED驱动装置的输出电流恒定。此外，为了降低驱动装置对电网的谐波污染，控制电路还需要实现高功率因数。
[0003]图1所示为一种现有技术的LED驱动控制电路的简化原理图。图1所示电路为浮地型Buck型高功率因数LED驱动装置。如图1所示，输入交流电压Vac经整流桥BI整流及电容Cin滤波后，得到一个整流后的母线电压Vin。该母线电压Vin是正弦半波信号。LED驱动控制电路100包括滤波器11、误差放大器Ul、补偿网络102和PFC控制电路103。流经电感L的电流经电阻Rsen采样和滤波器101滤波之后得到与LED电流成比例的电压信号，该信号与设定的电流基准VDC比较之后，二者之间的误差经电流型误差放大器Ul和补偿网络102放大得到误差调节信号Vcomp IFC控制电路103接收Vcomp信号以及变压器T的辅助绕组Ws输出的电感L电流过零信号，经内部信号产生电路产生主功率管Ql的驱动信号Vg来驱动Ql导通和断开。
[0004]该LED驱动控制电路的输出电流调节过程如下。当输出电流增加，流经电感L的电流经电阻Rsen采样和滤波器101滤波之后得到与LED电流成比例的电压信号增大，经误差放大之后得到的Vcomp信号减小，在PFC控制电路103产生的驱动信号Vg的占空比减小，调节输出电流下降。当输出电流减小，流经电感L的电流经电阻Rsen采样和滤波器101滤波之后得到与LED电流成比例的电压信号减小，经误差放大之后得到的Vcomp信号增大，在PFC控制电路103产生的驱动信号Vg的占空比增大，调节输出电流下降，由于相对于输出电流的变化以负反馈的方式调节驱动信号Vg的占空比，因此可以维持输出电流恒定。
[0005]此外，由于整流桥后的电压信号Vin为正弦半波信号，在PFC控制电路103的控制下，该浮地型Buck型高功率因数LED驱动装置可自动实现高功率因数。
[0006]然而，图1所示现有技术的LED驱动装置存在缺点。一方面，恒流及高PFC控制复杂，补偿网络102需要较大电容。该较大电容不仅增加电路成本，而且容易受到环境因数如湿度影响，导致输出电流波动。另一方面，如果将该LED驱动装置直接应用于LED可控硅调光，则需要额外增加泄放电路，否则容易出现闪灯现象。
[0007]上述LED泄放电路例如包括电阻和电容，用于在LED灯施加极低电流时，将可控硅电流维持为大于阈值电压，从而防止可控硅过早断开。然而，泄放电路增加电路成本、体积及损耗。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是:提供一种新型的LED驱动装置及其控制电路和控制方法，以克服现有LED驱动控制电路的成本高、控制复杂及带可控硅调光时存在的不足。
[0009]根据本发明的一方面，提供一种LED驱动控制电路，用于控制主电路的功率开关管，将交流输入电压转变为直流输出电压，并实现输入高功率因数和输出电流恒流控制，所述LED驱动控制电路包括:导通时间控制电路，用于根据锯齿波信号和第一参考电压产生第一控制信号；电流均值获取电路，用于根据电流采样信号产生反映输出电流平均值的平均电流信号；比例叠加电路，用于将所述平均电流信号和锯齿波信号按比例相叠加以产生叠加信号；比较电路，用于将所述叠加信号和第二参考电压相比较以产生第二控制信号；或门，用于根据所述第一控制信号和所述第二控制信号产生复位信号;置位信号产生电路，用于产生置位信号；以及RS触发器，用于根据所述复位信号和所述置位信号产生开关控制信号。
[0010]优选地，还包括开关驱动电路，用于根据所述开关控制信号产生栅极驱动信号。
[0011]优选地，所述导通时间控制电路包括:第一参考电压源，用于提供第一参考电压；锯齿波发生电路，用于根据所述开关控制信号产生所述锯齿波信号;第一比较器，用于将所述锯齿波信号和第一参考电压相比较，以产生所述第一控制信号，其中，所述锯齿波信号与所述开关控制信号周期相同，并且在所述开关控制信号为高电平期间线性上升，在所述开关控制信号从高电平转变为低电平时陡降。
[0012]优选地，所述比较电路包括:第二参考电压源，用于提供第二参考电压；以及第二比较器，用于将所述叠加信号和第二参考电压相比较，以产生所述第二控制信号。
[0013]优选地，所述置位信号产生电路为过零检测电路。
[0014]优选地，在所述交流输入电压的每个半工频周期中，当所述交流输入电压的电压值为第一电压范围时，所述或门选通所述第一控制信号作为复位信号；当所述交流输入电压的电压值为第二电压范围时，所述或门选通所述第二控制信号作为复位信号，其中所述第一电压范围小于所述第二电压范围。
