CN108617054B - 一种用于线性led驱动的可控硅调光器检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于线性LED驱动的可控硅调光器检测电路，涉及线性LED驱动技术领域，包括谷底检测单元、调光器检测单元、充电控制单元及模式控制单元；谷底检测单元检测输入整流电压的谷底；调光器检测单元通过检测电容非接地端的电压的变化，判断输入整流电压的谷底时间是否满足有调光器的情况；充电控制单元通过判断输入整流电压是否处于谷底，来控制检测电容充电与放电；模式控制单元接收调光器检测脉冲信号，并根据输入整流电压是否处于谷底，控制线性LED驱动电路的工作模式；本发明可检测有无外部调光器，从而使得系统可以选择相应的工作模式，减少线性LED驱动电路的功耗，降低线性芯片散热条件，减少成本。

Description

一种用于线性LED驱动的可控硅调光器检测电路

技术领域

本发明涉及线性LED驱动技术领域，具体为一种用于线性LED驱动的可控硅调光器检测电路。

背景技术

现今由于LED照明的飞速发展，原来几十瓦的白炽灯，可在直接用几瓦的LED球泡灯替代了，这样就可以节约大量的能源。传统白炽灯由于是一纯阻性负载，所以通常直接用可控硅调光器对其进行切相角调光。由于传统白炽灯多为几十至几百瓦，可控硅调光器的设计都是以此为负载而设计的。但如果用这种可控硅调光器直接对几瓦的LED灯进行调光，由于LED灯不属于纯电阻负载，所以会带来严重的闪烁等问题。根据LED的负载特性，通常采用开关调光方案或线性高压方案，而不需要使用可控硅调节器。相比于开关调光方案，线性高压方案器件少，体积小，成本低，所以在MR16，GU10，或者E12，E26灯头小尺寸应用中普遍采用。

由于可控硅调光器的特性,需要应用方案提供一个维持电流以保证其正常工作。当需要同时兼容有和没有可控硅调光器的方案时，维持电流的存在会导致传统的调光方案在没有调光器的情况下，效率普遍较低，这势必会导致要求提高线性芯片散热条件，增加成本，以及不能满足一些光效的硬性指标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于线性LED驱动的可控硅调光器检测电路，通过检测线性LED驱动电路中的输入整流电压，判断线性LED驱动电路中是否存在可控硅调光器，并控制线性LED驱动电路的工作模式，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于线性LED驱动的可控硅调光器检测电路，包括：

谷底检测单元，接收所述输入整流电压，并检测所述输入整流电压的谷底，生成谷底检测信号；

调光器检测单元，包括检测电容，通过所述检测电容非接地端的电压的变化，判断所述输入整流电压的谷底时间是否满足有调光器的情况，并生成调光器检测脉冲信号；

充电控制单元，通过判断所述输入整流电压是否处于谷底，来控制所述检测电容充电与放电；

模式控制单元，接收所述调光器检测脉冲信号，并根据所述输入整流电压是否处于谷底，产生模式控制信号，控制线性LED驱动电路的工作模式。

进一步的，本发明用于线性LED驱动的可控硅调光器检测电路还包括噪音消除单元；所述噪音消除单元接收所述谷底检测信号，并生成谷底开始脉冲信号与谷底结束脉冲信号，并将所述谷底开始脉冲信号与所述谷底结束脉冲信号送至所述充电控制单元及所述模式控制单元。

进一步的，所述谷底检测单元包括第一电阻、第二电阻及第一比较器；所述第一电阻一端接地，另一端连接所述第二电阻的一端及所述第一比较器的输入端负极；所述第二电阻的另一端接收所述输入整流电压；所述第一比较器的输入端正极接收谷底检测基准电压，输出端输出谷底检测信号；所述谷底检测基准电压为预先设定的值。

进一步的，所述噪音消除单元包括谷底开始脉冲输出单元、及谷底结束脉冲输出单元；

所述谷底开始脉冲输出单元包括第一延时电路、第一非门电路、及第一与门电路；所述第一延时电路输入端接收所述谷底检测信号，输出端连接所述第一非门电路的输入端；所述第一与门电路输入端一端连接所述第一非门电路的输出端，输入端另一端接收所述谷底检测信号；所述第一与门电路输出所述谷底开始脉冲信号；

