专利名称：适用于可控硅调光器的led线性驱动电路及控制方法
技术领域：
本发明涉及一种线性LED驱动电路，尤其涉及一种适用于可控硅调光器调光的LED照明驱动电路及控制方法。
背景技术：
图I是传统的LED线性恒流控制电路。图中LED灯串101连接到输入整流桥100的正端，通过ー连接到输入整流桥100地端的LED驱动电路102来设定流过LED的电流。LED灯串101与线性恒流源102的位置可以相互交換。由于LED灯串101由很多LED串联而成，只有在输入电压高于LED灯串101正向导通电压时，LED灯串101才会被点亮。在交流市电供电的系统中，LED灯串101仅在输入电压达到峰值附近才会被点亮，所以LED的利用率很低，功率因数也不高。如果减少串联的 LED灯数量，虽然可以增加LED的利用率，但会使LED驱动电路102的功耗大大増加，从而降低整个驱动电路的效率，增加驱动电路的温升。如果增大LED灯串101点亮时的电流，虽然可以提高LED的亮度，则需要采用更大功率的LED，从而增加了系统的成本，系统功耗也会随着LED驱动电流的增大而增加。常见的可控硅调光器是将交流市电进行前切相或者后切相，改变输出电压有效值来实现调光功能，可控硅调光器需要一定的维持电流才能保持稳定导通。在传统白炽灯应用中，因为白炽灯是阻性负载，所以在任意的切相角度时，可控硅调光器都可以流过一定的电流。而当可控硅调光器应用在LED驱动电路中吋，因为LED负载的非线性，负载电流不会在任意切相角度都存在，所以调光器经常工作于非正常状态，使灯出现闪烁甚至无法正常工作。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提出一种适用于可控硅调光器的线性LED驱动电路及控制方法，一方面可以根据实际流经LED电流的大小点亮部分或全部LED，提高LED的利用率，灯的发光效率和功率因数；另一方面也设计了电流吸收电路，使可控硅调光器可以在任意切相角度稳定工作，达到稳定调光的效果。为了实现上述发明目的，本发明公开ー种适用于可控硅调光器的LED线性驱动电路，该可控硅调光器通过一整流桥与该LED线性驱动电路的输入端连接，其特征在干，该LED线性驱动电路包括一 LED灯串，该LED灯串由至少ー个LED串联而成；一 LED驱动器，所述LED驱动器由N个LED驱动电路构成，每个LED驱动电路连接ー组LED负载的阴极，以控制单一或全部LED组工作或关闭；一电压采样网络，用于检测该整流桥的输出电压并输出一信号；一吸收控制电路，根据该电压米样网络的输出信号控制电流吸收电路；ー电流吸收电路，该电流吸收电路用于提供该可控硅调光器ー稳定维持电流。更进一歩地，该整流桥的ー个输入端与交流输入电压连接，另ー输入端与该可控硅调光器连接，该整流桥输出正端与该LED驱动电路的输入端连接，该整流桥输出负端接地。更进一歩地，该LED驱动电路包括至少ー个电流采样电阻，所述电流采样电阻一端接地，另一端与一运算放大器及一多路选择开关连接；一运算放大器，将所述每个LED的电流采样电阻上的电压分别与一基准电压比较；输出端与所述多路选择开关连接；ー多路选择开关，所述多路选择开关分别连接所述LED，所述多路选择开关根据所述比较结果改变其导通阻杭，以控制部分或全部LED导通。更进一歩地，该基准电压为一相同值，或者为不同值。更进一歩地，该电压采样网络包括上下串接的电阻或者电阻与电容组合，该上分压电阻或者电阻与电容组合与该整流桥输出正极连接，该上分压电阻或者电阻与电容组合的另一端与下分压电阻或者电阻与电容组合的一端和该吸收控制电路的输入端连接，该下分压电阻或者电阻与电容组合的另一端接地。 更进一歩地，该吸收控制电路包括一比较器或者运算放大器，该比较器或者运算 放大器的同相输入端与一比较基准电压连接，该比较器或者运算放大器的反向输入端连接该吸收控制电路的输入端，该比较器或者运算放大器的输出端连接该吸收控制电路的输出端。更进一歩地，该电流吸收电路包括一控制开关与ー吸收网络，该吸收网络为电阻或者电阻与电容组合，该吸收网络一端连接该整流桥输出正扱，该吸收网络另一端连接该控制开关输入端，该控制开关输出端连接电路地，该控制开关控制端连接该吸收控制电路的输出端。更进ー步地，该每ー LED驱动电路与其他LED驱动电路交替工作，或者同时工作。本发明同时公开一种适用于可控硅调光器的LED线性驱动电路控制方法，其特征在于，包括将一可控娃调光器通过一整流桥与一 LED线性驱动电路的输入端连接，该的LED线性驱动电路的电压采样网络检测该整流桥的输出电压并输出一信号，该的LED线性驱动电路的吸收控制电路根据该输出信号控制ー电流吸收电路，该电流吸收电路根据该吸收控制电路的控制提供一稳定维持电流使该可控硅调光器导通，该LED线性驱动电路的LED驱动电路根据该整流桥正端电压决定该各个LED驱动电路交替或者同时工作，提供一LED灯串的驱动电流。与现有技术相比，本发明使用N个LED驱动电路，根据输入电压瞬时值的大小，使LED负载分组被点亮，从而提高LED的利用率和总输出流明数。本发明提高了驱动电路的效率，増加了输入电源的功率因数，降低了系统的成本。而且可以通过改变可控硅调光器切相角度大小调节LED亮度。
