開關電源驅動晶片及可控矽調光LED驅動電路的製造方法與工藝
2023-04-25 03:51:01 3
本發明屬於恆流驅動技術領域，尤其涉及開關電源驅動晶片及可控矽調光LED驅動電路。
背景技術：
自從人類意識到一定要千方百計節能減排，才能解決大氣變暖的迫切問題後，如何減少照明用電就作為一個重要的問題提到日程上來，因為照明用電佔總能耗的20％。作為新一代的綠色照明光源，高亮度發光二極體LED(LightEmittingDiode)具有比白熾燈節能5倍以上，比螢光燈、節能燈也要節能一倍左右的優點，且還不像螢光燈、節能燈那樣含汞。如果還能夠利用調光來節能，那麼也是非常重要的節能手段。但過去所有光源都很不容易實現調光，而容易調光正是LED的一個很大的優點。因為在很多場合其實不需要開燈或者至少不需要那麼亮，可是燈卻開得很亮，例如半夜到黎明時段的路燈；地鐵車廂從地下開到郊區地面時車廂裡的照明燈；更常見的是在陽光明媚時靠近窗口的辦公室、學校、工廠等的螢光燈都處於發光狀態，導致浪費很多的電能，由於高壓鈉燈、螢光燈、吸頂燈、節能燈根本無法調光，現在改用LED以後，可以節省很多電能。飛利浦、歐司朗、三星、通用電氣等國際LED照明品牌廠商以及恩智浦(NXP)、意法半導體(ST)等控制IC廠商都投入了大量的人力物力開發可調光的LED照明產品，力推照明市場發展。目前LED調光技術，主要包含以下幾種：第一種調光方法為模擬調光技術：很容易實現改變LED的亮度，最簡單的是改變驅動電流，因為LED的亮度是幾乎和驅動電流直接成正比關係。幾乎所有恆流晶片都有一個檢測電流的接口，是檢測到的電壓和晶片內部的參考電壓比較，來控制電流的恆定。但是這個檢測電阻的值通常很小，只有零點幾歐，如果要在牆上裝一個零點幾歐的電位器來調節電流是不大可能的，因為引線電阻也會有零點幾歐了，所以有些晶片提供一個控制電壓接口，通過改變輸入的控制電壓就可以改變其輸出恆流值。第二種調光方法為脈衝寬度調製(PWM)調光法。PWM是一種對模擬信號電平進行數字編碼的方法。通過高解析度計數器的使用，方波的佔空比被調製用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。PWM信號仍然是數字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要麼完全有(ON)，要麼完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重複脈衝序列被加到模擬負載上去的，導通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，關斷的時候即是供電被斷開的時候。第三種調光方法是可控矽相控調光法，可控矽調光技術採用相位控制方法來實現調光，對於普通的方向阻斷型可控矽，其閘流特性表現為當可控矽加上正向陽極電壓的同時又加上適當的正向控制電壓時，可控矽導通；即使撤去門級控制電壓後可控制仍然導通，直到加上方向陽極電壓或陽極電流小於可控矽自身的維持電流後可控矽才關斷。普通的可控矽調光器利用該特性實現前沿觸發相控調光的。可控矽已經和白熾燈滷素燈結成了聯盟，佔據了很大的調光市場。如果LED想要取代可控矽調光的白熾燈和滷素燈燈具的位置，就也要和可控矽調光兼容。具體來說，在一些已經安裝了可控矽調光的白熾燈或滷素燈的地方，牆上已經安裝了可控矽的調光開關和旋鈕，牆壁裡也已經安裝了通向燈具的兩根連接線。要更換牆上的可控矽開關和要增加連接線的數目都不是那麼容易，最簡單的方法就是什麼都不變，只要把燈頭上的白熾燈換下，換上帶有兼容可控矽調光功能的LED燈泡就可以。目前,現有技術中可控矽調光技術中的最大輸出電流都會受到輸入線網及輸出電壓的波動而波動,在某些線網不太穩定的國家容易造成最大輸出電流波動太大而帶來危害的風險。綜上所述，現有技術中可控矽調光技術中的最大輸出電流受到輸入線網及輸出電壓的波動而波動導致存在風險的問題。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供開關電源驅動晶片和可控矽調光LED驅動電路，旨在解決現有技術中可控矽調光技術中的最大輸出電流受到輸入線網及輸出電壓的波動而波動導致存在風險的問題。本發明第一方面提供一種開關電源驅動晶片，其與輸入級整流濾波電路及輸出級電路連接，所述輸入整流濾波電路連接可控矽調光器，所述輸入整流濾波接收所述可控矽調光器輸出的切相電壓，並將所述切相電壓整流成直流電壓並進行濾波後耦合至所述電源驅動晶片，所述輸出級電路驅動LED負載工作；所述開關電源驅動晶片包括：調光控制模塊、電壓採樣模塊、恆流控制模塊、誤差放大器、導通時長控制模塊、消磁控制模塊、觸發器以及開關器件；所述消磁控制模塊的輸入端連接所述輸出級電路，所述消磁控制模塊的輸入端連接所述觸發器的置位端，所述消磁控制模塊根據所述輸出級電路的輸出電壓對所述觸發器進行置位；所述調光控制模塊的輸入端連接所述輸入整流濾波電路，所述調光控制模塊的輸出端連接所述誤差放大器的第一輸入端，所