[0015]优选地，所述LED驱动控制电路用于与可控硅调光器组成LED驱动装置，从而实现可控硅调光。
[0016]根据本发明的另一方面，提供一种LED驱动装置，包括:主电路，所述主电路包括功率开关管；以及上述的LED驱动控制电路，其中，所述LED驱动控制电路从所述主电路获取电流采样信号和过零检测信号，并且向所述功率开关管提供栅极驱动信号以控制其导通和断开。
[0017]优选地，所述主电路的功率变换电路为选自以下拓扑中的任一种:浮地型Buck-Boost拓扑、实地型Buck-Boost拓扑、浮地型Buck拓扑、实地型Buck拓扑、Boost拓扑以及反激拓扑。
[0018]优选地，所述主电路工作于以下模式中的任一种:临界连续电流模式、电流断续模式、电流连续模式。
[0019]优选地，还包括:可控硅调光器，所述可控硅调光器与所述主电路串联连接。
[0020]优选地，所述主电路还包括:整流桥和输入电容，所述整流桥的输入端接收交流输入电压，输出端并联所述输入电容，从而在所述输入电容的两端产生母线电压;输出电容，所述输出电容的两端提供输出电压;变压器，所述变压器包括彼此耦合的原边绕组和副边绕组，原边绕组的同名端连接至参考地，异名端连接至所述输入电容的负端，副边绕组的同名端提供所述过零检测信号，异名端连接至参考地;采样电阻和续流二极管，所述采样电阻、所述续流二极管和所述输出电容依次串联连接在所述变压器的所述原边绕组的异名端和同名端之间，所述采样电阻的第一端连接至所述原边绕组的异名端，所述续流二极管的阴极和阳极分别连接至所述采样电阻的第二端和输出电容Co的正端，其中，所述功率开关管的漏极和源极连接在所述输入电容的正端和参考地之间，所述功率开关管在所述栅极驱动信号的控制下导通或断开，在所述采样电阻的第二端处提供电流采样信号。
[0021]优选地，所述主电路还包括:整流桥和输入电容，所述整流桥的输入端接收交流输入电压，输出端并联所述输入电容，从而在所述输入电容的两端产生母线电压;输出电容，所述输出电容的两端提供输出电压;变压器，所述变压器包括彼此耦合的原边绕组和副边绕组，原边绕组的异名端连接至输入电容的正端，同名端经由所述功率开关管连接至参考地，副边绕组的同名端提供过零检测信号，异名端连接至参考地；以及续流二极管和采样电阻，所述续流二极管、所述输出电容和所述采样电阻依次串联连接在所述功率开关管的漏极和源极之间，所述续流二极管的阳极和阴极分别连接至所述功率开关管的漏极和所述输出电容的正端，所述采样电阻的第一端连接至所述功率开关管的源极，第二端连接至所述输出电容的负端，其中，所述功率开关管的漏极和源极分别与所述变压器的原边绕组的同名端和参考地相连接，在所述采样电阻的第二端处提供电流采样信号。
[0022]优选地，所述主电路还包括:整流桥和输入电容，所述整流桥的输入端接收交流输入电压，输出端并联所述输入电容，从而在所述输入电容的两端产生母线电压;输出电容，所述输出电容的两端提供输出电压;采样电阻，所述功率开关管和所述采样电阻串联连接在输入电容的正端和参考地之间；续流二极管，所述续流二极管的阴极连接至所述功率开关管和所述采样电阻的中间节点，阳极连接至所述输入电容的负端；以及变压器，所述变压器包括彼此耦合的原边绕组和副边绕组，原边绕组的异名端连接至参考地，同名端连接至所述输出电容的正端，副边绕组的同名端提供过零检测信号，异名端连接至参考地，其中，所述功率开关管的漏极和源极分别与所述输入电容的正端和所述电阻的第一端相连接，所述采样电阻的第二端与参考地相连接，所述采样电阻的第一端处提供电流采样信号。
[0023]根据本发明的第三方面，提供一种LED驱动控制方法，用于控制主电路的功率开关管，将交流输入电压转变为直流输出电压，所述方法包括:根据锯齿波信号和第一参考电压产生第一控制信号;根据电流采样信号产生反映输出电流平均值的平均电流信号;将所述平均电流信号和锯齿波信号按比例叠加以产生叠加信号;将所述叠加信号和第二参考电压相比较以产生第二控制信号;根据所述第一控制信号和所述第二控制信号输出复位信号；产生置位信号；以及根据所述复位信号和所述置位信号产生开关控制信号。
[0024]优选地，在所述交流输入电压的每个半工频周期中，当所述交流输入电压的电压值为第一电压范围时，选通所述第一控制信号作为复位信号；当所述交流输入电压的电压值为第二电压范围时，选通所述第二控制信号作为复位信号，其中所述第一电压范围小于所述第二电压范围。
