一種led驅動控制電路的製作方法

2023-05-22 18:38:31 1

一種led驅動控制電路的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種LED驅動控制電路，包括：驅動電路，用於輸出電流驅動LED負載，驅動電路第一級DC/DC電路、與所述第一級DC/DC電路連接的第二級DC/DC電路；控制電路，根據所述驅動電路的輸入電壓輸出控制信號給第二級DC/DC電路；還包括一個補償電路，補償電路根據所述第一級DC/DC電路的輸出電壓輸出補償信號對控制信號進行調節。
【專利說明】—種LED驅動控制電路

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電路，尤其是一種LED驅動控制電路。

【背景技術】
[0002]LED替代傳統光源如MRll和MR16等，需要兼容線性變壓器或者電子變壓器。而兼容線性變壓器或者電子變壓器有非常高的難度，原因在於需要考慮變壓器的工作條件，同時實現比較好的LED工作電流，如低紋波工作，避免替換光源引起閃爍從而影響用戶的使用。在很多場合，還需要同時兼容輸入端的切相調光，使得光源能根據調光器的設置調整LED的亮度，滿足用戶不同中心光強的需求。
[0003]目前，比較成熟的電路結構如圖1所示，輸入為交流高電壓AC，如230VAC或者IlOV AC，通過切相調光器11連接到線性變壓器或者電子變壓器12。切相調光器一般為前切控制或者後切控制，通過控制輸入交流電壓工作的相位來傳遞控制信號。電子變壓器或者線性變壓器帶有隔離變壓器，把高壓部分和輸出低壓部分隔離開來，由於一般輸出為低壓12VAC，而且隔離變壓器實現安全絕緣，所以電子變壓器或者線性變壓器輸出為安全特低電壓電路(SELV)，滿足用戶對光源的安全需求。
[0004]由於電子變壓器或線性變壓器的輸出為交流信號，首先需要通過整流橋131把交流信號轉為直流，驅動電路13位於整流橋131和LED顆粒之間，它把整流橋的輸出轉化為合適直流信號驅動LED顆粒，其中，驅動電路13的第一級DC/DC電路132輸出直流低紋波電壓，第二級DC/DC電路133主要是實現LED恆流控制，上述及下述本發明中的DC/DC電路是指直流轉直流的轉換電路。上述電路在切相調光過程中會導致驅動電路內部出現過大的電壓波動，從而觸發變壓器過壓保護或者引起LED在調光過程中的閃爍。


【發明內容】

[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種LED驅動控制電路，通過優化LED負載對調光信號的響應時間來避免驅動電路內部電壓過大的波動或LED的閃爍。
[0006]本發明提供一種LED驅動控制電路，包括:驅動電路，用於輸出電流驅動LED負載，包括:第一級DC/DC電路、與第一級DC/DC電路連接的第二級DC/DC電路；控制電路，根據上述驅動電路的輸入電壓輸出控制信號給第二級DC/DC電路；還包括一個補償電路，補償電路根據第一級DC/DC電路的輸出電壓輸出補償信號對控制信號進行調節。
[0007]優選地，當第一級DC/DC電路的輸出電壓大於預設的第一閾值時,補償電路輸出補償信號使控制信號幅值增大。，當第一級DC/DC電路的輸出電壓小於預設的第二閾值，補償電路輸出補償信號使控制信號的幅值降低。
[0008]優選地，補償電路輸出的補償信號是電流；控制電路輸出的控制信號是電壓信號。
[0009]優選地，補償電路包括電壓採樣電路、比較器電路及電流源電路，電壓採樣電路對所述第一級DC/DC電路的輸出電壓進行採樣，比較器電路根據電壓採樣電路的輸出的採樣電壓對電流源電路進行控制。
[0010]優選地，電壓採樣電路由至少兩個電阻串聯組成。
[0011 ] 優選地，比較器電路包括第一比較器及第二比較器，其中，第一比較器的正輸入端與電壓米樣電路的輸出相連，負輸入端設為第一閾值，第二比較器的負相輸入端與電壓米樣電路的輸出相連，正輸入端設為第二閾值。
[0012]優選地，，電壓採樣電路的輸出電壓大於第一閾值時，比較器電路控制電流源電路輸出電流；當所述電壓採樣電路的輸出電壓小於第一閾值時，比較器電路控制電流源電路灌電流輸入。
[0013]優選地，電流源電路包括第一電流源和第二電流源，當電壓採樣電路的輸出電壓大於第一閾值時，比較器電路控制第一電流源輸出電流；當所述電壓採樣電路的輸出電壓小於第一閾值，比較器電路控制第二電流源灌電流輸入。
[0014]控制電路包括一個輸入反饋電路和一個濾波電路，其中，輸入反饋電路包括由至少兩個電阻串聯構成的輸入電壓採樣電路，濾波電路包括至少一個電容。
[0015]以上技術方案通過補償電路輸出補償信號對控制電路輸出的控制信號進行調節。當由於調光而引起的驅動電路的第一級DC/DC電路的輸出電壓過大或過低時，補償電路輸出的補償信號增大或降低了控制信號的幅值，從而及時改變了輸出的LED負載的電流，使第一級DC/DC電路的輸出電壓保持在合適的範圍內，避免了由於調光引起的LED驅動控制電路內部出現過大的電壓波動觸發的過壓保護或者引起LED閃爍。
[0016]根據以下參考附圖對本發明的描述，本發明的其他目標和效用將變得顯而易見，並且讀者可全面了解本發明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是現有與電子變壓器兼容的LED驅動控制系統結構示意圖；
圖2是本發明LED驅動控制電路一個實施例的示意圖；
圖3是LED驅動控制電路中補償電路和控制電路意圖；
圖4是第一級DC/DC電路輸出電壓分析圖；
圖5是第二級DC/DC電路與控制信號的接口電路示意圖。

