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1、(10)申请公布号 CN 102497706 A (43)申请公布日 2012.06.13 C N 1 0 2 4 9 7 7 0 6 A *CN102497706A* (21)申请号 201110422823.X (22)申请日 2011.12.15 H05B 37/02(2006.01) (71)申请人成都芯源系统有限公司 地址 611731 四川省成都市高新西区出口加 工区（西区）科新路8号 (72)发明人邝乃兴 蔡家利 俞宏霞 (74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人王波波 (54) 发明名称 LED驱动装置和驱动方法以及控制器 (57) 摘要 本发明公开。
2、了一种LED驱动装置和驱动方法 以及控制器。该控制器包括：调光信号产生电路， 电耦接至可控硅调光器，根据交流切相电压产生 调光信号，该调光信号的占空比受交流切相电压 的导通角调节且与交流切相电压的导通角一一对 应；调光信号处理电路，电耦接至调光信号产生 电路，根据调光信号产生调光处理信号，该调光处 理信号的占空比为调光信号的占空比与一预设占 空比之和；以及开关控制电路，电耦接至调光信 号处理电路，根据调光处理信号和与流过LED的 电流相关的反馈信号产生控制信号，以控制开关 变换器中开关管的导通与关断。 (51)Int.Cl. 权利要求书4页 说明书8页 附图7页 (19)中华人民共和国国家知识。
3、产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 4 页 说明书 8 页 附图 7 页 1/4页 2 1.一种用于LED驱动装置的控制器，该LED驱动装置包括可控硅调光器、整流桥和开关 变换器，可控硅调光器接收交流输入电压并产生导通角受控的交流切相电压，整流桥电耦 接至可控硅调光器，对交流切相电压进行整流并产生直流切相电压，开关变换器电耦接至 整流桥，包括至少一个开关管，通过该至少一个开关管的导通与关断将直流切相电压转换 为驱动信号以驱动LED，该控制电路包括： 调光信号产生电路，电耦接至可控硅调光器，根据交流切相电压产生调光信号，该调光 信号的占空比受交流切相电压的导通角调节且与交流切相电压的导通角。
4、一一对应； 调光信号处理电路，电耦接至调光信号产生电路，根据调光信号产生调光处理信号，该 调光处理信号的占空比等于调光信号的占空比与一预设占空比之和；以及 开关控制电路，电耦接至调光信号处理电路，根据调光处理信号和与流过LED的电流 相关的反馈信号产生控制信号，以控制开关变换器中开关管的导通与关断。 2.如权利要求1所述的控制器，其中所述调光信号产生电路包括： 第一比较电路，将代表直流切相电压的电压采样信号与第一阈值进行比较，产生调光 信号。 3.如权利要求1所述的控制器，其中所述调光信号处理电路包括： 第一非门，其输入端电耦接至调光信号产生电路以接收调光信号； 单触发电路，其输入端电耦接至第。
5、一非门的输出端； 第一电流源； 电容器，具有第一端和第二端，其中第一端电耦接至第一电流源，第二端接地； 第二开关管，与电容器并联，其门极电耦接至单触发电路的输出端； 比较器，其同相输入端电耦接至电容器的第一端，反相输入端接收第二阈值；以及 触发器，其置位端电耦接至调光信号产生电路以接收调光信号，复位端电耦接至比较 器的输出端，输出端提供调光处理信号。 4.如权利要求3所述的控制器，其中所述调光信号处理电路还包括： 延时电路，电耦接在单触发电路的输出端和第二开关管的门极之间； 采样保持电路，电耦接至单触发电路的输出端和电容器的第一端，对电容器两端电压 的峰值进行采样和保持，产生采样保持信号；以及。
6、 分压电路，电耦接至采样保持电路，对采样保持信号进行分压，并将该分压信号作为第 二阈值提供至比较器的反相输入端。 5.如权利要求1所述的控制器，还包括： 参考信号产生电路，电耦接在调光信号处理电路和开关控制电路之间，根据调光处理 信号产生参考信号，其中该参考信号的平均值等于调光处理信号占空比与第一常数的乘积 和第二常数之差，第一常数大于第二常数；其中 开关控制电路根据参考信号和反馈信号，产生控制信号。 6.如权利要求5所述的控制器，其中所述参考信号产生电路包括： 第三开关管，包括第一端、第二端和门极，其中第一端接收第一电压，门极电耦接至调 光信号处理电路以接收调光处理信号； 第二非门，其输入端。
