專利名稱：一種晶閘管led調(diào)光電路及其混合基準(zhǔn)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)了一種晶閘管LED調(diào)光電路及其混合基準(zhǔn)控制方法，屬于半導(dǎo)體照明的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
LED照明調(diào)光系統(tǒng)框架如圖1所示，包含電源、晶閘管調(diào)光器和LED驅(qū)動(dòng)電路，其中晶閘管調(diào)光器的一端連接在電源，另一端連接在LED驅(qū)動(dòng)電路上。LED燈就并聯(lián)在LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓側(cè)，而LED燈有可能是有單個(gè)或多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的形式；交流電源為常見(jiàn)的家庭用電源，在美國(guó)電壓有效值為110V/60HZ的交流電，而在中國(guó)電壓有效值為220V/50HZ的交流電；調(diào)光器為基于晶閘管調(diào)光技術(shù)的各種產(chǎn)品。晶閘管調(diào)光器可以將輸入的正弦電壓波形調(diào)相成0-180°的導(dǎo)通電壓波形以獲得不同的輸入電壓有效值，這樣LED驅(qū)動(dòng)電路就可以獲得不同的輸入功率而對(duì)應(yīng)不同的調(diào)光效果。由于白熾燈具有較大的功耗和熱滯后效應(yīng)，在傳統(tǒng)的白熾燈應(yīng)用配置中，晶閘管調(diào)光器通過(guò)對(duì)輸入正弦電壓的相位控制獲得不同的電壓有效值，可以取得理想的調(diào)光效果。但當(dāng)用高效率、低瓦數(shù)的LED照明直接替代白熾燈時(shí)，由于晶閘管的工作特性，基于晶閘管原理的調(diào)光器應(yīng)用于LED照明往往不能正常工作。相對(duì)于高耗能的白熾燈大多需要從晶閘管中流過(guò)150mA以上電流相比，同樣光效的LED照明僅需流過(guò)10mA-150mA的電流。而從晶閘管調(diào)光器的說(shuō)明書(shū)可知，晶閘管維持導(dǎo)通電流大多在20mA以上。特別對(duì)于低瓦數(shù)的LED照明，如果負(fù)載所需要的工作電流低于維持導(dǎo)通電流，即使晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通后也會(huì)關(guān)斷，造成LED照明的閃爍。另外晶閘管調(diào)光器內(nèi)部的定時(shí)電路也需要一定的負(fù)載電流，如果LED照明所需的功耗太低就會(huì)造成定時(shí)電路不能正常定時(shí)，觸發(fā)角度的一致性將顯著降低。如圖2所示，即使是具備傳統(tǒng)PFC功能的大瓦數(shù)LED照明系統(tǒng)，當(dāng)輸入電壓在接近于O的場(chǎng)合，我們有時(shí)也能觀察到閃爍現(xiàn)象。為了解決晶閘管調(diào)光器在LED照明中存在的問(wèn)題，有很多方法被提出。最常見(jiàn)的解決方法是在LED驅(qū)動(dòng)電路的整流電路輸出端并聯(lián)一個(gè)電阻或是動(dòng)態(tài)電阻，以保證調(diào)光器中始終流過(guò)一定的工作電流。但這樣做不僅會(huì)帶來(lái)額外的功耗，降低了 LED照明系統(tǒng)的效率，同時(shí)也增加了 LED驅(qū)動(dòng)電路的散熱難度，增加了成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述背景技術(shù)的不足，提供了一種晶閘管LED調(diào)光電路及其混合基準(zhǔn)控制方法。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案:
一種晶閘管LED調(diào)光電路，包括晶閘管調(diào)光器、驅(qū)動(dòng)電路，晶閘管調(diào)光器輸入端接輸入電壓源，驅(qū)動(dòng)電路輸入端接晶閘管調(diào)光器輸出端，LED與驅(qū)動(dòng)電路輸出端連接，所述驅(qū)動(dòng)電路包括:整流橋、電感、開(kāi)關(guān)管、整流濾波輸出電路、混合基準(zhǔn)控制器、電壓采樣點(diǎn)路、電流采樣電路； 其中:所述電感與開(kāi)關(guān)管組成的串聯(lián)支路并聯(lián)在整流橋輸出端；所述整流濾波輸出電路并聯(lián)在電感兩端；所述電壓采樣電路的輸入端接所述整流橋的輸出端，電壓采樣電路的輸出端接所述混合基準(zhǔn)控制器的第一輸入端；所述電流采樣電路的輸入端接所述開(kāi)關(guān)管漏極，電流采樣電路的輸出端接所述混合基準(zhǔn)控制器的第二輸入端；所述混合基準(zhǔn)控制器的輸出端接所述開(kāi)關(guān)管柵極。
一種晶閘管LED調(diào)光電路的混合基準(zhǔn)控制方法，包括如下步驟:
步驟1，采集驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值以及開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通后流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值；步驟2，比較驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值與輸入電壓第一基準(zhǔn)值，所述輸入電壓第一基準(zhǔn)值為混合基準(zhǔn)控制器內(nèi)部設(shè)定的基準(zhǔn)電壓參考值:
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值低于輸入電壓第一基準(zhǔn)值時(shí)，以幅值有利于維持晶閘管穩(wěn)定觸發(fā)導(dǎo)通的直線為電感電流基準(zhǔn)；
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值高于輸入電壓第一基準(zhǔn)值時(shí)，以幅值滿足驅(qū)動(dòng)電路輸出功率要求的曲線或直線為電感電流基準(zhǔn)；
步驟3，比較步驟I采集的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通后流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值以及步驟2確定的電感電流基準(zhǔn):當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值小于電感電流基準(zhǔn)時(shí)，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值大于電感電流基準(zhǔn)時(shí)，開(kāi)關(guān)管關(guān)閉。所述一種晶閘管LED調(diào)光電路的混合基準(zhǔn)控制方法，步驟2中當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值高于輸入電壓第一基準(zhǔn)值時(shí)，比較驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值與輸入電壓第二基準(zhǔn)值，所述輸入電壓第二基準(zhǔn)值幅值大于輸入電壓第一基準(zhǔn)值幅值:
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值低于輸入電壓第二基準(zhǔn)值時(shí)，以與驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓波形具有同相位的正弦波為電感電流基準(zhǔn)；
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值高于輸入電壓第二基準(zhǔn)值時(shí)，以幅值滿足提升驅(qū)動(dòng)電路效率要求的直線為電感電流基準(zhǔn)。所述一種晶閘管LED調(diào)光電路的混合基準(zhǔn)控制方法，步驟2中當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值高于輸入電壓第一基準(zhǔn)值時(shí)，以幅值滿足驅(qū)動(dòng)電路輸出功率要求的曲線為電感電流基準(zhǔn)，即以與驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓波形具有同相位的正弦波為電感電流基準(zhǔn)。所述一種晶閘管LED調(diào)光電路的混合基準(zhǔn)控制方法，步驟2中當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值高于輸入電壓第一基準(zhǔn)值時(shí)，以一條幅值滿足驅(qū)動(dòng)電路輸出功率要求的直線為電感電流基準(zhǔn)。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果:通過(guò)靈活的基準(zhǔn)組合方式，保證了晶閘管在驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓低于基準(zhǔn)電壓值時(shí)也能流過(guò)相對(duì)較大的電流，保證晶閘管電路的穩(wěn)定觸發(fā)。同時(shí)還可以維持較高的功率因數(shù)，提高了驅(qū)動(dòng)電路的轉(zhuǎn)換效率。


圖1為L(zhǎng)ED照明調(diào)光系統(tǒng)框架圖。圖2為典型的高功率因數(shù)LED照明輸入電壓和輸入電流波形。圖3為具有混合電流基準(zhǔn)的開(kāi)環(huán)調(diào)光LED照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖4為本發(fā)明所述晶閘管LED調(diào)光電路的原理圖。圖5為本發(fā)明所述晶閘管LED調(diào)光電路混合基準(zhǔn)控制方法的具體實(shí)施例一。