所述谷底结束脉冲输出单元包括第二延时电路、第二非门电路、及第一或非门电路；所述第二延时电路输入端接收所述谷底检测信号，输出端连接所述第二非门电路的输入端；所述第一或非门电路输入端一端连接所述第二非门电路的输出端，输入端另一端接收所述谷底检测信号；所述第一或非门电路输出所述谷底结束脉冲信号。

进一步的，所述充电控制单元包括第一或门电路、与第一触发器；所述第一或门电路的两个输入端分别接收所述谷底结束脉冲信号与欠压信号；所述欠压信号由系统产生，在系统开启和关闭时对检测电路进行初始化和关断化；所述第一触发器为RS触发器，R端连接所述第一或门电路的输出端，S端接收所述谷底开始脉冲信号，Q端输出充电控制信号。

进一步的，所述调光器检测单元包括：

第三非门电路，输入端接收所述充电控制单元；

MOS管，栅极连接所述第三非门电路的输出端，源极接地；

检测电容，一端接地，另一端连接所述MOS管的漏极；

恒流源，用于向所述检测电容的充电提供恒定的电流；

控制开关，一端连接所述恒流源的输出端，另一端连接所述MOS管的漏极；所述充电控制信号控制所述控制开关的开闭。

第二比较器，输入端正极连接所述MOS管的漏极，输入端负极接收调光器检测基准电压；所述调光器检测基准电压为预先设定的值；

第三延时电路，输入端连接所述第二比较器的输出端；

第四非门电路，输入端连接所述第二比较器的输出端；

第二或非门电路，两个输入端分别连接所述第三延时电路的输出端、及所述第四非门电路的输出端，输出端输出所述调光器检测脉冲信号。

进一步的，所述模式控制单元包括：

第二或门电路，输入端两端分别接收所述调光器检测脉冲信号、及所述欠压信号；

第二触发器，为RS触发器，R端连接所述第二或门电路的输出端，S端接收所述谷底开始脉冲信号；

第二与门电路，输入端一端接收所述谷底脉冲结束信号，输入端另一端连接所述第二触发器的Q端；

第三或门电路，输入端两端分别接收所述谷底开始脉冲信号、及所述欠压信号；

第三触发器，为RS触发器，R端连接所述第二与门电路的输出端，S端连接所述第三或门电路的输出端，Q端输出所述模式控制信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可检测有无外部调光器，从而使得系统可以选择相应的工作模式，减少线性LED驱动电路的功耗，降低线性芯片散热条件，减少成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明谷底检测单元的电路结构示意图；

图3是本发明噪音消除单元的电路结构示意图；

图4是本发明充电控制单元的电路结构示意图；

图5是本发明调光器检测单元的电路结构示意图；

图6是本发明模式控制单元的电路结构示意图；

图7是本发明检测到有调光器时的工作波形；

图8是本发明检测到有调光器时的工作波形。

附图标记中：1、谷底检测单元；2、噪音消除单元；21、谷底开始脉冲输出单元；22、谷底结束脉冲输出单元；3、充电控制单元；4、调光器检测单元；5、模式控制单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种用于线性LED驱动的可控硅调光器检测电路，如图1所示，包括谷底检测单元1、噪音消除单元2、充电控制单元3、调光器检测单元4及模式控制单元5。谷底检测单元1接收1输入整流电压Vin，并检测输入整流电压Vin的谷底，生成谷底检测信号valley，并将谷底检测信号valley送至噪音消除单元2。为了消除噪音信号的干扰，噪音消除单元2对谷底检测信号valley进行处理，产生谷底开始脉冲信号rst和谷底结束脉冲信号hold。充电控制单元3接收谷底开始脉冲信号rst和谷底结束脉冲信号hold，判断输入整流电压Vin是否处于谷底，生成充电控制信号chg并送至调光器检测单元4。调光器检测单元4包括检测电容C1，检测电容C1在充电控制信号chg的控制下充电或放电，通过检测电容C1非接地端的电压的变化，判断输入整流电压Vin的谷底时间是否满足有外部调光器的情况，并生成调光器检测脉冲信号set。模式控制单元5接收谷底开始脉冲信号rst、谷底结束脉冲信号hold及调光器检测脉冲信号set，产生模式控制信号Bld_on，控制线性LED驱动电路的工作模式。