7、电耦接至调光信号处理电路以接收调光处理信号；以及 第四开关管，包括第一端、第二端和门极，其中第一端电耦接至第三开关管的第二端以 权 利 要 求 书CN 102497706 A 2/4页 3 提供参考信号，第二端接收第二电压，门极电耦接至第二非门的输出端；其中 第一电压为正电压，第二电压为负电压。 7.如权利要求5所述的控制器，其中所述开关控制电路包括： 误差放大器，电耦接至参考信号产生电路，根据参考信号和反馈信号产生补偿信号；以 及 逻辑电路，电耦接至误差放大器，根据补偿信号产生控制信号。 8.如权利要求7所述的控制器，其中所述开关控制电路还包括： 第三电流源，电耦接在误差放大器的反相输入端和。
8、地之间，其电流值受反馈信号控 制； 所述参考信号产生电路包括： 第二电流源，具有第一端和第二端，其中第一端电耦接至误差放大器的反相输入端； 第五开关管，具有第一端、第二端和门极，其中第一端电耦接至第二电流源的第二端， 第二端接地； 第三非门，其输入端电耦接至调光信号处理电路以接收调光处理信号，输出端电耦接 至第五开关管的门极；以及 第四电流源，电耦接至误差放大器的同相输入端；其中 第二电流源的电流值大于第四电流源的电流值。 9.一种LED驱动装置，包括： 如权利要求1至10中任一项所述的用于LED驱动装置的控制器。 10.一种用于LED驱动装置的控制器，该LED驱动装置包括可控硅调光器、整流桥。
9、和开 关变换器，可控硅调光器接收交流输入电压并产生导通角受控的交流切相电压，整流桥电 耦接至可控硅调光器，对交流切相电压进行整流并产生直流切相电压，开关变换器电耦接 至整流桥，包括至少一个开关管，通过该至少一个开关管的导通与关断将直流切相电压转 换为驱动信号以驱动LED，该控制电路包括： 调光信号产生电路，电耦接至可控硅调光器，根据交流切相电压产生调光信号，该调光 信号的占空比受交流切相电压的导通角调节且与交流切相电压的导通角一一对应； 参考信号产生电路，电耦接至调光信号产生电路，根据调光信号产生参考信号，其中该 参考信号的平均值等于调光信号的占空比与第一常数的乘积和第二常数之差，第一常数大 。
10、于第二常数；以及 开关控制电路，电耦接至参考信号产生电路，根据参考信号和与流过LED的电流相关 的反馈信号产生控制信号，以控制开关变换器中开关管的导通与关断。 11.如权利要求10所述的控制器，其中所述参考信号产生电路包括： 第三开关管，包括第一端、第二端和门极，其中第一端接收第一电压，门极电耦接至调 光信号产生电路以接收调光信号； 第二非门，其输入端电耦接至调光信号产生电路以接收调光信号；以及 第四开关管，包括第一端、第二端和门极，其中第一端电耦接至第三开关管的第二端以 提供参考信号，第二端接收第二电压，门极电耦接至第二非门的输出端；其中 第一电压为正电压，第二电压为负电压。 12.如权利要。
11、求10所述的控制器，其中所述开关控制电路包括： 权 利 要 求 书CN 102497706 A 3/4页 4 误差放大器，电耦接至参考信号产生电路，根据参考信号和反馈信号产生补偿信号；以 及 逻辑电路，电耦接至误差放大器，根据补偿信号产生控制信号以控制开关变换器中开 关管的导通与关断。 13.如权利要求12所述的控制器，其中所述开关控制电路还包括： 第三电流源，电耦接在误差放大器的反相输入端和地之间，其电流值受反馈信号控 制； 所述参考信号产生电路包括： 第二电流源，具有第一端和第二端，其中第一端电耦接至误差放大器的反相输入端； 第五开关管，具有第一端、第二端和门极，其中第一端电耦接至第二电流。
12、源的第二端， 第二端接地； 第三非门，其输入端电耦接至调光信号产生电路以接收调光信号，输出端电耦接至第 五开关管的门极；以及 第四电流源，电耦接至误差放大器的同相输入端；其中 第二电流源的电流值大于第四电流源的电流值。 14.一种LED驱动方法，包括： 从可控硅调光器接收导通角受控的交流切相电压； 对交流切相电压进行整流，产生直流切相电压； 通过开关变换器将直流切相电压转换为驱动信号以驱动LED； 根据交流切相电压产生调光信号，该调光信号的占空比受交流切相电压的导通角调节 并与交流切相电压的导通角一一对应； 根据调光信号产生调光处理信号，该调光处理信号的占空比等于调光信号的占空比与 一预设占空。
