泄放电路及泄放电流控制方法及LED控制电路与流程

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种泄放电路及泄放电流控制方法及LED控制电路。

背景技术：

LED灯由于其比传统的荧光灯和白炽灯更节能环保，所以LED灯正在慢慢替换现有的荧光灯和白炽灯。在带有可控硅调光器的白炽灯中，也同样希望采用LED灯来替换，因而LED需兼容可控硅调光器。但是，将在LED灯来替换白炽灯的应用中，由于在可控硅导通时，其输出端电压会有较大的电压变化率(dv/dt)，导致在输入端产生较大的浪涌电流。此浪涌电流震荡幅度大，持续时间短，极易造成可控硅的误关断，影响LED驱动电路的稳定工作，使LED灯产生闪烁；另外，可控硅器件的输入电流需大于其维持电流，当输入电流小于维持电流时，极易造成可控硅的关断，同样会导致LED的闪烁。为了解决上述技术问题，现有技术中采用如下方案，但仍存在一定的技术缺陷。

如图1所示，为一种现有技术的无源泄放方案，采用RC作为无源泄放。该方案结构简单、成本低。但是在工频周期尾部并不可以提供可控硅维持导通所需的电流。由于电容C00在可控硅导通时充至vin或接近vin，之后通过电阻R00放电，由于RC时间常数大，在半周的中部甚至尾部放电，反而减小了输入电流，不利于可控硅的稳定导通。

如图2所示，为现有技术的一种有源泄放电路。通过电阻R02采样输入电流，并且控制泄放电流iblr，使得输入电流不小于VREF0/R02，保证可控硅的导通。该方案可以在全输入范围内对输入电流做补偿，弥补了RC方案尾部无法提供电流的缺点。由于需要保证输入电流一直不小于VREF0/R02，此方案存在效率低下、温升高等缺点，对于系统的可靠性产生不利影响，增加了成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种功耗小、效率高的泄放电路及泄放电流控制方法及LED控制电路，用以解决现有技术存在的技术问题。

本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的泄放电路，包括：

电流调节电路，包括调整管和与所述调整管串联的电流源或/电阻；交流输入经可控硅调光器和整流桥得到输入电压对负载供电，所述电流调节电路的两端分别与输入电压的高低电位端连接；

泄放控制电路，与所述调整管的控制端连接；当所述输入电压低于所述阈值电压时，则通过调节调整管的控制端使得电流调节电路产生泄放电流，直到输入电流或负载电流大于阈值电流，则通过调节调整管的控制端使得泄放电流为零。

作为优选，所述的泄放控制电路包括输入电压检测电路、负载电流检测电路和逻辑电路，所述的逻辑电路与调整管的控制端连接，所述的输入电压检测电路采样输入电压，并与阈值电压进行比较，其比较结果输出至逻辑电路，所述的负载电流检测电路采样负载电流，并与阈值电流进行比较，其比较结果输出至逻辑电路，所述逻辑电路接收所述输入电压检测电路的比较结果和负载电流检测电路的比较结果。

作为优选，所述的泄放控制电路包括负载电流检测电路、泄放电流检测电路和逻辑电路，所述的逻辑电路与调整管的控制端连接，所述的负载电流检测电路采样负载电流，并与阈值电流进行比较，其比较结果输出至逻辑电路，所述的泄放电流检测电路采样所述泄放电流，并与泄放阈值进行比较，其比较结果输出至逻辑电路，所述逻辑电路接收所述负载电流检测电路的比较结果和泄放电流检测电路的比较结果。

作为优选，所述输入电压低于所述阈值电压的判断是指，所述负载电流检测电路检测到所述负载电流小于所述阈值电流，经过第一时间后，判定所述输入电压低于所述阈值电压；所述第一时间为，在负载电流为0时使能电流调节电路，所述输入电流检测电路检测到所述输入电流小于所述阈值电流，并开始计时，当所述泄放电流检测电路检测到所述泄放电流小于所述泄放阈值时，计时结束，所计时间作为第一时间。

