用于LED线性驱动系统的控制电路、LED线性驱动电路及方法与流程

本发明属于led驱动技术领域，具体涉及一种用于led线性驱动系统的控制电路，本发明还涉及一种led线性驱动电路及方法。

背景技术

请参阅图1，图1为现有一种线性led驱动电路的电路示意图。如图1所示，现有的一种线性led驱动电路包括可控硅调光电路1'、整流电路2'、泄放电路3'、led负载4'、低压差线性稳压电路ldo5'、电阻r；可控硅调光电路1'的输出端耦接整流电路2'的第一输入端，整流电路2'的输出端分别耦接led负载4'的正极、泄放电路3'的第一端，led负载4'的负极耦接低压差线性稳压电路ldo5'的第一端，泄放电路3'的第二端分别耦接低压差线性稳压电路ldo5'的第二端、电阻r的第一端，电阻r的第二端接地。

对于可控硅调光电路，可控硅在导通时需要较大的电流(擎住电流)，而在导通后仅需较小的维持电流即可保持导通。现有技术为了使可控硅调光器正常导通，往往采用泄放电路为其提供较高的擎住电流。然而，擎住电流较高会使得泄放电路消耗较大的能量，导致电路效率降低。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的线性led驱动电路，以便克服现有线性led驱动电路存在的上述缺陷。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于led线性驱动系统的控制电路、led线性驱动电路及方法，可降低电路功耗，提高电路效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于led线性驱动系统的控制电路，led线性驱动系统包括可控硅调光器，整流电路，led负载和低压差线性稳压电路ldo，所述控制电路包括：