[0025]优选地，在所述交流输入电压的每个半工频周期中，当所述交流输入电压的电压值为第一电压范围时，选通所述第一控制信号作为复位信号；当所述交流输入电压的电压值为第二电压范围时，选通所述第二控制信号作为复位信号，其中所述第一电压范围小于所述第二电压范围。
[0026]本发明解决其技术问题所采用的技术方案:采用电流均值控制和固定导通时间控制相结合的方式，省去补偿网络，实现较好的输入电压线性度，同时实现较高的功率因数及输出电流恒流特性，应用于可控硅调光时无需泄放电路。
[0027]与现有技术相比，本发明的有益效果是:在获得较高的功率因数、较好的输入电压线性度的较好的输出电流恒流特性前提下，简化电路设计，省略可控硅调光应用时的泄放电路，达到降低驱动电路成本、提高驱动器效率的目的。
[0028]在上述的实施例中，电流均值获取电路获得的平均电流信号可以表征输出电流。然而，该平均电流信号的变化量不足以触发复位信号。在本发明的实施例中，将平均电流信号和锯齿波信号按比例叠加，使得叠加信号的变化量可以触发复位信号，从而可以用于调节环作为反馈信号以控制功率开关管的导通和断开。因此，在调节环反馈信号允许的情形下，锯齿波占比例越小，输出电流的恒流特性越好。例如，平均电流信号的幅值为大约IV，锯齿波经比例缩小后参与叠加的峰值电压约为几十mV。
【附图说明】
[0029]通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0030]图1示出根据现有技术的LE:D驱动装置的示意图；
[0031]图2示出根据本发明实施例的LED驱动控制电路的示意图；
[0032]图3示出根据本发明实施例的浮地型Buck-Boost型LED驱动装置；
[0033]图4示出根据本发明实施例的浮地型Buck-Boost型LED驱动装置的典型工作波形；
[0034]图5示出根据本发明实施例LED驱动装置在可控硅调光时的示意图；
[0035]图6示出根据本发明实施例的浮地型Buck-Boost型LED驱动装置在可控硅调光时的典型工作波形；
[0036]图7示出根据本发明实施例的浮地型Buck型LED驱动装置；
[0037]图8示出根据本发明实施例的Boost型LED驱动装置。
【具体实施方式】
[0038]以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
[0039]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0040]参考图2，根据本发明实施例的LED驱动控制电路200包括电流均值获取电路207、比例叠加电路208、导通时间控制电路210、比较电路211、或门204、RS触发电路203、开关驱动电路202、过零检测电路201。该LED驱动控制电路200可以具有单独的参考地。
[0041]导通时间控制电路210包括锯齿波发生电路205、比较器206及第一参考电压源Vdcl。所述锯齿波发生电路205接收栅极驱动信号Vg，输出一开关频率与栅极驱动信号Vg相同、在栅极驱动信号Vg为高电平期间电平线性上升的锯齿波信号。所述比较器206的正输入端和负输入端分别连接至锯齿波发生电路205和第一参考电压源Vdcl的输出端。所述比较器206将锯齿波信号与第一参考电压相比较，在其输出端提供第一控制信号Vctrl。当主电路300中的功率开关管Ql导通时间达到导通时间控制电路210设定的导通时间限制时，所述导通时间控制电路210将触发主电路300中的功率开关管Ql关断。
[0042]电流均值获取电路207接收用于表征输出电流信息的电流采样信号CS，产生反映输出电流平均值的平均电流信号。
[0043]比例叠加电路208的两个输入端分别连接至电流获取电路207和导通时间控制电路210中的锯齿波发生电路205的输出端。所述比例叠加电路208将锯齿波信号和平均电流信号按比例进行叠加，并在其输出端提供叠加信号。
[0044]比较电路211包括比较器209及第二参考电压源Vdc2。比较电路211的正输入端和负输入端分别连接至比例叠加电路208和第二参考电压源Vdc2的输出端。所述比较器209将叠加信号与第二参考电压相比较，在其输出端提供第二控制信号Vctr2。当比例叠加电路208的输出达到第二参考电压源Vdc2时，第二控制信号Vctr2从低电平翻转为高电平，触发主电路300中的功率开关管Ql关断。
[0045]或门204的两个输入端分别连接至导通时间控制电路210和比较电路211的输出端。或门204对导通时间控制电路210的输出和比较电路211的输出实现逻辑或的功能，在输出端提供复位信号RESET。
