專利名稱：一種混合調光電路及其混合調光方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種應用于驅動燈負載的調光電路，具體的說更涉及一種可控硅的混合調光電路及其混合調光方法。
背景技術：
LED是一種固態(tài)電光源，是一種半導體照明器件，其電學特性具有很強的離散型。 它具有體積小，機械強度大，功耗低，壽命長，便于調節(jié)控制及無污染等特征，是一種有極大發(fā)展前景的新型光源產(chǎn)品。LED調光方法的實現(xiàn)方法分為模擬調光和數(shù)字調光。其中，模擬調光通過改變LED回路中電流的大小來實現(xiàn)對LED亮度的調節(jié)，但是從圖I所示的模擬調光電路的調光曲線可以看出，模擬調光在可調節(jié)的電流范圍內，可調檔位受到限制；當可控硅整流元件的導通角Θ減小時，其輸出端電流Irat下降過快將導致在低導通角度時的輸入電流降低，在功率較小時，會導致三端雙向可控硅提前關斷，并影響其下一周期的導通時間，造成輸出電流突變，LED燈閃爍；同時，對模擬調光而言，比較器是不可或缺的器件之一，由于比較器自身固有的回差特性，因此無法獲得一個較小的調光比例。數(shù)字調光即PWM調光通過改變高低電平的占空比來任意改變LED的開啟時間，從而使得亮度可調節(jié)的檔位增多。在PWM調光中，LED正向電流以減少的占空比在O %至100 % 間轉換，以進行亮度控制。然而，PWM調光信號的頻率必須大于100Hz，以免出現(xiàn)閃爍或抖動。圖2所示的PWM調光電路的調光曲線可以看出，當可控硅整流元件的導通角Θ減小， 所述PWM控制信號的占空比也隨之減小時，其輸出端電流Iwt下降緩慢，導致在調光角度較小時，如導通角度小于15%時，由于輸入功率依然較高,輸入電流迅速變大,導致控制器開環(huán)，無法控制輸入電流的大小；同時，由于輸入電流的不斷變大，輸入電容無法起到緩沖的效果，導致輸入電容發(fā)生震蕩。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種混合調光方法及其混合調光電路，其在PWM 調光模式的基礎上，在一定的導通角范圍內，加入了模擬調光模式，優(yōu)化了其調光曲線，使 LED驅動電路的輸出電流上升比較緩慢，避免了 PWM調光方案起始端輸入電流不斷上升導致的問題。依據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的一種混合調光方法，用以驅動一燈負載，包括以下步驟接收外部正弦交流電源，并將其轉換為一缺相的直流電壓信號；接收所述缺相的直流電壓信號，檢測其導通角，并相應的產(chǎn)生表征所述導通角的第一控制信號；根據(jù)所述第一控制信號產(chǎn)生一模擬調光信號；根據(jù)所述模擬調光信號以及負載的輸出反饋信號產(chǎn)生一 PWM調光信號；當所述缺相的直流電壓信號的導通角大于一閾值角時，采用PWM調光方法對所述燈負載的亮度進行調節(jié)；當所述缺相的直流電壓信號的導通角小于所述閾值角時，利用PWM調光方法和模擬調光方法共同對所述燈負載的亮度進行調節(jié)；且當所述第一控制信號為無效狀態(tài)時，PWM調光電路不工作，當所述第一控制信號為有效狀態(tài)時，所述PWM調光電路開始工作，以對所述燈負載進行調光。進一步的，所述模擬調光方法包括當所述缺相的直流電壓信號的導通角大于所述閾值角時，控制所述模擬調光信號為一預設值；當所述缺相的直流電壓信號的導通角小于所述閾值角時，控制所述模擬調光信號為一變量。優(yōu)選的，所述閾值角為90度。