專利名稱：Rcd吸收電路、可調光led電源系統及調光方法
技術領域：
本發明涉及可調光發光二極管(LED)照明驅動電源系統及調光方法。具體來說，涉及使用同一三端雙向可控硅(TRIAC)調光器進行調光的多個LED照明驅動電源系統。
背景技術：
隨著技術的發展，LED的光效不斷提高，越來越多的用戶使用LED照明。多個LED照明驅動電源使用同一調光器的技術越來越普遍地應用。常見的調光器包括TRIAC調光器。圖1為利用TRIAC調光器對多個LED照明驅動電源系統進行調光的工作原理圖。LED照明驅動電源包括反激式開關電源。其中，多個LED照明驅動電源彼此并聯，與TRIAC調光器串聯后與電源相連接。其中TRIAC調光器用于調節交流輸入電壓的導通角，從而使其連接的LED照明驅動電源具有調光功能。LED照明驅動電源為交流-直流LED照明驅動電源，TRIAC調光器連接在輸入端的火線側(L)，LED照明驅動電源連接在TRIAC調光器和零線(N)之間。現有技術中的問題在于，各組LED照明驅動電源驅動的LED啟動不一致。現在就LED照明驅動電源的工作過程以及啟動不一致的原因進行說明。隨著TRIAC調光器導通角的改變，主線電壓也隨之改變。當主線電壓從小到大變化時，一旦主線電壓升高到LED照明驅動電源的主控集成電路(IC)的工作電壓吋，LED照明驅動電源開始工作，此時各組LED照明驅動電源的輸出電壓并未達到LED光源的啟動電壓，LED不發光。隨著調節TRIAC的導通角逐漸增大時，輸入主線電壓也逐漸升高，當輸出電壓達到LED光源的啟動電壓，LED開始發光，此時LED照明驅動電源仍工作在開環狀態，輸出電流反饋控制電路不起作用。當繼續増大TRIAC調光器的導通角増大主線電壓時，輸出電流逐漸達到LED的滿載電流，LED照明驅動電源工作在閉環狀態，控制電路起作用，可以通過控制電路來改變輸出電流，LED燈的亮度達到最大值，此時無論TRIAC的導通角再如何増大，LED的亮度不會發生改變。但是，當如圖I所示多個LED照明驅動電源使用同一 TRIAC調光器吋，當LED照明驅動電源工作在開環狀態時，由于LED照明驅動電源中的元件參數不一致，引起的電路損耗不一致，從而導致實際傳輸功率不一致，輸出電流不一致。從直觀上來看，這種不一致導致有的LED照明驅動電源驅動的LED先亮，有的LED照明驅動電源驅動的LED后亮，即各組LED照明驅動電源驅動的LED的啟動不一致，此外，LED的亮度也不一致。圖2為現有技術中LED照明驅動電源中吸收電路的電路圖。其中該吸收電路為電阻、電容、ニ極管(RCD)吸收電路。該RCD吸收電路的電阻Rl與Cl并聯，進而與ニ極管Dl串聯，變壓器Tl的一端與上述三元件并聯后與開關管Ql串聯，變壓器Tl的另一端與LED照明驅動電路的輸出部分相連接(未示出)。該RCD吸收電路與全橋整流電路(未示出)相連接。RCD吸收電路的功能在于，反激開關電源工作的時候，在開關管Ql斷開的時候，由于變壓器存在漏感，變壓器的漏感會產生尖峰電壓，RCD吸收電路能夠吸收這個電壓尖峰，從而保護開關管Ql不被高壓擊穿，因為如果開關管Ql被擊穿，整個LED照明驅動電源將無法正常工作。在輕載或啟動階段，該RCD吸收電路為主要的損耗來源。現有技術中由于該吸收電路并不具備調節輸出功率的作用，因此現有的各組LED照明驅動電源驅動的LED無法達到啟動一致，亮度一致的效果。
發明內容
針對上述問題，在這里描述了ー種包含吸收電路的LED照明驅動電源系統及調光方法，其克服了多個LED照明驅動電源啟動不一致而導致LED不同時發光和發光亮度不一致的問題，使得使用同一調光器的多組LED照明驅動電源能夠一致的輸出電流，使得LED同時且一致地發光。