第一输入端，用于接收表征流过低压差线性稳压电路的晶体管的电流的第一信号；

第二输入端，用于接收表征经整流后的母线电压的第二信号；

输出端，耦接晶体管的控制端，控制电路基于第一信号和第二信号用于控制系统输出电流在可控硅调光器的一个导通周期中，在前半周期的最大电流大于后半周期的最大电流。

作为本发明的一种实施方式，中间三分之一周期的最大电流小于后三分之一周期的最大电流，后三分之一周期的最大电流小于前三分之一周期的最大电流。

作为本发明的一种实施方式，所述控制电路内部包括：

第一波形生成电路，根据第二信号生成第一波形；

第二波形生成电路，根据第二信号生成第二波形，其中在可控硅调光器的一个导通周期中，第二波形的前期的值小于后期的值；

减法电路，第一端接收第一波形，第二端接收第二波形，输出端生成电流参考信号；以及

驱动电路，基于电流参考信号控制晶体管的电流。

作为本发明的一种实施方式，根据第二信号判断调光器是否导通或关断，当调光器导通时，第一波形为高电平，当调光器关断时，第一波形为零值。

作为本发明的一种实施方式，第二波形产生电路包括：

第四波形生成电路，当测到调光器导通时，产生一个馒头波；以及

延时电路，将馒头波延时。

作为本发明的一种实施方式，第二波形产生电路包括：

第四波形生成电路，当测到调光器导通时，产生一个馒头波；

第五波形生成电路，在调光器的一个导通周期中，产生第五波形，其中第五波形前期的值大于后期的值；以及

减法电路，将馒头波减去第五信号，得到第二波形。

作为本发明的一种实施方式，第五波形生成电路接收第一信号，用于调节第五波形。

作为本发明的一种实施方式，流过晶体管的电流在可控硅调光器的一个导通周期中，呈现前高后低的凹型曲线波形。

作为本发明的一种实施方式，前三分之一周期的最大电流比后三分之二周期的最大电流大20％以上。

一种led线性驱动电路，包括：

可控硅调光器，耦接交流电源的第一端；

整流电路，耦接可控硅调光器和交流电源的第二端，在直流母线提供母线电压；

低压差线性稳压电路，与负载串联在直流母线和地之间；以及

如如上任一实施例所述的控制电路。

一种用于led线性驱动系统的控制电路，led线性驱动系统包括可控硅调光器，整流电路，led负载和低压差线性稳压电路ldo，控制电路包括：

第一波形生成电路，根据可控硅调光器的导通时间信息生成第一波形；

第二波形生成电路，根据可控硅调光器的导通时间信息生成第二波形，其中在可控硅调光器的一个导通周期中，第二波形的前期的值小于后期的值；以及

减法电路，用于使第一波形减去第二波形，生成电流参考信号；

控制电路基于电流参考信号控制流过晶体管的电流。

一种led线性驱动控制方法，包括：

接收表征流过低压差线性稳压电路的晶体管的电流的第一信号；

接收表征母线电压的第二信号；

基于第一信号和第二信号控制系统输出电流在可控硅调光器的一个导通周期中，前半周期的最大电流大于后半周期的最大电流。

作为本发明的一种实施方式，所述方法包括：控制系统输出电流在可控硅调光器的一个导通周期中呈现前高后低的凹型曲线形状。

一种用于线性led驱动电路的控制电路，所述线性led驱动电路包括：可控硅调光电路、整流电路、led负载、低压差线性电路ldo；

所述控制电路接收表征流过低压差线性电路ldo晶体管电流io的第一信号以及表征母线电压vbus的第二信号，用于控制流过低压差线性电路ldo的电流io，使得低压差线性电路ldo电流在一个可控硅导通周期t0中，导通前期的第一最大电流i1大于可控硅导通后期的第二最大电流i2，或者，导通前期的电流平均值大于可控硅导通后期的电流平均值。

本发明的有益效果在于：本发明提出的用于led线性驱动系统的控制电路、led线性驱动电路及方法，通过控制流过ldo的电流在前期较大，有利于维持可控硅调光器的擎住电流，同时可以降低对泄放电路的需求和降低其产生的功耗。

附图说明

图1为现有线性led驱动电路的电路示意图。

图2为本发明一实施例的led线性驱动系统电路示意图。

图3为本发明一实施例的控制电路中电压vbus和电流io的波形示意图。

图4为本发明一实施例中电流io呈前高后低的凹型曲线形状的波形示意图。

图5为本发明一实施例中控制电路的电路示意图。

图6为本发明一实施例中第二波形生成电路的电路示意图。

图7为本发明一实施例的图6电路中各个信号的波形示意图。

图8为本发明一实施例中第二波形生成电路的电路示意图。

图9为本发明一实施例的图8中电路各个信号的波形图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。说明书中的“耦接”或连接既包含直接连接，也包含间接连接，如通过一些有源器件、无源器件或电传导媒介进行的连接。“多个”指两个或两个以上。

请参阅图2，图2为本发明一实施例中led线性驱动系统及其控制电路的电路示意图。如图2所示，在本发明的一个实施例中，led线性驱动系统包括可控硅调光器20、整流电路30、led负载40、低压差线性稳压电路(ldo)50和控制电路10。其中，可控硅调光电路20的输入端耦接交流电源ac的第一端，输出端耦接整流电路30的第一输入端。整流电路30的输入端耦接可控硅调光电路20和交流电源ac的第二端，输出端在直流母线处提供母线电压vbus。在图示的实施例中，整流电路30的输出端分别耦接led负载40的正极、led负载40的负极耦接低压差线性稳压电路(ldo)50的第一端。控制电路10的第一输入端耦接低压差线性稳压电路(ldo)50，用于接收电流采样信号v1，控制电路10的第二输入端耦接直流母线用于获取采样整流后的母线电压vbus的第二信号v2。控制电路10的输出端耦接低压差线性稳压电路(ldo)50中晶体管的控制端，用于控制系统输出电流io。