如图2所示，谷底检测单元1包括第一电阻R1、第二电阻R2及第一比较器COMP1；所述第一电阻R1一端接地，另一端连接所述第二电阻R2的一端，所述第二电阻的另一端接收输入整流电压Vin。第一电阻R1与第二电阻R2起到对输入整流电压Vin的降压作用，生成比较电压Vdet，比较电压Vdet为第一电阻R1非接地端的电压。第一比较器COMP1的输入端负极连接第一电阻R1的非接地端，接收比较电压Vdet，输入端正极接收谷底检测基准电压Vref_det，并比较比较电压Vdet和谷底检测基准电压Vref_det的大小，使输出端输出谷底检测信号valley。谷底检测基准电压Vref_det为预先设定的值，当比较电压Vdet小于谷底检测基准电压Vref_det时，说明输入整流电压Vin位于谷底，谷底检测信号valley输出为1；当比较电压Vdet大于谷底检测基准电压Vref_det时，说明输入整流电压Vin不位于谷底，谷底检测信号valley输出为0。

如图3所示，噪音消除单元2包括谷底开始脉冲输出单元21、及谷底结束脉冲输出单元22。

谷底开始脉冲输出单元21包括第一延时电路Delay1、第一非门电路G1、及第一与门电路U1。第一延时电路Delay1的输入端用于接收谷底检测信号valley，输出端连接第一非门电路G1的输入端。第一与门电路U1的输入端一端连接第一非门电路G1的输出端，输入端的另一端接收谷底检测信号valley。第一延时电路Delay1将谷底检测信号valley延时后送至第一非门电路G1，第一非门电路G1将延时的谷底检测信号valley与由0变为1，或由1变为0，再送至第一与门电路U1的一个输入端；第一与门电路U1的另一个输入端直接接收第一延时电路Delay1。当谷底检测信号valley由0变为1时，第一与门电路U1的两个输入端均接收到逻辑信号1，使第一与门电路U1输出谷底开始脉冲信号rst。

谷底结束脉冲输出单元22包括第二延时电路Delay2、第二非门电路G2、及第一或非门电路X1。第二延时电路Delay2的输入端用于接收谷底检测信号valley，输出端连接第二非门电路G2的输入端。第一或非门电路X1的输入端一端连接第二非门电路G2的输出端，输入端的另一端接收谷底检测信号Valley。第二延时电路Delay2将谷底检测信号valley延时后送至第二非门电路G2，第二非门电路G2将延时的谷底检测信号valley与由0变为1，或由1变为0，再送至第一或非门电路X1的一个输入端；第一或非门电路X1的另一个输入端直接接收第一延时电路Delay1。当谷底检测信号valley由0变为1时，第一或非门电路X1的两个输入端均接收到逻辑信号0，使第一或非门电路X1输出谷底结束脉冲信号hold。

如图4所示，充电控制单元3包括第一或门电路D1、与第一触发器RS1。第一或门电路D1的两个输入端分别接收所述谷底结束脉冲信号hold与欠压信号UV。欠压信号UV由系统产生，在系统开启和关闭时生成，用于对检测电路进行初始化和关断化。第一触发器RS1为RS触发器，R端连接第一或门电路D1的输出端，S端接收谷底开始脉冲信号rst，Q端输出充电控制信号chg。当系统开始和关闭时，第一与门电路接收到欠压信号UV，并输出逻辑信号1，使充电控制信号chg输出为0；同理，在输入整流电压Vin离开谷底时，第一与门电路接收到谷底结束脉冲信号hold，并输出逻辑信号1，使充电控制信号chg输出为0；在输入整流电压Vin进入谷底时，第一触发器RS1的S端接收到谷底开始脉冲信号rst，使充电控制信号chg输出为1。

如图5所示，所述调光器检测单元4包括第三非门电路G3、MOS管M1、检测电容C1、恒流源Ib、控制开关S1、第二比较器COMP2、第三延时电路Delay3、第四非门电路G4及第二或非门电路X2。第三非门G3的输入端接收充电控制信号chg，输出端连接MOS管M1的栅极。MOS管M1的源极接地，漏极连接检测电容C1的一端，检测电容C1的另一端接地，检测电容C1非接地端的电压为电容电压CT。控制开关S1的一端连接检测电容C1的非接地端，另一端连接恒流源Ib的输出端，且控制开关S1受到充电控制信号chg的控制。第二比较器COMP2的输入端正极连接检测电容C1的非接地端，输入端负极接收调光器检测基准电压Vref_time，输出端输出比较信号Vtr。调光器检测基准电压Vref_time为预先设定的值。第三延时电路Delay3及第四非门电路G4的输入端均连接第二比较器COMP2的输出端，接收比较信号Vtr。第二或非门电路X2的两个输入端分别连接第三延时电路Delay3的输出端、及第四非门电路G4的输出端。当充电控制信号输出为1时，控制开关S1闭合，第三非门电路G3输出逻辑信号0，使MOS管M1的漏极与源极不导通，恒流源Ib向检测电容C1充电，电容电压CT增大，电容电压CT大于调光器检测基准电压Vref_time后，比较信号Vtr输出为1；当充电控制信号输出为0时，控制开关S1关断，第三非门电路G3输出逻辑信号1，使MOS管M1的漏极与源极之间形成导电沟道检测电容C1通过MOS管M1放电，电容电压CT减小，电容电压CT小于调光器检测基准电压Vref_time后，比较信号Vtr输出为0。当比较信号Vtr有0变为1时，延迟电路将逻辑信号0送至第二或非门电路X2，第四非门电路G4接收逻辑信号1，也将逻辑信号0送至第二或非门电路X2，使第二或非门电路X2输出调光器检测脉冲信号set。