图I是传统的LED线性恒流控制电路示意 图2是根据本发明所示出的兼容可控硅调光器的线性LED驱动电路的示意 图3是根据本发明所示出的LED驱动电路的ー种实现方法；
图4是根据本发明所示出的电压采样网络的一种实现方法；
图5是根据本发明所示出的吸收控制电路的一种实现方法；
图6是根据本发明所示出的电流吸收电路的一种实现方法。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
传统的LED线性恒流电路，LED灯串仅在输入电压达到峰值附近才会被点亮。本发明提供ー种LED线性电流驱动电路，在输入电压较低时，就可以点亮部分LED,从而提高LED的利用率，同时根据整流桥输出电压信号开启或关断电流吸收电路，达到兼容可控硅调光器的目的。本发明特征在于，包括一 LED灯负载，该LED灯负载由N组LED串联而成；一 LED驱动器，该LED驱动器由N个LED驱动电路构成，以控制単一或全部LED组工作或关闭；一电压采样网络，用于检测整流桥输出电压；一吸收控制电路，用于控制电流吸收电路；一电流吸收电路，用于提供使可控硅调光器稳定工作的维持电流。本发明可提高LED灯使用寿命，提高LED灯功率因数值，提高L E D灯发光效率，缩小LED灯体积，兼容可控娃调光器。
以下将结合图2至图6详细说明本发明。图2是本发明所示出的兼容可控硅调光器的线性LED驱动电路的实施电路，包括可控硅调光器201、整流桥202、电流吸收电路203、电压采样网络204、吸收控制电路205、LED驱动器206、LED负载207。其中LED驱动器206中包括LED驱动电路I、LED驱动电路2…LED驱动电路n。LED负载207中包括灯珠串LED1、LED2…LEDn。LED1、LED2、LEDn均为ー个或若干个LED串联或者并联而成。由交流市电供电的系统中，输入电压为交流正弦波。经过整流桥整流后，整流桥输出电压为输入交流电压的绝对值。在输入电压瞬时值较低，且不能使LED负载207中的灯珠串LEDl导通时，本发明中所有的LED负载全部处于关闭状态。随着输入电压瞬时值逐渐上升，灯珠串LEDl先流过电流，LED驱动电路I开始工作。当输入电压瞬时值进一歩上升至可以使灯珠串LEDl与灯珠串LED2串同时导通时，灯珠串LED2开始流过电流，LED驱动电路2开始工作，同时LED驱动电路I进入关闭状态。以此类推，当输入电压达到可以使全部LED负载同时导通吋，LED驱动电路N进入工作状态，同时其他LED驱动电路全部进入关闭状态。当输入电压瞬时值开始下降至不能使全部LED负载同时导通吋，LED驱动电路N进入关闭状态，同时LED驱动电路N-I进入导通状态，以此类推，当输入电压下降至不能使灯珠串LEDl导通时，所有的LED负载全部进入关闭状态，以此完成ー个周期的工作循环。电流吸收电路203、电压采样网络204和吸收控制电路205可以提供使可控硅调光器稳定工作的维持电流。具体方法如下电压采样网络204检测整流桥的输出电压，当电压采样网络204的输出信号高于吸收控制电路205中的比较基准电压吋，电流吸收电路203关闭。当电压采样网络204的输出信号低于吸收控制电路205中的比较基准电压时，电流吸收电路203开通。图3是LED驱动器206中的LED驱动电路的ー个实施例，包括运算放大器301、多路选择开关302、电流采样电阻303。LED驱动电路的输入电流流过电流采样电阻303，运算放大器301将电流采样电阻303上的电压与电流基准电压相比较，产生的误差信号驱动多路选择开关302的控制端，多路选择开关302的输入端与输出端间的阻抗受到控制端电压的控制，从而实现LED驱动电路电流的闭环调节。图4是电压采样网络204的一个实施例，包括上分压电阻401、下分压电容402、下分压电阻403。上分压电阻401连接整流桥的输出端，上分压电阻401与下分压电容402、下分压电阻403组成电压采样网络204。电压采样网络204的输出端连接吸收控制电路205的输入端。图5是吸收控制电路205的一个实施例，包括比较器501。比较器501将电压采样网络204的输出信号与比较基准电压相比较，当电压采样网络204的输出信号大于比较基准电压时，关闭电流吸收电路203 ;当电压采样网络204的输出信号小于比较基准电压时，开通电流吸收电路203。