在图示的实施例中，电阻r的第一端耦接ldo50的第二端和控制电路10，电阻r的第二端接地，电阻r的第一端用于提供正比于电流的采样信号v1。应当知道，虽然图中示出了电阻r用于提供表征流经ldo中晶体管(图未示)中电流的采样信息，在其它的实施例中，led线性驱动系统可不包含该电阻r而采用其它的方法进行电流采样。ldo中晶体管的设置方式是本领域技术人员的公知常识，这里不做赘述。

在一个实施例中，ldo和负载的位置可互换。在一个实施例中，led两端可并联一电容。

在本发明的一个实施例中，所述控制电路10包括：第一输入端、第二输入端、输出端。第一输入端用于接收表征流过低压差线性稳压电路50的晶体管的电流的第一信号v1；第二输入端用于接收表征经整流后的母线电压vbus的第二信号v2；输出端耦接晶体管的控制端，控制电路10基于第一信号v1和第二信号用于控制系统输出电流在可控硅调光器20的一个导通周期中，前半周期的最大电流i1大于后半周期的最大电流i2。在一个优选的实施例中，控制电路控制系统输出电流在前三分之一周期的最大电流i1大于后三分之二周期的最大电流i2。可参阅图3，图3为本发明一实施例中控制电路中电压vbus和电流io的波形图。在一个实施例中，系统输出电流为流过led负载的电流。系统输出电流也可指系统其它位置的电流。在一个优选的实施例中，如图2所示，系统输出电流为流过低压差线性稳压电路ldo中晶体管的电流io。

在本发明一个优选的实施例中，控制电路控制系统输出电流在可控硅调光器的一个导通周期中，中间三分之一周期的最大电流小于后三分之一周期的最大电流，后三分之一周期的最大电流小于前三分之一周期的最大电流。

在本发明的一个实施例中，系统输出电流中间二分之一周期的最大电流小于后四分之一周期的最大电流，后四分之一周期的最大电流小于前四分之一周期的最大电流；其中，周期指可控硅调光器20的一个导通周期。

在本发明的一个实施例中，控制电路接收表征流过ldo晶体管电流io的信号v1以及表征母线电压vbus的信号v2，用于控制电流io波形为前高后低的不对称波形。

在本发明的一个实施例中，本发明通过控制流过ldo的电流io在导通前期控制为较高的值，在维持期下降为较低的值，使得ldo电流在一个可控硅导通周期t0中，前期的最大电流i1大于后期的最大电流i2，符合可控硅导通的规律。在一个实施例中，在一个导通周期t0中，前三分之一周期的最大电流i1大于后三分之二周期的最大电流i2。在一个实施例中，前四分之一周期的最大电流i1大于后四分之一周期的最大电流i2。在一个实施例中，前三分之一周期的最大电流i1比后三分之二周期的最大电流i2大20％以上。通过增大前期的电流，有利于维持调光器的擎住电流，这样，可以省去泄放电路的使用，或者降低泄放电路中的电流值，从而降低泄放电路的功率损耗。本发明一个实施例中，vbus和io电流波形可以如图3所示。

请参阅图4，图4为本发明一实施例中电流io示意图；如图4所示，在本发明一个实施例中，电流呈前高后低的凹型曲线形状。在vbus电压较高时，也即ldo两端电压较高时，降低电流的值，有利于降低ldo上的损耗。在一个实施例中，在一个可控硅导通周期t0中，其中中间二分之一周期(1/4t0-3/4t0)的最大电流小于后四分之一周期(3/4t0-t0)的最大电流i2,后四分之一周期(3/4t0-t0)的最大电流i2小于前四分之一周期的最大电流i1。

为了便于描述，图3图4所示的流过ldo的电流io在t0开始时显示为瞬间上升到一高值i1，然而在实际应用中，电流io的波形可包含具有斜度的从零值上升的过程。电流io的波形可包含具有斜度的下降到零值的过程。

请参阅图5，图5为本发明一实施例中控制电路的电路示意图；如图5所示，在本发明的一个实施例中，所述控制电路10内部包括：第一波形生成电路11、第二波形生成电路12、减法电路13，以及驱动电路14。

