本发明涉及电力电子技术，更具体地，涉及一种具有可控硅调光器的led驱动电路、电路模块及控制方法。
背景技术：
可控硅调光器是目前常用的调光方法，可控硅调光器采用相位控制方法来实现调光，即在正弦波每半个周期控制可控硅调光器导通，获得相同的导通相角。通过调节可控硅调光器的斩波相位，可以改变导通相角的大小，实现调光。
可控硅调光器的三端双向可控硅开关元件(triodeforalternatingcurrent,triac)的工作特性是：当其栅极被触发，使得元件由关断变为导通时，维持元件导通需要一最小电流，其可称为闩锁电流(latchingcurrent，或称擎住电流)。在三端双向可控硅开关元件导通后，维持其导通需要的最小电流被称为维持电流(holdingcurrent)。通常来说，维持电流与结温有关，同时，闩锁电流比维持电流大2-4倍，因此在可控硅调光器在开启时需要比较大的开启电流，导致采用可控硅调光器的led驱动电路产生较大的损耗，降低了系统了效率。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种具有可控硅调光器的led驱动电路、电路模块及控制方法，以降低可控硅调光器在开启时电流引起的损耗，从而增大led驱动电路的效率。
第一方面，提供一种电路模块，应用于具有可控硅调光器的led驱动电路，所述电路模块包括：
泄放电路，被配置为与led驱动电路的直流母线连接，并受控泄放母线电流；
控制器，被配置为在所述可控硅调光器开启后增大流过led负载的驱动电流，并控制所述泄放电路减小泄放电流。
进一步地，所述控制器被配置为在所述可控硅调光器开启后控制所述驱动电流相对于预定的输出参考值增大，并控制所述泄放电路使得所述泄放电流相对于预定的泄放参考值减小。
进一步地，所述驱动电流增大的值等于或大于所述泄放电流减小的值。
进一步地，所述控制器被配置为根据表征母线电压的参量来调节所述驱动电流和根据表征所述驱动电流的第一电流采样信号来调节所述泄放电流。
进一步地，所述控制器被配置为在所述可控硅调光器导通后预定时间内根据补偿信号调节所述驱动电流，在所述可控硅调光器导通预定时间后使得所述补偿信号叠加上所述参量来调节所述驱动电流，所述补偿信号表征第一基准电压与所述第一电流采样信号的差值。
进一步地，所述控制器被配置为在所述可控硅调光器开启时处于第一状态以使得所述补偿信号调节所述驱动电流，并在预定时间后切换为第二状态使得所述补偿信号叠加上所述参量以维持所述驱动电流与输出参考值相对应。
进一步地，所述电路模块还包括：
线性调节电路，用于调节所述led负载的驱动电流。
进一步地，所述控制器包括：
第一控制电路，被配置为在所述可控硅调光器开启后调节所述线性调节电路的控制电压以增大所述驱动电流；以及
第二控制电路，被配置为在所述可控硅调光器开启后调节所述泄放电路的控制电压以减小所述泄放电流。
进一步地，所述第一控制电路包括：
延迟单元，被配置为根据所述可控硅调光器的开启信号调节所述线性调节电路的控制电压；
补偿电路，连接在中间端和接地端之间，被配置为根据表征所述驱动电流的第一电流采样信号和第一基准电压生成补偿信号；以及
第一受控电压源，连接在所述线性调节电路的控制端和接地端之间，被配置为受控叠加所述补偿信号和表征所述母线电压的参量以调节所述线性调节电路的控制电压。
进一步地，所述延迟单元包括：
控制开关，连接在所述第一受控电压源的输入端与接地端之间；以及
单触发电路，被配置在所述可控硅调光器开启时控制所述控制开关导通使得所述补偿信号调节所述线性调节电路的控制电压，并在预定时间后控制所述控制开关关断使得所述补偿信号和所述参量叠加调节所述线性调节电路的控制电压以维持所述驱动电流与输出参考值相对应。
进一步地，所述第二控制电路包括：
第二受控电压源，被配置为根据第一电流采样信号和第二电流采样信号输出受控电压；
泄放控制电路，根据所述受控电压和第二基准电压生成所述泄放电路的控制电压，所述第二基准信号用于表征所述泄放参考值。
第二方面，提供一种具有可控硅调光器的led驱动电路，包括：
可控硅调光器，连接到交流输入电源；