作为优选，当所述输入电压低于所述阈值电压时，经第二时间后，再产生泄放电流。

本发明的另一技术解决方案是，提供一种以下步骤的泄放电流控制方法，包括：

交流输入经可控硅调光器和整流桥得到输入电压对负载供电，将电流调节电路的两端分别与输入电压的高低电位端连接，包括调整管和与所述调整管串联的电流源或/电阻；

在所述调整管的控制端连接有泄放控制电路；当所述输入电压低于所述阈值电压时，则通过调节调整管的控制端使得电流调节电路产生泄放电流，直到负载电流大于阈值电流，则通过调节调整管的控制端使得泄放电流为零。

作为优选，所述输入电压低于所述阈值电压的判断是指，所述负载电流检测电路检测到所述负载电流小于所述阈值电流，经过第一时间后，判定所述输入电压低于所述阈值电压；所述第一时间为，在负载电流为0时使能电流调节电路，所述负载电流检测电路检测到所述负载电流小于所述阈值电流，并开始计时，当所述泄放电流检测电路检测到所述泄放电流小于所述泄放阈值时，计时结束，所计时间作为第一时间。

作为优选，当所述输入电压低于所述阈值电压时，经第一延迟时间后，再产生泄放电流。

本发明的又一技术解决方案是，提供一种以下结构的LED控制电路，

采用本发明的电路结构和方法，与现有技术相比，具有以下优点：本发明该方案可应用于线性驱动方案，所述的阈值电压为过零值，当输入电压过零时，此时负载电流为零，设置第二时间作为延迟时间，使能泄放电流，当可控硅调光器导通时，为使得输入电流大于维持电流，泄放电流大于可控硅调光器的维持电流，用于维持可控硅调光器的导通；当负载电流大于可控硅调光器的维持电流时，泄放电流不使能，降低了功耗，本发明在保证调光效果前提下，减小了泄放电路的功耗，提高了系统效率与系统可靠性。

附图说明

图1为现有技术的包括无源泄放电路的LED控制电路；

图2为现有技术的包括有源泄放电路的LED控制电路；

图3为泄放电路实施例一的电路结构示意图；

图4为泄放电路实施例一流程框图；

图5为泄放电路实施例二电路结构图；

图6为泄放电路实施例二流程框图；

图7为泄放电路实施例二工作波形图；

图8为泄放电路实施例三电路结构图；

图9(a)为泄放电路实施例三得到第一时间T1流程框图；

图9(b)为泄放电路实施例三流程框图；

图10为泄放电路实施例三工作波形图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参考图3所示，示意了本发明的泄放电路实施例一的电路结构，以其应用于线性驱动的LED控制电路中为例。LED控制电路包括泄放电路和LED驱动电路，所述的泄放电路被用于解决在可控硅调光器下的由输入电流过小造成的闪烁问题，并克服现有技术所存在的技术缺陷。其输入电源为交流输入，所述交流输入经可控硅调光器U02和整流桥U01后输出直流的输入电压vrec，即作为LED负载的输入电压。交流输入经过可控硅调光器U02连接到整流桥U01，整流桥的正输出端与二极管D00的阳极连接，LED驱动电路正端与所述二极管D00的阴极连接。通常LED驱动电路会呈现一定容性，因此，在vrec和LED驱动电路之间加入二极管D00；当交流输入的绝对值降低时，LED驱动电路由于具有容性，其电压会降低较慢，加入了二极管D00和输入电压vrec检测电路的采样电阻会将vrec电压跟随交流输入的绝对值，从而保证对输入电压采样的准确度。

所述的泄放电路包括电流调节电路和泄放控制电路，所述的电流调节电路包括调整管M00和与所述调整管串联的电流源I10，也可以使用电阻和调整管串联的形式。电流源I10的一端连接到整流桥的正输出端，调整管M00的另一端连接到整流桥U01的负输出端。当输入电压vrec低于阈值电压，则逻辑电路U12控制电流调节电路产生泄放电流，所述泄放电流为iblr，并使得泄放电流一直存在，直到负载电流iin2大于阈值电流，所述逻辑电路U12控制泄放电流为0。