為此，本發明公開了ー種RCD吸收電路，包括第一電阻、電容和ニ極管，其中第一電阻與電容并聯后與ニ極管串聯，第一電阻與電容并聯的一端與ニ極管的負極相連，另ー端構成RCD吸收電路的第一接線端，ニ極管的正極構成RCD吸收電路的第二接線端；所述RCD吸收電路還包括與所述第一電阻和所述電容并聯的RCD吸收電路功率調節部件。本發明還公開了ー種可調光LED電源系統，其由調光器控制，該系統包括至少ー個LED照明驅動電源電路；其中每個所述LED照明驅動電源電路包括交流到直流變換器，其與調光器配合；變壓器，用于儲能和變換電壓的作用；輸出部分，用于整流濾波的作用，給LED供電以提供照明；以及PWM控制器和開關管，用于對輸出部分進行控制；其中所述LED照明驅動電源電路應用了本發明的RCD吸收電路，以及其中第一接線端和第二接線端分別與變壓器輸入部分的兩端相連且第一接線端與交流到直流變換器的輸出端相連。本發明還涉及ー種利用調光器對LED照明驅動電源進行的調光方法，包括在LED照明驅動電源中設置本發明所公開的RCD吸收電路，以ー個LED照明驅動電源作為標準電源，根據該標準電源將調光器調整到一定的導通角，在輸出電流為滿載電流1%左右的時候，固定該導通角，利用該導通角對待測LED照明驅動電源進行測試，調節RCD吸收電路中的功率調節部件，使得通過LED照明ニ極管的輸出電流一致。本發明的有益效果在于，使用了該吸收電路的LED照明驅動電源電路能改變啟動時傳輸到輸出端的功率，達到使得多組LED照明驅動電源輸出電流能夠一致的效果，使得LED能同時且一致地發光。
附圖僅出于圖示的目的，然而，通過參考結合所附附圖進行的下面的詳細描述，可以更好地理解本發明本身，其中圖I為利用TRIAC調光器對多個LED照明驅動電源系統進行調光的工作原理圖。圖2為現有技術中LED照明驅動電源中吸收電路的電路圖。圖3為根據本發明第一實施方式的RCD吸收電路的電路圖。圖4為根據本發明第二實施方式的RCD吸收電路的電路圖。圖5為TRIAC調光器與根據本發明第二實施方式的一個示例LED照明驅動電源電路圖。
具體實施例方式在元件的參數不可能做到完全一致的情況下，本發明從調節電路損耗方面來控制傳輸功率，改變由于電路損耗不一致帶來的啟動不一致、亮度不一致的缺陷，從而達到啟動一致、亮度一致的技術效果。在反激式開關電源中，損耗較大的元件是開關MOS管、變壓器、次級整流ニ極管、RCD吸收電路。因此，本發明主要從改變RCD吸收電路、使之具有調節功率的功能入手。圖3為根據本發明第一實施方式的RCD吸收電路的電路圖。其中，該RCD吸收電路的可變電阻器VRl與電阻R1、電容Cl并聯，進而與ニ極管Dl串聯，即并聯的可變電阻器VR1、電阻器Rl和電容Cl連接到ニ極管Dl的負極，變壓器Tl的一端與上述四元件并聯后與開關管Ql串聯，即變壓器Tl的一端連接在并聯的可變電阻器VR1、電阻器Rl和電容Cl與ニ極管Dl的正極之間，變壓器Tl的另一端與LED照明驅動電源電路的輸出部分相連接(未示出)。該RCD吸收電路與全橋整流電路(未示出)相連接。在本發明第一實施方式更優選的實施方式中，將串聯的可變電阻器VRl與保護電阻器R2與電阻R1，電容Cl并聯。RCD吸收電路的功能是為了吸收開關管Ql上的電壓尖峰，以保護開關管Ql不被高壓擊穿。可變電阻器VRl的電阻范圍一般在幾十千歐至幾百千歐的范圍，是根據變壓器Tl的漏感 值、電阻R1、電容Cl、ニ極管Dl元件參數，以及LED照明驅動電源誤差值來確定的。優選實施方式中増加的保護電阻器R2，是為了防止對可變電阻器VRl的誤操作，即使可變電阻器VRl被誤操作為O歐，也不會損壞電路。保護電阻器R2的值一般在幾十千歐。而電阻R1、電容Cl和ニ極管Dl均為現有吸收電路中常用的分立器件。開關管Ql為任何能夠實現開關功能的器件，諸如，場效應(MOS)管，三極管。以耗盡型N溝道絕緣柵場效應管為例，場效應管Ql的漏極連接至ニ極管的正扱，場效應管Ql的源極與全橋整流電路(未示出)相連接，場效應管Ql的柵極連接至脈寬調制(PWM)控制電路(未示出)相連接。