依據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的一種混合調光電路，其接收一交流電源，經(jīng)過可控硅整流電路以及整流橋處理后得到一缺相的直流電壓信號，根據(jù)所述缺相的直流電壓信號的導通角控制功率級電路的工作狀態(tài)，以在主電路的輸出端產(chǎn)生一定的輸出電壓和輸出電流來驅動一燈負載，包括一導通角檢測電路，用以接收所述缺相的直流電壓信號，并產(chǎn)生一表征其導通角的第一控制信號；一模擬調光電路，與所述導通角檢測電路連接，用以接收所述第一控制信號，并輸出一模擬調光信號；當所述導通角大于一閾值角時，所述模擬調光信號為一預設值；當所述導通角小于所述閾值角時，所述模擬調光信號為一變量；一 PWM調光電路，與所述模擬調光電路連接，用以接收所述模擬調光信號，并輸出一 PWM控制信號用以控制功率級電路的工作狀態(tài)；且當所述第一控制信號為無效狀態(tài)時， 所述PWM調光電路不工作，當所述第一控制信號為有效狀態(tài)時，所述PWM調光電路開始工作，以對所述燈負載進行調光。進一步的，所述導通角檢測電路包括第一電阻、第二電阻，第一晶體管和第二晶體管；其中，所述第一電阻和第二電阻串聯(lián)連接后，一端連接至地，另一端接收所述缺相的直流電壓信號，其公共連接點連接至所述第一晶體管的控制端；所述第一晶體管的第一端連接至所述第二晶體管的控制端，其公共連接點連接至一外加電源；所述第一晶體管和第二晶體管的第二端均接地，所述第二晶體管的第一端通過一電阻接收所述缺相的直流電壓信號；所述第二晶體管第一端的電壓作為所述第一控制信號。進一步的，所述模擬調光電路包括均值電路，對所述第一控制信號進行均值處理以獲得一表征所述導通角的均值信號；所述導通角為所述閾值角時對應的均值信號為基準信號；比較和箝位電路，將所述基準信號與所述均值信號比較，當所述均值信號大于所述基準信號時，對所述均值信號進行箝位，其輸出的所述模擬調光信號為所述預設值，當所述均值信號小于所述基準信號時，其輸出的所述模擬調光信號隨所述均值信號的減小而減小，以控制所述燈負載的亮度隨之減小。進一步的，所述PWM調光電路包括比較電路，用以比較所述模擬調光信號和表征所述燈負載的電流信號，并輸出一反饋控制信號；
PWM信號發(fā)生電路，接收所述反饋控制信號以輸出所述PWM控制信號。
優(yōu)選的，所述閾值角為90度。


圖I所不為PWM調光電路的調光曲線圖2所示為模擬調光電路的調光曲線圖3所示為依據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的混合調光方法的流程圖4所示為依據(jù)本發(fā)明的混合調光電路的第一實施例的原理框圖5所示為依據(jù)本發(fā)明的混合調光電路的第二實施例的原理框圖6所示為圖5中導通角檢測電路的工作波形圖7所示為圖5中均值電路、比較和箝位電路的原理框圖8所示為所述模擬調光信號與導通角Θ的關系曲線；
圖9所示為圖5所示的依據(jù)本發(fā)明的混合調光電路的調光曲線。
具體實施方式
以下結合附圖對本發(fā)明的幾個優(yōu)選實施例進行詳細描述，但本發(fā)明并不僅僅限于
這些實施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實施例中詳細說明了具體的細節(jié)，而對本領域技術人員來說沒有這些細節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。以下結合具體實施例詳細說明依據(jù)本發(fā)明的混合調光方法。結合圖3所示的依據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的混合調光方法的流程圖來詳細說明本發(fā)明。