本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路及信號(hào)處理方法，尤指一種能提高與電子鎮(zhèn)流器兼容性的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路及信號(hào)處理方法。

背景技術(shù)：

過往的照明市場中，大量傳統(tǒng)CFL燈管類產(chǎn)品被使用在各種辦公商業(yè)場所。CFL燈管類產(chǎn)品如T8、T10和T5燈管通常安裝有相應(yīng)的電子鎮(zhèn)流器，舉例來說，圖1顯示了這樣的一種具有電子鎮(zhèn)流器的電路，該電子鎮(zhèn)流器電路輸出高頻交流電。

如今，越來越多發(fā)光二極管(LED)燈具替代了傳統(tǒng)的CFL燈管。原因在于LED光源具有很明顯的優(yōu)勢，例如更高的光效、更長的壽命等。因此，很多情況下人們希望將CFL燈管替換成LED燈管。然而，替換過程卻不是容易實(shí)現(xiàn)的，為了將CFL燈管替換成LED燈管，需要對(duì)原有的燈具內(nèi)部線路進(jìn)行更改，并去除或旁路現(xiàn)有電子鎮(zhèn)流器，同時(shí)重新布線替換LED燈管，這將帶來極大的人工成本和代價(jià)。

因此，直接用LED燈管替換原有的CFL燈管是最簡單的方式，替換過程無需更改布線或去除電子鎮(zhèn)流器。

在現(xiàn)有的LED驅(qū)動(dòng)器中，為了兼容傳統(tǒng)電子鎮(zhèn)流器，絕大多數(shù)LED終端燈源廠以阻容線性降壓方案為主，如圖2所示。這種方案的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，電源與燈板成一體化，成本低，易于生產(chǎn)作業(yè)。但存在光輸出量隨外圍條件(輸入電壓、電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)、環(huán)境溫度)的變化而嚴(yán)重波動(dòng)的缺陷，很難實(shí)現(xiàn)單級(jí)功率因數(shù)校正(PFC)閉環(huán)控制的LED高恒流精度。

因此，如何提供一種具有單級(jí)PFC控制的高恒流精度以及能兼容電子鎮(zhèn)流器電路的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路及信號(hào)處理方法，即為各家業(yè)者亟待解決的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于悉知技術(shù)的種種缺失，本發(fā)明的主要目的，即在于提供一種具有單級(jí)PFC控制的高恒流精度以及能兼容電子鎮(zhèn)流器電路的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路及信號(hào)處理方法。

為了達(dá)到上述目的及其他目的，本發(fā)明遂提供一種發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路，包括輸入整流模塊、阻抗匹配模塊、外圍控制模塊、功率因數(shù)校正控制芯片以及輸出整流模塊。輸入整流模塊用于將輸入的交流電轉(zhuǎn)換成直流電；阻抗匹配模塊用于提供該輸入整流模塊的阻抗匹配并抑制電磁干擾；外圍控制模塊以及功率因數(shù)校正控制芯片，與該阻抗匹配模塊及該輸入整流模塊連接，用于對(duì)該直流電進(jìn)行調(diào)整以及輸出受控制的輸出電流；以及輸出整流模塊用于對(duì)該輸出電流進(jìn)行整流并輸出至外部發(fā)光二極管電路。

本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)處理方法，應(yīng)用于提高與電子鎮(zhèn)流器電路的兼容性，其特征在于，將來自電子鎮(zhèn)流器電路的交流電源連接至如前述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路的該輸入整流模塊，該輸入整流模塊將輸入的交流電轉(zhuǎn)換成直流電；以該阻抗匹配模塊匹配該輸入整流模塊的阻抗并抑制電磁干擾；以外圍控制模塊以及功率因數(shù)校正控制芯片對(duì)該直流電進(jìn)行調(diào)整以及輸出受控制的輸出電流；以及以輸出整流模塊對(duì)該輸出電流進(jìn)行整流并輸出至外部發(fā)光二極管電路。