如图6所示，模式控制单元5包括第二或门电路D2、第二触发器RS2、第二与门电路U2、第三或门电路D3及第三触发器RS3。第二触发器RS2及第三触发器RS3均为RS触发器。第二或门电路D2的输入端两端分别接收调光器检测脉冲信号set、及欠压信号UV，输出端连接第二触发器RS2的R端，第二触发器RS2的S端接收谷底开始脉冲信号rst。第二与门电路的输出端一端连接第二触发器RS2的输出端，输入端另一端接收谷底结束脉冲信号hold，输出端输出模式控制复位信号Bld_rst，第三与门电路D3的两个输入端分别接收谷底开始脉冲信号、及欠压信号UV。第三触发器RS3的R端连接第二与门电路U2的输出端，接收模式控制复位信号Bld_rst，S端连接第三与门电路D3的输出端，Q端用于输出模式控制信号Bld_on。

本实施例的工作原理如下：

当系统开始和关闭时，系统输出欠压信号UV，对检测电路进行初始化和关断化.第一与门电路D1接收到欠压信号UV，并将第一触发器RS1的输出充电控制信号chg置为0；第二与门电路D2接收到欠压信号UV，并将第二触发器RS2的输出置为0；第三与门电路D3接收到欠压信号UV，并将第三触发器RS3的输出模式控制信号Bld_on置为1。

当系统有外部调光器时，如图7所示，谷底检测信号valley值为1的时间较长，因此谷底结束脉冲信号hold的生成时间较晚。因为检测电容C1在谷底开始脉冲信号rst产生后开始充电，并与固定时间后使电容电压CT变为高于调光器检测基准电压Vref_time，比较信号Vtr由0变为1，产生调光器检测脉冲信号set，所以谷底结束脉冲信号hold产生时间较调光器检测脉冲信号set晚，当谷底开始脉冲信号rst使第二触发器RS2的Q端输出置为1后，调光器检测脉冲信号set会使第二触发器RS2的Q端重新置为0，当谷底结束脉冲信号hold产生时，第二触发器RS2的Q端输出一直为0，第二与门电路U2的输出模式控制复位信号Bld_rst一直为0，第三触发器RS2的输出模式控制信号Bld_on一直为1，使线性LED驱动电路一直工作于调光模式。

当系统没有外部调光器时，如图8所示，谷底检测信号valley值为1的时间较短，使检测电容C1的充电时间较短，电容电压CT无法变为高于调光器检测基准电压Vref_time，比较信号Vtr与调光器检测信号set一直为0。第二触发器RS2的Q端输出一直为1。当输入整流电压Vin进入谷底时，谷底开始脉冲信号rst将第三触发器RS3的输出模式控制电压置为1，线性LED驱动电路工作于调光模式，使加入外部调光器后，系统可以给外部调光器一个激励电流，从而使调光器正确工作，且此时谷底开始脉冲信号rst将第二触发器RS2的Q端输出置为1；当输入整流电压Vin离开谷底时，第二与门电路接收到谷底结束脉冲信号hold，并使模式控制复位信号Bld_rst变为1，将第三触发器RS3的输出模式控制信号Bld_on置为0，使线性LED驱动电路工作于恒流模式。

本发明可检测有无外部调光器，从而使得系统可以选择相应的工作模式，减少线性LED驱动电路的功耗，降低线性芯片散热条件，减少成本。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种用于线性LED驱动的可控硅调光器检测电路，其特征在于，包括：