在該實施例中混合調光方法包括以下步驟S301 :接收外部正弦交流電源，并將其轉換為一缺相的直流電壓信號；S302:接收所述缺相的直流電壓信號，檢測其導通角，并相應的產(chǎn)生表征所述導通角的第一控制信號；S303 :根據(jù)所述第一控制信號產(chǎn)生一模擬調光信號；S304 :根據(jù)所述模擬調光信號以及負載的輸出反饋信號產(chǎn)生一 PWM調光信號；S305 :當所述缺相的直流電壓信號的導通角大于一閾值角時,米用PWM調光方法對所述燈負載的亮度進行調節(jié)；S306 :當所述缺相的直流電壓信號的導通角小于所述閾值角時,利用PWM調光方法和模擬調光方法共同對所述燈負載的亮度進行調節(jié)；S307 :當所述第一控制信號為無效狀態(tài)時，PWM調光電路不工作；S308 :當所述第一控制信號為有效狀態(tài)時，所述PWM調光電路開始工作，以對所述燈負載進行調光。其中，所述模擬調光方法進一步包括當所述缺相的直流電壓信號的導通角大于所述閾值角時，控制所述模擬調光信號為一預設值；當所述缺相的直流電壓信號的導通角小于所述閾值角時，控制所述模擬調光信號為一變量。在本實施例中，所述閾值角優(yōu)選為90度。參考圖4，所示為依據(jù)本發(fā)明的混合調光電路的第一實施例的原理框圖；其接收一交流電源，經(jīng)過可控硅整流電路輸出一缺相的交流電源信號Vacdn，再經(jīng)過整流橋將其轉換為一缺相的直流電壓信號Vdcdn，根據(jù)所述缺相的直流電壓信號Vdcdn的導通角控制功率級電路的工作狀態(tài)，以在主電路的輸出端產(chǎn)生一定的輸出電壓和輸出電流來驅動一燈負載， 所述混合調光電路包括導通角檢測電路401，用以接收所述缺相的直流電壓信號Vdein,并產(chǎn)生一表征其導通角的第一控制信號ν&1;模擬調光電路402，與所述導通角檢測電路401連接，用以接收所述第一控制信號 Vctrl,當所述導通角大于一閾值角時，其輸出的模擬調光信號IMf為一預設值；當所述導通角小于所述閾值角時，其輸出的所述模擬調光信號Iref為一變量。PWM調光電路403，與所述模擬調光電路402連接，用以接收所述模擬調光信號 IMf，并輸出一 PWM控制信號用以控制功率級電路的工作狀態(tài)；且當所述第一控制信號Vrfri 為無效狀態(tài)時，所述PWM調光電路403不工作，當所述第一控制信號Vrtrt為有效狀態(tài)時，所述PWM調光電路403開始工作，以對所述燈負載進行調光。圖5所示的依據(jù)本發(fā)明的混合調光電路的第二實施例，其具體描述了圖4所示實施例中各電路的具體實現(xiàn)方式。在本實施例中，所述其中所述閾值角優(yōu)選為90度。所述導通角檢測電路501包括第一電阻札、第二電阻R2，第一晶體管Ql和第二晶體管Q2 ;其中，所述第一電阻R1和第二電阻R2串聯(lián)連接后，一端連接至地，另一端接收所述缺相的直流電壓信號Vdcdn，其公共連接點連接至所述第一晶體管Ql的控制端；所述第一晶體管 Ql的第一端連接至所述第二晶體管Q2的控制端，其公共連接點連接至一外加電源Vdd ;所述第一晶體管Ql和第二晶體管Q2的第二端均接地，所述第二晶體管Q2的第一端通過一電阻 R3接收所述缺相的直流電壓信號Vdcdn ;所述第二晶體管Ql的第一端的電壓作為所述第一控制信號火&1。其中所述導通角檢測電路的工作波形圖如圖6所示。其中所述第一電阻R1與第二電阻R2對所述缺相的直流電壓信號Vdcdn進行分壓，圖
7 R
中A點處的電壓為，所述導通角的起始相角對應的輸入電壓值與的乘積
作為所述第一晶體管Ql的導通閾值，在起始導通相角時刻，所述第一晶體管Ql導通，從而將所述第二晶體管Q2的控制端的電壓拉低，導致所述第二晶體管Q2關斷，所述第一控制信號Vrfri變?yōu)榈碗娖?。在截止相角時刻，所述第一晶體管Ql關斷，所述第二晶體管Q2控制端的電壓為所述外加電源VDD，從而所述第二晶體管Q2關斷，此時所述第一控制信號Vrfri變?yōu)楦唠娖健膱D中可以看出所述第一控制信號Vrtrt的脈寬對應于所述導通角Θ。另外，在實際應用中，由于輸出的所述第一控制信號Vrfrt高電平狀態(tài)時的電壓幅值較大，一般將其通過一整形電路以降低其幅值后輸出。