用于led驅(qū)動(dòng)的控制方法、控制電路、系統(tǒng)及l(fā)ed燈具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子照明領(lǐng)域，尤其涉及一種用于LED驅(qū)動(dòng)的控制方法、控制電路、LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及LED燈具。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如聲光控感應(yīng)開關(guān)、觸摸延時(shí)開關(guān)的各種可控硅開關(guān)也廣泛應(yīng)用于樓道、建筑走廊、洗漱室、廁所、廠房庭院等場(chǎng)所，它們是一種現(xiàn)代的新穎的節(jié)能照明開關(guān)。最初設(shè)計(jì)這種可控硅開關(guān)是配合白熾燈負(fù)載，它可以節(jié)約用電，還能幫助延長白熾燈泡的使用壽命。但是，隨著在材料領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步以及生產(chǎn)工藝上的改進(jìn)，LED光源由于它的高發(fā)光效率，長工作壽命，逼真的顏色，環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，正在逐漸替代傳統(tǒng)的白熾燈在照明中的應(yīng)用。由于白熾燈是電阻負(fù)載特性，即使在可控硅開關(guān)斷開階段也能產(chǎn)生一定的維持電流使得可控硅開關(guān)工作而不出現(xiàn)異常，然而當(dāng)前LED照明系統(tǒng)中由于LED在未被點(diǎn)亮(即LED未導(dǎo)通)前，系統(tǒng)輸出呈容性負(fù)載特性，在可控硅開關(guān)斷開階段由于沒有維持電流導(dǎo)致可控硅開關(guān)出現(xiàn)異常，影響了 LED在這類可控硅開關(guān)照明系統(tǒng)中的應(yīng)用。
[0003]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中典型的LED照明系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用原邊控制(PSR)、單級(jí)功率因數(shù)校正(PFC)和反激式(Flyback)架構(gòu)，功率開關(guān)Ml源極驅(qū)動(dòng)，是當(dāng)前比較常用的低成本、高功率因數(shù)、高效率的LED照明方案。作為示例，如圖1所示LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可包括電磁干擾(EMI)抑制電路110、整流電路120和能量轉(zhuǎn)換電路130。其中，由電感LX、電容CXl和CX2所構(gòu)成的EMI抑制電路110可用于對(duì)電路中的電磁干擾進(jìn)行抑制。整流電路120用于對(duì)經(jīng)由EMI抑制電路110輸入的輸入交流電進(jìn)行整流以向能量轉(zhuǎn)換電路130輸出脈動(dòng)直流電。能量轉(zhuǎn)換電路130用于向LED顆粒提供所需要的電流和電壓。
[0004]如圖1所示，AC輸入電壓VAC經(jīng)過電磁干擾(EMI)抑制電路110和整流電路120后輸出不小于OV的電壓Vbulk。電壓Vbulk通過電阻RlOl對(duì)電容ClOl進(jìn)行充電，PWM控制器100的GATE引腳連接至電阻RlOl與電容器ClOl之間并連接至功率開關(guān)Ml的柵極。當(dāng)GATE電壓與功率開關(guān)Ml的源極(也即PWM控制器100的SW引腳)的電壓之間的電壓差高于功率開關(guān)Ml的閾值電壓時(shí)功率開關(guān)Ml開始導(dǎo)通，PWM控制器100通過內(nèi)部電路給VDD引腳外的電容C102充電，當(dāng)充電至PWM控制器100的預(yù)定的UVLO關(guān)閉閾值電壓時(shí)，PWM控制器100開始啟動(dòng)，PWM控制器100通過連接到功率開關(guān)Ml的源極的引腳SW輸出一定頻率和占空比的PWM脈沖信號(hào)控制功率開關(guān)Ml的通斷，以實(shí)現(xiàn)恒定的系統(tǒng)輸出電流進(jìn)行工作。這里，所述功率開關(guān)Ml可以為增強(qiáng)型N溝道MOSFET。
[0005]變壓器Tl的輔助繞組NAUX在PWM控制器100的GATE輸出高電平時(shí)對(duì)電容C103進(jìn)行充電以維持控制器正常工作，同時(shí)輔助繞組NAUX的電壓經(jīng)電阻R103、R104分壓后經(jīng)由PWM控制器100的反饋輸入引腳FB輸入到PWM控制器100內(nèi)部以檢測(cè)變壓器Tl次級(jí)側(cè)Ns退磁結(jié)束，從而控制PWM控制器100內(nèi)部的誤差放大器對(duì)PWM控制器100的CMP引腳連接的電容C103進(jìn)行充放電。電阻R102檢測(cè)變壓器Tl的原邊Np的電流，電阻R102上的電壓通過PWM控制器100的CS引腳輸入到PWM控制器100內(nèi)部進(jìn)行逐周期處理，電阻R102的峰值電壓被米樣后傳送至PWM控制器100內(nèi)部的誤差放大器的輸入端。C104為系統(tǒng)輸出電壓保持電容，用于維持LED穩(wěn)定的電流輸出。
[0006]圖1示出的只是作為示例，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了節(jié)省成本，有些LED驅(qū)動(dòng)電路并不包括EMI抑制電路。