谷底检测单元，接收输入整流电压，并检测所述输入整流电压的谷底，生成谷底检测信号；

噪音消除单元；所述噪音消除单元接收所述谷底检测信号，并生成谷底开始脉冲信号与谷底结束脉冲信号；

调光器检测单元，包括检测电容，通过所述检测电容非接地端的电压的变化，判断所述输入整流电压的谷底时间是否满足有调光器的情况，并生成调光器检测脉冲信号；

充电控制单元，通过所述谷底开始脉冲信号与所述谷底结束脉冲信号，判断所述输入整流电压是否处于谷底，来控制所述检测电容充电与放电；

模式控制单元，接收所述调光器检测脉冲信号，并根据所述谷底开始脉冲信号与所述谷底结束脉冲信号，判断所述输入整流电压是否处于谷底，产生模式控制信号，控制线性LED驱动电路的工作模式。

2.根据权利要求1所述的一种用于线性LED驱动的可控硅调光器检测电路，其特征在于，所述谷底检测单元包括第一电阻、第二电阻及第一比较器；所述第一电阻一端接地，另一端连接所述第二电阻的一端及所述第一比较器的输入端负极；所述第二电阻的另一端接收所述输入整流电压；所述第一比较器的输入端正极接收谷底检测基准电压，输出端输出谷底检测信号；所述谷底检测基准电压为预先设定的值。

3.根据权利要求1所述的一种用于线性LED驱动的可控硅调光器检测电路，其特征在于，所述噪音消除单元包括谷底开始脉冲输出单元、及谷底结束脉冲输出单元；

所述谷底开始脉冲输出单元包括第一延时电路、第一非门电路、及第一与门电路；所述第一延时电路输入端接收所述谷底检测信号，输出端连接所述第一非门电路的输入端；所述第一与门电路输入端一端连接所述第一非门电路的输出端，输入端另一端接收所述谷底检测信号；所述第一与门电路输出所述谷底开始脉冲信号；

所述谷底结束脉冲输出单元包括第二延时电路、第二非门电路、及第一或非门电路；所述第二延时电路输入端接收所述谷底检测信号，输出端连接所述第二非门电路的输入端；所述第一或非门电路输入端一端连接所述第二非门电路的输出端，输入端另一端接收所述谷底检测信号；所述第一或非门电路输出所述谷底结束脉冲信号。

4.根据权利要求1所述的一种用于线性LED驱动的可控硅调光器检测电路，其特征在于，所述充电控制单元包括第一或门电路、与第一触发器；所述第一或门电路的两个输入端分别接收所述谷底结束脉冲信号与欠压信号；所述欠压信号由系统产生，在系统开启和关闭时对检测电路进行初始化和关断化；所述第一触发器为RS触发器，R端连接所述第一或门电路的输出端，S端接收所述谷底开始脉冲信号，Q端输出充电控制信号。

5.根据权利要求1所述的一种用于线性LED驱动的可控硅调光器检测电路，其特征在于，所述调光器检测单元包括：

第三非门电路，输入端接收所述充电控制单元；

MOS管，栅极连接所述第三非门电路的输出端，源极接地；

检测电容，一端接地，另一端连接所述MOS管的漏极；

恒流源，用于向所述检测电容的充电提供恒定的电流；

控制开关，一端连接所述恒流源的输出端，另一端连接所述MOS管的漏极；所述充电控制信号控制所述控制开关的开闭；

第二比较器，输入端正极连接所述MOS管的漏极，输入端负极接收调光器检测基准电压；所述调光器检测基准电压为预先设定的值；

第三延时电路，输入端连接所述第二比较器的输出端；

第四非门电路，输入端连接所述第二比较器的输出端；

第二或非门电路，两个输入端分别连接所述第三延时电路的输出端、及所述第四非门电路的输出端，输出端输出所述调光器检测脉冲信号。

6.根据权利要求4所述的一种用于线性LED驱动的可控硅调光器检测电路，其特征在于，所述模式控制单元包括：

第二或门电路，输入端两端分别接收所述调光器检测脉冲信号、及所述欠压信号；

第二触发器，为RS触发器，R端连接所述第二或门电路的输出端，S端接收所述谷底开始脉冲信号；

第二与门电路，输入端一端接收所述谷底脉冲结束信号，输入端另一端连接所述第二触发器的Q端；

第三或门电路，输入端两端分别接收所述谷底开始脉冲信号、及所述欠压信号；

第三触发器，为RS触发器，R端连接所述第二与门电路的输出端，S端连接所述第三或门电路的输出端，Q端输出所述模式控制信号。

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