整流电路，与所述可控硅调光器连接，向直流母线输出母线电压；以及
如上所述的电路模块。
第三方面，提供一种控制方法，用于控制具有可控硅调光器的led驱动电路，所述方法包括：
在所述可控硅调光器开启时控制泄放电路泄放母线电流；
在所述可控硅调光器开启后控制增大流过led负载的驱动电流，并控制减小所述泄放电路的泄放电流。
进一步地，在可控硅调光器开启后控制增大流过led负载的驱动电流，并控制减小所述泄放电路的泄放电流包括：
在所述可控硅调光器开启后控制所述驱动电流相对于预定的输出参考值增大，并控制所述泄放电流相对于预定的泄放参考值减小。
进一步地，所述驱动电流增大的值等于或大于所述泄放电流减小的值。
进一步地，通过表征母线电压的参量来调节所述驱动电流和通过表征所述驱动电流的第一电流采样信号来调节所述泄放电流。
进一步地，通过表征母线电压的参量来调节所述驱动电流包括：
在所述可控硅调光器导通后预定时间内根据补偿信号调节所述驱动电流，在所述可控硅调光器导通预定时间后使得所述补偿信号叠加上所述参量来调节所述驱动电流，所述补偿信号表征第一基准电压与所述第一电流采样信号的差值。
本发明实施例的技术方案通过在可控硅调光器导通后控制led负载的驱动电流增大，并控制泄放电路的泄放电流对应减小，降低了在可控硅调光器在开启时电流引起的损耗，从而增大了led驱动电路的效率。
附图说明
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它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是本发明实施例的led驱动电路的电路框图；
图2是本发明实施例的电路模块的电路图；
图3是现有技术的led驱动电路的工作波形图；
图4是本发明实施例的led驱动电路的工作波形图；
图5是本发明实施例的控制方法的流程图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1是本发明实施例的led驱动电路的电路框图。如图1所示，本实施例的led驱动电路包括可控硅调光器triac，电路模块1和整流电路2。可控硅调光器triac连接在交流输入端口和整流电路2之间。整流电路2用于将经过可控硅调光器triac斩波后的交流电转换为直流电输出到直流母线bus。电路模块1包括泄放电路11，控制器12、线性调节电路13和二极管d。容易理解，直流母线上也可以不连接二极管d。泄放电路11包括第二晶体管q2和第二检测元件rs2。第二检测元件rs2用于生成表征泄放电流的第二电流采样信号vis2以控制泄放电流。线性调节电路13包括第一晶体管q1和第一检测元件rs1。第一检测元件rs1用于生成表征led负载的驱动电流的第一电流采样信号vis1以调节第二晶体管q2的控制电压。在图1中，线性调节电路13将led负载集成在内。应理解，led负载也可以采用与线性调节电路中的线性器件分离的方式设置。第一检测元件rs1和第二检测元件rs2可以为电阻，也可以是其他可用于采样电流的器件。
泄放电路11与直流母线bus连接，在可控硅调光器triac开启时受控开始泄放母线电流。线性调节电路13连接在led负载的阴极与接地端之间，受控调节led负载的驱动电流。应理解，可以通过检测母线电压的突变来检测可控硅调光器triac的开启时刻。
控制器12被配置为在可控硅调光器triac开启后调节线性调节电路13的控制电压，进而增大流过led负载的驱动电流，并同时控制减小泄放电路的控制电压，进而减小泄放电流。容易理解，为了维持可控硅调光器triac导通，流过led负载的驱动电流增大的值近似等于泄放电流减小的值，当流过led负载的驱动电流增大的值较大时，流过led负载的驱动电流增大的值大于泄放电流减小的值。
优选地，控制器12被配置为在可控硅调光器triac开启后控制led负载的驱动电流相对于预定的输出参考值增大，并控制泄放电流相对于预定的泄放参考值减小。其中，预定的输出参考值为在led负载稳定工作时的期望驱动电流。预定的泄放参考值为维持调光器导通的期望泄放电流。
优选地，控制器12被配置为根据表征母线电压的参量来调节led负载的驱动电流和根据第一电流采样信号vis1来调节泄放电流。。