[0046]过零检测电路201接收反映主电路续流二极管电流过零点的过零检测信号ZCD，在输出端提供上升沿与续流二极管电流过零点相关联的置位信号SET。
[0047]RS触发电路203的置位端S和复位端R分别接收置位信号SET和复位信号RESET，在输出端提供开关控制信号。
[0048]开关驱动电路202接收RS触发电路203输出的开关控制信号，输出主电路300中的功率开关管Ql的栅极驱动信号Vg。
[0049]本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明。本发明的LED驱动控制电路的控制模式还可以是连续电流模式或者是断续电流模式。本发明的LED驱动装置的主电路结构可以是浮地型Buck-Boost拓扑、实地型Buck-Boost拓扑、浮地型Buck拓扑、实地型Buck拓扑、Boost拓扑以及反激拓扑等。
[0050]在本发明的LED驱动控制电路中，栅极驱动信号和开关控制信号通常是相同波形的信号，因此，可以彼此替代地用于控制电路中产生其他信号。在上述的实施例中，描述了比例叠加电路将平均电流信号和根据开关控制信号产生的锯齿波相叠加以产生叠加信号。
[0051]此外，在本发明的LED驱动控制电路中，过零检测电路用于产生置位信号，从而实现功率开关管导通的临界连续电流模式。在替代地实施例中，可以采用任意合适的置位信号产生电路产生置位信号，从而实现以下模式中的任一种:临界连续电流模式、电流断续模式、电流连续模式。
[0052]图3示出根据本发明实施例的浮地型Buck-Boost型LED驱动装置。该LED驱动装置包括主电路300和如图2所示的LED驱动控制电路200。
[0053]主电路300包括整流桥B1、输入电容Cl、续流二极管Dl、变压器T、功率开关管Ql、电流检测电路Rsen、输出电容Co、LED负载。
[0054]整流桥BI的输入端连接交流输入电压Vac，整流桥BI输出端连接输入电容CI。输入交流电压Vac经整流桥BI整流，得到一个整流后的母线电压Vin。该母线电压Vin是正弦半波信号。功率开关管Ql的漏极和源极连接在电容Cl的正端和参考地之间。所述功率开关管在栅极驱动信号Vg的控制下导通或关断。
[0055]变压器T包括彼此耦合的原边绕组TlA和副边绕组T1B，原边绕组TlA的同名端连接至参考地，异名端连接至电容Cl的负端，副边绕组TlB的同名端提供过零检测信号ZCD，异名端连接至参考地。
[0056]在变压器T的原边绕组TlA的异名端和同名端之间，依次连接电阻Rsen、续流二极管Dl和输出电容Co。电阻Rsen的第一端连接至原边绕组TlA的异名端。在电阻Rsen的第二端处提供电流采样信号CS。续流二极管Dl的阴极和阳极分别连接至电阻Rsen的第二端和输出电容Co的负端。在输出电容Co的两端提供输出电压Vout。
[0057]LED驱动控制电路200的两个输入端分别连接至电阻Rsen的第二端和变压器T的副边绕组TlB的同名端，分别接收电流采样信号CS和过零检测信号ZCD，并且LED驱动控制电路200的输出端连接至功率开关管Ql的栅极，向其提供栅极驱动信号Vg。
[0058]作为一个非限制性的例子，本实施例中的电流检测电路包括电流采样电阻Rsen。但是本领域技术人员应当理解，电流检测电路也可以采用其它具有电流检测功能的电路结构。
[0059]图4示出根据本发明实施例的浮地型Buck-Boost型LED驱动装置的典型工作波形。在图4中，Vin和Vsaw分别表示交流输入电压和锯齿波发生电路205产生的锯齿波信号随时间的变化曲线，Iq和Id分别表示流过功率开关管Ql和流过续流二极管Dl的电流随时间的变化曲线，Vavg和Vadd分别表示电流均值获取电路207的产生的平均电流信号和比例叠加电路208产生的叠加信号随时间的变化曲线。
[0060]下文将参考图4描述图3所示的浮地型Buck-Boost型LED驱动装置的工作过程、原理。在图3所示的浮地型Buck-Boost型LED驱动装置中，LED驱动控制电路200的作用是为了产生主电路300中的功率开关管Ql的栅极驱动信号Vg，通过调节栅极驱动信号Vg的占空比以维持恒定的输出电流。
[0061 ]该驱动信号是由RS触发电路203产生的周期信号得到的。当主电路300中的续流二极管Dl的电流过零时，过零检测电路201检测到变压器T的辅助绕组TlB的过零检测信号Z⑶，产生置位信号SET触发栅极驱动信号Vg有效，使得主电路300中的功率开关管Ql导通。