相較于悉知技術(shù)，由于本發(fā)明的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路及信號(hào)處理方法，使用了功率因數(shù)校正控制芯片，故具有單級(jí)PFC控制的高恒流精度；除此之外，還以輸入整流模塊將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，阻抗匹配模塊用于提供該輸入整流模塊的阻抗匹配并抑制電磁干擾，以外圍控制模塊以及功率因數(shù)校正控制芯片對(duì)該直流電進(jìn)行調(diào)整以及輸出受控制的輸出電流，以及輸出整流模塊用于對(duì)該輸出電流進(jìn)行整流并輸出至外部發(fā)光二極管電路，以此方式將電子鎮(zhèn)流器電路的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并調(diào)整使其適合驅(qū)動(dòng)該外部發(fā)光二極管電路，故能兼容電子鎮(zhèn)流器電路，充分地解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺失。

附圖說明

圖1為悉知的具有電子鎮(zhèn)流器的電路架構(gòu)圖。

圖2為悉知的阻容線性降壓LED驅(qū)動(dòng)器的電路架構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路的電路架構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路另一實(shí)施例的電路架構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的功率因數(shù)校正控制芯片的內(nèi)部電路架構(gòu)示意圖。

符號(hào)說明：

1 發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路

2 外部發(fā)光二極管電路

10 輸入整流模塊

11 阻抗匹配模塊

12 外圍控制模塊

13 功率因數(shù)校正控制芯片

14 輸出整流模塊

130 反饋電路

131 誤差放大器

132 導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路

133 頻率自適應(yīng)電路

134 邏輯電路

135 驅(qū)動(dòng)電路

136 檢測電路

137 電源電路

Vref 基準(zhǔn)信號(hào)

DB1、DB2 第一、第二整流橋

AC1～AC4 第一～第四輸入端

VR1、VR2 第一、第二壓敏電阻

F1、F2 第一、第二保險(xiǎn)絲

C1～C8 第一～第八電容

L1、L2 第一、第二電感

Q1～Q3 第一～第三開關(guān)管

Q’1、Q’2 第一、第二三極管

R1～R16 第一～第十六電阻

D1～D8 第一～第八二極管

D’1、D’2 第一、第二鉗位管

SW1、SW2、VG1、LED、CS、DRV、GND、VIN、COMP、ZCS 接腳

T1 變壓器

T1A、T1B 第一、第二繞組

LED1、LED2 第一、第二輸出端

具體實(shí)施方式

以下藉由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可藉由其他不同的具體實(shí)施例加以施行或應(yīng)用。

請(qǐng)參閱圖3，以了解本發(fā)明所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路的運(yùn)作方式。如圖所示，本發(fā)明的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路1包括輸入整流模塊10、阻抗匹配模塊11、外圍控制模塊12、功率因數(shù)校正控制芯片13以及輸出整流模塊14。

輸入整流模塊10用于將輸入的交流電轉(zhuǎn)換成直流電；阻抗匹配模塊11用于提供輸入整流模塊10的阻抗匹配并抑制電磁干擾(EMI)；加減電壓(Buck-Boost)控制模塊12以及功率因數(shù)校正控制芯片13，與阻抗匹配模塊11及輸入整流模塊10連接，用于對(duì)該直流電進(jìn)行調(diào)整以及輸出受控制的輸出電流；以及輸出整流模塊14用于對(duì)該輸出電流進(jìn)行整流并輸出至外部發(fā)光二極管電路2。

于一實(shí)施例中，該輸入的交流電是來自電子鎮(zhèn)流器電路，經(jīng)輸入整流模塊10、阻抗匹配模塊11轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的直流電并進(jìn)行濾波處理后，送至外圍控制模塊12以及功率因數(shù)校正控制芯片13，功率因數(shù)校正控制芯片13提供精確的恒流控制和PFC校正，最后由輸出整流模塊14輸出恒定的直流電給外部發(fā)光二極管電路2使用。

請(qǐng)參閱圖4，圖4為本發(fā)明的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路另一實(shí)施例的電路架構(gòu)示意圖。如圖所示，輸入整流模塊10可包括：由高頻二極管所組成的第一整流橋DB1以及第二整流橋DB2；與第一整流橋DB1連接的第一輸入端AC1及第二輸入端AC2；以及與第二整流橋DB2連接的第三輸入端AC3及第四輸入端AC4。第一到第四輸入端AC1～AC4滿足傳統(tǒng)CFL燈管支架內(nèi)四端輸入的需要

