一种高功率因数原边反馈切相调光LED驱动电路的制作方法

本发明总体涉及模拟和数字信号处理，具体涉及高功率因数可切相调光的LED驱动电路。

背景技术：

目前LED可切相调光驱动电路普遍存在功率因数不高于0.7(<0.7)，或在非切相调光状态下对输入电压的适应性差的情况，输入功率往往随着输入电压变化而变化，两种使用状态下的兼容性不理想。个别效果好的方案都存在控制芯片昂贵的问题。市场上很难找到简单、廉价、效果好的LED切相调光驱动电路，对用LED灯替换白炽灯进行切相调光的应用产生限制，不利于节能。

技术实现要素：

本发明提供了一种高功率因数原边反馈切相调光LED驱动电路，全波整流电路、去耦电路、EMC抑制电路、供电电路、可控硅匹配电路、环路补偿调整电路、高功率因数原边反馈恒流控制电路和输出控制电路，该LED驱动电路利用所述高功率因数原边反馈恒流控制电路控制输出到LED的电流，通过所述环路补偿调整电路检测全波整流电路整流后的输入电压的波形，在输入电压没有切相时，在较宽的输入电压范围内实现输出到LED的电流保持恒定，并进行有源功率因数校正，使得LED驱动电路具有高功率因数；在输入电压有切相时，根据切相角的变化改变高功率因数原边反馈恒流控制电路的环路补偿参数，使得在每个半波周期内输出到LED的电流不再保持恒定，而随着切相角的变化而变化，从而实现调光。

根据该LED驱动电路的示例实施方式，全波整流电路将输入电流电变为正半周直流电提供到去耦电路、可控硅匹配电路以及环路补偿调整 电路；去耦电路将环路补偿调整电路的检测输入端与其他使用正半周直流电的电路隔离开，使得环路补偿调整电路能够检测输入切相电压，免受其他电路影响；EMC抑制电路抑制LED驱动电路本身的电磁干扰信号，使得LED驱动电路符合安全规格要求；供电电路提供高功率因数原边反馈恒流控制电路的启动电压和正常工作电压；可控硅匹配电路包括交流负载电路和尖峰限流电路，用于维持可控硅的可靠导通；环路补偿调整电路检测切相调光信号，调整所述高功率因数原边反馈恒流控制电路的环路补偿参数；高功率因数原边反馈恒流控制电路实现电路在非切相调光时的高功率因数和较宽的使用电压范围内输出到LED的电流恒定，以及在切相调光时，根据环路补偿调整电路的调整信号，使得输出到LED的电流随着切相角的变化而变化，从而实现切相调光功能；输出控制电路执行高功率因数原边反馈恒流控制电路的驱动信号，实现对LED电流的控制，并同时将相关的电信号反馈给高功率因数原边反馈恒流控制电路。

根据该LED驱动电路的示例实施方式，高功率因数原边反馈恒流控制电路包括：电源供应端VCC、接地端GND、反馈信号采样端FB、电流采样端CS、环路补偿点COM和功率场效应管驱动端GATE，其中高功率因数原边反馈恒流控制电路的电源供应端VCC与供电电路的电源供应端VCC相连；高功率因数原边反馈恒流控制电路的接地端GND分别与EMC抑制电路的接地端GND、供电电路4的接地端GND、可控硅匹配电路的输出端53、环路补偿调整电路的接地端GND与输出控制电路的接地端GND相连；反馈信号采样端FB与供电电路的输入端42相连；电流采样端CS与输出控制电路的输入端83相连；环路补偿点COM与环路补偿调整电路的输出端62相连；功率场效应管驱动端GATE与输出控制电路8的第一输入端(82)相连。

根据该LED驱动电路的示例实施方式，环路补偿调整电路包括：电容器C5、二极管D5、电阻器R6和电阻器R8，其中电阻器R6的一端与全波整流电路的正输出端13相连，电阻器R6的另一端与电阻器R8的一端和二极管D5的负极相连；电阻器R8的另一端与电容器C5的一端相连并且作为环路补偿调整电路的接地端GND；二极管D5的正极与电容 器C5的另一端相连作为环路补偿调整电路的输出端62，环路补偿调整电路的输出端62与高功率因数原边反馈恒流控制电路的环路补偿点COM相连。