[0062]主电路300中的功率开关管Ql的栅极驱动信号Vg的关断信号由两部分信号经或门204形成“或”的关系决定，即或门204每次只选通其中一个信号，而每个信号在半个工频周期内被选通的期间与Vin电压相关。
[0063]在交流输入电压Vin的半工频周期中，交流输入电压Vin的电压值随时间的变化与正弦波的绝对值在半周期的变化一致。也即，从时刻t0至时刻t3，交流输入电压Vin的电压值开始随时间逐渐增加，达到峰值，然后随时间逐渐减小。
[0064]在半工频周期中，功率开关管Ql经历多个开关周期，即栅极驱动信号Vg的周期。在每个开关周期中功率开关管Ql的导通阶段，输入电压经由功率开关管Ql向变压器T的原边绕组TlA充电。在导通阶段，流经功率开关管Ql的电流Iq线性增加。在每个开关周期中功率开关管Ql的关断阶段，储存在变压器T的原边绕组TlA的能量经由续流二极管Dl向负载供电。在关断阶段，流经续流二极管Dl的电流Id线性减小。
[0065]功率开关管Ql在每个开关周期中的导通时间取决于关断时刻，并且与交流输入电压Vin在关断时刻的电压值相关。
[0066]在每个半工频周期的低电压阶段，即从时刻t0至tl的第一时间段，以及从时刻t2至13的第二时间段，交流输入电压V i η的电压值低于一定值。电流均值获取电路20 7产生的平均电流信号Vavg和锯齿波发生电路205产生的锯齿波信号Vsaw，经比例叠加电路208叠加之后得到的叠加信号Vadd始终小于设定的第二参考电压Vdc2，比较电路211的输出始终为低电平。因此，在每个半工频周期的低电压阶段，比较电路211不起作用。或门204根据导通时间控制电路210产生的第一控制信号Vctrl产生复位信号RESET，触发主电路300中的功率开关管Ql关断。
[0067]在每个半工频周期的高电压阶段，即从时刻tl至t2的第三时间段，交流输入电压Vin的电压值大于等于一定值。电流均值获取电路207产生的平均电流信号Vavg和锯齿波发生电路205产生的锯齿波信号Vsaw，经比例叠加电路208按比例叠加之后得到的叠加信号Vadd大于等于设定的第二参考电压Vdc2时，比较电路211的输出为高电平。导通时间控制电路210的输出一直保持为低电平。因此，在每个半工频周期的高电压阶段，导通时间控制电路210不起作用，或门204根据比较电路211产生的第二控制信号Vctr2产生复位信号RESET，触发主电路300中的功率开关管Ql关断。
[0068]在上述的控制方法中，比例叠加电路208的叠加信号Vadd峰值等于设定的第二参考电压Vdc2。锯齿波发生电路205产生的锯齿波信号Vsaw经较大比例缩小之后在叠加电路208之中与电流均值获取电路207产生的平均电流信号Vavg叠加产生的叠加信号Vadd，电流均值获取电路207产生的平均电流信号Vavg在叠加信号Vadd中所占比例接近100%。因此，电流均值获取电路207产生的平均电流信号Vavg近似为固定值，也就意味着续流二极管Dl的电流平均值近似不变。
[0069]在Buck-boost电路中，续流二极管Dl的电流平均值等于输出电流平均值，因此该控制电路可以近似将输出电流调节为恒定电流值。
[0070]图5示出根据本发明实施例LED驱动装置在可控硅调光时的示意图；其中，LED驱动装置包括主电路300和如图2所示的LED驱动控制电路200，可控硅调光器400串接在交流输入电源Vac与主电路300的整流桥BI的输入端之间，主电路300包括整流桥B1、输入电容Cl和功率变换电路500，整流桥BI的输入端连接交流输入电压Vac，整流桥BI输出端连接输入电容Cl。输入电容Cl的两个端子分别与功率变换电路500的两个输入端相连，功率变换电路500的两个输出端分别接负载两端。
[0071]功率变换电路500可以是浮地型Buck-Boost拓扑、实地型Buck-Boost拓扑、浮地型Buck拓扑、实地型Buck拓扑、Boost拓扑以及反激拓扑中的任意一种。
[0072]LED驱动控制电路200的两个输入端分别分别接收功率变换电路500输出的电流采样信号CS和过零检测信号ZCD，并且LED驱动控制电路200的输出端连接至功率变换电路500中的功率开关管Ql的栅极，向其提供栅极驱动信号Vg。