13、比之和； 产生与流过LED的电流有关的反馈信号；以及 根据调光处理信号和反馈信号产生控制信号，以控制开关变换器中开关管的导通与关 断。 15.如权利要求14所述的LED驱动方法，其中根据交流切相电压产生调光信号的步骤 包括： 采样直流切相电压并产生电压采样信号；以及 将电压采样信号与第一阈值进行比较，产生调光信号。 16.如权利要求14所述的LED驱动方法，其中根据调光处理信号和反馈信号产生控制 信号包括： 根据调光处理信号产生参考信号；以及 根据参考信号与反馈信号产生控制信号；其中 参考信号的平均值等于调光处理信号的占空比与第一常数的乘积和第二常数之差，第 一常数大于第二常数。 17.如权利。
14、要求16所述的LED驱动方法，其中所述参考信号为交流脉冲信号，其占空比 等于调光处理信号的占空比，该参考信号在高电平时段为正，在低电平时段为负。 18.一种LED驱动方法，包括： 权 利 要 求 书CN 102497706 A 4/4页 5 从可控硅调光器接收导通角受控的交流切相电压； 对交流切相电压进行整流，产生直流切相电压； 通过开关变换器将直流切相电压转换为驱动信号以驱动LED； 根据交流切相电压产生调光信号，该调光信号的占空比受交流切相电压的导通角调节 并与交流切相电压的导通角一一对应； 根据调光信号产生参考信号，其中参考信号的平均值等于调光信号的占空比与第一常 数的乘积和第二常数之差。
15、，第一常数大于第二常数； 产生与流过LED的电流有关的反馈信号；以及 根据参考信号和反馈信号产生控制信号，以控制开关变换器中开关管的导通与关断。 19.如权利要求18所述的LED驱动方法，其中根据交流切相电压产生调光信号的步骤 包括： 采样直流切相电压并产生电压采样信号；以及 将电压采样信号与第一阈值进行比较，产生调光信号。 20.如权利要求18所述的LED驱动方法，其中所述参考信号为交流脉冲信号，其占空比 等于调光信号的占空比，该参考信号在高电平时段为正，在低电平时段为负。 权 利 要 求 书CN 102497706 A 1/8页 6 LED 驱动装置和驱动方法以及控制器 技术领域 0001。
16、 本发明的实施例涉及一种LED驱动装置，特别地，涉及适用于可控硅调光的LED驱 动装置和驱动方法，以及用于该驱动装置的控制器。 背景技术 0002 如今，以LED(Light Emitting Diode，发光二极管)取代传统的灯泡已成为照明 技术发展的一个主要趋势，然而如何使LED驱动装置与传统的可控硅调光器兼容是一个难 题。传统的可控硅调光器是为纯阻性负载(诸如白炽灯和碘钨灯)设计的，其基本原理是 通过调节三端双向可控硅开关管(TRIAC)的导通时间来控制交流电源向负载传递的能量， 进而达到调光的目的。由于LED并不具有纯阻性负载特性，因而采用传统的可控硅调光器 对LED进行调光很难达到良。
17、好的效果。 0003 图1为典型的可控硅调光器的电路图，包括三端双向可控硅开关管TR1、电位器 POT1、电容器C1、双向触发二极管D1以及电阻器R1和R2。电位器POT1、电容器C1以及电 阻器R1和R2构成移相触发网络。当电容器C1两端的电压上升至双向触发二极管D1的转 折电压(例如30V)时，双向触发二极管D1击穿。三端双向可控硅开关管TR1被触发导通， 其两端的电压瞬间变为零，电容器C1通过电阻器R1、R2以及电位器POT1迅速放电。三端 双向可控硅开关管TR1一旦被触发导通，将持续导通至交流输入电压V ac 过零或流过三端双 向可控硅开关管TR1的电流小于维持电流时方会关断。 000。
18、4 调节电位器POT1可改变电容器C1的充电时间常数，从而改变传递至负载的电 压交流切相电压V tr 的导通角。该导通角对应于三端双向可控硅开关管TR1在一个供 电周期内的导通时间。在电位器POT1调节到最大值时，电位器POT1相当于开路，电阻器R1 与R2串联，此时交流切相电压V tr 达到其最小导通角。在电位器POT1调节到零电阻时，电 位器POT1相当于短路，此时交流切相电压V tr 达到其最大导通角。 0005 图2为现有的LED驱动装置的电路图。可控硅调光器接收来自交流电源的交流输 入电压V ac (通常为110V-220V)，并输出导通角受控的交流切相电压V tr 。整流桥将交流切。
19、 相电压V tr 转换为直流切相电压V bus 。包括开关管S1、变压器T1和二极管D2的反激变换器 接收直流切相电压V bus ，并将其转换为驱动信号以驱动LED灯串。比较器COM1将代表直流 切相电压V bus 的电压采样信号V sense1 与阈值V th1 进行比较，并产生调光信号DIM。误差放大 器EA将调光信号DIM和代表流过LED电流的反馈信号FB进行比较，并产生补偿信号COMP。 逻辑电路根据补偿信号COMP产生控制信号CTRL以控制开关管S1的导通与关断。 0006 图3为图2所示LED驱动装置的波形图。当电压采样信号V sense1 大于阈值V th1 时， 调光信号DIM。