PWM控制器通過反饋網絡對照明驅動電源電路的輸出部分進行控制。在多個LED照明驅動電源的系統中，以ー個LED照明驅動電源作為參考的標準電源，當某一電源啟動時輸出電流大于標準電源時，就減小可變電阻器VRl的阻值。反之則增加可變電阻器VRl的阻值。可變電阻器VRl的作用是改變吸收電路的吸收功率，從而改變啟動時傳輸到輸出部分的功率。根據下列公式Pin = Pffi+P。，其中，Pin為輸入功率，Pffi為損耗功率，Po為輸出功率。通常輸入功率是相對恒定的，通過調節VRl的大小能夠減小？^損耗功率從而保證輸入功率和輸出功率之間的差異較小。本實施方式所描述的RCD吸收電路尤其適用于下列的場合輸出功率較小，例如輸出功率小于15W的電源；或變壓器Tl漏感小，例如漏感小于15 μ H的電源。圖4為根據本發明第二實施方式的RCD吸收電路的電路圖。其中在如圖3所示的實施方式中并聯的可變電阻器VR1、電阻R1、電容Cl以外再并聯ー個瞬態ニ極管TVS。其中瞬態ニ極管TVS的正極與ニ極管Dl的負極相連接，瞬態ニ極管TVS的負極與并聯的可變電阻器VRl與電阻R1、電容Cl相連接。在本發明第二實施方式更優選的實施方式中，將串聯的可變電阻器VRl與保護電阻器R2與電阻R1，電容Cl并聯。該RCD吸收電路的整體エ作原理與第一實施方式相類似。額外增加的瞬態ニ極管TVS的參數根據漏感和鉗位電壓的大小來確定，當承受ー個高能量的大脈沖時，其工作阻抗立即降至極低的導通值，從而允許大電流通過，同時把電壓鉗制在預定水平。空載和輕載時，瞬態ニ極管TVS不工作；ニ極管D1、電阻R1、保護電阻R2、可變電阻器VR1、電容Cl起箝位和改變吸收功率的作用；在重載或滿載的時候，瞬態ニ極管TVS起鉗位作用，保證電壓尖峰不會損害開關管Ql。該第二實施方式的吸收電路尤其適用于輸出功率較大或變壓器Tl漏感大的場合，此時，電容Cl可以適當用小容量的值，從而減小損耗。圖5為TRIAC調光器與根據本發明第二實施方式的一個示例LED照明驅動電源電路圖。輸入端通過TRIAC調光器與交流-直流變換器相連接，交流-直流變換器優選的是全橋式整流電路，經過整流后的輸入電壓電流進入變壓器初級電路，并通過變壓器次級與輸出部分相連接，輸出部分的末端與一組串聯的LED照明ニ極管相連接。其中輸出部分對變壓器耦合過來的電壓電流進行整流濾波。RCD吸收電路連接在變壓器初級。其中PWM控制器是為了保證開關電源工作，因此本領域任何能夠調光的集成電路均可以，例如SSL2101，2102等。PWM控制電路通過反饋網絡連接到輸出部分，其中反饋網絡為反饋環路，保證線路的穩定。剛啟動的時候，通過LED照明ニ極管的電流較小，啟動以后，通過改變TRIAC調光器的導通角，LED照明ニ極管的電壓、電流可隨之改變大小，也就是可以改變LED的亮度。以上兩種實施方式的RCD吸收電路中電阻R1、保護電阻R2的精度至少為1%，可變電阻器VRl的精度至少為10%，電容Cl的精度高于10%。電阻Rl的取值一般大于保護 電阻R2，較大取值的電阻Rl能夠保證電路的順利工作。啟動時，在TRIAC調光器的同一導通角，及相同的輸入電壓下，現有的不含改進RCD吸收電路的LED照明驅動電源的輸出電流在小于I毫安至6毫安之間的范圍波動(此范圍依不同的輸出電流而不同，但共同的特點是范圍都很大)，含有上述改進RCD吸收電路的LED照明驅動電源啟動時的輸出電流，即圖5中流過LED1, LED2上的電流，穩定于上述范圍之間ー個相對固定的值，由于輸出電流波動范圍比較小，維持在輸出電流額定值1。*1% ±20%，例如，當輸出電流為350mA時，工程上將啟動時的輸出電流穩定在2. 8-4. 2mA范圍，輸出電流的穩定保證了 LED的啟動一致，以及亮度一致。此外，本發明還提供了ー種利用該TRIAC調光器控制LED照明驅動電源的方法。在相同輸入電壓的條件下，首先利用標準品調節TRIAC調光器到一定的導通角，使得輸出電流為滿載電流的1%，固定該導通角。而后利用該TRIAC調光器對LED照明驅動電源，調節VRl，使得通過LED照明ニ極管的輸出電流一致。雖然在這里已經圖示和描述了具體實施例，但是所屬領域普通技術人員應該理解，各種變更和/或等效實施方式可以替代所示和所描述的具體實施例，而不背離本發明的范圍。本發明g在涵蓋這里所討論的具體實施例的任何修改或變型。例如，可以將上述方法制備的導線纏繞在一起形成纜線，例如利用交替的UV標記和非標記導線。因此，本發明旨在僅受權利要求及其等效物的限制。