圖6為L(zhǎng)ED照明系統(tǒng)工作在電流斷續(xù)下的主要工作波形。圖7至圖9為晶閘管調(diào)光器的導(dǎo)通角分別為135°、90°和45°時(shí)的輸入電壓波形。圖10為本發(fā)明所述晶閘管LED調(diào)光電路混合基準(zhǔn)控制方法的具體實(shí)施例二。圖11為本發(fā)明所述晶閘管LED調(diào)光電路混合基準(zhǔn)控制方法的具體實(shí)施例三。圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明:D1至D5為第一至第五二極管，Cl至CS為第一至第八電容，Rl至R12為第一至第十二電阻，LI為電感，Lp為變壓器原邊繞組，Ls為變壓器副邊繞組，Ql為開(kāi)關(guān)管，Ul為混合基準(zhǔn)控制芯片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
如圖3所示的晶閘管LED調(diào)光電路框圖，包括晶閘管調(diào)光器、驅(qū)動(dòng)電路，晶閘管調(diào)光器輸入端接輸入電壓源，驅(qū)動(dòng)電路輸入端接晶閘管調(diào)光器輸出端，LED與驅(qū)動(dòng)電路輸出端連接。驅(qū)動(dòng)電路包括:整流橋、電感L1、開(kāi)關(guān)管Q1、整流濾波輸出電路、混合基準(zhǔn)控制器、電壓采樣點(diǎn)路、電流采樣電路。整流濾波輸出電路有整流二極管D5與輸出濾波電容C4串聯(lián)組成。電感LI與開(kāi)關(guān)管Ql組成的串聯(lián)支路并聯(lián)在整流橋輸出端。整流濾波輸出電路并聯(lián)在電感LI兩端。電壓采樣電路輸入端接所述整流橋輸出端，輸出端接所述混合基準(zhǔn)控制器的第一輸入端。電流采樣電路輸入端接所述開(kāi)關(guān)管Ql漏極，輸出端接所述混合基準(zhǔn)控制器的第二輸入端。混合基準(zhǔn)控制器輸出端接所述開(kāi)關(guān)管Ql柵極。開(kāi)關(guān)管Ql由N溝道的MOSFET構(gòu)成，當(dāng)然開(kāi)關(guān)管也可以是任意的開(kāi)關(guān)器件。通常開(kāi)關(guān)管Ql與電感(非隔離電路)或是變壓器原邊(隔離電路)相連，輸出電容C用來(lái)降低輸出電壓紋波，可由電解電容或瓷片電容組合構(gòu)成。最大電流基準(zhǔn)也可以用來(lái)做為過(guò)流保護(hù)電路，可以適時(shí)調(diào)節(jié)占空比以控制電感或變壓器中流過(guò)的最大電流值。驅(qū)動(dòng)電路中:電感LI電流工作在斷續(xù)模式，即在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)電流值均能下降為O。通常，當(dāng)開(kāi)關(guān)管Ql開(kāi)通時(shí)，流過(guò)電感LI中的電流線性增加并儲(chǔ)存能量，此時(shí)輸出整流二極管D5關(guān)閉；當(dāng)開(kāi)關(guān)管Ql關(guān)閉時(shí)，流過(guò)電感LI中的電流線性降低并釋放能量，此時(shí)輸出整流二極管D5導(dǎo)通，電感LI中儲(chǔ)存的能量向LED燈和電容輸出濾波C4提供能量。在開(kāi)關(guān)管Ql關(guān)斷期間，電感電流在輸出濾波電容電壓的作用下下降為0，處于電流斷續(xù)模式。由于在整流橋后沒(méi)有大容量的電容，輸入電壓的有效值與整流后的電壓有效值相等，斷續(xù)模式下的電感電流波形包絡(luò)線跟隨輸入電壓波形，因此工作在這種條件下的LED驅(qū)動(dòng)電路很容易獲得高功率因數(shù)和高效率。如圖4所示的利用混合控制模式技術(shù)芯片的開(kāi)環(huán)LED控制器:電阻R1、R2和電容C2為混合基準(zhǔn)控制芯片Ul提供啟動(dòng)電流。當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)電路穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，開(kāi)關(guān)管Ql的寄生電容通過(guò)電阻R3為混合基準(zhǔn)控制芯片Ul提供正常工作所需電流。電阻R5、R6和電容C7檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓的幅值和相位，并將檢測(cè)信號(hào)提供給混合基準(zhǔn)控制芯片Ul與其內(nèi)部的電壓基準(zhǔn)信號(hào)比較，從而確認(rèn)電流基準(zhǔn)信號(hào)?；旌匣鶞?zhǔn)控制芯片Ul的輸出引腳Drain和Source端口之間內(nèi)部包含一個(gè)MOSFET開(kāi)關(guān)管，其作用是配合主開(kāi)關(guān)管Ql正常工作。電阻R4用來(lái)檢測(cè)電感Lp中流過(guò)的電流，與電感Lp耦合的線圈電感Ls和電阻R7、R12和電容C8 一起用來(lái)檢測(cè)開(kāi)關(guān)管Ql的漏極電壓。