20、的值等于V H (V H 0)；当电压采样信号V sense1 小于阈值V th1 时，调光信号DIM 的值等于0。在误差放大器EA和逻辑电路的作用下，反馈信号FB跟随调光信号DIM的平均 值，被调节至D*V H ，其中D为调光信号DIM的占空比，与直流切相电压V bus 的导通角一一对 应。 0007 由图1可知，在电位器POT1阻值相同的情况下，对不同的交流输入电压V ac 而言， 说 明 书CN 102497706 A 2/8页 7 电容器C1两端的电压上升到双向触发二极管D1的转折电压所需的时间不同，即交流切相 电压V tr 的导通角不同。因此，图2所示的LED驱动装置在不同的交流输入。
21、电压V ac 下，LED 的最大亮度和/或最小亮度不同。 0008 此外，对于不同的可控硅调光器，由于其内部参数的制作差异，即使在相同的交流 输入电压V ac 下，LED的最大亮度和/或最小亮度也不同。 0009 而且，由于电阻器R1的存在，交流切相电压V tr 的导通角不会等于零，使得LED不 能被调节至完全熄灭。在高交流输入电压V ac 的情况下，LED亮度的调节范围十分有限。 0010 不仅如此，图2所示LED驱动装置的输入调整率也不佳。在不使用可控硅调光器 时(此时交流切相电压V tr 等于交流输入电压V ac )，在不同的交流输入电压V ac 下，直流切相 电压V bus 达到阈值V。
22、 th1 的时刻不同，导致调光信号DIM的占空比D不同，因而LED的亮度也 不同。 发明内容 0011 考虑到现有技术中的一个问题或者多个问题，提出了一种LED驱动装置和驱动方 法以及控制器。 0012 依据本发明实施例提出的一种用于LED驱动装置的控制器，该LED驱动装置包括 可控硅调光器、整流桥和开关变换器，可控硅调光器接收交流输入电压并产生导通角受控 的交流切相电压，整流桥电耦接至可控硅调光器，对交流切相电压进行整流并产生直流切 相电压，开关变换器电耦接至整流桥，包括至少一个开关管，通过该至少一个开关管的导通 与关断将直流切相电压转换为驱动信号以驱动LED，该控制电路包括：调光信号产生电。
23、路， 电耦接至可控硅调光器，根据交流切相电压产生调光信号，该调光信号的占空比受交流切 相电压的导通角调节且与交流切相电压的导通角一一对应；调光信号处理电路，电耦接至 调光信号产生电路，根据调光信号产生调光处理信号，该调光处理信号的占空比等于调光 信号的占空比与一预设占空比之和；以及开关控制电路，电耦接至调光信号处理电路，根据 调光处理信号和与流过LED的电流相关的反馈信号产生控制信号，以控制开关变换器中开 关管的导通与关断。 0013 依据本发明实施例提出的一种LED驱动装置，包括如前所述的用于LED驱动装置 的控制器。 0014 依据本发明实施例提出的一种用于LED驱动装置的控制器，该LED。
24、驱动装置包括 可控硅调光器、整流桥和开关变换器，可控硅调光器接收交流输入电压并产生导通角受控 的交流切相电压，整流桥电耦接至可控硅调光器，对交流切相电压进行整流并产生直流切 相电压，开关变换器电耦接至整流桥，包括至少一个开关管，通过该至少一个开关管的导通 与关断将直流切相电压转换为驱动信号以驱动LED，该控制电路包括：调光信号产生电路， 电耦接至可控硅调光器，根据交流切相电压产生调光信号，该调光信号的占空比受交流切 相电压的导通角调节且与交流切相电压的导通角一一对应；参考信号产生电路，电耦接至 调光信号产生电路，根据调光信号产生参考信号，其中该参考信号的平均值等于调光信号 的占空比与第一常数的。
25、乘积和第二常数之差，第一常数大于第二常数；以及开关控制电路， 电耦接至参考信号产生电路，根据参考信号和与流过LED的电流相关的反馈信号产生控制 信号，以控制开关变换器中开关管的导通与关断。 说 明 书CN 102497706 A 3/8页 8 0015 依据本发明实施例提出的一种LED驱动方法，包括：从可控硅调光器接收导通角 受控的交流切相电压；对交流切相电压进行整流，产生直流切相电压；通过开关变换器将 直流切相电压转换为驱动信号以驱动LED；根据交流切相电压产生调光信号，该调光信号 的占空比受交流切相电压的导通角调节并与交流切相电压的导通角一一对应；根据调光信 号产生调光处理信号，该调光处理。