于一實(shí)施例中，輸入整流模塊10還可包括：并聯(lián)于該第一輸入端AC1及第二輸入端AC2 之間的第一壓敏電阻VR1；并聯(lián)于第三輸入端AC3及第四輸入端AC4之間的第二壓敏電阻VR2；串聯(lián)于第一輸入端AC1及第一整流橋DB1之間的第一保險(xiǎn)絲F1；以及串聯(lián)于第二輸入端AC2及第一整流橋DB1之間的第二保險(xiǎn)絲F2。

于一實(shí)施例中，阻抗匹配模塊11可包括：并聯(lián)于第一輸入端AC1及第二輸入端AC2之間的第一電容C1；并聯(lián)于第三輸入端AC3及第四輸入端AC4之間的第二電容C2；串聯(lián)于第一保險(xiǎn)絲F1及第一整流橋DB1之間的第一電感L1；并聯(lián)于第一整流橋DB1及第二整流橋DB2之間的第二電感L2；以及與第一整流橋DB1及第二整流橋DB2連接的第三電容C3。

于一實(shí)施例中，輸入整流模塊10及阻抗匹配模塊11將電子鎮(zhèn)流器電路輸出的高頻交流電轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的直流電壓，阻抗匹配模塊11的第一到第三電容C1～C3起到失諧的作用，通過壓敏電阻VR1和壓敏電阻VR2進(jìn)行鉗位限壓，并對(duì)直流電進(jìn)行濾波處理。

于一實(shí)施例中，第一、第二保險(xiǎn)絲F1、F2和第一、第二壓敏電阻VR1、VR2構(gòu)成過壓保護(hù)和異常保護(hù)電路，確保輸入電壓在可靠范圍內(nèi)，避免后面的組件受到?jīng)_擊；第一、第二電感L1、L2及第一、第二電容C1、C2構(gòu)成阻抗匹配模塊，起到抑制EMI作用，第三電容C3可采用小容量金屬膜電容，保證高PF性能，便于后面的功率因數(shù)校正控制芯片13采樣使用。

于一實(shí)施例中，如果本發(fā)明的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路1裝入安裝有電感式鎮(zhèn)流器的燈管支架內(nèi)，燈管四個(gè)端口是固定的，啟輝器無法有任何的工作電流流過，所以一直工作在開路狀態(tài)，所以第一整流橋DB1的第一、第二輸入端AC1和AC2中也只有一個(gè)能接到市電輸入，同時(shí)第二整流橋DB2的第三、第四輸入端AC3和AC4中也只有一個(gè)可以接到市電輸入的另一端，這樣只能由第一整流橋DB1和第二整流橋DB2中的任意兩個(gè)橋形成對(duì)輸入電網(wǎng)電壓的全橋整流，然后再通過第三電容C3平滑進(jìn)入主回路。

于另一實(shí)施例中，如果發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路1裝入安裝有電子鎮(zhèn)流器的燈管支架內(nèi)，由于該電子鎮(zhèn)流器支架的線路內(nèi)有諧振電容存在，所以就導(dǎo)致第一到第四輸入端AC1～AC4都會(huì)接入電路中，該電子鎮(zhèn)流器處于高頻工作狀態(tài)，第一整流橋DB1及第二整流橋DB2均采用快速的高頻二極管，輸入整流模塊10及阻抗匹配模塊11結(jié)合工作可保證該電子鎮(zhèn)流器處于正常的工作狀態(tài)。

于一實(shí)施例中，功率因數(shù)校正控制芯片13還可包括接腳SW1、SW2、VG1、LED、CS、DRV、GND、VIN、COMP以及ZCS。

如圖4所示，于一實(shí)施例中，外圍控制模塊12還可包括：第一開關(guān)管Q1、具有第一繞組T1A及第二繞組T1B的變壓器T1、第一到第七二極管D1～D7、第一到第九電阻R1～R9、 第四到第七電容C4～C7；第一二級(jí)管D1的陰極連接SW2腳；第一二極管D1的陽極連接第四電容C4、第二二極管D2及第三二極管D3的陽極；第二二極管D2的陰極連接該第一繞組T1A；第四二極管D4及第五二極管D5的陰極連接LED腳；第四二極管D4及第五二極管D5的陽極連接輸出整流模塊14；第一開關(guān)管Q1的柵極通過第一電阻R1連接至DRV腳；第二電阻R2的一端連接CS腳；第二電阻R2的另一端連接第三電阻R3及第一開關(guān)管Q1的源極；第四電阻R4及第五電容C5連接VIN腳；第二繞組T1B依序通過第六二極管D6和第五電阻R5連接VIN腳；第六電阻R6的一端及第七電阻R7連接ZCS腳；第六電阻R6的另一端連接第二繞組T1B；第八電阻R8通過第六電容C6連接COMP腳；第一開關(guān)管Q1的漏極連接第七二極管D7的陽極；以及第七二極管D7的陰極連接第九電阻R9和第七電容C7。