圖中Vup標(biāo)注與Ul引腳Vedge連接用來(lái)檢測(cè)Ql管漏極電壓波形的上升時(shí)刻，Vdown標(biāo)注與Ul引腳Vvalley連接用來(lái)檢測(cè)Ql管漏極電壓波形的下降時(shí)刻?；旌匣鶞?zhǔn)控制芯片Ul利用檢測(cè)信號(hào)Vup和Vdown控制開(kāi)關(guān)管Ql的關(guān)斷時(shí)刻已實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷。一種晶閘管LED調(diào)光電路的混合基準(zhǔn)控制方法，通過(guò)實(shí)時(shí)采集驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense以及開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通后流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值Isense ;比較驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense和混合基準(zhǔn)控制器中設(shè)定的電壓基準(zhǔn)值得到電感電流基準(zhǔn)；接著比較流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值Isense和電感電流基準(zhǔn),在流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值Isense小于電感電流基準(zhǔn)值時(shí)，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，否則，關(guān)斷開(kāi)關(guān)管。下面對(duì)晶閘管LED調(diào)光電路的混合基準(zhǔn)控制方法舉3個(gè)具體實(shí)施例以闡述本發(fā)明的發(fā)明宗旨。具體實(shí)施例一:采用2個(gè)電壓基準(zhǔn)值得到3組電流基準(zhǔn)組合，從提升功率因數(shù)、維持晶閘管穩(wěn)定觸發(fā)、驅(qū)動(dòng)電路效率要求的三個(gè)角度出發(fā)設(shè)定電感電流基準(zhǔn)，具體包括如下步驟:
步驟I，采集晶閘管LED調(diào)光電路中驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense以及開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通后流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值Isense.步驟2，比較驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense與輸入電壓第一基準(zhǔn)值:
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense低于輸入電壓第一基準(zhǔn)值時(shí)，以幅值有利于維持晶閘管穩(wěn)定觸發(fā)導(dǎo)通的直線為電感電流基準(zhǔn)；
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense高于輸入電壓第一基準(zhǔn)值時(shí)，比較驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense與輸入電壓第二基準(zhǔn)值:當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense低于輸入電壓第二基準(zhǔn)值時(shí)，以與驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓波形具有同相位的正弦波為電感電流基準(zhǔn)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense高于輸入電壓第二基準(zhǔn)值時(shí)，以幅值滿足提升驅(qū)動(dòng)電路效率要求的直線為電感電流基準(zhǔn)；
輸入電壓第一基準(zhǔn)值為混合基準(zhǔn)控制芯片內(nèi)部設(shè)定的基準(zhǔn)電壓參考值，輸入電壓第二基準(zhǔn)值幅值大于輸入電壓第一基準(zhǔn)值幅值。步驟3，比較步驟I采集的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通后流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值Isense以及步驟2確定的電感電流基準(zhǔn):當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值Isense小于電感電流基準(zhǔn)時(shí)，開(kāi)關(guān)管Ql導(dǎo)通；當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值Isense大于電感電流基準(zhǔn)時(shí)，開(kāi)關(guān)管Ql關(guān)閉。