在本发明的一实施例中，第一波形生成电路11根据第二信号v2生成第一波形s1；第二波形生成电路12根据第二信号v2生成第二波形s2，其中在可控硅调光器的一个导通周期中，第二波形s2的前期的值小于后期的值；减法电路13的第一端接收第一波形s1，第二端接收第二波形s2，输出端生成电流参考信号s3；驱动电路14基于电流参考信号s3控制电流io。在本发明的一个实施例中，根据第二信号v2判断调光器是否导通或关断，当调光器导通时，第一波形s1为高电平，当调光器关断时，第一波形s1为零值。当然，第一波形还可具有其他的形状，可具有连续变化的值如呈前高后低的直角梯形形状，不局限于二值信号。

在本发明的一实施例中，第一波形生成电路11根据可控硅调光器的导通时间信息生成第一波形s1；第二波形生成电路12根据可控硅调光器的导通时间信息生成第二波形s2，其中第二波形s2在可控硅调光器的一个导通周期t0内，前期的值小于后期的值；减法电路13用于使第一波形s1减去第二波形s2生成电流参考信号s3；基于电流参考信号s3控制流过晶体管的电流跟随信号s3。

如图5所示，在本发明的一实施例中，减法电路13与驱动电路14之间可以设置比较器15，比较器15的正相输入端连接减法电路13的输出端，比较器15的负相输入端连接第一信号v1；比较器15的输出端连接驱动电路14。

请参阅图6，图6为本发明一实施例中第二波形生成电路的电路示意图；如图6所示，在本发明的一个实施例中，第二波形产生电路12包括第四波形生成电路121以及延时电路122。当测到调光器导通时，第四波形生成电路121产生一个馒头波；延时电路122将馒头波延时。

此外，如图6所示，第二波形产生电路12还可以包括比较器120，比较器120的正相输入端连接第二信号v2，比较器120的负相输入端连接参考电压vref，比较器120的输出端连接第四波形生成电路121。比较器120判断第二信号v2是否大于参考电压vref；当第二信号v2大于参考电压vref时，即判断测到调光器导通时，第四波形生成电路121产生一个信号s4如半波正弦或馒头波，延时电路122将s4延时或进行相移。

本发明一个典型的波形如图7所示，图7为本发明一实施例的对应图6电路中各个信号的波形图。其中，s1在vbus>vref时为高值，在vbus<vref时为低值或零值；其中vref是一个很小的值，使得s1的高值区间基本等于调光器导通的时期。s4在vbus>vref即s1为高电平期间，为一半波正弦波或称一个馒头波，或者对应vbus波形，波形s4可通过一波形发生电路提供，也可通过采样母线电压vbus而得到。s2为s4经过延迟的信号，或者称经过相位往后移动的相移信号。s3为s1信号减去s2信号得到的信号。通过s3信号与io采样信号v1进行比较，进而控制ldo中的晶体管的状态，使得io跟随s3形状，呈现调光器刚导通时的前期电流较高，后期电流较低的不对称形状。

请参阅图8，图8为本发明另一实施例中第二波形生成电路的电路示意图；在本发明的一实施例中，第二波形产生电路12包括第四波形生成电路121、第五波形生成电路124以及减法电路125。

当测到调光器导通时，第四波形生成电路121产生一个馒头波；在调光器的一个导通周期中，第五波形生成电路124产生第五波形s5，其中第五波形s5前期的值大于后期的值；减法电路125将馒头波s4减去第五信号s2，得到第二波形s2。第五波形生成电路124还可以接收第一信号v1，用于根据电流采样信号v1的值调节第五波形s5。

在本发明的一个实施例中，第二波形产生电路12还可以包括比较器123，比较器123的正相输入端连接第二信号v2，比较器123的负相输入端连接参考电压vref，比较器123的输出端连接第四波形生成电路121。