于一實(shí)施例中，如果發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路1裝入安裝有電子鎮(zhèn)流器的燈管支架內(nèi)，由于電子鎮(zhèn)流器支架的線路內(nèi)有諧振電容存在，第二電感L2通過第二輸入端AC2和第四輸入端AC4與鎮(zhèn)流器內(nèi)置的電容組成諧振回路。第一繞組T1A、第一到第五二極管D1～D5、第十到十四電阻R10～R14(于功率因數(shù)校正控制芯片13的內(nèi)部，容后再述)、第四電容C4組成高頻切換電路電路。第四電阻R4和第五電容C5構(gòu)成功率因數(shù)校正控制芯片13的啟動(dòng)電路，變壓器T1的第二繞組T1B通過第六二極管D6和第五電阻R5為功率因數(shù)校正控制芯片13輔助供電，此外，通過第六電阻R6和第七電阻R7組成的分壓電路對(duì)功率因數(shù)校正控制芯片13的ZCS腳進(jìn)行電壓采樣檢測。第二電阻R2、第三電阻R3為功率因數(shù)校正控制芯片13進(jìn)行電流檢測，控制整個(gè)環(huán)路工作狀態(tài)。可通過改變第三電阻R3的阻值靈活調(diào)節(jié)輸出電流。第一開關(guān)管Q1則由功率因數(shù)校正控制芯片13的DRV腳通過第一電阻R1驅(qū)動(dòng)從而進(jìn)行高頻開關(guān)切換。第七二極管D7、第九電阻R9、第七電容C7構(gòu)成RCD緩沖電路，吸收漏感能量，目的是減小MOS管關(guān)斷瞬間電壓尖峰。第八電阻R8和第六電容C6用于補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。

請(qǐng)參閱圖5，圖5為本發(fā)明的功率因數(shù)校正控制芯片的內(nèi)部電路架構(gòu)示意圖。如圖5所示，功率因數(shù)校正控制芯片13的內(nèi)部還可包括：第二開關(guān)管Q2及第三開關(guān)管Q3、第一三極管Q’1、第十到十四電阻R10～R14、第一鉗位管D’1及第二鉗位管D’2、基準(zhǔn)信號(hào)Vref、電源電路137、檢測電路136、反饋電路130、誤差放大器131、導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路132、頻率自適應(yīng)電路133、邏輯電路134以及驅(qū)動(dòng)電路135；SW1腳連接第一鉗位管D’1、第十電阻R10的一端及第二開關(guān)管Q2的漏極；第十電阻R10的另一端連接第十一電阻R11及第三開關(guān)管Q3的柵極；SW2腳連接第三開關(guān)管Q3的漏極；VG1腳連接第二開關(guān)管Q1的柵極及第二鉗位管D’2；LED腳連接第一三極管Q’1的集極；第一三極管Q’1的射極依序連接第十二電阻R12及第十三電阻R13；第一三極管R’1的射極和基極間連接第十四電阻R14；該CS 腳連接反饋電路130；反饋電路130及基準(zhǔn)信號(hào)Vref連接誤差放大器131的輸入端；誤差放大器131的輸出端連接導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路132和頻率自適應(yīng)電路133；導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路132和頻率自適應(yīng)電路133連接邏輯電路134；邏輯電路134連接驅(qū)動(dòng)電路135的輸入端；驅(qū)動(dòng)電路135的輸出端連接DRV腳；ZCS連接檢測電路136；檢測電路136連接邏輯電路134；以及VIN腳連接電源電路137。