具體實(shí)施例一的原理如圖5所示。以輸入電壓第一基準(zhǔn)值、輸入電壓第二基準(zhǔn)值為判定基準(zhǔn)，在每半個(gè)線周期時(shí)間內(nèi)，由5段基準(zhǔn)構(gòu)成電感電流基準(zhǔn)。[tO-tl]時(shí)段:由于米樣到的驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense低于芯片內(nèi)設(shè)定的輸入電壓第一基準(zhǔn)值，此時(shí)電感電流基準(zhǔn)為一條直線Iref。與傳統(tǒng)的PFC控制技術(shù)相比，此時(shí)刻的電感電流基準(zhǔn)具有較高的幅值。因此LED驅(qū)動(dòng)電路的等效輸入阻抗值較低，而這樣的特性對(duì)晶閘管調(diào)光器的正常工作有好處。第一、晶閘管調(diào)光器需要一定的偏置電流以保證內(nèi)部定時(shí)觸發(fā)相位角電路的可靠工作；第二、較小的輸入等效阻抗可以為晶閘管開(kāi)通瞬間起到阻尼作用，可以減輕電壓和電流之間的振蕩現(xiàn)象；第三、當(dāng)晶閘管導(dǎo)通后，保證一定的維持電流流過(guò)晶閘管，防止晶閘管的誤動(dòng)作。因此這樣的工作特性可保證LED照明通過(guò)晶閘管調(diào)光器獲得可靠的調(diào)光效果。[tl-t2]時(shí)段:當(dāng)采樣到的驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense高于芯片內(nèi)設(shè)定的輸入電壓第一基準(zhǔn)值，此時(shí)電感電流基準(zhǔn)為跟隨驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓相位波形的正弦波。由于輸入的平均電流為正弦波，因此在這個(gè)階段我們可以獲得與傳統(tǒng)PFC技術(shù)類似的高功率因數(shù)。[t2-t3]時(shí)段:當(dāng)采樣到的驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense高于芯片內(nèi)設(shè)定的輸入電壓第二基準(zhǔn)值時(shí)，此時(shí)電感電流基準(zhǔn)重新為一條直線Ipeak。在這個(gè)階段，電感中可流過(guò)的最大電流峰值由電感電流基準(zhǔn)決定。由于電感中的磁芯損耗是電流峰值Ipeak兩次方的關(guān)系，限制的最大電流峰值可顯著改善LED驅(qū)動(dòng)電路的效率。[t3-t4]時(shí)段:電感電流基準(zhǔn)同樣為正弦波，原理和[tl_t2]時(shí)段所描述的一致。[t4-t5]時(shí)段:電感電流基準(zhǔn)同樣為一直線，原理和[tO-tl]時(shí)段所描述的一致?？梢?jiàn)，電感LI的峰值電流將會(huì)跟隨電感電流基準(zhǔn)Iref的變化而變化。在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)開(kāi)關(guān)管Ql導(dǎo)通時(shí)，電感LI的峰值電流將會(huì)從O近似線性上升至電感電流基準(zhǔn)Iref0同時(shí)即使電感電流沒(méi)有上升至電感電流Iref，我們也可設(shè)定開(kāi)關(guān)管Ql的最大導(dǎo)通時(shí)間以保證驅(qū)動(dòng)電路的安全工作。由于驅(qū)動(dòng)電路工作在斷續(xù)模式，當(dāng)開(kāi)關(guān)管Ql關(guān)斷時(shí)，電感LI中的電流將下降至O。如圖6所示，由于電感LI與開(kāi)關(guān)管Ql的寄生電容諧振，開(kāi)關(guān)管Ql有可能在零電壓關(guān)斷條件下工作，同時(shí)整流二極管D5在零電流關(guān)斷條件下工作。晶閘管調(diào)光器可以把輸入正弦交流電壓調(diào)節(jié)成具有不同導(dǎo)通角度、不同觸發(fā)時(shí)刻的交流電，并提供給LED驅(qū)動(dòng)電路的輸入端以獲得不同的輸入功率。利用所述晶閘管LED調(diào)光電路的混合基準(zhǔn)控制方法第一個(gè)實(shí)施例，在每半個(gè)線電壓周期內(nèi)晶閘管調(diào)光器的導(dǎo)通角在135°、90°和45°時(shí)輸入電壓電壓波形如圖7至圖9所示。具體實(shí)施例二:采用I個(gè)電壓基準(zhǔn)值得到2組電流基準(zhǔn)組合，從提升功率因數(shù)、維持晶閘管穩(wěn)定觸發(fā)的兩個(gè)角度出發(fā)設(shè)定電感電流基準(zhǔn)，具體包括如下步驟:
步驟I，采集晶閘管LED調(diào)光電路中驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense以及開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通后流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值Isense.步驟2，比較驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense與輸入電壓第一基準(zhǔn)值:
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense低于輸入電壓第一基準(zhǔn)值時(shí)，以幅值有利于維持晶閘管穩(wěn)定觸發(fā)導(dǎo)通的直線為電感電流基準(zhǔn)；
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense高于輸入電壓第一基準(zhǔn)值時(shí)，以與驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓波形具有同相位的正弦波為電感電流基準(zhǔn)；
輸入電壓第一基準(zhǔn)值為混合基準(zhǔn)控制芯片內(nèi)部設(shè)定的基準(zhǔn)電壓參考值。步驟3,比較步驟I采集的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通后的瞬時(shí)電流值Isense以及步驟2確定的電感電流基準(zhǔn):當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值Isense小于電感電流基準(zhǔn)時(shí),開(kāi)關(guān)管Ql導(dǎo)通；當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值Isense大于電感電流基準(zhǔn)時(shí)，開(kāi)關(guān)管Ql關(guān)閉。具體實(shí)施例二的原理如圖10所示。以輸入電壓第一基準(zhǔn)值為判定基準(zhǔn)，在每半個(gè)線周期內(nèi)，電流基準(zhǔn)Isense由三部分組成。[tO-tl]時(shí)段:由于米樣到的驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense低于芯片內(nèi)設(shè)定的輸入電壓第一基準(zhǔn)值，此時(shí)電感電流基準(zhǔn)為一條直線Iref。與傳統(tǒng)的PFC控制技術(shù)相比，此時(shí)刻的電感電流基準(zhǔn)具有較高的幅值。因此LED驅(qū)動(dòng)電路的等效輸入阻抗值較低，而這樣的特性對(duì)晶閘管調(diào)光器正常工作的好處與前面描述一致，可以獲得可靠的調(diào)光效果。[tl-t2]時(shí)段:當(dāng)采樣到的輸入電壓瞬時(shí)值Vsense高于芯片內(nèi)設(shè)定的輸入電壓第一基準(zhǔn)值，此時(shí)電感電流基準(zhǔn)為跟隨驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓相位波形的正弦波。由于輸入的平均電流為正弦波，因此在這個(gè)階段我們可以獲得與傳統(tǒng)PFC技術(shù)類似的高功率因數(shù)。[t2-t3]時(shí)段:電感電流基準(zhǔn)同樣為一直線Iref，原理和[t0_tl]時(shí)段所描述的一
致。具體實(shí)施例三:采用I個(gè)電壓基準(zhǔn)值得到2組電流基準(zhǔn)組合，從提升驅(qū)動(dòng)電路效率和維持晶閘管穩(wěn)定觸發(fā)的兩個(gè)角度出發(fā)設(shè)定電感電流基準(zhǔn)，具體包括如下步驟:
步驟I，采集晶閘管LED調(diào)光電路中驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense以及開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通后流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值Isense.步驟2，比較驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense與輸入電壓第一基準(zhǔn)值:
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense低于輸入電壓第一基準(zhǔn)值時(shí)，以幅值有利于維持晶閘管穩(wěn)定觸發(fā)導(dǎo)通的直線為電感電流基準(zhǔn)；
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense高于輸入電壓第一基準(zhǔn)值時(shí)，以一條幅值滿足驅(qū)動(dòng)電路輸出功率要求的直線為電感電流基準(zhǔn)；
