专利名称：Rcd吸收电路、可调光led电源系统及调光方法
技术领域：
本发明涉及可调光发光二极管(LED)照明驱动电源系统及调光方法。具体来说，涉及使用同一三端双向可控硅(TRIAC)调光器进行调光的多个LED照明驱动电源系统。
背景技术：
随着技术的发展，LED的光效不断提高，越来越多的用户使用LED照明。多个LED照明驱动电源使用同一调光器的技术越来越普遍地应用。常见的调光器包括TRIAC调光器。图1为利用TRIAC调光器对多个LED照明驱动电源系统进行调光的工作原理图。LED照明驱动电源包括反激式开关电源。其中，多个LED照明驱动电源彼此并联，与TRIAC调光器串联后与电源相连接。其中TRIAC调光器用于调节交流输入电压的导通角，从而使其连接的LED照明驱动电源具有调光功能。LED照明驱动电源为交流-直流LED照明驱动电源，TRIAC调光器连接在输入端的火线侧(L)，LED照明驱动电源连接在TRIAC调光器和零线(N)之间。现有技术中的问题在于，各组LED照明驱动电源驱动的LED启动不一致。现在就LED照明驱动电源的工作过程以及启动不一致的原因进行说明。随着TRIAC调光器导通角的改变，主线电压也随之改变。当主线电压从小到大变化时，一旦主线电压升高到LED照明驱动电源的主控集成电路(IC)的工作电压吋，LED照明驱动电源开始工作，此时各组LED照明驱动电源的输出电压并未达到LED光源的启动电压，LED不发光。随着调节TRIAC的导通角逐渐增大时，输入主线电压也逐渐升高，当输出电压达到LED光源的启动电压，LED开始发光，此时LED照明驱动电源仍工作在开环状态，输出电流反馈控制电路不起作用。当继续増大TRIAC调光器的导通角増大主线电压时，输出电流逐渐达到LED的满载电流，LED照明驱动电源工作在闭环状态，控制电路起作用，可以通过控制电路来改变输出电流，LED灯的亮度达到最大值，此时无论TRIAC的导通角再如何増大，LED的亮度不会发生改变。但是，当如图I所示多个LED照明驱动电源使用同一 TRIAC调光器吋，当LED照明驱动电源工作在开环状态时，由于LED照明驱动电源中的元件參数不一致，引起的电路损耗不一致，从而导致实际传输功率不一致，输出电流不一致。从直观上来看，这种不一致导致有的LED照明驱动电源驱动的LED先亮，有的LED照明驱动电源驱动的LED后亮，即各组LED照明驱动电源驱动的LED的启动不一致，此外，LED的亮度也不一致。图2为现有技术中LED照明驱动电源中吸收电路的电路图。其中该吸收电路为电阻、电容、ニ极管(RCD)吸收电路。该RCD吸收电路的电阻Rl与Cl并联，进而与ニ极管Dl串联，变压器Tl的一端与上述三元件并联后与开关管Ql串联，变压器Tl的另一端与LED照明驱动电路的输出部分相连接(未示出)。该RCD吸收电路与全桥整流电路(未示出)相连接。RCD吸收电路的功能在于，反激开关电源工作的时候，在开关管Ql断开的时候，由于变压器存在漏感，变压器的漏感会产生尖峰电压，RCD吸收电路能够吸收这个电压尖峰，从而保护开关管Ql不被高压击穿，因为如果开关管Ql被击穿，整个LED照明驱动电源将无法正常工作。在轻载或启动阶段，该RCD吸收电路为主要的损耗来源。现有技术中由于该吸收电路并不具备调节输出功率的作用，因此现有的各组LED照明驱动电源驱动的LED无法达到启动一致，亮度一致的效果。
发明内容
针对上述问题，在这里描述了ー种包含吸收电路的LED照明驱动电源系统及调光方法，其克服了多个LED照明驱动电源启动不一致而导致LED不同时发光和发光亮度不一致的问题，使得使用同一调光器的多组LED照明驱动电源能够一致的输出电流，使得LED同时且一致地发光。