[0073]输入交流电压Vac经整流桥BI整流后，得到一个整流后的母线电压Vin。当使用可控硅调光器进行调光时，可控硅调光器通过改变导通角的方式来实现调光。当可控硅调光器阻断输入电压时，Vin为零，则流入到功率变换电路500的能量也为零。当可控硅调光器导通时，Vin电压等于输入电压，LED驱动控制电路开始工作，从而向负载提供能量。通过改变调光器的导通角以控制流入到功率变换电路500的能量和负载的平均电流大小，实现调光效果。
[0074]图6示出根据本发明实施例的浮地型Buck-Boost型LED驱动装置在可控硅调光时的典型工作波形。在图5中，Vin表示交流输入电压随时间的变化曲线，I q和Id分别表示流过功率开关管Ql和流过续流二极管Dl的电流随时间的变化曲线，Vavg和Vadd分别表示电流均值获取电路207的产生的平均电流信号和比例叠加电路208产生的叠加信号随时间的变化曲线。
[0075]当使用可控硅调光器进行调光时，可控硅调光器通过改变导通角的方式来实现调光。当可控硅调光器阻断输入电压时，Vin为零，则续流二极管Dl的电流也为零。当可控硅调光器导通时，Vin电压等于输入电压，LED驱动控制电路开始工作，从而向负载提供输出电压。通过改变调光器的导通角以改变负载的平均电流，实现调光效果。
[0076]如图6所示，可控硅调光器导通的导通阶段，即从时刻t0至t2，先经历半工频周期的高电压阶段，即从时刻to至tl的第一时间段，然后经历半工频周期的低电压阶段，即从时刻tl至t2的第二时间段。
[0077]在每个半工频周期的高电压阶段，导通时间控制电路210不起作用，或门204根据比较电路211产生的第二控制信号Vctr2产生复位信号RESET，触发主电路300中的功率开关管Ql关断。
[0078]在每个半工频周期的低电压阶段，比较电路211不起作用。或门204根据导通时间控制电路210产生的第一控制信号Vctrl产生复位信号RESET，触发主电路300中的功率开关管Ql关断。
[0079]该LED驱动控制电路不仅可以利用可控硅的导通角减小输出电流，而且可以利用LED驱动控制电路的特性减小输出电流。在作为负载的LED灯上施加极低电流时，可控硅的导通角减小。相应地，LED驱动控制电路主要工作在每个半工频周期的低电压阶段，从而可以进一步减小输出电流。由于在每个半工频周期的低电压阶段对应的是导通时间控制电路210起作用，使得电路工作在恒导通时间控制方式。而在这种控制方式下，对应图6中tl-t2区间的输入电流均值斜率较陡，大于常规控制方式下的输入电流均值。因此当可控硅调节输出电流较小使得可控硅的导通角度落在该区间时，也可以将可控硅电流维持为大于维持电流，从而避免出现可控硅反复关断开启引起的电路振荡现象。因此，该LED驱动控制电路在用于可控硅调光时不需要使用附加的泄放电路。
[0080]图7示出根据本发明实施例的浮地型Buck型LED驱动装置。该LED驱动装置包括主电路300和如图2所示的LED驱动控制电路200。
[0081 ]主电路300包括整流桥B1、输入电容Cl、续流二极管Dl、变压器T、功率开关管Ql、电流检测电路Rsen、输出电容Co、LED负载。
[0082 ]整流桥BI的输入端连接交流输入电压Vac，整流桥BI输出端连接输入电容CI。输入交流电压Vac经整流桥BI整流后，得到一个整流后的母线电压Vin，要注意的是该母线电压Vin的最小值不为零，而是近似等于输出电压幅值。
[0083]功率开关管Ql和电阻Rsen串联连接在电容Cl的正端和参考地之间。功率开关管Ql的漏极和源极分别与Cl的正端和电阻Rsen的第一端相连接，电阻Rsen的第二端与参考地相连接。所述功率开关管在栅极驱动信号Vg的控制下导通或断开。
[0084]续流二极管Dl的阴极连接至功率开关管Ql和电阻Rsen的中间节点，阳极连接至电容Cl的负端。
[0085]变压器T包括彼此耦合的原边绕组TlA和副边绕组T1B，原边绕组TlA的异名端接地，同名端连接至输出电容Co的正端，副边绕组TlB的同名端提供过零检测信号ZCD，异名端连接至参考地。在输出电容Co的两端提供输出电压Vout。
[0086]LED驱动控制电路200的两个输入端分别连接至电阻Rsen的第一端和变压器T的副边绕组TlB的同名端，分别接收电流采样信号CS和过零检测信号ZCD，并且LED驱动控制电路200的输出端连接至功率开关管Ql的栅极，向其提供栅极驱动信号Vg。
[0087]作为一个非限制性的例子，本实施例中的电流检测电路包括电流采样电阻Rsen。但是本领域技术人员应当理解，电流检测电路也可以采用其它具有电流检测功能的电路结构。