權利要求
1.ー種RCD吸收電路,包括第一電阻、電容和ニ極管,其中第一電阻與電容并聯后與ニ極管串聯，第一電阻與電容并聯的一端與ニ極管的負極相連，另一端構成RCD吸收電路的第一接線端，ニ極管的正極構成RCD吸收電路的第二接線端；其特征在于，所述RCD吸收電路還包括與所述第一電阻和所述電容并聯的RCD吸收電路功率調節部件。
2.根據權利要求I所述的RCD吸收電路，其特征在于所述RCD吸收電路功率調節部件為可變電阻器。
3.根據權利要求I所述的RCD吸收電路，其特征在于所述RCD吸收電路功率調節部件為串聯的第二電阻器和可變電阻器。
4.根據權利要求2所述的RCD吸收電路，其特征在于所述可變電阻器的阻值范圍為幾十千歐到幾百千歐。
5.根據權利要求3所述的RCD吸收電路，其特征在于第二電阻器的阻值為幾十千歐以保護可變電阻器不被誤操作為O歐。
6.根據權利要求1-5之一所述的RCD吸收電路，其特征在于該RCD吸收電路還包括與RCD吸收電路功率調節部件并聯的瞬態ニ極管，所述瞬態ニ極管的正極與第二接線端相連接，所述瞬態ニ極管的負極第一接線端相連接。
7.一種可調光LED電源系統，其由調光器控制，該系統包括 至少ー個LED照明驅動電源電路；其中每個所述LED照明驅動電源電路包括 交流到直流變換器，其與調光器配合； 變壓器，用于儲能和變換電壓的作用； 輸出部分，用于整流濾波的作用，給LED供電以提供照明；以及 PWM控制器和開關管，用于對輸出部分進行控制； 其特征在于，所述LED照明驅動電源電路應用了如權利要求1-6之一所述的RCD吸收電路，其中第一接線端和第二接線端分別與變壓器輸入部分的兩端相連且第一接線端與交流到直流變換器的輸出端相連。
8.根據權利要求7所述的可調光LED電源系統，其特征在于所述調光器為TRIAC調光器。
9.根據權利要求7所述的可調光LED電源系統，其特征在于所述有ー個或多個LED照明驅動電源并聯后與TRIAC調光器串聯。
10.ー種利用調光器對LED照明驅動電源進行的調光方法，包括 在LED照明驅動電源中設置如權利要求1-6之一的RCD吸收電路， 以ー個LED照明驅動電源作為標準電源， 根據該標準電源將調光器調整到一定的導通角， 在輸出電流為滿載電流I %左右的時候，固定該導通角， 利用該導通角對待測LED照明驅動電源進行測試， 調節RCD吸收電路中的功率調節部件，使得通過LED的輸出電流一致。
全文摘要
本發明涉及一種RCD吸收電路，應用該電路的可調光LED電源系統及調光方法。該RCD吸收電路包括第一電阻、電容和二極管，其中第一電阻與電容并聯后與二極管串聯，第一電阻與電容并聯的一端與二極管的負極相連，另一端構成RCD吸收電路的第一接線端，二極管的正極構成RCD吸收電路的第二接線端；其特征在于，所述RCD吸收電路還包括與所述第一電阻和所述電容并聯的RCD吸收電路功率調節部件。本發明的有益效果在于，使用了該吸收電路的調光器改變了啟動時傳輸到輸出端的功率，達到使得多組LED照明驅動電源輸出電流能夠一致的效果，使得LED能同時且一致地發光。
文檔編號H02M3/335GK102647077SQ20111004096
公開日2012年8月22日 申請日期2011年2月18日 優先權日2011年2月18日
發明者徐長城 申請人:鴻科電子實業有限公司