根据该LED驱动电路的示例实施方式，去耦电路包括二极管D2，二极管D2的正极与全波整流电路的正输出端13相连；二极管D2的负极连接到EMC抑制电路的输入端31。

根据该LED驱动电路的示例实施方式，可控硅匹配电路包括：电阻器R1、电阻器R2、电阻器R3、电阻器R4、电阻器R5、电容器C2、三极晶体管Q1和场效应管Q2，其中电阻器R5的一端与电容器C2的一端相连组成交流负载电路，电阻器R5的另一端与去耦电路的输出端22相连，电容器C2的另一端与三极晶体管Q1的发射极、电阻器R2的一端相连并连接到全波整流电路的负输出端14；三极晶体管Q1的基极与电阻器R1的一端相连；三极晶体管Q1的集电极与场效应管Q2的栅极、电阻器R3的一端相连；电阻器R3的另一端连接到供电电路4的电源端VDD；场效应管Q2的源极与电阻器R1的另一端、电阻器R2的另一端、电阻器R4的一端相连；场效应管Q2的漏极与电阻器R4的另一端相连组成可控硅匹配电路的输出端53，可控硅匹配电路的输出端53连接到环路补偿调整电路的接地端GND。

根据该LED驱动电路的示例实施方式，供电电路包括：电阻器R7、电阻器R9、电阻器R10、电阻器R12、电容器C4、二极管D4和变压器T1的副绕组，其中电阻器R7的一端与电阻器R9的一端、电容器C4的一端相连组成供电电路的电源供应端VCC，供电电路的电源供应端VCC分别连接到可控硅匹配电路和高功率因数原边反馈恒流控制电路；所述电阻器R7的另一端连接到EMC抑制电路的输出端32；电阻器R9的另一端与二极管D4的负极相连；二极管D4的正极与电阻器R10的一端、变压器T1的副绕组的T1-0端相连；电阻器R10的另一端与电阻器R12的一端相连并且连接到高功率因数原边反馈恒流控制电路的反馈信号采样端FB；电阻器R12的另一端与电容器C4的另一端、变压器T1的副绕组的T1-1端相连组成供电电路的接地端GND。

根据该LED驱动电路的示例实施方式，输出控制电路包括：电阻器 R11、电阻器R13、电容器C6、电容器C7、二极管D6、场效应管Q3和变压器T1的主绕组，其中电阻器R11的一端与场效应管Q3的栅极相连，电阻器R11的另一端连接到高功率因数原边反馈恒流控制电路的功率场效应管驱动端GATE；电阻器R13的一端与第三场效应管Q3的源极相连组成输出控制电路的输入端83，该输出控制电路的输入端83连接到高功率因数原边反馈恒流控制电路的电流采样端CS；电阻器R13的另一端与电容器C7的一端相连作为输出控制电路的接地端GND；场效应管Q3的漏极与二极管D6的正极、变压器T1的主绕组的T1-4端相连；二极管D6的负极与电容器C7的另一端、电容器C6的正极相连作为输出到LED的正输出端LED+；电容器C6的负极与变压器T1主绕组的T1-3端相连作为输出到LED的负输出端LED-，并且LED的负输出端LED-连接到EMC抑制电路的输出端32。

根据该LED驱动电路的示例实施方式，EMC抑制电路包括：电容器C1、电容器C3、电感器L1，其中电容器C1的一端与电感器L1的一端相连，并且连接到去耦电路的输出端22；电容器C1的另一端与电容器C3的一端相连作为EMC抑制电路的接地端GND；电容器C1的另一端与电感器L1的另一端相连作为EMC抑制电路的输出端32。