所述的泄放控制电路与所述调整M00管的控制端连接；通过输入电压检测电路检测输入电压vrec，当所述输入电压vrec低于所述阈值电压时，则通过调节调整管M00的控制端使得电流调节电路产生泄放电流，通过负载电流检测电路检测负载电流iin2直到负载电流大于阈值电流，则通过调节调整管的控制端使得泄放电流iblr为零。所述的泄放电流检测电路用于流经电流调节电路的泄放电流iblr，通过检测泄放电流iblr再结合计时，可以判断输入电压低于阈值电压的时刻。

当输入电压vrec低于阈值电压时，延时第二时间T2，再使能泄放电流，可以减小最大导通角，从而减小大导通角时的泄放功耗。本实施例中的阈值电压一般情况是指过零点，但是根据电路的实际，则与零点有一定偏差，例如，二极管D00的引入，那么此时的过零点一般为二极管D00正向导通的压降。

参考图4所示，示意了图3所示泄放电路实施例一的流程框图，具体过程如下：先检测输入电压vrec是否低于阈值电压，若是，则延时第二时间T2，若否则继续检测输入电压vrec；延时T2之后，使得泄放电流使能，即产生泄放电流iblr；然后，检测负载电流iin2是否不小于阈值电流，所述的阈值电流一般大于可控硅调光器的维持电流，若是则继续检测负载电流iin2，若否，则使得泄放电流iblr不使能，即使得泄放电流为零。

参考图5所示，示意了本发明的泄放电路实施例二的电路结构，以其应用于线性驱动的LED控制电路中为例。实施例一和实施例二的不同之处在于，其中所述的泄放控制电路包括输入电压检测电路和负载电流检测电流，没有使用泄放电流检测电路，同时将输入电压检测电路和负载电流检测电流的结构更具体化了。

输入电压检测电路通过电阻分压，采样输入电压vrec，采样电压和参考电压VREF1比较，当采样电压大于参考电压VREF1时，则比较器U10的输出ZVD为低；当采样电压小于参考电压VREF1时，比较器U10的输出ZVD为高。输入电压vrec检测电路用于检测输入电压的过零点。由于LED驱动电路会呈现一定容性，因此，在vrec和LED驱动电路之间加入二极管D00。当交流输入的绝对值降低时，LED驱动电路由于具有容性，其电压会降低较慢，加入了二极管D00和输入电压vrec检测电路的采样电阻会将vrec电压跟随交流输入的绝对值，从而保证对输入电压采样的准确度。输入电压vrec检测电路不仅限于该实施例中的方式，其他输入电压检测方式会在后面的实施例中涉及，也可以用到该实施例中。当LED驱动电路为线性电路时，可以通过在LED驱动电路的输出端到整流桥的负输出端之间加入采样电阻R40来采样LED电流，当二极管D00导通时，由于输入电压vrec检测电路的电流远小于LED电流，经过采样电阻R40的电流近似为电流iin2。尤其在LED电流较大时，经过电阻R40的电流等于电流iin2。采样电阻R40的采样电压为RS，连接到比较器U40的负输入端，比较器U40的正输入端接参考电压VREF4。当RS电压大于VREF4时，比较器U40的输出ZC为低；否则U40输出为高。负载电流iin2的检测方式不仅限于该实施例中的方式，由于这里采用了线性驱动，因此使用采样电阻的方式来检测电流是比较方便的。

参考图6所示，示意了图5所示泄放电路实施例二的流程框图，以其应用于线性驱动的LED控制电路中为例。参考图7所示，示意了泄放电路实施例二的工作波形。结合图6和7来进一步阐述实施例二的工作过程和信号对应关系。

