用于具有triac調(diào)光器的led燈的電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及Lm)照明技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及用于驅(qū)動(dòng)具有TRIAC(用于交變電流的 Ξ極管)調(diào)光器(dimmer)的L邸照明系統(tǒng)的電源的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為第四代光源的LED(發(fā)光二極管）照明系統(tǒng)已逐漸取代在各種領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用 的常規(guī)巧光燈和白識(shí)燈照明。與常規(guī)照明技術(shù)相比，L邸燈具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如光效率高、壽 命長(zhǎng)、功耗低等。然而，在使用LED燈取代常規(guī)光源方面仍存在挑戰(zhàn)。例如，常規(guī)照明系統(tǒng)常 常包括用于調(diào)節(jié)輸出的光的亮度的TRIAC(S端雙向可控娃開關(guān)元件)調(diào)光器。當(dāng)使用Lm)燈 來取代巧光燈或白識(shí)燈時(shí)，L邸燈經(jīng)常遭受閃爍。還可能難W實(shí)現(xiàn)大范圍的調(diào)光控制。
[0003] 如本領(lǐng)域公知的，TRIAC是的雙向半導(dǎo)體開關(guān)器件，在其柵極電極被正電流或負(fù)電 流觸發(fā)時(shí)其允許大電流在任一方向上流動(dòng)。一旦被觸發(fā)，則該器件持續(xù)導(dǎo)通直到電流下降 至被稱為保持電流的某一闊值W下為止。因而，為了使TRIAC開關(guān)正常工作，需要觸發(fā)電流 II和保持電流IhDiding。觸發(fā)電流是在柵極處的使電流在TRIAC中流動(dòng)的觸發(fā)信號(hào)的最小電 流，而保持電流是在TRIAC被觸發(fā)之后維持導(dǎo)通的最小電流。一旦流過TRIAC的電流不足W 維持保持電流，則TRIAC將關(guān)斷并且可能會(huì)導(dǎo)致TRIAC再次被觸發(fā)。作為結(jié)果，光閃爍常常發(fā) 生。
[0004] 因此，存在對(duì)用于驅(qū)動(dòng)Lm)光源并且維持與常規(guī)TRIAC調(diào)光器的兼容性的改進(jìn)的電 源的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Lm)燈固有地比常規(guī)的燈消耗更少的電流并且可能無法提供足 夠的電流來維持針對(duì)常規(guī)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的TRIAC調(diào)光器的保持電流。結(jié)果，當(dāng)使用Lm)燈直 接取代具有TRIAC調(diào)光器的常規(guī)白識(shí)燈或面素?zé)魰r(shí)，可能會(huì)發(fā)生光閃爍。此外，該問題可能 變得更糟，原因是TRIAC導(dǎo)通角較小，導(dǎo)致輸入電流甚至更小。此外，來自不同制造商的 TRIAC調(diào)光器的性能特性可能不同，使得Lm)驅(qū)動(dòng)器難W維持與包括TRIAC調(diào)光器的常規(guī)照 明系統(tǒng)的兼容性。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在開關(guān)式電源(SMPS)中設(shè)置泄放電路，該泄放電路在回路 電流下降至TRIAC的保持電流W下時(shí)提供補(bǔ)償電流W減輕光閃爍問題。此外，在本發(fā)明的實(shí) 施例中還提供了使輸出電流能夠與輸入電壓同相位的自動(dòng)功率因數(shù)校正。功率因數(shù)校正不 僅提高了電源的效率，還可W減小補(bǔ)償電流和補(bǔ)償電流流動(dòng)的持續(xù)時(shí)間，從而降低泄放電 路的功耗。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種用于具有TRIAC(用于交變電流的Ξ極管）調(diào)光 器的LED(發(fā)光二極管）照明系統(tǒng)的電源。該電源包括用于通過TRIAC調(diào)光器禪接至AC輸入電 壓的整流電路。TRIAC調(diào)光器的特征在于保持電流，并且整流電路具有第一輸出端子和第二 輸出端子。變壓器禪接至整流電路的第一輸出端子W接收經(jīng)整流的DC輸入電壓。變壓器具 有初級(jí)繞組和次級(jí)繞組。電力開關(guān)禪接至變壓器的初級(jí)繞組。電源還具有控制器，該控制器 禪接至電力開關(guān)W用于控制初級(jí)繞組中的電流流動(dòng)W向Lm)負(fù)載提供受控的輸出?？