【具體實施方式】
[0018]有關本發明的前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖的實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
[0019]圖2是本發明LED驅動控制電路的一個實施例，參照圖2，LED驅動控制電路包括:驅動電路23、控制電路24及補償電路54。驅動電路與整流橋131連接，對輸入直流電壓Vin進行變換並輸出電流信號驅動LED負載，驅動電路包括第一級DC/DC電路232及與所述第一級DC/DC電路連接的第二級DC/DC電路233 ;控制電路包括輸入反饋電路241和濾波電路242，控制電路根據驅動電路的輸入電壓Vin輸出控制信號給第二級DC/DC電路233，第二級DC/DC電路根據控制信號改變LED負載的電流大小，從而實現調光控制。補償電路54與控制電路24相連，根據第一級DC/DC電路232的輸出蟲擺輸出補償信號對上述控制信號幅值的大小進行調節。
[0020]圖2中輸出電壓Vo通過輸出反饋電路251反饋到補償網絡252，第一級DC/DC電路232根據補償網路252的輸出可以採用峰值電流控制、滯環控制或者輸入電流谷值等控制方式實現對輸出電壓Vo的控制。但是由於輸出電壓Vo的補償網絡252的帶寬非常窄，一般在1Hz以內，這使得第一級DC/DC電路對輸出電壓Vo的控制反應比較慢。另一方面，為了響應切相調光的需求，控制電路通過輸入反饋電路241反饋輸入電壓Vin，然後通過濾波電路242輸出控制信號給第二級DC/DC電路233，再利用該控制信號控制輸出LED負載電流。控制電路24可以實現對輸入電壓的平均值、有效值或者導通角度進行反饋，使得LED負載電流調光曲線可以根據輸入電壓的平均值、有效值或者導通角度變化。但由於輸入電壓Vin的不連續性，且控制電路24中濾波電路242的帶寬也比較窄，這樣控制電路的輸出並不能及時反饋輸入電壓Vin的變化，使得LED負載電流響應切相調光的變化也是比較緩慢。
[0021]為提高LED電流響應切相調光的時間，在補償電路中預先設置第一閾值Vfl和第二閾值Vf2，第一閾值Vfl設為第一級DC/DC電路輸出電壓的上限，第二閾值Vf2設為第一級DC/DC電路輸出電壓的下限。上限值可以設為比輸出電壓額定平均值高20%，下限值設為比輸出電壓Vo額定平均值低20%的電壓值。
[0022]圖3是LED驅動控制電路的補償電路和控制電路的示意圖，參照圖3，補償電路54包括電壓採樣電路542、比較器電路544及電流源電路545。電壓採樣電路542對第一級DC/DC電路的輸出電壓Vo採樣，比較器電路544根據電壓採樣電路542的輸出的電壓對電流源電路545進行控制。電壓採樣電路542包括由電阻Rl和R2組成的串聯電路。比較器電路544包括第一比較器Ul和第二比較器U2。第一級DC/DC電路432的輸出電壓Vo通過電阻Rl和R2分壓，分別反饋到第一比較器Ul的正端和第二比較器U2的負端，第一比較器Ul的負端電壓設定為第一閾值Vfl，而第二比較器U2的正端電壓設定為第二閾值Vf2。電流源電路包括第一電流源Il和第二電流源12，第一比較器Ul的輸出控制第一電流源Il的使能，第二比較器U2的輸出控制第二電流源12的使能，第一、第二電流源I1、12都是在使能端高電平時提供輸出，而低電平時停止輸出，其中第一電流源Il為拉電流輸出，而第二電流源12為灌電流輸入，並都連接到控制電路中的電容C2的正端。
[0023]控制電路24包括輸入反饋電路241和濾波電路242，其中，輸入反饋電路241包括由兩個電阻R3和R4串聯的輸入電壓採樣電路，濾波電路242包括至少一個電容Cl。本實施例中濾波電路242包括電阻R5和電容Cl以及電阻R6和電容C2構成的兩級濾波電路。輸入電壓Vin通過由電阻R3和R4組成的輸入電壓採樣電路分壓，經過電阻R5和電容Cl以及電阻R6和電容C2兩級濾波，其中電阻R5和電容Cl以及電阻R6和電容C2的時間常數可以較大，以便得到比較平滑的直流信號。