26、信号的占空比等于调光信号的占空比与一预设占空比之 和；产生与流过LED的电流有关的反馈信号；以及根据调光处理信号和反馈信号产生控制 信号，以控制开关变换器中开关管的导通与关断。 0016 依据本发明实施例提出的一种LED驱动方法，包括：从可控硅调光器接收导通角 受控的交流切相电压；对交流切相电压进行整流，产生直流切相电压；通过开关变换器将 直流切相电压转换为驱动信号以驱动LED；根据交流切相电压产生调光信号，该调光信号 的占空比受交流切相电压的导通角调节并与交流切相电压的导通角一一对应；根据调光信 号产生参考信号，其中参考信号的平均值等于调光信号的占空比与第一常数的乘积和第二 常数之差，第一常。
27、数大于第二常数；产生与流过LED的电流有关的反馈信号；以及根据参考 信号和反馈信号产生控制信号，以控制开关变换器中开关管的导通与关断。 附图说明 0017 图1为典型的双向可控硅调光器的电路图； 0018 图2为现有的LED驱动装置的电路图； 0019 图3为图2所示LED驱动装置的波形图； 0020 图4为根据本发明一实施例的LED驱动装置的示意性框图； 0021 图5为根据本发明一实施例的图4所示LED驱动装置的调光曲线图； 0022 图6为根据本发明一实施例的LED驱动装置的示意性电路图； 0023 图7为根据本发明一实施例的调光信号处理电路的示意性电路图； 0024 图8为根据本发明一。
28、实施例的图7所示调光信号处理电路的波形图； 0025 图9为根据本发明一实施例的LED驱动装置的示意性电路图； 0026 图10A和10B为根据本发明一实施例的图9所示LED驱动装置的波形图； 0027 图11为根据本发明另一实施例的LED驱动装置的示意性电路图； 0028 图12为根据本发明一实施例的LED驱动方法的流程图。 具体实施方式 0029 下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例 说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特 定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发 明。在其他。
29、实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。 0030 在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味 着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。 因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例” 或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特 定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当 说 明 书CN 102497706 A 4/8页 9 理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按。
30、比例绘制的。应当理解， 当称元件“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可 以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间 元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关 列出的项目的任何和所有组合。 0031 图4为根据本发明一实施例的LED驱动装置的示意性框图，包括可控硅调光器 401、整流桥402、开关变换器403、反馈电路408和用于LED驱动装置的控制器。该控制器包 括调光信号产生电路404、调光信号处理电路405和开关控制电路407。可控硅调光器401 接收交流输入电压V ac ，产生。
31、导通角受控的交流切相电压V tr 。整流桥402电耦接至可控硅调 光器401，对交流切相电压V tr 进行整流，产生直流切相电压V bus 。开关变换器403电耦接至 整流桥402，包括至少一个开关管。开关变换器403通过该至少一个开关管的导通与关断将 直流切相电压V bus 转换为驱动信号以驱动LED。开关变换器403可以采用升降压电路、降压 电路、反激电路等直流/直流拓扑结构，其中的开关管可以是任何可控半导体开关器件，例 如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。 0032 反馈电路408电耦接或磁耦接至开关变换器403，产生与流过LED的电流相关的反。