[0007]圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的PWM控制器100的內(nèi)部框圖。PWM控制器100的各個(gè)引腳功能如下:
[0008]VDD:電源引腳；
[0009]GATE:外部功率MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)；
[0010]Sff:外部功率MOSFET源極驅(qū)動(dòng)；
[0011]CS:電流檢測(cè)輸入引腳，原邊電流經(jīng)過與CS連接的電阻R102被檢測(cè)出來；
[0012]FB:零電流檢測(cè)引腳，當(dāng)FB被激活時(shí)，一個(gè)新的開關(guān)周期開始。這個(gè)引腳被連接到輔助繞組Naux到地的電阻分壓；
[0013]CMP:PWM控制器100內(nèi)部的誤差放大器(EA)的輸出引腳，該引腳與電容器C103連接以進(jìn)行環(huán)路補(bǔ)償。
[0014]如圖2所示，PWM(脈寬調(diào)制)控制器100包括功率因數(shù)校正及恒流控制單元210、PWM邏輯單元220、UVLO (低壓鎖定)單元230、FB檢測(cè)單元240、鉗位單元250、驅(qū)動(dòng)器260。
[0015]其中，PWM控制器100內(nèi)部的各個(gè)單元的基本工作原理如下所述:
[0016]PWM控制器100的GATE引腳連接至外置的功率開關(guān)Ml的柵極。PWM控制器100啟動(dòng)時(shí)GATE引腳被鉗位電路鉗位至一固定電壓，使得功率開關(guān)Ml導(dǎo)通，由PWM控制器100的SW引腳通過PWM控制器100內(nèi)部的二極管D2對(duì)VDD引腳充電。UVLO單元230檢測(cè)引腳VDD處的電壓，當(dāng)引腳VDD被充電至高于UVLO關(guān)閉閾值電壓時(shí)，PWM控制器100正常工作，而當(dāng)VDD處的電壓低于關(guān)閉閾值電壓時(shí)，PWM控制器100不能工作。功率因數(shù)校正及恒流控制單元210中的誤差放大器對(duì)從CS引腳檢測(cè)到的變壓器原邊峰值電流進(jìn)行誤差放大，CMP是該誤差放大器的輸出的電壓信號(hào)。開關(guān)M2是PWM控制器100內(nèi)部的N溝道耗盡式MOSFET開關(guān)管，其漏極連接至PWM控制器100內(nèi)的SW引腳以驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)Ml的源極。具體來說，在每個(gè)工作周期內(nèi)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器260輸出為高電平，開關(guān)M2接通，從源級(jí)驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)M1，流過開關(guān)M2的電流緩慢增加，PWM控制器100的CS引腳上的電壓也緩慢增長，當(dāng)該CS引腳上的電壓大于PWM邏輯單元220內(nèi)部受CMP控制的信號(hào)電壓，PWM邏輯單元220輸出控制信號(hào)使驅(qū)動(dòng)器260輸出低電平，斷開開關(guān)M2，從而也斷開PWM控制器100外部的功率開關(guān)Ml ;在功率開關(guān)Ml斷開期間，變壓器Tl開始退磁，當(dāng)FB檢測(cè)單元240經(jīng)由引腳FB檢測(cè)到退磁結(jié)束后，重新開啟開關(guān)M2，并經(jīng)過SW引腳輸出的電壓信號(hào)從源級(jí)驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)Mlo鉗位電路250的輸出連接至GATE引腳，用來鉗位穩(wěn)定GATE電壓。
[0017]圖1及圖2所示的典型LED照明系統(tǒng)中由于沒有針對(duì)可控硅開關(guān)的斷開或者開啟做判斷控制，所以系統(tǒng)在連接可控硅開關(guān)時(shí)，在可控硅開關(guān)的斷開階段由于系統(tǒng)無法提供持續(xù)的維持電流導(dǎo)致可控硅開關(guān)工作異常，當(dāng)可控硅開關(guān)再次開啟時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)因可控硅開關(guān)異常導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定進(jìn)而出現(xiàn)LED閃爍現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方法，包括:將反應(yīng)與LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相連接的可控硅開關(guān)的開啟與斷開狀態(tài)的電壓與第一閾值電壓進(jìn)行比較；當(dāng)該電壓小于第一閾值電壓時(shí)，確定該可控硅開關(guān)斷開，產(chǎn)生維持可控硅開關(guān)正常工作的泄放電流。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述控制方法還可包括:將該電壓與第二閾值電壓進(jìn)行比較；當(dāng)該電壓大于第二閾值電壓時(shí)，確定該可控硅開關(guān)開啟，不產(chǎn)生泄放電流，其中，第一閾值電壓小于第二閾值電壓。