在本发明的一些实施例中，流过晶体管的电流在可控硅调光器的一个导通周期中，呈现前高后低的凹型曲线波形。前三分之一周期的最大电流比后三分之二周期的最大电流大20％以上。

在本发明的一实施例中，减法电路125将馒头波减去第五波形s5，其中第五波形s5在可控硅调光器的一个导通周期t0中，前期的值大于后期的值；波形如图9所示。

在一个实施例中，如图8所示，为了实现在每个导通周期中的恒流效应，第五波形s5可进一步受电流io采样信号v1的控制，实时调节第五波形s5的值。

当然，控制电路还可包括其他的部件，进行其它的控制，如控制ldo两端的电压跟随vbus等，这里未示出。

在本发明的一些实施方式中，led线性驱动系统包括可控硅调光器，整流电路，led负载和低压差线性稳压电路ldo；用于led线性驱动系统的控制电路包括：第一波形生成电路、第二波形生成电路、减法电路(可参考图5)。所述第一波形生成电路根据可控硅调光器的导通时间信息生成第一波形；第二波形生成电路根据可控硅调光器的导通时间信息生成第二波形，其中在可控硅调光器的一个导通周期中，第二波形的前期的值小于后期的值；减法电路用于使第一波形减去第二波形，生成电流参考信号；控制电路基于电流参考信号控制流过晶体管的电流。

在本发明的一些实施方式中，线性led驱动电路包括：可控硅调光电路、整流电路、led负载、低压差线性稳压电路ldo；本发明用于线性led驱动电路的控制电路接收表征流过低压差线性稳压电路ldo晶体管电流io的第一信号以及表征母线电压vbus的第二信号，用于控制流过低压差线性稳压电路ldo的电流io，使得低压差线性稳压电路ldo电流在一个可控硅导通周期t0中，导通前期的第一最大电流大于可控硅导通后期的第二最大电流，或者，导通前期的电流平均值大于可控硅导通后期的电流平均值。具体的控制方式可参见以上描述，当然也可以选择其他实现方式。

本发明还揭示一种led线性驱动电路，包括：可控硅调光器、整流电路、低压差线性稳压电路、控制电路。可控硅调光器耦接交流电源的第一端；整流电路耦接可控硅调光器和交流电源的第二端，在直流母线提供母线电压；低压差线性稳压电路与负载串联在直流母线和地之间；所述控制电路可以为上述任一控制电路。

本发明还揭示一种led线性驱动控制方法，在本发明的一实施例中，控制方法包括如下步骤：

接收表征流过低压差线性稳压电路的晶体管的电流的第一信号；

接收表征母线电压的第二信号；

控制流过晶体管的电流在可控硅调光器的一个导通周期中，前三分之一周期的最大电流大于后三分之二周期的最大电流。

在本发明的一个实施例中，所述方法包括：控制流过晶体管的电流在可控硅调光器的一个导通周期中呈现前高后低的凹型曲线形状。

本发明控制方法的具体控制过程及实现方式可参考以上控制电路部分的描述，这里不做赘述。

在本发明的一实施例中，所述控制方法包括：

接收表征流过低压差线性稳压电路ldo晶体管电流io的第一信号；

接收表征母线电压vbus的第二信号；

控制流过低压差线性稳压电路ldo的电流io，使得低压差线性稳压电路ldo电流在一个可控硅导通周期t0中，导通前期的第一最大电流大于可控硅导通后期的第二最大电流，或者，导通前期的电流平均值大于可控硅导通后期的电流平均值。

本发明控制方法的具体控制过程及实现方式可参考以上控制电路部分的描述，这里不做赘述。

综上所述，本发明提出的用于led线性驱动系统的控制电路、led线性驱动电路及方法，通过控制流过ldo的电流在前期较大，有利于维持可控硅调光器的擎住电流，同时可以降低对泄放电路的需求和降低泄放电路产生的功耗。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。