輸入電壓第一基準(zhǔn)值為混合基準(zhǔn)控制芯片內(nèi)部設(shè)定的基準(zhǔn)電壓參考值。步驟3,比較步驟I采集的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通后的瞬時(shí)電流值Isense以及步驟2確定的電感電流基準(zhǔn):當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值Isense小于電感電流基準(zhǔn)時(shí),開(kāi)關(guān)管Ql導(dǎo)通；當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值Isense大于電感電流基準(zhǔn)時(shí)，開(kāi)關(guān)管Ql關(guān)閉。具體實(shí)施例三的原理如圖11所示。以輸入電壓第一基準(zhǔn)值為判定基準(zhǔn)，在每半個(gè)線周期時(shí)間內(nèi)，由3段電流基準(zhǔn)構(gòu)成電流基準(zhǔn)。[tO-tl]時(shí)段:由于米樣到的驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense低于芯片內(nèi)設(shè)定的輸入電壓第一基準(zhǔn)值，此時(shí)電感電流基準(zhǔn)為一條直線Iref。與前面所描述效果一致，而這樣的特性有利于晶閘管調(diào)光器正常工作，可以獲得可靠的調(diào)光效果。[tl-t2]時(shí)段:當(dāng)采樣到的驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值Vsense高于芯片內(nèi)設(shè)定的輸入電壓第一基準(zhǔn)值，相對(duì)于[tO-tl]時(shí)段，此時(shí)電感電流基準(zhǔn)為具有更高幅值的直線(大于Iref值的任意直線)。在這個(gè)階段，電感中可流過(guò)的最大電流峰值是一致的，限制的最大電流峰值可顯著改善LED驅(qū)動(dòng)電路的效率。[t2-t3]時(shí)段:電流基準(zhǔn)同樣為一直線Iref，原理和[t0_tl]時(shí)段所描述的一致。綜上所述，本發(fā)明所述根據(jù)采集的驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值與芯片內(nèi)部設(shè)定的輸入電壓第一基準(zhǔn)值和輸入電壓第二基準(zhǔn)值比較，獲得不同的電流基準(zhǔn)組合方式。通過(guò)靈活的基準(zhǔn)組合方式，保證了晶閘管在驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓幅值較低時(shí)維持一定的工作電流，在維持較高功率因數(shù)的同時(shí)，降低了驅(qū)動(dòng)電路中的磁損，提高了驅(qū)動(dòng)電路的轉(zhuǎn)換效率。
權(quán)利要求
1.一種晶閘管LED調(diào)光電路，包括晶閘管調(diào)光器、驅(qū)動(dòng)電路，晶閘管調(diào)光器輸入端接輸入電壓源，驅(qū)動(dòng)電路輸入端接晶閘管調(diào)光器輸出端，LED與驅(qū)動(dòng)電路輸出端連接，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路包括:整流橋、電感、開(kāi)關(guān)管、整流濾波輸出電路、混合基準(zhǔn)控制器、電壓采樣點(diǎn)路、電流采樣電路； 其中:所述電感與開(kāi)關(guān)管組成的串聯(lián)支路并聯(lián)在整流橋輸出端；所述整流濾波輸出電路并聯(lián)在電感兩端；所述電壓采樣電路的輸入端接所述整流橋的輸出端，電壓采樣電路的輸出端接所述混合基準(zhǔn)控制器的第一輸入端；所述電流采樣電路的輸入端接所述開(kāi)關(guān)管漏極，電流采樣電路的輸出端接所述混合基準(zhǔn)控制器的第二輸入端；所述混合基準(zhǔn)控制器的輸出端接所述開(kāi)關(guān)管柵極。
2.一種基于權(quán)利要求1所述的晶閘管LED調(diào)光電路的混合基準(zhǔn)控制方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟1，采集驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值以及開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通后流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值； 步驟2，比較驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值與輸入電壓第一基準(zhǔn)值，所述輸入電壓第一基準(zhǔn)值為混合基準(zhǔn)控制器內(nèi)部設(shè)定的基準(zhǔn)電壓參考值: 當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值低于輸入電壓第一基準(zhǔn)值時(shí)，以幅值有利于維持晶閘管穩(wěn)定觸發(fā)導(dǎo)通的直線為電感電流基準(zhǔn)； 