32、 馈信号FB。在一个实施例中，反馈电路408包括串联耦接至LED的采样电阻器。 0033 调光信号产生电路404电耦接至可控硅调光器401，根据交流切相电压V tr 产生调 光信号DIM，该调光信号DIM的占空比受交流切相电压V tr 的导通角调节，并与交流切相电压 V tr 的导通角一一对应。在一个实施例中，调光信号产生电路404包括第一比较电路，该第一 比较电路将代表直流切相电压V bus 的电压采样信号与第一阈值进行比较，以产生调光信号 DIM。在另一个实施例中，调光信号产生电路404通过整流电路将交流切相电压V ac 转换为 第二直流切相电压，并将该第二直流切相电压与一阈值进行比较，以。
33、产生调光信号DIM。在 又一个实施例中，调光信号产生电路404将交流切相电压V tr 与两阈值进行比较，以产生调 光信号，其中该两个阈值符号相反而绝对值相同。 0034 调光信号处理电路405电耦接至调光信号产生电路404，根据调光信号DIM产生调 光处理信号PRO，该调光处理信号PRO的占空比等于调光信号DIM的占空比D与预设占空比 D1之和。开关控制电路407电耦接至调光信号处理电路405和反馈电路408，根据调光处 理信号PRO和反馈信号FB产生控制信号CTRL，以控制开关变换器403中开关管的导通与关 断。 0035 预设占空比D1的值一般选取为略大于1-D max ，其中D max 。
34、为占空比D的额定最大值。 在一个实施例中，D max 等于80，D1等于25。由于调光处理信号PRO的占空比等于调光 信号DIM的占空比D与预设占空比D1之和，当调光信号DIM的占空比D大于或等于1-D1 时，调光处理信号PRO的占空比均为1，使得LED在不同条件下的最大亮度均相同。 0036 在一个实施例中，控制器还可以包括参考信号产生电路406。参考信号产生电路 406电耦接在调光信号处理电路405和开关控制电路407之间，根据调光处理信号PRO产 生参考信号REF。参考信号REF的平均值等于调光处理信号PRO的占空比与常数K1的 乘积和常数K2之差，其中K1、K2均为正数且K1大于K2，。
35、即参考信号REF的平均值等于 K1*(D+D1)-K2。开关控制电路407根据参考信号REF和反馈信号FB，产生控制信号CTRL。 常数K1和K2的值一般选取为使K2/K1略大于D1+D min ，其中D min 为占空比的额定最小值。 说 明 书CN 102497706 A 5/8页 10 0037 在一个实施例中，参考信号REF为交流脉冲信号，其占空比等于调光处理信号PRO 的占空比，参考信号REF在高电平时段为正，在低电平时段为负。在另一个实施例中，参考 信号REF为直流脉冲信号，其占空比等于K1*(D+D1)-K2。在一个实施例中，调光信号DIM的 占空比D被转换为数字信号，调光信号处。
36、理电路405和参考信号产生电路406由数字信号 处理电路通过运行相关程序来实现。 0038 在一个实施例中，开关控制电路407将参考信号REF滤波为直流电平信号，然后将 该直流电平信号与三角波比较，并用该比较产生的信号对LED进行PWM调光。在另一个实 施例中，开关控制电路407将参考信号REF和反馈信号FB进行比较，产生补偿信号，并根据 该补偿信号产生控制信号CTRL。开关控制电路407可采用准谐振控制、定频峰值电流控制、 恒定导通时间控制、关断时间控制等控制方式。开关控制电路407还可具有功率因数校正 功能。 0039 图5为根据本发明一实施例的图4所示LED驱动装置的调光曲线图。当调光信。
37、号 DIM的占空比D大于或等于1-D1时，调光处理信号PRO的占空比等于1，流过LED的电流等 于I1，LED达到其最大亮度。当调光信号DIM的占空比D小于或等于K2/K1-D1时，参考信 号REF的平均值等于零，流过LED的电流等于0，LED熄灭。 0040 尽管在不同的交流输入电压V ac 下或采用不同的可控硅调光器时，交流切相电压 V tr 的最大导通角不同，但其对应的调光处理信号PRO的占空比均为1，因而LED的最大亮度 相同。同理，尽管交流切相电压V tr 的最小导通角在不同条件下不同，但其对应的参考信号 REF的平均值均为0，因而LED的最小亮度相同。由于LED的最小亮度为0，LE。