比较器501应设计有一定的回差。图6是电流吸收电路的一个实施例，包括吸收电阻601、控制开关602。控制开关602根据比较器501的输出信号来开通或者关闭，吸收电阻601决定了吸收电流的大小。本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种适用于可控硅调光器的LED线性驱动电路，所述可控硅调光器通过一整流桥与所述LED线性驱动电路的输入端连接，其特征在于，所述LED线性驱动电路包括 一 LED灯串，所述LED灯串由至少一个LED串联而成；一 LED驱动器，所述LED驱动器由N个LED驱动电路构成，每个LED驱动电路连接一组LED负载的阴极，以控制单一或全部LED组工作或关闭； 一电压米样网络，用于检测所述整流桥的输出电压并输出一信号； 一吸收控制电路，根据所述电压采样网络的输出信号控制电流吸收电路； 一电流吸收电路，所述电流吸收电路用于提供所述可控硅调光器一稳定维持电流。
2.如权利要求I所述的LED线性驱动电路，其特征在于，所述整流桥的一个输入端与交流输入电压连接，另一输入端与所述可控硅调光器连接，所述整流桥输出正端与所述LED驱动电路的输入端连接，所述整流桥输出负端接地。
3.如权利要求I所述的LED线性驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路包括 至少一个电流采样电阻，所述电流采样电阻一端接地，另一端与一运算放大器及一多路选择开关连接； 一运算放大器，将所述每个LED的电流采样电阻上的电压分别与一基准电压比较；输出端与所述多路选择开关连接； 一多路选择开关，所述多路选择开关分别连接所述LED，所述多路选择开关根据所述比较结果改变其导通阻抗，以控制部分或全部LED导通。
4.如权利要求3所述的LED线性驱动电路，其特征在于，所述基准电压为一相同值，或者为不同值。
5.如权利要求I所述的LED线性驱动电路，其特征在于，所述电压采样网络包括上下串接的电阻或者电阻与电容组合，所述上分压电阻或者电阻与电容组合与所述整流桥输出正极连接，所述上分压电阻或者电阻与电容组合的另一端与下分压电阻或者电阻与电容组合的一端和所述吸收控制电路的输入端连接，所述下分压电阻或者电阻与电容组合的另一端接地。
6.如权利要求I所述的LED线性驱动电路，其特征在于，所述吸收控制电路包括一比较器或者运算放大器，所述比较器或者运算放大器的同相输入端与一比较基准电压连接，所述比较器或者运算放大器的反向输入端连接所述吸收控制电路的输入端，所述比较器或者运算放大器的输出端连接所述吸收控制电路的输出端。
7.如权利要求I所述的LED线性驱动电路，其特征在于，所述电流吸收电路包括一控制开关与一吸收网络，所述吸收网络为电阻或者电阻与电容组合，所述吸收网络一端连接所述整流桥输出正极，所述吸收网络另一端连接所述控制开关输入端，所述控制开关输出端连接电路地，所述控制开关控制端连接所述吸收控制电路的输出端。
8.如权利要求I所述的LED线性驱动电路，其特征在于，所述每一LED驱动电路与其他LED驱动电路交替工作，或者同时工作。
9.一种适用于可控硅调光器的LED线性驱动电路控制方法，其特征在于，包括将一可控硅调光器通过一整流桥与一 LED线性驱动电路的输入端连接，所述的LED线性驱动电路的电压采样网络检测所述整流桥的输出电压并输出一信号，所述的LED线性驱动电路的吸收控制电路根据该输出信号控制一电流吸收电路，所述电流吸收电路根据所述吸收控制电路的控制提供一稳定维持电流使所述可控硅调光器导通，所述LED线性驱动电路的LED 驱动电路根据所述整流桥正端电压决定所述各个LED驱动电路交替或者同时工作，提供一LED灯串的驱动电流。
全文摘要
本发明公开一种适用于可控硅调光器的LED线性驱动电路，该可控硅调光器通过一整流桥与该LED线性驱动电路的输入端连接，其特征在于，该LED线性驱动电路包括:一LED灯串，该LED灯串由至少一个LED串联而成；一LED驱动器，所述LED驱动器由N个LED驱动电路构成，每个LED驱动电路连接一组LED负载的阴极，以控制单一或全部LED组工作或关闭；一电压采样网络，用于检测该整流桥的输出电压并输出一信号；一吸收控制电路，根据该电压采样网络的输出信号控制电流吸收电路；一电流吸收电路，该电流吸收电路用于提供该可控硅调光器一稳定维持电流。
文档编号H05B37/02GK102665324SQ20121010612
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月12日 优先权日2012年4月12日
发明者于得水, 胡黎强 申请人:上海晶丰明源半导体有限公司