刂破?被配置成控制初級(jí)繞組中的電流脈沖，使得由電流脈沖的峰值點(diǎn)形成的包絡(luò)波形與AC輸入 電壓同相位，從而提高電源的功率因數(shù)。此外，電源還具有禪接至整流電路的泄放電路，該 泄放電路被配置成將流過整流電路的電流維持于等于或大于TRIAC的保持電流。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，提供了一種用于LED(發(fā)光二極管）照明系統(tǒng)的控制電 路，該L邸照明系統(tǒng)包括用于通過TRIAC(用于交變電流的Ξ極管）調(diào)光器禪接至AC輸入電壓 的整流電路。TRIAC調(diào)光器的特征在于保持電路，并且整流電路被配置成向用于向Lm)負(fù)載 供給電力的電感器提供經(jīng)整流的DC輸入電壓?？刂齐娐钒刂破鳎摽刂破鞫U接至電力 開關(guān)W用于控制電感器中的電流流動(dòng)?？刂破鞅慌渲贸煽刂齐姼衅髦械碾娏髅}沖，使得由 電流脈沖的峰值點(diǎn)形成的包絡(luò)波形與AC輸入電壓同相位?？刂齐娐愤€包括禪接至整流電路 的泄放電路，該泄放電路被配置成將流過整流電路的電流至少維持在TRIAC的保持電流的 幅度。在一些實(shí)施例中，控制器和泄放電路被包括在單個(gè)集成電路(1C)中。
[0009] 根據(jù)一些實(shí)施例，提供了一種用于維持電路回路的第一端子和第二端子之間的最 小電流流動(dòng)的泄放電路。該泄放電路包括串聯(lián)地連接在電路回路的第一端子與內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之 間的第一電阻器和雙極型晶體管。雙極型晶體管的基極禪接至偏置電壓。第二電阻器禪接 在電路回路的第二端子與內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間。此外，第一二極管和第二二極管串聯(lián)地連接在電 路回路的第二端子與雙極型晶體管的基極之間。對(duì)第二電阻器的電阻R進(jìn)行選擇，使得：
[0010]
[0011] 其中：
[0012] Vdi是第一二極管的正向電壓降，
[0013] Vd2是第二二極管的正向電壓降，
[0014] Vbe是雙極型晶體管的正向基極發(fā)射極電壓，W及 [001引Imin是最小電流。
[0016] 在可選實(shí)施例中，提供了一種用于降低用于LED(發(fā)光二極管）照明系統(tǒng)的開關(guān)式 電源（SMPS，switched mode power supply)中的泄放電流消耗的方法，該L抓照明系統(tǒng)包括 用于通過TRIAC(用于交變電流的Ξ極管)調(diào)光器禪接至AC輸入電壓的整流電路。TRIAC調(diào)光 器的特征在于保持電流，并且整流電路具有第一輸出端子和第二輸出端子。整流電路被配 置成向用于向Lm)負(fù)載供給電力的電感器提供經(jīng)整流的DC輸入電壓。該方法包括提供控制 器，該控制器禪接至電力開關(guān)W用于控制電感器中的電流流動(dòng)，該控制器被配置成根據(jù)所 述經(jīng)整流的DC輸入電壓向Lm)負(fù)載提供受控的輸出電流。該方法還提供禪接至整流電路的 泄放電路，其中，該泄放電路被配置成在流過整流電路的電流下降至TRIAC的保持電流W下 時(shí)提供補(bǔ)償電流。此外，該方法還包括將控制器配置成控制電感器中的電流脈沖，使得由電 流脈沖的峰值點(diǎn)形成的包絡(luò)波形與AC輸入電壓同相位，運(yùn)使輸出電流能夠與輸入電壓同相 位。運(yùn)提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)并且降低了由泄放電路中的補(bǔ)償電流引起的電流消耗。
[0017] 通過參照說明書的剩余部分和附圖可W實(shí)現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)一步理 解。
【附圖說明】
[0018] 圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括TRIAC調(diào)光器的LED照明系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意 圖。
[0019] 圖2A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的有源泄放電路的電路實(shí)現(xiàn)；
[0020] 圖2B是根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例的有源泄放電路的電路實(shí)現(xiàn)；
[0021 ] 圖3A圖示了來自在具有泄放電路但不具有功率因數(shù)校正（PFC，power factor correction)的電源中的整流橋的輸出電流的波形。