38、D的亮度调节 范围得到了很大的扩展。 0041 此外，图4所示LED驱动装置的输入调整率很好。在不使用可控硅调光器时，在不 同的交流输入电压V ac 下，虽然调光信号DIM的占空比不同，但由于其对应的调光处理信号 PRO的占空比均为1，因而LED的亮度相同。 0042 图6为根据本发明一实施例的LED驱动装置的电路图，包括可控硅调光器601、整 流桥602、开关变换器、调光信号产生电路604、调光信号处理电路605、参考信号产生电路 606、开关控制电路607、反馈电路608和电压采样电路609。开关变换器采用反激拓扑结构， 包括变压器T1、开关管S1和二极管D2。二极管D2也可采用同步开关管。
39、来代替。电压采样 电路609电耦接至整流桥602的输出端，采样直流切相电压V bus 并产生电压采样信号V sense1 。 在一个实施例中，电压采样电路609包括电阻分压器。 0043 调光信号产生电路604包括比较器COM1。比较器COM1的同相输入端电耦接至电 压采样电路609以接收电压采样信号V sense1 ，反相输入端接收阈值V th1 ，输出端提供调光信号 DIM。开关控制电路607包括误差放大器EA和逻辑电路610。误差放大器EA电耦接至参考 信号产生电路606和反馈电路608，根据参考信号REF和反馈信号FB产生补偿信号COMP。 误差放大器EA可为运算放大器或跨导放大器。逻。
40、辑电路610电耦接至误差放大器EA的输 出端，根据补偿信号COMP产生控制信号CTRL以控制开关管S1的导通与关断。在一个实施 例中，在参考信号产生电路606和误差放大器EA之间还电耦接有滤波电路。 0044 图7为根据本发明一实施例的调光信号处理电路705的示意性电路图。调光信号 处理电路705包括非门NOT1、单触发电路711、电流源I1、电容器C2、开关管S2、比较器COM2 和触发器FF1。非门NOT1的输入端电耦接至调光信号产生电路以接收调光信号DIM。单触 说 明 书CN 102497706 A 10 6/8页 11 发电路711的输入端电耦接至非门NOT1的输出端。电容器C2具有。
41、第一端和第二端，其中 第一端电耦接至电流源I1，第二端接地。开关管S2与电容器C2并联，其门极电耦接至单触 发电路711的输出端。比较器COM2的同相输入端电耦接至电容器C2的第一端，反相输入 端接收阈值V th2 。触发器FF1的置位端电耦接至调光信号产生电路以接收调光信号DIM，复 位端电耦接至比较器COM2的输出端，输出端提供调光处理信号PRO。 0045 在一个实施例中，调光信号处理电路705还可以包括延时电路712、采样保持电路 713和分压电路714。采样保持电路713电耦接至单触发电路711的输出端和电容器C2的 第一端，对电容器C2两端电压的峰值进行采样和保持，产生采样保持信号。
42、PEAK。延时电路 712电耦接在单触发电路711的输出端和开关管S2的门极之间，以确保采样保持电路713 能准确及时地采样到电容器C2两端电压的峰值。分压电路714电耦接至采样保持电路713， 对采样保持信号PEAK进行分压，并将该分压信号作为阈值V th2 提供至比较器COM2的反相 输入端。 0046 在一个实施例中，分压电路714为电阻分压器，包括串联连接的电阻器R3和R4。 通过调节分压电路714的分压比，可以调节预设占空比D1。在一个实施例中，电阻器R3的 阻值为电阻器R4阻值的3倍，即V th2 PEAK/4，则预设占空比D1等于25。 0047 图8为根据本发明一实施例的图7所。
43、示电路的波形图。当可控硅调光器中的三端 双向可控硅开关管导通，调光信号DIM由低电平变为高电平，触发器FF1被置位。调光处理 信号PRO由低电平变为高电平。当交流输入电压V ac 过零或流过三端双向可控硅开关管的 电流小于维持电流时，三端双向可控硅开关管关断，调光信号DIM由高电平变为低电平。单 触发电路711被触发，并产生一脉冲信号。该脉冲信号触发采样保持电路713，使采样保持 电路713对电容器C2两端的电压V C 进行采样和保持。分压电路714对采样保持信号PEAK 进行分压，产生阈值V th2 。单触发电路711产生的脉冲信号还通过延时电路712被传送至开 关管S2的门极，使开关管S2。