于一實(shí)施例中，電源電路137根據(jù)VIN的電壓進(jìn)行電源管理工作，包括欠壓保護(hù)、上電復(fù)位、提供內(nèi)部低壓電源、提供基準(zhǔn)信號(hào)Vref等。檢測電路136采樣第二繞組T1B的分壓信號(hào)(ZCS腳電壓)進(jìn)行退磁檢測，并控制邏輯電路134的工作。反饋電路130接收第三開關(guān)管Q3的CS信號(hào)，并與內(nèi)部基準(zhǔn)信號(hào)Vref進(jìn)行誤差放大，誤差放大器131輸出誤差放大信號(hào)至COMP。在導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路132中，由COMP的該誤差放大信號(hào)產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間，以控制邏輯電路134，并令驅(qū)動(dòng)電路135輸出合理的驅(qū)動(dòng)脈寬驅(qū)動(dòng)第一開關(guān)管Q1高頻切換。頻率自適應(yīng)電路133由COMP的誤差放大信號(hào)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的頻率，以控制邏輯電路134，并令驅(qū)動(dòng)電路135輸出合理的驅(qū)動(dòng)頻率驅(qū)動(dòng)第一開關(guān)管Q1高頻切換。第十電阻R10和第十一電阻R11組成分壓網(wǎng)絡(luò)，采樣第二開關(guān)管Q2的源漏電壓，控制第三開關(guān)管Q3的開啟或關(guān)斷，從而控制輸出整流回路。

如圖4所示，于一實(shí)施例中，輸出整流模塊14可包括：第十五電阻R15及第十六電阻R16、第八二極管D8、第八電容C8、第二三極管Q’2、該第一輸出端LED1及第二輸出端LED2；第二三極管D’2的射極與集極間連接第十五電阻R15；第二三極管D’2的射極與基極間連接第三二極管D3；第二三極管Q’2的基極通過并聯(lián)的第八二極管D8、第八電容C8及第十六電阻R16連接至第一輸出端LED1及外圍控制模塊12；以及第二三極管Q’2的集極連接至第二輸出端LED2及外圍控制模塊12。

于一實(shí)施例中，第一三極管Q’1、第三開關(guān)管Q3與第一繞組T1A、第一到第五二極管D1～D5、第十到十四電阻R10～R14、第四電容C4以及第二三級(jí)管Q’2組成高頻切換電路電路。

本發(fā)明的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路1的信號(hào)處理方法，包括以下步驟，將來自電子鎮(zhèn)流器電路的交流電源連接至前述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路1的輸入整流模塊10，透過輸入整流模塊10將輸入的交流電轉(zhuǎn)換成直流電；透過阻抗匹配模塊11提供匹配輸入整流模塊10的阻抗并抑制電磁干擾；透過外圍控制模塊12以及功率因數(shù)校正控制芯片13對(duì)該直流電進(jìn)行調(diào)整以及輸出受控制的輸出電流；以及透過輸出整流模塊14對(duì)該輸出電流進(jìn)行整流并輸出至外部發(fā)光二極管電路2。

相較于悉知技術(shù)，由于本發(fā)明的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路及信號(hào)處理方法，使用了功率因數(shù)校正控制芯片，可通過功率因數(shù)校正控制芯片精確控制閉環(huán)恒流和PFC校正，故具有單級(jí)PFC控制的高恒流精度；除此之外，還以輸入整流模塊將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，阻抗匹配模塊用于提供該輸入整流模塊的阻抗匹配并抑制電磁干擾，以外圍控制模塊以及功率因數(shù)校正控制芯片對(duì)該直流電進(jìn)行調(diào)整以及輸出受控制的輸出電流，以及輸出整流模塊用于對(duì)該輸出電流進(jìn)行整流并輸出至外部發(fā)光二極管電路，以此方式將電子鎮(zhèn)流器電路的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并調(diào)整使其適合驅(qū)動(dòng)該外部發(fā)光二極管電路，故能兼容電子鎮(zhèn)流器電路，大幅改善了現(xiàn)有技術(shù)的種種缺失。

藉由以上較佳具體實(shí)施例的描述，本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者當(dāng)可更加清楚本發(fā)明的特征與精神，惟上述實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用以限制本發(fā)明。因此，任何對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行的修改及變化仍不脫離本發(fā)明的精神，且本發(fā)明的權(quán)利范圍應(yīng)如權(quán)利要求所列。