[实用新型]变换器电路及LED灯

说明书

技术领域

本实用新型涉及LED照明领域。

背景技术

LED照明近些年来发展很快，已经渗透到消费者市场。对于消费者市场而言，成本非常敏感并且在今天的消费者照明应用领域中显得越来越重要。作为LED照明的关键组件之一，人们一直在寻找电子驱动器的高性能且低成本的解决方案。今天，在驱动器解决方案的发展趋势中可以观察到，许多驱动器都从专用的集成电路控制解决方案转移到自激励拓扑分立式驱动器解决方案，原因在于自激励拓扑具有组件数量少、可靠性高，尺寸小的优点，更为重要的是成本低。

振铃扼流变换器（RCC）是一种典型的自激励拓扑，其用于LED照明有着天生的优点，例如组件数量少、尺寸小、成本低,可靠性高。自激励拓扑不必使用专用的感测、比较、驱动组件，而这些组件在传统的电源变换器中是必须的。因此，自激励驱动器有它组件数量和成本上的优势，在今天用于LED照明的主流的固定输出驱动器领域中已经得到广泛的应用。

然而，LED照明的发展不会停滞或受制于固定输出照明。对节能的需求促使LED照明朝向可调光的方向发展。因此，可调光驱动器有着强大的市场需求。

图1示出了一种现有技术中典型的基于LED驱动器结构的自激励拓扑。

如图所示，电感器L1、电阻器R2、电容器C2、电感器L2、二极管D3和晶体管Q1构成典型的振荡电路。电阻器R1、电阻器R2、电容器C2和电感器L2构成启动电路。启动之后，电感器L2、电容器C2和电阻器R2维持晶体管Q1处于导通状态。当电容器C2放电到一定水平，晶体管Q1关断，之后二极管D1对电感器L1电流续流，二极管D3导通导致电感器L2电压反转对电容器C2进行充电；电阻器R1对电容器C2进一步充电触发晶体管Q1再次导通。该循环重复进行，形成自振荡而在晶体管Q1关断期间将能量传递给LED。

图1所示是一种基于自激励拓扑的固定输出的LED照明驱动器。出于节能考虑，希望该驱动器是可调光的。通常，有两种类型的调光方式：a)脉冲宽度调制（PWM）跳跃模式，即在脉冲关断时间T_OFF期间直接关断主开关管Q1使得开关循环被跳过；b)控制电路改变参考电压使得开关的开/关时间相应改变。

图2示出了一种真正的基于RCC驱动器的自激励拓扑电路。该拓扑增加了峰值电流控制功能，使得输出可以更精确。流过检测电阻Rs的功率电流增大后，使得Q1的B点电压升高，当该电压达到一个由齐纳管D7决定的参考电压时，使得晶体管Q3导通，进而使得晶体管Q2导通，Q3和Q2从Q1的基极抽取电流/将基极电压拉低，使得Q1关断，从而使得功率电流被限制在与该参考电压对应的一个峰值电流。

为了使该驱动器可调光，参考电压V_参考或主开关管Q1的基极由PWM信号控制，从而改变变换器的输出功率。自激励驱动器例如RCC驱动器在LED照明中有着广泛地应用，然而，由于自激励特性的缘故，很难执行调光控制。图3（a）、（b）中示出了上述两种对驱动器调光的解决方案：参考电压控制方式以及PWM跳跃控制方式。

图3（a）示出的是一种参考电压控制方式，即通过PWM信号改变参考电压的模拟调光方式。在这种模拟调光方式中，PWM信号通过RC网络进行过滤，将PWM信号转换为模拟信号，并且通过晶体管Q10来与Q1基极的电压进行比较，当Q1基极电压超过Q10的基极并使Q10导通时，进而使得Q3和Q1运作，而Q10的基极电压则依赖于PWM信号转换成的模拟信号，即调光信号通过晶体管Q10进行了I_peak控制。此调光方式的缺点是将导致深度调光时当负载小的时候主开关管Q1开关频率超出其工作范围，而且线性度严重变差。

图3（b）示出的是一种PWM跳跃控制方式，即通过PWM信号直接操作电源开关Q1的基极电压，直接对电源开关Q1进行开关，实现的PWM直接调光方式。在这种PWM直接调光方式中，当PWM脉冲处于“0”状态时，脉冲关断时间T_OFF期间直接关断主开关管Q1。对于PWM调光信号而言，其调光频率通常高于20kHz以避免可听的噪声，而主环路自激励开关频率通常为45kHz左右，这使得PWM调光频率与开关频率基本处于同一量级，导致调光精度在某些范围无法很好地进行控制。

实用新型内容

为此，提出按照本实用新型的自适应控制的变换器电路及LED灯，以便适当减轻或消除至少一个上述深调光时调光性能较差的技术问题。