[0088]如图7所示的浮地型Buck型LED驱动控制电路与如图3所述的浮地型Buck-Boost型LED驱动控制电路的主要区别在于:在所述浮地型Buck-Boost型LED驱动控制电路中，电流检测电路Rsen的输出为流过续流二极管Dl的电流信号，而在浮地型Buck型LED驱动控制电路中，电流检测电路Rsen的输出为流过变压器T的原边绕组TlA的电流信号。产生该区别的主要原因是因为在Buck型拓扑中，输出电流的平均值是等于变压器T原边绕组TlA的电流的平均电流。所述浮地型Buck型LED驱动控制电路的控制方式与所述浮地型Buck-Boost型LED驱动控制电路相同，此处不再赘述。
[0089]图8示出根据本发明实施例的Boost型LED驱动装置。该LED驱动装置包括主电路300和如图2所示的LED驱动控制电路200。
[0090]主电路300包括整流桥B1、输入电容Cl、续流二极管Dl、变压器T、功率开关管Ql、电流检测电路Rsen、输出电容Co、LED负载。
[0091]整流桥BI的输入端连接交流输入电压Vac，整流桥BI输出端连接输入电容CI。输入交流电压Vac经整流桥BI整流后，得到一个整流后的母线电压Vin。
[0092]变压器T包括彼此耦合的原边绕组TlA和副边绕组T1B，原边绕组TlA的异名端连接至电容Cl的正端，同名端经由功率开关管Ql连接至参考地，副边绕组TlB的同名端提供过零检测信号ZCD，异名端连接至参考地。
[0093]功率开关管Ql的漏极和源极分别与原边绕组TlA的同名端和参考地相连接。所述功率开关管在栅极驱动信号Vg的控制下导通或断开。
[0094]在功率开关管Ql的漏极和源极之间，依次连接续流二极管D1、输出电容Co和电阻Rsen。续流二极管Dl的阳极和阴极分别连接至功率开关管Ql的漏极和输出电容Co的正端。在输出电容Co的两端提供输出电压Vout。电阻Rsen的第一端连接至功率开关管Ql的源极，第二端连接至输出电容Co的负端。在电阻Rsen的第二端处提供电流采样信号CS。
[0095]LED驱动控制电路200的两个输入端分别连接至电阻Rsen的第二端和变压器T的副边绕组TlB的同名端，分别接收电流采样信号CS和过零检测信号ZCD，并且LED驱动控制电路200的输出端连接至功率开关管Ql的栅极，向其提供栅极驱动信号Vg。
[0096]作为一个非限制性的例子，本实施例中的电流检测电路包括电流采样电阻Rsen。但是本领域技术人员应当理解，电流检测电路也可以采用其它具有电流检测功能的电路结构。
[0097]所述Boost型LED驱动控制电路的控制方式与所述浮地型Buck-Boost型LED驱动控制电路相同，此处不再赘述。
[0098]依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
【主权项】
1.一种LED驱动控制电路，用于控制主电路的功率开关管，将交流输入电压转变为直流输出电压，所述LED驱动控制电路包括: 导通时间控制电路，用于根据锯齿波信号和第一参考电压产生第一控制信号； 电流均值获取电路，用于根据电流采样信号产生反映输出电流平均值的平均电流信号； 比例叠加电路，用于将所述平均电流信号和锯齿波信号按比例叠加以产生叠加信号； 比较电路，用于将所述叠加信号和第二参考电压相比较以产生第二控制信号； 或门，用于根据所述第一控制信号和所述第二控制信号输出复位信号； 置位信号产生电路，用于产生置位信号；以及 RS触发器，用于根据所述复位信号和所述置位信号产生开关控制信号。2.根据权利要求1所述的LED驱动控制电路，还包括开关驱动电路，用于根据所述开关控制信号产生栅极驱动信号。3.根据权利要求1所述的LED驱动控制电路，其中，所述导通时间控制电路包括: 第一参考电压源，用于提供第一参考电压； 锯齿波发生电路，用于根据所述开关控制信号产生所述锯齿波信号； 第一比较器，用于将所述锯齿波信号和第一参考电压相比较，以产生所述第一控制信号， 其中，所述锯齿波信号与所述开关控制信号周期相同，并且在所述开关控制信号为高电平期间线性上升，在所述开关控制信号从高电平转变为低电平时陡降。4.根据权利要求1所述的LED驱动控制电路，其中，所述比较电路包括: 第二参考电压源，用于提供第二参考电压；以及 第二比较器，用于将所述叠加信号和第二参考电压相比较，以产生所述第二控制信号。5.根据权利要求1所述的LED驱动控制电路，其中，所述置位信号产生电路为过零检测电路。6.