44、导通一预设时间，以将电容器C2两端的电压V C 放电至零。此 后开关管S2关断，电流源I1对电容器C2进行充电，电容器C2两端的电压V C 持续增大。当 电压V C 增大至大于或大于等于阈值V th2 时，触发器FF1被复位，调光处理信号PRO由高电平 变为低电平。 0048 图9为根据本发明一实施例的LED驱动装置的电路图，包括可控硅调光器901、整 流桥902、开关变换器、调光信号产生电路904、调光信号处理电路905、参考信号产生电路 906、开关控制电路、反馈电路、电压采样电路909、电流采样电路917和开关电压采样电路 918。开关变换器采用反激拓扑结构，包括变压器T1、开关管S1和。
45、二极管D2。变压器T1具 有初级绕组、次级绕组和辅助绕组，开关管S1为NMOS(n型MOSFET)。 0049 参考信号产生电路906包括开关管S3、S4和非门NOT2。开关管S3包括第一端、 第二端和门极，其中第一端接收正电压V H (V H 0)，门极电耦接至调光信号处理电路905以 接收调光处理信号PRO。非门NOT2的输入端电耦接至调光信号处理电路905以接收调光处 理信号PRO。开关管S4包括第一端、第二端和门极，其中第一端与开关管S3的第二端电耦 接在一起以提供参考信号REF，第二端接收负电压V L (V L O)，门极电耦接至非门NOT2的输 出端。 0050 参考信号REF为交。
46、流脉冲信号，其占空比等于调光处理信号PRO的占空比D+D1，参 考信号REF在高电平时段等于正电压V H ，在低电平时段等于负电压V L 。参考信号REF的平 说 明 书CN 102497706 A 11 7/8页 12 均值等于V H *(D+D1)+V L *(1-D-D1)，即常数K1V H -V L ，K2-V L 。 0051 电流采样电路917采样流过开关管S1的电流，并产生电流采样信号I sense 。在一个 实施例中，电流采样电路917包括电耦接在开关管S1的源极和地之间的采样电阻器。 0052 开关电压采样电路918采样开关管S1的端电压，并产生与该电压相关的开关电压 采样信。
47、号V sense2 。在一个实施例中，开关电压采样电路918包括电耦接至变压器T1辅助绕 组的电阻分压电路。 0053 开关控制电路包括误差放大器EA和逻辑电路910。误差放大器EA为运算放大器。 逻辑电路910包括乘法电路915、触发器FF2以及比较器COM3、COM4。乘法电路915电耦接 至误差放大器EA和电压采样电路909，将补偿信号COMP和电压采样信号V sense1 相乘，产生 乘积信号MULO。比较器COM3电耦接至乘法电路915和电流采样电路917，将乘积信号MULO 与电流采样信号I sense 进行比较。比较器COM4电耦接至开关电压采样电路918，将开关电 压采样信号V。
48、 sense2 与阈值V th3 进行比较。触发器FF2的复位端电耦接至比较器COM3的输出 端，置位端电耦接至比较器COM4的输出端，输出端电耦接至开关管S1的栅极。 0054 当开关管S1导通时，变压器T1存储能量，流过开关管S1的电流逐渐增大，电流采 样信号I sense 也逐渐增大。当电流采样信号I sense 增大至大于或等于乘积信号MULO时，比较 器COM3输出高电平，将触发器FF2复位，从而使开关管S1关断。 0055 在开关管S1关断时，变压器T1中存储的能量被传送至负载 LED。在变压器T1 中存储的能量被全部传送至负载后，变压器T1的励磁电感和开关管S1的寄生电容产生谐 。
49、振。当开关管S1的端电压谐振至谷底，使开关电压采样信号V sense2 减小至小于或等于阈值 V th3 时，比较器COM4输出高电平，将触发器FF2置位，从而使开关管S1导通。 0056 在一个实施例中，反馈电路包括输出电流估算电路916。输出电流估算电路916电 耦接至电流采样电路917和逻辑电路910，接收电流采样信号I sense 和控制信号CTRL，产生 代表流过LED电流的输出电流估算信号，并将其作为反馈信号FB提供至误差放大器EA。 0057 图10A和10B为根据本发明一实施例的图9所示LED驱动装置的波形图。在 图10A中，直流切相电压V bus 的导通角和调光信号DIM的占空比D较小(D+D11)，参 考信号REF的占空比等于D+D1。反馈信号FB被调节至参考信号REF的平均值，等于 V H *(D+D1)+V L *(1-D-D1)。 0058 在图10B中，直流切相电压V bus 的导通角和调光信号DIM的占空比D较大(D+D1 1)，参考信号REF的占空比等于1。反馈信号FB被调节至参考信号REF的。