當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值高于輸入電壓第一基準(zhǔn)值時(shí)，以幅值滿足驅(qū)動(dòng)電路輸出功率要求的曲線或直線為電感電流基準(zhǔn)； 步驟3，比較步驟I采集的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通后流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值以及步驟2確定的電感電流基準(zhǔn):當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值小于電感電流基準(zhǔn)時(shí)，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值大于電感電流基準(zhǔn)時(shí)，開(kāi)關(guān)管關(guān)閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種晶閘管LED調(diào)光電路的混合基準(zhǔn)控制方法，其特征在于，所述步驟2中當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值高于輸入電壓第一基準(zhǔn)值時(shí)，比較驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值與輸入電壓第二基準(zhǔn)值，所述輸入電壓第二基準(zhǔn)值幅值大于輸入電壓第一基準(zhǔn)值幅值: 當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值低于輸入電壓第二基準(zhǔn)值時(shí)，以與驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓波形具有同相位的正弦波為電感電流基準(zhǔn)； 當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值高于輸入電壓第二基準(zhǔn)值時(shí)，以幅值滿足提升驅(qū)動(dòng)電路效率要求的直線為電感電流基準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種晶閘管LED調(diào)光電路的混合基準(zhǔn)控制方法，其特征在于，所述步驟2中當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值高于輸入電壓第一基準(zhǔn)值時(shí)，以幅值滿足驅(qū)動(dòng)電路輸出功率要求的曲線為電感電流基準(zhǔn)，即以與驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓波形具有同相位的正弦波為電感電流基準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種晶閘管LED調(diào)光電路的混合基準(zhǔn)控制方法，其特征在于，所述步驟2中當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值高于輸入電壓第一基準(zhǔn)值時(shí)，以一條幅值滿足驅(qū)動(dòng)電路輸出功率要求的直線為電感電流基準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種晶閘管LED調(diào)光電路及其混合基準(zhǔn)控制方法，屬于半導(dǎo)體照明的技術(shù)領(lǐng)域。所述調(diào)光電路包括晶閘管調(diào)光器、驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路包括整流橋、電感、開(kāi)關(guān)管、整流濾波輸出電路、混合基準(zhǔn)控制器、電壓采樣點(diǎn)路、電流采樣電路。所述混合基準(zhǔn)控制方法比較驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓瞬時(shí)值和混合基準(zhǔn)控制器中設(shè)定的基準(zhǔn)電壓參考值得到電流基準(zhǔn)；接著比較流過(guò)開(kāi)關(guān)管的瞬時(shí)電流值和電流基準(zhǔn)，得到控制開(kāi)關(guān)管通斷的信號(hào)。通過(guò)靈活的電流基準(zhǔn)組合方式保證了即使輸入電壓瞬時(shí)幅值較低時(shí)，調(diào)光晶閘管中也能流過(guò)相對(duì)較大的工作電流。通過(guò)該方法，不僅可以有效減輕通過(guò)晶閘管調(diào)光LED的閃爍現(xiàn)象，而且維持較高的功率因數(shù)，提高驅(qū)動(dòng)電路的轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H05B37/02GK103152926SQ20131004867
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者向東, 周巖 申請(qǐng)人:上舜照明(中國(guó))有限公司