述調光控制模塊將濾波後的直流電壓轉換成參考電壓，並將所述參考電壓輸出給所述誤差放大器；所述電壓採樣模塊的控制端連接所述觸發器的輸出端，所述電壓採樣模塊的電壓採集端連接所述開關器件的輸出端，所述電壓採樣模塊的輸出端連接所述恆流控制模塊的輸入端，所述電壓採樣模塊根據所述觸發器輸出的控制信號採集所述開關器件輸出的電壓，並將採集電壓輸出給所述恆流控制模塊；所述恆流控制模塊的控制端連接所述恆流控制模塊的輸出端，所述恆流控制模塊的輸出端連接所述誤差放大器的第二輸入端，所述恆流控制模塊根據所述觸發器輸出的控制信號對所述採集電壓進行恆流控制後輸出平均電壓給所述誤差放大器；所述誤差放大器的輸出端連接所述導通時長控制模塊的輸入端，所述誤差放大器將所述參考電壓和所述平均電壓進行比較，並將比較結果輸出給所述導通時長控制模塊；所述導通時長控制模塊的控制端連接所述觸發器的輸出端，所述導通時長控制模塊的輸出端連接所述觸發器的復位端，所述導通時長控制模塊根據所述比較結果和所述觸發器輸出的控制信號控制所述開關器件的導通時間。本發明第二方面提供一種可控矽調光LED驅動電路，包括可控矽調光器、輸入級整流濾波電路以及輸出級電路，所述可控矽調光LED驅動電路還包括上述的開關電源驅動晶片。本發明實施例提供開關電源驅動電路及可控矽調光LED驅動電路，通過可控矽調光器對線網進行切向處理，根據切向的角度來相應的改變照明用燈的亮度，通過改變誤差放大器的同相輸入端所輸入的參考電壓，從而改變流過LED燈的電流大小，進而改變LED燈的亮度達到可控矽調光的目的，使最大輸出電流不隨線網及輸出電壓波動，且調光範圍強，性價比高。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發明實施例提供的可控矽調光LED驅動電路的結構示意圖；圖2是本發明實施例提供的開關電源恆流驅動晶片的具體電路結構圖；圖3是本發明實施例提供的開關電源恆流驅動晶片在斷續模式下工作時SW端電壓波形和輸出電流波形的示意圖；圖4是本發明實施例提供的開關電源恆流驅動晶片在臨界連續模式下SW端電壓波形和輸出電流波形的示意圖；圖5是本發明實施例提供的開關電源恆流驅動晶片中可控矽調光器所產生的切向角度與濾波後的直流電壓關係示意圖；圖6是本發明實施例提供的開關電源恆流驅動晶片中輸入級整流濾波電路所產生的直流電壓與參考電壓關係示意圖。具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。為了說明本發明所述的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。本發明實施例一種開關電源恆流驅動晶片100，請參閱圖1，與輸入級整流濾波電路200及輸出級電路300連接，輸入整流濾波電路200連接可控矽調光器400，輸入整流濾波電路200接收可控矽調光器400輸出的切相電壓，並將切相電壓整流成直流電壓並進行濾波後耦合至開關電源驅動晶片100，輸出級電路300驅動LED負載工作。開關電源驅動晶片100包括：調光控制模塊15、電壓採樣模塊11、恆流控制模塊12、誤差放大器13、導通時長控制模塊14、消磁控制模塊16、觸發器U5以及開關器件M2；消磁控制模塊16的輸入端連接輸出級電路300，消磁控制模塊16的輸出端連接觸發器U5的置位端，消磁控制模塊16根據輸出級電路300的輸出電壓對觸發器U5進行置位；調光控制模塊15的輸入端連接輸入整流濾波電路200，調光控制模塊15的輸出端連接誤差放大器13的第一輸入端，調光控制模塊15將濾波後的直流電壓轉換成參考電壓，並將參考電壓輸出給誤差放大器13；電壓採樣模塊11的控制端連接觸發器U5的輸出端，電壓採樣模塊11的電壓採集端連接開關器件M2的輸出端，電壓採樣模塊11的輸出端連接恆流控制模塊12的輸入端，電壓採樣模塊11根據觸發器U5輸出的控制信號採集開關器件M2輸出的電壓，並將採集電壓輸出給恆流控制模塊12；恆流控制模塊12的控制端連接觸發器U5的輸出端，恆流控制模塊12的輸出端連接誤差放大器13的第二輸入端，恆流控制模塊12根據觸發器U5輸出的控制信號對採集電壓進行恆流控制後輸出平均電壓給誤差放大器13；誤差放大器13的輸出端連接導通時長控制模塊14的輸入端，誤差放大器13將參考電壓和平均電壓進行比較，並將比較結果輸出給導通時長控制模塊14；導通時長控制模塊14的控制端連接觸發器U5的輸出端，導通時長控制模塊14的輸出端連接觸發器U5的復位端，導通時長控制模塊14根據比較結果和觸發器U5輸出的控制信號控制開關器件M2的導通時間。具體的，誤差放大器13在參考電壓大於平均電壓時，輸出延長導通時間信號給導通時長控制模塊14，導通時長控制模塊14根據延長導通時間信號通過觸發器U5延長開關器件M2的導通時間；誤差放大器13在參考電壓小於平均電壓時，輸出縮短導通時間信號給導通時長控制模塊14，導通時長控制模塊14根據縮短導通時間信號通過觸發器U5縮短開關器件M2的導通時間；即通過將參考電壓與平均電壓進行比較，根據比較結果調整開...