根据权利要求1所述的LED驱动控制电路，其中，在所述交流输入电压的每个半工频周期中，当所述交流输入电压的电压值为第一电压范围时，所述或门选通所述第一控制信号作为复位信号；当所述交流输入电压的电压值为第二电压范围时，所述或门选通所述第二控制信号作为复位信号，其中所述第一电压范围小于所述第二电压范围。7.根据权利要求1所述的LED驱动控制电路，用于与可控硅调光器组成LED驱动装置，从而实现可控硅调光。8.—种LED驱动装置，包括: 主电路，所述主电路包括功率开关管；以及 LED驱动控制电路， 其中，所述LED驱动控制电路包括: 导通时间控制电路，用于根据锯齿波信号和第一参考电压产生第一控制信号； 电流均值获取电路，用于根据电流采样信号产生反映输出电流平均值的平均电流信号； 比例叠加电路，用于将所述平均电流信号和锯齿波信号按比例叠加以产生叠加信号； 比较电路，用于将所述叠加信号和第二参考电压相比较以产生第二控制信号； 或门，用于根据所述第一控制信号和所述第二控制信号输出复位信号； 置位信号产生电路，用于产生置位信号；以及 RS触发器，用于根据所述复位信号和所述置位信号产生开关控制信号， 所述LED驱动控制电路从所述主电路获取电流采样信号和过零检测信号，并且向所述功率开关管提供栅极驱动信号以控制其导通和断开。9.根据权利要求7所述的LED驱动装置，还包括开关驱动电路，用于根据所述开关控制信号产生栅极驱动信号。10.根据权利要求7所述的LED驱动装置，其中，所述导通时间控制电路包括: 第一参考电压源，用于提供第一参考电压； 锯齿波发生电路，用于根据所述开关控制信号产生所述锯齿波信号； 第一比较器，用于将所述锯齿波信号和第一参考电压相比较，以产生所述第一控制信号， 其中，所述锯齿波信号与所述开关控制信号周期相同，并且在所述开关控制信号为高电平期间线性上升，在所述开关控制信号从高电平转变为低电平时陡降。11.根据权利要求7所述的LED驱动装置，其中，所述比较电路包括: 第二参考电压源，用于提供第二参考电压；以及 第二比较器，用于将所述叠加信号和第二参考电压相比较，以产生所述第二控制信号。12.根据权利要求7所述的LED驱动装置，其中，所述置位信号产生电路为过零检测电路。13.根据权利要求7所述的LED驱动装置，其中，在所述交流输入电压的每个半工频周期中，当所述交流输入电压的电压值为第一电压范围时，所述或门选通所述第一控制信号作为复位信号；当所述交流输入电压的电压值为第二电压范围时，所述或门选通所述第二控制信号作为复位信号，其中所述第一电压范围小于所述第二电压范围。14.根据权利要求7所述的LED驱动装置，其中，所述主电路的功率变换电路为选自以下拓扑中的任一种:浮地型Buck-Boost拓扑、实地型Buck-Boost拓扑、浮地型Buck拓扑、实地型Buck拓扑、Boos t拓扑以及反激拓扑。15.根据权利要求7所述的LED驱动装置，其中，所述主电路工作于以下模式中的任一种:临界连续电流模式、电流断续模式、电流连续模式。16.根据权利要求7所述的LED驱动装置，还包括:可控硅调光器，所述可控硅调光器与所述主电路串联连接。17.—种LED驱动控制方法，用于控制主电路的功率开关管，将交流输入电压转变为直流输出电压，所述方法包括: 根据锯齿波信号和第一参考电压产生第一控制信号； 根据电流采样信号产生反映输出电流平均值的平均电流信号； 将所述平均电流信号和锯齿波信号按比例叠加以产生叠加信号； 将所述叠加信号和第二参考电压相比较以产生第二控制信号； 根据所述第一控制信号和所述第二控制信号输出复位信号； 产生置位信号；以及 根据所述复位信号和所述置位信号产生开关控制信号。18.根据权利要求17所述的方法，其中 其中，在所述交流输入电压的每个半工频周期中，当所述交流输入电压的电压值为第一电压范围时，选通所述第一控制信号作为复位信号； 当所述交流输入电压的电压值为第二电压范围时，选通所述第二控制信号作为复位信号，其中所述第一电压范围小于所述第二电压范围。19.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述交流输入电压的每个半工频周期中， 当所述交流输入电压的电压值为第一电压范围时，选通所述第一控制信号作为复位信号； 当所述交流输入电压的电压值为第二电压范围时，选通所述第二控制信号作为复位信号，其中所述第一电压范围小于所述第二电压范围。
【文档编号】H05B33/08GK105939555SQ201610394211
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】谢小高, 陈华捷
【申请人】杭州士兰微电子股份有限公司