根据该LED驱动电路的示例实施方式，全波整流电路包括：整流桥D1、保险器F1和压敏电阻器RV1，其中保险器F1的一端与整流桥D1的一个交流输入端、压敏电阻器RV1的一端相连；保险器F1的另一端连接到输入交流电的火线L；压敏电阻器RV1的另一端与整流桥D1的另一个交流输入端相连，并连接到输入交流电的零线N；整流桥D1的正端作为所述全波整流电路1的正输出端，其负端作为全波整流电路1的负输出端。

本LED驱动电路既满足正常输入交流电下使用的良好电参数，也满足切相调光功能的需求；并且高功率因数原边反馈恒流控制电路的相关芯片非常低廉，整体实现成本低，很好地解决了现行LED切相调光面对的成本和性能问题。

附图说明

图1是根据本发明的一个示例实施例的电路原理框图。

图2是根据本发明的一个示例实施例的更详细的电路原理图。

具体实施方式

图1是根据本发明的一个示例实施例的电路原理框图。如图1所示，在一个示例实施例中，LED驱动电路包括：全波整流电路1、去耦电路2、EMC抑制电路3、供电电路4、可控硅匹配电路5、环路补偿调整电路6、高功率因数原边反馈恒流控制电路7和输出控制电路8。全桥整流电路1连接到输入交流电，将输入交流电整流为正半周直流电，从而提供到去耦电路2、可控硅匹配电路5以及环路补偿调整电路6。去耦电路2将环路补偿调整电路6的检测输入端与其他使用正半周直流电的电路隔离开，使得环路补偿调整电路6能够检测输入切相电压，免受其他电路影响。EMC抑制电路3抑制LED驱动电路本身的电磁干扰信号，使得LED驱动电路符合安全规格要求。供电电路4提供高功率因数原边反馈恒流控制电路7的启动电压和正常工作电压。可控硅匹配电路5包括交流负载电路和尖峰限流电路，用于维持可控硅的可靠导通。环路补偿调整电路6检测切相调光信号，调整高功率因数原边反馈恒流控制电路7的环路补偿参数。高功率因数原边反馈恒流控制电路7实现电路在非切相调光时的高功率因数和较宽的使用电压范围内输出到所述LED的电流恒定，以及在切相调光时，根据所述环路补偿调整电路6的调整信号，使得输出到LED的电流随着切相角的变化而变化，从而实现切相调光功能；输出控制电路8执行高功率因数原边反馈恒流控制电路7的驱动信号，实现对LED电流的控制，并同时将相关的电信号反馈给所述高功率因数原边反馈恒流控制电路7。

图2是根据本发明的一个示例实施例的更详细的电路原理图。在一个示例实施例中，高功率因数原边反馈恒流控制电路7包括：电源供应端VCC、接地端GND、反馈信号采样端FB、电流采样端CS、环路补偿点COM和功率场效应管驱动端GATE，其中高功率因数原边反馈恒流控制电路7的电源供应端VCC与供电电路4的电源供应端VCC相连；高功率因数原边反馈恒流控制电路7的接地端GND分别与EMC抑制电路 3的接地端GND、供电电路4的接地端GND、可控硅匹配电路5的输出端53、环路补偿电路6的接地端GND与输出控制电路8的接地端GND相连；反馈信号采样端FB与供电电路4的输入端42相连；电流采样端CS与输出控制电路8的输入端83相连；环路补偿点COM与环路补偿调整电路6的输出端62相连；功率场效应管驱动端GATE与输出控制电路8的输入端82相连。

在一个示例实施例中，环路补偿调整电路6包括：电容器C5、二极管D5、电阻器R6和电阻器R8，其中电阻器R6的一端与全波整流电路1的正输出端13相连，电阻器R6的另一端与电阻器R8的一端和二极管D5的负极相连；电阻器R8的另一端与电容器C5的一端相连并且作为环路补偿调整电路6的接地端GND；二极管D5的正极与电容器C5的另一端相连作为环路补偿调整电路6的输出端62，环路补偿调整电路6的输出端62与高功率因数原边反馈恒流控制电路7的环路补偿点COM相连。