进一步地，控制器12被配置为通过在补偿信号上叠加表征母线电压的参量来调节led负载的驱动电流。其中，补偿信号表征第一基准电压与用于表征led负载的驱动电流的第一电流采样信号的差值。第一基准电压表征led驱动电路的输出电压期望值。
进一步地，控制器12被配置为在可控硅调光器开启时处于第一状态以使得补偿信号调节led负载的驱动电流，并在预定时间后切换为第二状态使得补偿信号叠加上表征母线电压的参量以维持led负载的驱动电流与预定的输出参考值相对应。
综上所述，本实施例通过在可控硅调光器导通后控制led负载的驱动电流增大，并控制泄放电路的泄放电流对应减小，降低了在可控硅调光器在开启时电流引起的损耗，从而增大了led驱动电路的效率。
图2是本发明实施例的电路模块的电路图。如图2所示，控制器12包括第一控制电路21和第二控制电路22。其中，第一控制电路21被配置为在可控硅调光器triac开启后调节线性调节电路的控制电压vgate以使得led负载的驱动电流iq1增大。第二控制电路22被配置为在可控硅调光器triac开启后调节泄放电路的控制电压vbld以使得泄放电流iq2减小。
优选地，第一控制电路21被配置为在可控硅调光器triac开启后控制led负载的驱动电流iq1相对于预定的输出参考值增大。第二控制电路22控制泄放电流iq2相对于预定的泄放参考值减小。其中，预定的输出参考值为在led负载稳定工作时的期望驱动电流。预定的泄放参考值为维持调光器导通的期望泄放电流。
在本实施例中，控制器12被配置为在可控硅调光器triac开启后根据表征母线电压vbus的参量来调节led负载的驱动电流和根据第一电流采样信号vis1来调节泄放电流。
优选地，控制器12被配置为在可控硅调光器triac导通后预定时间内根据补偿信号调节led负载的驱动电流，在可控硅调光器triac导通预定时间后使得补偿信号叠加上表征母线电压的参量来调节led负载的驱动电流。其中，补偿信号表征第一基准电压与第一电流采样信号vis1的差值。
如图2所示，第一控制电路21包括分压电路211、延迟单元212、补偿电路i1、第一受控电压源u1以及电容c1。其中，电容c1连接在中间端m和接地端之间。分压电路211连接在第一晶体管q1的漏极与接地端之间，被配置为采集用于表征母线电压vbus的参量vcomp。延迟单元212连接在分压电路211的输出端，被配置为受控于可控硅调光器triac的开启信号triac_on调节线性调节电路的控制电压，其中开启信号triac_on可以通过检测母线电压的突变得到，用以表征可控硅调光器triac的开启时刻。补偿电路i1连接在中间端m和接地端之间，被配置为根据第一电流采样信号vis1和第一基准电压ref生成补偿信号vc。第一受控电压源u1连接在第一晶体管q1的栅极与中间端m之间，用于将表征母线电压vbus的参量vcomp反向后与补偿信号vc叠加以生成线性调节电路的控制电压vgate。这使得线性调节电路的控制电压vgate在可控硅调光器开启预定时间后的变化与母线电压vbus的变化相反，进而使得在母线电压vbus较大时，减小流过第一晶体管q1的电流iq1，以减小第一晶体管q1的功耗，提高系统的效率。应理解，第一受控电压源u1可以将反向后的参量vcomp直接与补偿信号vc叠加，也可以将与反向后的参量vcomp成正比例的值与补偿信号vc叠加。因此，第一受控电压源u1在可控硅调光器开启时根据补偿信号vc生成线性调节电路的控制电压vgate(也即第一晶体管q1的控制电压)，在可控硅开启预定时间后补偿信号vc和表征母线电压vbus的参量vcomp叠加生成线性调节电路的控制电压vgate(也即第一晶体管q1的控制电压)。其中，第一基准电压ref用于表征预定的输出参考值。应理解，在另一种实施方式中，可以直接将延迟单元212连接在第一晶体管q1的漏极，从而省略分压电路211，也可以将分压电路与直流母线相连接或延迟单元212与直流母线直接连接以采集用于表征母线电压vbus的参量。