[0022] 圖3B圖示了來自在具有泄放電路且具有功率因數(shù)校正(PFC)的電源中的整流橋的 輸出電流的波形；
[0023] 圖3C是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于降低包括TRIAC調(diào)光器的LED照明系統(tǒng)的 電源中的泄放電流消耗的方法的流程圖；
[0024] 圖4A是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的SMPS中的初級(jí)電流和次級(jí)電流的波形的波形 圖；
[0025] 圖4B是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的SMPS中的初級(jí)電流和次級(jí)電流的通斷時(shí)間的 波形圖；
[0026] 圖5A和圖5B是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的與調(diào)光器裝置一起操作的SMPS中的初 級(jí)電流和次級(jí)電流的通斷時(shí)間的波形圖；
[0027] 圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電源控制器600的一部分的簡(jiǎn)化框圖；
[0028] 圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電源控制器的一部分的簡(jiǎn)化示意/框圖；
[0029] 圖8示出了圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖7的電源控制器的操作的示例性波形；
[0030] 圖9示出了圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可用于圖7的過零檢測(cè)電路的電路模塊的 簡(jiǎn)化電路圖；
[0031] 圖10和圖11是圖示與圖9所描繪的電路關(guān)聯(lián)的各種信號(hào)的波形圖；
[0032] 圖12A是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖7中的前沿消隱電路的示例性實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)化 框/電路圖；
[0033] 圖12B是圖示圖12A中的前沿消隱電路中的信號(hào)的波形圖；
[0034] 圖13是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的AC參考信號(hào)的生成中所設(shè)及的信號(hào)的波形圖； W及
[0035] 圖14是圖示用于生成圖13所描繪的AC參考電壓的電路的簡(jiǎn)化電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種用于具有TRIAC(用于交變電流的Ξ極管）調(diào)光 器的LED(發(fā)光二極管）照明系統(tǒng)的電源。該電源包括控制器，該控制器禪接至電力開關(guān)W用 于控制變壓器中的電流流動(dòng)W向Lm)負(fù)載提供受控的輸出電流。該控制器被配置成使輸出 電流與輸入AC電壓同相，從而改善電源的功率因數(shù)。此外，該電源還具有禪接至整流電路的 泄放電路，該泄放電路被配置成將通過整流電路的電流流動(dòng)維持于等于或大于TRIAC的保 持電流。此外，示出了功率因數(shù)校正特征還減小了泄放電路的功率消耗。
[0037] 圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括TRIAC調(diào)光器的LED照明系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意 圖。如圖1所示，L抓照明系統(tǒng)100包括通過TRIAC調(diào)光器130連接至AC輸入電源的整流電路 132,該整流電路132具有第一端子133和第二端子134。開關(guān)式電源包括變壓器125,該變壓 器125禪接至整流電路132 W向L邸燈負(fù)載105提供電力。
[0038] 如圖1所示，變壓器125包括初級(jí)繞組136和次級(jí)繞組137。變壓器125連接至由控制 器126控制的電力開關(guān)101。當(dāng)電力開關(guān)101導(dǎo)通時(shí)，輸入電流流過二極管106將能量存儲(chǔ)在 初級(jí)繞組中。當(dāng)電力開關(guān)101關(guān)斷時(shí)，存儲(chǔ)在初級(jí)繞組中的能量通過快恢復(fù)二極管103和濾 波電容器104轉(zhuǎn)移至Lm)燈105。次級(jí)繞組137經(jīng)由整流二極管109在端子VCC處向控制器126