为此，本发明公开了ー种RCD吸收电路，包括第一电阻、电容和ニ极管，其中第一电阻与电容并联后与ニ极管串联，第一电阻与电容并联的一端与ニ极管的负极相连，另ー端构成RCD吸收电路的第一接线端，ニ极管的正极构成RCD吸收电路的第二接线端；所述RCD吸收电路还包括与所述第一电阻和所述电容并联的RCD吸收电路功率调节部件。本发明还公开了ー种可调光LED电源系统，其由调光器控制，该系统包括至少ー个LED照明驱动电源电路；其中每个所述LED照明驱动电源电路包括交流到直流变换器，其与调光器配合；变压器，用于储能和变换电压的作用；输出部分，用于整流滤波的作用，给LED供电以提供照明；以及PWM控制器和开关管，用于对输出部分进行控制；其中所述LED照明驱动电源电路应用了本发明的RCD吸收电路，以及其中第一接线端和第二接线端分别与变压器输入部分的两端相连且第一接线端与交流到直流变换器的输出端相连。本发明还涉及ー种利用调光器对LED照明驱动电源进行的调光方法，包括在LED照明驱动电源中设置本发明所公开的RCD吸收电路，以ー个LED照明驱动电源作为标准电源，根据该标准电源将调光器调整到一定的导通角，在输出电流为满载电流1%左右的时候，固定该导通角，利用该导通角对待测LED照明驱动电源进行测试，调节RCD吸收电路中的功率调节部件，使得通过LED照明ニ极管的输出电流一致。本发明的有益效果在于，使用了该吸收电路的LED照明驱动电源电路能改变启动时传输到输出端的功率，达到使得多组LED照明驱动电源输出电流能够一致的效果，使得LED能同时且一致地发光。
附图仅出于图示的目的，然而，通过參考结合所附附图进行的下面的详细描述，可以更好地理解本发明本身，其中图I为利用TRIAC调光器对多个LED照明驱动电源系统进行调光的工作原理图。图2为现有技术中LED照明驱动电源中吸收电路的电路图。图3为根据本发明第一实施方式的RCD吸收电路的电路图。图4为根据本发明第二实施方式的RCD吸收电路的电路图。图5为TRIAC调光器与根据本发明第二实施方式的一个示例LED照明驱动电源电路图。
具体实施例方式在元件的參数不可能做到完全一致的情况下，本发明从调节电路损耗方面来控制传输功率，改变由于电路损耗不一致带来的启动不一致、亮度不一致的缺陷，从而达到启动一致、亮度一致的技术效果。在反激式开关电源中，损耗较大的元件是开关MOS管、变压器、次级整流ニ极管、RCD吸收电路。因此，本发明主要从改变RCD吸收电路、使之具有调节功率的功能入手。图3为根据本发明第一实施方式的RCD吸收电路的电路图。其中，该RCD吸收电路的可变电阻器VRl与电阻R1、电容Cl并联，进而与ニ极管Dl串联，即并联的可变电阻器VR1、电阻器Rl和电容Cl连接到ニ极管Dl的负极，变压器Tl的一端与上述四元件并联后与开关管Ql串联，即变压器Tl的一端连接在并联的可变电阻器VR1、电阻器Rl和电容Cl与ニ极管Dl的正极之间，变压器Tl的另一端与LED照明驱动电源电路的输出部分相连接(未示出)。该RCD吸收电路与全桥整流电路(未示出)相连接。在本发明第一实施方式更优选的实施方式中，将串联的可变电阻器VRl与保护电阻器R2与电阻R1，电容Cl并联。RCD吸收电路的功能是为了吸收开关管Ql上的电压尖峰，以保护开关管Ql不被高压击穿。可变电阻器VRl的电阻范围一般在几十千欧至几百千欧的范围，是根据变压器Tl的漏感 值、电阻R1、电容Cl、ニ极管Dl元件參数，以及LED照明驱动电源误差值来确定的。优选实施方式中増加的保护电阻器R2，是为了防止对可变电阻器VRl的误操作，即使可变电阻器VRl被误操作为O欧，也不会损坏电路。保护电阻器R2的值一般在几十千欧。而电阻R1、电容Cl和ニ极管Dl均为现有吸收电路中常用的分立器件。开关管Ql为任何能够实现开关功能的器件，诸如，场效应(MOS)管，三极管。以耗尽型N沟道绝缘栅场效应管为例，场效应管Ql的漏极连接至ニ极管的正扱，场效应管Ql的源极与全桥整流电路(未示出)相连接，场效应管Ql的栅极连接至脉宽调制(PWM)控制电路(未示出)相连接。