所述模擬調光電路502包括均值電路504以及比較和箝位電路505，其中，所述均值電路504對所述第一控制信號Vrtrt進行均值處理以獲得一表征所述導通角Θ的均值信號Vavg ;所述導通角為所述90度時對應的均值信號為基準信號Va_Mf ;所述比較和箝位電路 505，將所述基準信號Va_ref與所述均值信號Vavg比較，當所述均值信號Vavg大于所述基準值 Vraf時，即所述導通角Θ大于閾值角90度時，對所述均值信號Vavg進行箝位，其輸出的所述模擬調光信號IMf為所述預設值，當所述均值信號Vavg小于所述基準信號Va_Mf時，即所述導通角Θ小于閾值角90度時，其輸出的所述模擬調光信號Iref隨所述均值信號Vavg的減小而減小，以控制所述燈負載的亮度隨之減小。其中所述均值電路504和所述比較和箝位電路505的具體實施方式
可如圖7所示。其中所述均值電路對接收到的所述第一控制信號Vrtri進行反相處理后，輸入至一推挽電路的上下管的控制端，所述推挽電路連接至電壓源Vsl和地之間，所述推挽電路的輸出經(jīng)過Re濾波電路濾波后得到所述均值信號Vavg。所述比較和箝位電路接收所述均值信號Vavg并將其輸入至比較器的反相輸入端， 所述比較器的同相輸入端接收一三角波，所述三角波的幅值大小等于所述基準信號V_ef， 利用比較器對將所述基準信號Vraf與所述均值信號Vavg進行比較和箝位，所述比較器的輸出經(jīng)過一推挽電路的均值處理以后，再經(jīng)過一 RC濾波電路的濾波處理后，輸出所述模擬調光信號IMf。所述模擬調光信號Iref隨導通角Θ的變化曲線如圖8所示。所述PWM調光電路503包括比較電路506和PWM信號發(fā)生電路507 ；所述比較電路506包括一比較器，其同相相輸入端接收所述模擬調光信號IMf，反相輸入端接收一表征所述燈負載的電流信號U的電流反饋信號Ifb，，所述比較電路506比較所述模擬調光信號U和所述電流反饋信號Ifb，并相應的輸出所述反饋控制信號V_p，PWM信號發(fā)生電路，接收所述反饋控制信號V_p以輸出所述PWM控制信號。當所述第一控制信號Vrtri為無效狀態(tài)時，所述PWM調光電路503不工作，即所述功率級電路中的開關管處于關斷狀態(tài)，而當所述第一控制信號Vc^1為有效狀態(tài)時，所述PWM調光電路503開始工作，所述功率級電路中的開關管的開關動作由所述PWM控制信號所控制，以對所述燈負載進行調光。從圖5所示實施例可以看出，采用混合調光電路在輸入電壓一定的導通角范圍內，采用PWM調光方法，根據(jù)所述表征導通角的第一控制信號決定功率級電路的工作與否， 在導通角小于一定的閾值角后，加入模擬調光，通過改變PWM調光電路中的比較電路的參考值以參與調光工作。圖5所示實施例中混合調光電路的調光曲線如圖9所示，由于采用了混合調光方法，相比與PWM調光曲線，在導通角的起始范圍內，輸出電流U上升比較緩慢，避免了 PWM調光方案起始端輸入電流不斷上升導致的問題。以上對依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的混合調光電路進行了詳盡描述，本領域普通技術人員據(jù)此可以推知其他技術或者結構以及電路布局、元件等均可應用于所述實施例。依照本發(fā)明的實施例如上文所述，這些實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地利用本發(fā)明以及在本發(fā)明基礎上的修改使用。本發(fā)明僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
權利要求
1.一種混合調光方法,用以驅動一燈負載,包括接收外部正弦交流電源，并將其轉換為一缺相的直流電壓信號；接收所述缺相的直流電壓信號，檢測其導通角，并相應的產(chǎn)生表征所述導通角的第一控制信號；根據(jù)所述第一控制信號產(chǎn)生一模擬調光信號；根據(jù)所述模擬調光信號以及負載的輸出反饋信號產(chǎn)生一 PWM調光信號；當所述缺相的直流電壓信號的導通角大于一閾值角時，采用PWM調光方法對所述燈負載的売度進行調節(jié)；當所述缺相的直流電壓信號的導通角小于所述閾值角時，利用PWM調光方法和模擬調光方法共同對所述燈負載的亮度進行調節(jié)；且當所述第一控制信號為無效狀態(tài)時，PWM調光電路不工作，當所述第一控制信號為有效狀態(tài)時，所述PWM調光電路開始工作，以對所述燈負載進行調光。