[0024]當第一級DC/DC電路232輸出電壓Vo超過設定上限即第一閾值Vfl時，補償電路54的第一比較器Ul輸出為高電平,而第二比較器U2輸出為低電平,第一電流源Il使能並輸出電流作為補償信號到電容C2正端，從而電容C2電壓上升即輸出到第二級DC/DC電路233的控制信號的幅值增大；當輸出電壓Vo低於設定下限即第二閾值Vf2時，第一比較器Ul輸出為低電平，而第二比較器U2輸出為高電平，第二電流源12使能並灌電流作為補償信號，從而電容C2兩端的電壓下降，輸出到第二級DC/DC電路233的控制信號的幅值降低，即降低了 LED負載進行調光的控制信號的幅值。
[0025]圖4是第一級DC/DC電路232輸出電壓分析示意圖，參照圖4，正常工作電壓300在額定平均值上會有一些低頻的紋波。當切相調光器11調暗時，相當於把輸入交流電壓導通角度減少，輸入電壓Vin信號相應改變，由於第二級DC/DC電路在對輸入電壓信號濾波電路上反應比較慢，使得LED電流仍然保持之前較亮的工作狀態，這樣第一級DC/DC電路輸出電壓就會下跌；同時，由於第一級DC/DC電路針對輸出電壓Vo的反饋也是比較慢，並不會馬上去補償這個電壓跌落，這樣導致第一級DC/DC電路輸出電壓信號200會持續下降，過低的電壓會導致第二級DC/DC電路233工作不正常，特別是當第一級DC/DC電路232輸出電壓接近或者低於LED負載總壓降時，使得LED電流無法維持，出現閃爍。反之，當切相調光器11調亮時，由於第二級DC/DC電路針對輸入電壓Vin的濾波電路反應較慢，LED電流保持在低亮度時的工作狀態，此時第一級DC/DC電路232輸出電壓上升，但第一級DC/DC電路232來不及調整它的輸出電壓信號100，過高的電壓很有可能會觸發第一級DC/DC電路的過壓保護，使得第一級DC/DC電路232進入間歇性工作，最終導致LED驅動出現噪聲甚至使LED發生閃爍。
[0026]通過設定如圖4所示的第一閾值Vf 1，第二閾值Vf2，當切相調光器11從較暗的位置調為較亮的位置時，由於輸入導通角度的增加，LED驅動控制電路的輸入功率增大，在LED驅動控制電路的輸出電流不變的情況下，第一級DC/DC電路232的輸出電壓Vo上升，當輸出電壓100觸碰到或超過設定的第一閾值時，由於補償電路54的輸出電流作為補償信號，使控制電路24輸出的控制信號的幅值增大，使得第二級DC/DC電路233的輸出電流快速增大，相當於增大第二級DC/DC電路233的輸出功率，使得第一級DC/DC電路標號的輸出電壓Vo恢復到第一閾值以下，從而避免電壓過高。當切相調光器11調暗時，由於輸入導通角度的減少，LED驅動控制電路的輸入功率下降，在LED負載的電流不變情況下，第一級DC/DC電路232的輸出電壓Vo下降，當輸出電壓200觸碰到或低於設定的第二閾值Vf2時，由於補償電路54輸出的補償信號為灌電流輸入，第二級DC/DC電路233迅速減少供給LED負載的電流，相當於降低第二級DC/DC電路標號的輸出功率，使得第一級DC/DC電路232的輸出電壓Vo恢復到設定的第二閾值以上，從而加快了 LED負載對控制信號的響應時間。以上分析可以看出，對第一級DC/DC電路232的輸出電壓No設置一個上限和一個下限，即第一閾值Vfl和第二閾值Vf2，通過判斷該輸出電壓No的工作狀態，補償電路54輸出補償信號對控制電路輸出的控制信號進行調節，降低了帶寬較窄的濾波電路242的影響，第二級DC/DC電路根據控制信號的變化及時改變了輸出的LED負載的電流，最終使第一級DC/DC電路232的輸出電壓Vo保持在合適的範圍內，避免了 LED驅動控制電路內部出現過大的電壓波動，觸發過壓保護或者引起LED閃爍。
