[发明专利]LED驱动装置和驱动方法以及控制器

说明书

技术领域

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

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好的效果。

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。

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。

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。

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。

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，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电压V_ac下，LED的最大亮度和/或最小亮度不同。

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。

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。