2.根據(jù)權利要求I所述的混合調光方法，其特征在于，所述模擬調光方法進一步包括 當所述缺相的直流電壓信號的導通角大于所述閾值角時，控制所述模擬調光信號為一預設值；當所述缺相的直流電壓信號的導通角小于所述閾值角時，控制所述模擬調光信號為一變量。
3.根據(jù)權利要求I所述的混合調光方法，其特征在于，所述閾值角為90度。
4.一種混合調光電路，其接收一交流電源，經(jīng)過可控硅整流電路以及整流橋處理后得到一缺相的直流電壓信號，根據(jù)所述缺相的直流電壓信號的導通角控制功率級電路的工作狀態(tài)，以在主電路的輸出端產(chǎn)生一定的輸出電壓和輸出電流來驅動一燈負載，其特征在于， 包括一導通角檢測電路，用以接收所述缺相的直流電壓信號，并產(chǎn)生一表征其導通角的第一控制信號；一模擬調光電路，與所述導通角檢測電路連接，用以接收所述第一控制信號，并輸出一模擬調光信號；當所述導通角大于一閾值角時，所述模擬調光信號為一預設值；當所述導通角小于所述閾值角時，所述模擬調光信號為一變量；一 PWM調光電路，與所述模擬調光電路連接，用以接收所述模擬調光信號，并輸出一 PWM控制信號用以控制功率級電路的工作狀態(tài)；且當所述第一控制信號為無效狀態(tài)時，所述PWM調光電路不工作，當所述第一控制信號為有效狀態(tài)時，所述PWM調光電路開始工作， 以對所述燈負載進行調光。
5.根據(jù)權利要求4所述的混合調光電路，其特征在于，所述導通角檢測電路包括第一電阻、第二電阻，第一晶體管和第二晶體管；其中，所述第一電阻和第二電阻串聯(lián)連接后，一端連接至地，另一端接收所述缺相的直流電壓信號，其公共連接點連接至所述第一晶體管的控制端；所述第一晶體管的第一端連接至所述第二晶體管的控制端，其公共連接點連接至一外加電源；所述第一晶體管和第二晶體管的第二端均接地，所述第二晶體管的第一端通過一電阻接收所述缺相的直流電壓信號； 所述第二晶體管第一端的電壓作為所述第一控制信號。
6.根據(jù)權利要求4所述的混合調光電路，其特征在于，所述模擬調光電路包括均值電路，對所述第一控制信號進行均值處理以獲得一表征所述導通角的均值信號；所述導通角為所述閾值角時對應的均值信號為基準信號；比較和箝位電路，將所述基準信號與所述均值信號比較，當所述均值信號大于所述基準信號時，對所述均值信號進行箝位，其輸出的所述模擬調光信號為所述預設值，當所述均值信號小于所述基準信號時，其輸出的所述模擬調光信號隨所述均值信號的減小而減小， 以控制所述燈負載的亮度隨之減小。
7.根據(jù)權利要求4所述的混合調光電路，其特征在于，所述PWM調光電路包括比較電路，用以比較所述模擬調光信號和表征所述燈負載的電流信號，并輸出一反饋控制信號；PWM信號發(fā)生電路，接收所述反饋控制信號以輸出所述PWM控制信號。
8.根據(jù)權利要求4所述的混合調光電路，其特征在于，所述閾值角為90度。
全文摘要
依據(jù)本發(fā)明的一種混合調光電路及其混合調光方法，其在PWM調光模式的基礎上，在一定的導通角范圍內，加入了模擬調光模式，優(yōu)化了其調光曲線，使LED驅動電路的輸出電流上升比較緩慢，避免了PWM調光方案起始端輸入電流不斷上升導致的問題。
文檔編號H05B37/02GK102612227SQ20121006044
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權日2012年3月9日
發(fā)明者曾慶卿 申請人:杭州矽力杰半導體技術有限公司