第二控制电路22包括泄放控制电路i2和第二受控电压源u2。其中，第二受控电压源u2被配置为根据第一电流采样信号vis1和第二电流采样信号vis2生成受控电压vs。其中第一电流采样信号vis1用于表征led负载的驱动电流iq1，第二电流采样信号vis2用于表征泄放电流iq2。泄放控制电路i2根据受控电压vs和第二基准电压ltref生成泄放电路的控制电压vbld(也即第二晶体管q2的控制电压)。其中，第二基准电压ltref用于表征预定的泄放参考值。在实施例中，补偿电路i1和泄放控制电路i2均可以采用跟随器，应理解，其他能够实现上述功能的电路结构(如差分放大器等)均可应用于本实施例中。
优选地，延迟单元212包括单触发电路oneshot和控制开关sw1。可以通过检测电路检测可控硅调光器triac是否开启，并且检测电路在检测到可控硅调光器triac开启时输出可控硅调光器triac的开启信号triac_on。例如，检测电路可以通过检测母线电压的突变来判断可控硅调光器是否开启。当可控硅调光器triac的开启信号triac_on变为有效电平时,单触发电路oneshot被触发在预定时间后输出一个持续一段预设时间宽度的脉冲，使得sw1在可控硅调光器开启预定时间后关断一段预设的时间。
第一受控电压源u1在第一状态时根据补偿信号vc生成第一晶体管的控制电压vgate，在第二状态时根据表征母线电压vbus的参量vcomp和补偿信号vc生成第一晶体管的控制电压vgate。因此，第一晶体管q1的控制电压vgate在第一状态时为第一阈值以使得在led负载在可控硅调光器开启时具有较大的驱动电流iq1，进而使得泄放电流iq2减小。在可控硅调光器triac导通预定时间后，控制器12处于第二状态，此时控制开关sw1受控关断，第一晶体管q1的控制电压vgate＝-vcomp+vc，使得线性调节电路的控制电压vgate在可控硅调光器开启预定时间后的变化与母线电压vbus的变化相反，从而使得led负载的驱动电流与输出参考值相对应。由于第一晶体管q1的控制电压在第一状态时保持较大的第一阈值，使得流过第一晶体管q1的电流(也即led负载的驱动电流)iq1在可控硅调光器开启后预定时间内相对于输出参考值增大，进而第一电流采样信号vis1增大。由于受控电压vs＝vis1-vis2，因此受控电压vs增大。第二晶体管q2的控制电压vbld＝g*(ltref-vs)，g为增益。由于受控电压vs增大，则第二晶体管q2的控制电压vbld减小，进而泄放电流iq2减小。
若在调光器开启时流入母线电压bus的输入电流(即led负载的驱动电流和泄放电流之和)为iin，则iin＝iq1+iq2。假设流过第一晶体管q1的电流iq1增大is1，则通过将第一电流采样信号vis1施加给第二控制电路22，使得流过第二晶体管q2的电流(也即泄放电流)相应地减小is1。因此，这减小了可控硅调光器triac开启阶段的电路损耗。容易理解，当泄放电流减小到较小值时，流过led负载的驱动电流iq1增大的值大于泄放电流减小的值。
单触发电路oneshot延时预定时间后控制控制开关sw1关断一段预设的时间，使得线性调节电路的控制电压vgate在可控硅调光器开启预定时间后的变化与母线电压vbus的变化相反，进而使得流过第一晶体管的电流iq1维持和预定的输出参考值相对应。
综上所述，本实施例通过在可控硅调光器导通后控制led负载的驱动电流增大，并控制泄放电路的泄放电流对应减小，降低了在可控硅调光器在开启时电流引起的损耗，从而增大了led驱动电路的效率。
图3是现有技术的led驱动电路的工作波形图。图4是本发明实施例的led驱动电路的工作波形图。如图3所示，在t1’时刻，母线电压vbus突然上升，可控硅调光器triac在此刻开启。在现有技术中，当控硅调光器triac开启后，线性调节电路的控制电压vgate’的变化立刻与母线电压vbus的变化相反，因此为了维持可控硅调光器triac导通，泄放电路开始以较大泄放电流进行泄放，泄放电流iq2’的曲线如图所示。在t1’时刻泄放电流iq2’增大，然后随着led负载的驱动电流iq1’的增大相应的减小。由于，在可控硅调光器triac开启阶段需要一个比较大的电流，因此，在可控硅调光器triac开启时尽管降低了线性调节电路中的晶体管的功耗，但是由于泄放电流iq2’比较大，使得led驱动电路的效率比较低。