输入电压vrec检测电路的输出ZVD和负载电流iin2检测电路的输出ZC都连接到逻辑电路U12，逻辑电路U12的输出连接到泄放电路的输入。逻辑电路判断输入电压vrec检测电路的输出ZVD是否为高，即检测输入电压vrec是否低于一定值(一般为过零点)，当ZVD为高，则延时第二时间T2，将输出VG拉高，即图7中的t11时刻(波形图中没有加入延时T2)。适当加长T2可以用于减小TRIAC最大导通角，可进一步减小大导通角时的泄放功耗。此时，由于电压vrec小于LED负载的正向导通压降VF，因此LED电流为零，即ZC为高。在t11-t12之间，由于可控硅调光器未导通，输入电压vrec为低，VG一直为高，泄放电路使能，但是泄放电流为0。在t12时刻，可控硅调光器导通，由于输入电压vrec低于LED负载的正向导通压降VF，LED电流为0，即iin2＝iLED＝0，iin3＝iblr，泄放电路的电流iblr用于维持可控硅调光器的导通。电阻R40上压降RS为零，ZC仍旧为高。在t13时刻，当输入电压vrec达到LED的正压导通压降，LED负载上有电流，并且该电流可以维持可控硅的正常导通，此时，ZC信号由高变低，逻辑电路的输出VG由高变低，泄放电路不使能，开关管M00关断，泄放电流为0。在t13-t14时刻，输入电压vrec一直大于LED的正压导通压降VF。在t14时刻，输入电压vrec小于LED的正压导通压降VF，LED电流为0，且泄放电路不使能，因此输入电流iin3也为0，直到t15时刻，ZVD为高，泄放电路使能。

参考图8所示，示意了本发明的泄放电路实施例三的电路结构，以其应用于线性驱动的LED控制电路中为例。实施例三和实施例二的不同之处在于，二者判断输入电压vrec低于阈值电压(即过零点)的方式不同，实施例二通过直接比较的方式，实施例三则通过计时的方式，优点在于无需进行电阻分压采样，由于实施例二中的分压电阻需要高压电阻，而高压电阻在芯片内成本高，且和低压电阻匹配性差，不利于电路的集成。同时需要采样泄放电路作为判断的时间节点，故在实施例二的基础上，增加了泄放电路检测电路。

参考图9(a)所示，示意了本发明的泄放电路实施例三中得到第一时间T1的流程框图，其中，第一时间T1为负载电流iin2过零点(从电流大于0到电流为0)到输入电压vrec过零点之间的时间。逻辑电路中的CTL信号用于记录逻辑电路是否已经保存好第一时间T1。当CTL＝1时，表示未保存好T1，还在对第一时间T1进行采样；当CTL＝0时，表示已经保存好T1。系统初始时，CTL＝1。当vrec大于二极管的正向导通压降VF时，则负载电流iin2有电流，比较器U40的输出ZC为低；当vrec小于VF时，则负载电流iin2为0，ZC为高，逻辑电路U12使能泄放电流，即控制VG为高。和实施例二不同的是，在对第一时间T1进行采样时，在图7的t14-t15时刻，泄放电路仍旧使能，电阻R50检测泄放电路上的电流，当泄放电流iblr为0时，比较器U50的输出ZCBLD为高。此时，逻辑电路U12记录从ZC的上升沿和ZCBLD的上升沿之间的时间，记录为T1，并将T1保存到逻辑电路U12中。当逻辑电路U12保存完第一时间T1后，CTL被置为0，并且在t14-t15时刻，泄放电路不使能。

参考图9(b)所示，示意了本发明的泄放电路实施例三中，得到第一时间T1后，检测输入电压vrec过零点的流程框图。由于实施例二和三的其中一个目的就是要判断输入电压vrec的过零点，二者的信号关系可以相互结合或替换。故本附图中，将图8中的相应信号用来表征图5中输入电压与阈值电压的比较结果ZVD，将相应信号代入即可。当逻辑电路已经保存好T1后，则可以不检测vrec电压而得到ZVD信号。初始时ZVD＝0，即表示输入电压vin为高，逻辑电路U12判断LED驱动电路是否有电流，即判断ZC信号是否为1，当LED驱动电路电流为0，则ZC＝1，延时T1后，则ZVD＝1，即表示输入电压为0，即得到了输入电压过零信号。继续判断ZC信号，当输入电压的绝对值大于LED压降VF，则LED驱动电流有电流，即ZC＝0，则ZVD＝0。将ZVD信号代入到图6中的流程框图，即可得到图6的流程框图。

参考图10所示，示意了本发明的泄放电路实施例三的工作波形。基于本实施例的波形与实施例二略有不同，但是其解决的技术问题和技术问题的解决思路是一致的。

除此之外，虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。