PWM控制器通过反馈网络对照明驱动电源电路的输出部分进行控制。在多个LED照明驱动电源的系统中，以ー个LED照明驱动电源作为參考的标准电源，当某一电源启动时输出电流大于标准电源时，就减小可变电阻器VRl的阻值。反之则增加可变电阻器VRl的阻值。可变电阻器VRl的作用是改变吸收电路的吸收功率，从而改变启动时传输到输出部分的功率。根据下列公式Pin = Pffi+P。，其中，Pin为输入功率，Pffi为损耗功率，Po为输出功率。通常输入功率是相对恒定的，通过调节VRl的大小能够减小？^损耗功率从而保证输入功率和输出功率之间的差异较小。本实施方式所描述的RCD吸收电路尤其适用于下列的场合输出功率较小，例如输出功率小于15W的电源；或变压器Tl漏感小，例如漏感小于15 μ H的电源。图4为根据本发明第二实施方式的RCD吸收电路的电路图。其中在如图3所示的实施方式中并联的可变电阻器VR1、电阻R1、电容Cl以外再并联ー个瞬态ニ极管TVS。其中瞬态ニ极管TVS的正极与ニ极管Dl的负极相连接，瞬态ニ极管TVS的负极与并联的可变电阻器VRl与电阻R1、电容Cl相连接。在本发明第二实施方式更优选的实施方式中，将串联的可变电阻器VRl与保护电阻器R2与电阻R1，电容Cl并联。该RCD吸收电路的整体エ作原理与第一实施方式相类似。额外增加的瞬态ニ极管TVS的參数根据漏感和钳位电压的大小来确定，当承受ー个高能量的大脉冲时，其工作阻抗立即降至极低的导通值，从而允许大电流通过，同时把电压钳制在预定水平。空载和轻载时，瞬态ニ极管TVS不工作；ニ极管D1、电阻R1、保护电阻R2、可变电阻器VR1、电容Cl起箝位和改变吸收功率的作用；在重载或满载的时候，瞬态ニ极管TVS起钳位作用，保证电压尖峰不会损害开关管Ql。该第二实施方式的吸收电路尤其适用于输出功率较大或变压器Tl漏感大的场合，此时，电容Cl可以适当用小容量的值，从而减小损耗。图5为TRIAC调光器与根据本发明第二实施方式的一个示例LED照明驱动电源电路图。输入端通过TRIAC调光器与交流-直流变换器相连接，交流-直流变换器优选的是全桥式整流电路，经过整流后的输入电压电流进入变压器初级电路，并通过变压器次级与输出部分相连接，输出部分的末端与一组串联的LED照明ニ极管相连接。其中输出部分对变压器耦合过来的电压电流进行整流滤波。RCD吸收电路连接在变压器初级。其中PWM控制器是为了保证开关电源工作，因此本领域任何能够调光的集成电路均可以，例如SSL2101，2102等。PWM控制电路通过反馈网络连接到输出部分，其中反馈网络为反馈环路，保证线路的稳定。刚启动的时候，通过LED照明ニ极管的电流较小，启动以后，通过改变TRIAC调光器的导通角，LED照明ニ极管的电压、电流可随之改变大小，也就是可以改变LED的亮度。以上两种实施方式的RCD吸收电路中电阻R1、保护电阻R2的精度至少为1%，可变电阻器VRl的精度至少为10%，电容Cl的精度高于10%。电阻Rl的取值一般大于保护 电阻R2，较大取值的电阻Rl能够保证电路的顺利工作。启动时，在TRIAC调光器的同一导通角，及相同的输入电压下，现有的不含改进RCD吸收电路的LED照明驱动电源的输出电流在小于I毫安至6毫安之间的范围波动(此范围依不同的输出电流而不同，但共同的特点是范围都很大)，含有上述改进RCD吸收电路的LED照明驱动电源启动时的输出电流，即图5中流过LED1, LED2上的电流，稳定于上述范围之间ー个相对固定的值，由于输出电流波动范围比较小，维持在输出电流额定值1。*1% ±20%，例如，当输出电流为350mA时，工程上将启动时的输出电流稳定在2. 8-4. 2mA范围，输出电流的稳定保证了 LED的启动一致，以及亮度一致。此外，本发明还提供了ー种利用该TRIAC调光器控制LED照明驱动电源的方法。在相同输入电压的条件下，首先利用标准品调节TRIAC调光器到一定的导通角，使得输出电流为满载电流的1%，固定该导通角。而后利用该TRIAC调光器对LED照明驱动电源，调节VRl，使得通过LED照明ニ极管的输出电流一致。虽然在这里已经图示和描述了具体实施例，但是所属领域普通技术人员应该理解，各种变更和/或等效实施方式可以替代所示和所描述的具体实施例，而不背离本发明的范围。本发明g在涵盖这里所讨论的具体实施例的任何修改或变型。例如，可以将上述方法制备的导线缠绕在一起形成缆线，例如利用交替的UV标记和非标记导线。因此，本发明旨在仅受权利要求及其等效物的限制。