[0027]圖5是第二級DC/DC電路233與控制電路24的接口示意圖，參照圖5，LED電流通過採樣電阻Rs變成電壓信號反饋到預算放大器U3的負端，控制電路24輸出的控制信號Ufc到比較器U3的正端作為參考輸入，比較器U3的輸出連接到比較器U4的正端，比較器U4的負端為鋸齒波，比較器U4的輸出用於控制第二級DC/DC電路233的開關佔空比。當控制信號Ufc變大時，由於其所接的是比較器U3的正端，則比較器U3的輸出上升，和鋸齒波比較的結果是比較器U4的輸出佔空比變大，使第二級DC/DC電路233的開關導通佔空比變大，使流過LED負載的電流上升；反之，則降低開關導通佔空比，減少流過LED負載的電流。
[0028]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種LED驅動控制電路，包括: 驅動電路，用於輸出電流驅動LED負載，包括:第一級DC/DC電路、與所述第一級DC/DC電路連接的第二級DC/DC電路； 控制電路，根據所述驅動電路的輸入電壓輸出控制信號給所述第二級DC/DC電路； 其特徵在於，還包括一個補償電路，所述補償電路根據所述第一級DC/DC電路的輸出電壓輸出補償信號對所述控制信號進行調節。
2.根據權利要求1所述的LED驅動控制電路，其特徵在於，當所述第一級DC/DC電路的輸出電壓大於預設的第一閾值時，所述補償電路輸出補償信號使所述控制信號幅值增大。
3.根據權利要求1所述的LED驅動控制電路，其特徵在於，當所述第一級DC/DC電路的輸出電壓小於預設的第二閾值，所述補償電路輸出補償信號使所述控制信號的幅值降低。
4.根據權利要求1至3任一項所述的LED驅動控制電路，其特徵在於，所述補償電路輸出的補償信號是電流。
5.根據權利要求1至3任一項所述的LED驅動控制電路，其特徵在於，所述控制電路輸出的控制信號是電壓信號。
6.根據權利要求1所述的LED驅動控制電路，其特徵在於，所述補償電路包括電壓採樣電路、比較器電路及電流源電路，所述電壓採樣電路對所述第一級DC/DC電路的輸出電壓進行採樣，所述比較器電路根據電壓採樣電路的輸出的採樣電壓對所述電流源電路進行控制。
7.根據權利要求6所述的LED驅動控制電路，其特徵在於，所述電壓採樣電路由至少兩個電阻串聯組成。
8.根據權利要求6所述的LED驅動控制電路，其特徵在於，所述比較器電路包括第一比較器及第二比較器，其中，第一比較器的正輸入端與電壓米樣電路的輸出相連，負輸入端設為所述第一閾值，第二比較器的負相輸入端與電壓米樣電路的輸出相連，正輸入端設為所述第二閾值。
9.根據權利要求8所述的LED驅動控制電路，其特徵在於，當所述電壓採樣電路的輸出電壓大於第一閾值時，所述比較器電路控制電流源電路輸出電流；當所述電壓採樣電路的輸出電壓小於第一閾值時，所述比較器電路控制電流源電路灌電流輸入。
10.根據權利要求8所述的LED驅動控制電路，其特徵在於，所述電流源電路包括第一電流源和第二電流源，當所述電壓採樣電路的輸出電壓大於第一閾值時，所述比較器電路控制第一電流源輸出電流；當所述電壓採樣電路的輸出電壓小於第一閾值，所述比較器電路控制第二電流源灌電流輸入。
11.根據權利要求1所述的LED驅動控制電路，其特徵在於，所述控制電路包括一個輸入反饋電路和一個濾波電路，其中，所述輸入反饋電路包括由至少兩個電阻串聯構成的輸入電壓採樣電路，所述濾波電路包括至少一個電容。
【文檔編號】H05B37/02GK104507233SQ201410825308
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月27日 優先權日:2014年12月27日
【發明者】文威 申請人:歐普照明股份有限公司