如图4所示，在本实施例的led驱动电路中，当可控硅调光器triac开启时，控制线性调节电路的控制电压vgate在预定时间内(也即t1-t1’)保持较大的第一阈值，使得第一晶体管q1的电流iq1在预定时间内(也即t1-t1’)相对于预定的输出参考值增大。并且通过将表征led负载的驱动电流iq1的第一电流采样信号作用于第二控制电路，使得第二晶体管iq2的控制电压减小，进而使得泄放电流iq2对应地减小。若在调光器开启时流入母线电压bus的输入电流为iin，则iin＝iq1+iq2。假设流过第一晶体管q1的电流iq1增大is1，则通过将第一电流采样信号vis1施加给第二控制电路32，使得流过第二晶体管q2的电流(也即泄放电流)相应地减小is1，当泄放电流减小到较小值时，流过led负载的驱动电流iq1增大的值大于泄放电流减小的值。因此，这减小了可控硅调光器triac开启阶段的电路损耗。并且，在可控硅调光器开启预定时间后一段预定的时间(也即t1’-t2)，控制补偿信号vc与表征母线电压的参量vcomp叠加使得线性调节电路的控制电压vgate的变化与母线电压vbus的变化相反以维持led负载的驱动电流(也即iq1)与预定的输出参考值相对应，进而使得在母线电压vbus较大时，减小流过第一晶体管q1的电流iq1，以减小第一晶体管q1的功耗，提高系统的效率。
因此，本实施例通过在可控硅调光器导通后控制led负载的驱动电流增大，并控制泄放电路的泄放电流对应减小，降低了在可控硅调光器在开启时电流引起的损耗，从而增大了led驱动电路的效率。
图5是本发明实施例的控制方法的流程图。如图5所示，本实施例的控制方法包括：
在步骤s100，在可控硅调光器开启时控制泄放电路泄放母线电流。
在步骤s200，在可控硅调光器开启后控制增大流过led负载的驱动电流，并控制减小泄放电路的泄放电流。其中，led负载的驱动电流增大的值等于或大于泄放电流减小的值。
优选地，在可控硅调光器开启后控制驱动电流相对于预定的输出参考值增大，并控制泄放电流相对于预定的泄放参考值减小。其中，预定的输出参考值为在led负载稳定工作时的期望驱动电流。预定的泄放参考值为维持调光器导通的期望泄放电流。
优选地，通过表征母线电压的参量来调节led负载的驱动电流和通过表征led负载的驱动电流的第一电流采样信号来调节泄放电流。
进一步地，通过在可控硅调光器导通预定时间后使得补偿信号叠加上表征母线电压的参量来调节led负载的驱动电流。其中，补偿信号表征第一基准电压与用于表征led负载的驱动电流的第一电流采样信号的差值。
本实施例通过在可控硅调光器导通后控制led负载的驱动电流增大，并控制泄放电路的泄放电流对应减小，降低了在可控硅调光器在开启时电流引起的损耗，从而增大了led驱动电路的效率。
应理解，虽然以上描述了控制器采用模拟电路的方式来构建，但是本领域人员能够理解，也可以采用数字电路配合数模/模数转换器件来搭建上述控制器，所述数字电路可以是可以实现在一个或多个专用电路模块(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理器件(dspd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理器、控制器、微处理器、微控制器、用于执行本申请所述功能的其它电子元件或其组合中。对于固件或软件实现，本发明实施例的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程，函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器中，并由处理器执行。存储器可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段可通信地连接到处理器，这些都是本领域中所公知的。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。