权利要求
1.ー种RCD吸收电路,包括第一电阻、电容和ニ极管,其中第一电阻与电容并联后与ニ极管串联，第一电阻与电容并联的一端与ニ极管的负极相连，另一端构成RCD吸收电路的第一接线端，ニ极管的正极构成RCD吸收电路的第二接线端；其特征在于，所述RCD吸收电路还包括与所述第一电阻和所述电容并联的RCD吸收电路功率调节部件。
2.根据权利要求I所述的RCD吸收电路，其特征在于所述RCD吸收电路功率调节部件为可变电阻器。
3.根据权利要求I所述的RCD吸收电路，其特征在于所述RCD吸收电路功率调节部件为串联的第二电阻器和可变电阻器。
4.根据权利要求2所述的RCD吸收电路，其特征在于所述可变电阻器的阻值范围为几十千欧到几百千欧。
5.根据权利要求3所述的RCD吸收电路，其特征在于第二电阻器的阻值为几十千欧以保护可变电阻器不被误操作为O欧。
6.根据权利要求1-5之一所述的RCD吸收电路，其特征在于该RCD吸收电路还包括与RCD吸收电路功率调节部件并联的瞬态ニ极管，所述瞬态ニ极管的正极与第二接线端相连接，所述瞬态ニ极管的负极第一接线端相连接。
7.一种可调光LED电源系统，其由调光器控制，该系统包括 至少ー个LED照明驱动电源电路；其中每个所述LED照明驱动电源电路包括 交流到直流变换器，其与调光器配合； 变压器，用于储能和变换电压的作用； 输出部分，用于整流滤波的作用，给LED供电以提供照明；以及 PWM控制器和开关管，用于对输出部分进行控制； 其特征在于，所述LED照明驱动电源电路应用了如权利要求1-6之一所述的RCD吸收电路，其中第一接线端和第二接线端分别与变压器输入部分的两端相连且第一接线端与交流到直流变换器的输出端相连。
8.根据权利要求7所述的可调光LED电源系统，其特征在于所述调光器为TRIAC调光器。
9.根据权利要求7所述的可调光LED电源系统，其特征在于所述有ー个或多个LED照明驱动电源并联后与TRIAC调光器串联。
10.ー种利用调光器对LED照明驱动电源进行的调光方法，包括 在LED照明驱动电源中设置如权利要求1-6之一的RCD吸收电路， 以ー个LED照明驱动电源作为标准电源， 根据该标准电源将调光器调整到一定的导通角， 在输出电流为满载电流I %左右的时候，固定该导通角， 利用该导通角对待测LED照明驱动电源进行测试， 调节RCD吸收电路中的功率调节部件，使得通过LED的输出电流一致。
全文摘要
本发明涉及一种RCD吸收电路，应用该电路的可调光LED电源系统及调光方法。该RCD吸收电路包括第一电阻、电容和二极管，其中第一电阻与电容并联后与二极管串联，第一电阻与电容并联的一端与二极管的负极相连，另一端构成RCD吸收电路的第一接线端，二极管的正极构成RCD吸收电路的第二接线端；其特征在于，所述RCD吸收电路还包括与所述第一电阻和所述电容并联的RCD吸收电路功率调节部件。本发明的有益效果在于，使用了该吸收电路的调光器改变了启动时传输到输出端的功率，达到使得多组LED照明驱动电源输出电流能够一致的效果，使得LED能同时且一致地发光。
文档编号H02M3/335GK102647077SQ20111004096
公开日2012年8月22日 申请日期2011年2月18日 优先权日2011年2月18日
发明者徐长城 申请人:鸿科电子实业有限公司