在一个示例实施例中，去耦电路2包括二极管D2，二极管D2的正极与全波整流电路1的正输出端13相连；二极管D2的负极连接到EMC抑制电路3的输入端31。

在一个示例实施例中，可控硅匹配电路5包括：电阻器R1、电阻器R2、电阻器R3、电阻器R4、电阻器R5、电容器C2、三极晶体管Q1和场效应管Q2，其中电阻器R5的一端与电容器C2的一端相连组成交流负载电路，电阻器R5的另一端与去耦电路的输出端22相连，电容器C2的另一端与三极晶体管Q1的发射极、电阻器R2的一端相连并连接到全波整流电路1的负输出端14；三极晶体管Q1的基极与电阻器R1的一端相连；三极晶体管Q1的集电极与场效应管Q2的栅极、电阻器R3的一端相连；电阻器R3的另一端连接到供电电路4的电源端VDD；场效应管Q2的源极与电阻器R1的另一端、电阻器R2的另一端、电阻器R4的一端相连；场效应管Q2的漏极与电阻器R4的另一端相连组成可控硅匹配电路5的输出端53，可控硅匹配电路5的输出端53连接到环路补偿调整电路6的接地端GND。

在一个示例实施例中，供电电路4包括：电阻器R7、电阻器R9、电阻器R10、电阻器R12、电容器C4、二极管D4和变压器T1的副绕组， 其中电阻器R7的一端与电阻器R9的一端、电容器C4的一端相连组成供电电路4的电源供应端VCC，供电电路4的电源供应端VCC分别连接到可控硅匹配电路5和高功率因数原边反馈恒流控制电路7；所述电阻器R7的另一端连接到EMC抑制电路3的输出端32；电阻器R9的另一端与二极管D4的负极相连；二极管D4的正极与电阻器R10的一端、变压器T1的副绕组的T1-0端相连；电阻器R10的另一端与电阻器R12的一端相连并且连接到高功率因数原边反馈恒流控制电路7的反馈信号采样端FB；电阻器R12的另一端与电容器C4的另一端、变压器T1的副绕组的T1-1端相连组成供电电路4的接地端GND。

在一个示例实施例中，输出控制电路8包括：电阻器R11、电阻器R13、电容器C6、电容器C7、二极管D6、场效应管Q3和变压器T1的主绕组，其中电阻器R11的一端与场效应管Q3的栅极相连，电阻器R11的另一端连接到高功率因数原边反馈恒流控制电路7的功率场效应管驱动端GATE；电阻器R13的一端与第三场效应管Q3的源极相连组成输出控制电路8的输入端83，该输出控制电路8的输入端83连接到高功率因数原边反馈恒流控制电路7的电流采样端CS；电阻器R13的另一端与电容器C7的一端相连作为输出控制电路8的接地端GND；场效应管Q3的漏极与二极管D6的正极、变压器T1的主绕组的T1-4端相连；二极管D6的负极与电容器C7的另一端、电容器C6的正极相连作为输出到LED的正输出端LED+；电容器C6的负极与变压器T1主绕组的T1-3端相连作为输出到LED的负输出端LED-，并且LED的负输出端LED-连接到EMC抑制电路3的输出端32。

在一个示例实施例中，EMC抑制电路3包括：电容器C1、电容器C3、电感器L1，其中电容器C1的一端与电感器L1的一端相连，并且连接到去耦电路2的输出端22；电容器C1的另一端与电容器C3的一端相连作为EMC抑制电路3的接地端GND；电容器C1的另一端与电感器L1的另一端相连作为EMC抑制电路3的输出端32。

在一个示例实施例中，全波整流电路1包括：整流桥D1、保险器F1和压敏电阻器RV1，其中保险器F1的一端与整流桥D1的一个交流输入端、压敏电阻器RV1的一端相连；保险器F1的另一端连接到输入交流电 的火线L；压敏电阻器RV1的另一端与整流桥D1的另一个交流输入端相连，并连接到输入交流电的零线N；整流桥D1的正端作为所述全波整流电路1的正输出端，其负端作为全波整流电路1的负输出端。

虽然针对特定实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不偏离本发明的保护范围的情况下，可以对这些示出的实施例进行修改和改变。