专利名称：一种电容降压式led驱动器及其电容降压式led驱动方法
技术领域：
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种采用电容降压模式的电容降压式LED驱动器及其电容降压LED驱动方法。
背景技术：
随着LED灯的广泛应用，LED驱动技术也日渐成熟。现有技术中，存在很多种LED驱动方式，例如PWM恒流驱动方式以及电容降压LED驱动电路。PWM恒流驱动方式能够很好的实现对输出电流的恒流控制，因此，市场上存在大量的恒流控制芯片。但是，采用这种驱动方式，其成本非常高，控制方式非常复杂，电路设计也非常困难。电容降压LED驱动电路控制简单，成本低廉，因此广泛应用于低功率LED照明驱动电路。参考图1，所示为采用现有技术的一种电容降压LED驱动电路的原理框图。利用容抗限流的原理，交流电源Va。经过输入电容Cin进行降压，然后输入至整流电路11。输出电容Cwt对整流电路11输出的直流电压进行滤波，滤波后的直流电压作为输出电压输入至负载LED灯。电阻R1与输入电容Cin并联，当关断交流电源时，为输入电容Cin提供电荷泄放回路。采用图1所示的现有技术的电容降压LED驱动电路，输出电流即LED驱动电流会随着输入电容Cin，交流电源Va。有很大的变化，造成LED灯的亮度稳定性很差；另一方面，由于LED驱动电流与输入电容Cin的数值相关，因此，随着输入电容Cin的容值的减小，LED驱动电流也会随之减小，造成LED灯的亮度减弱。同时，现有的电容降压LED驱动电路的设计方案，当负载增大时将导致输出电压的显著降低，影响了负载LED灯工作的稳定性。当交流电源发生过压时，可能会导致输出电容Crat的爆炸。另外，由于没有浪涌限制，输出短路保护以及输出开路保护等保护方案，现有的电容降压LED驱动电路存在诸多安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型的电容降压式LED驱动器以及电容降压驱动方法，以解决现有技术中电容降压式LED驱动器稳定性差，寿命低，效率低等问题。依据本发明一实施例的电容降压式LED驱动器，用以在输入侧接收一交流电源，以在输出侧产生恒定的输出电流来驱动一 LED灯负载,包括一控制电路和一开关电路，所述控制电路根据所述输出电流以及所述电容降压式LED驱动器的输出电压控制所述开关电路的开关状态，从而控制从所述输入侧传递向所述输出侧的能量数值；在第一工作状态时，所述输出电流大于一期望驱动电流，所述开关电路控制所述输入侧不向所述输出侧传递能量；在第二工作状态时，所述输出电流小于所述期望驱动电流，并且，所述输入侧的输入电压大于所述输出电压，所述开关电路控制所述输入侧向所述输出侧传递能量，以维持所述输出电流与所述期望驱动电流一致。进一步的，所述开关电路包括第一开关和第二开关，所述第二开关与所述电容降压式LED驱动器的输出电容串联，所述第一开关通过所述第二开关所述输出电容并联；在第一工作状态时，所述第一开关导通；在第二工作状态时，所述第一开关和所述第二开关均导通。优选的，所述第二开关为一单向开关，当所述第二开关的第一端的电压大于其第二端的电压时，所述第二开关导通。进一步的，还包括一浪涌限制电路，以限制所述开关电路导通时的浪涌电流。优选的，所述浪涌限制电路包括一磁性元件。优选的，所述浪涌限制电路可以位于所述交流电源和所述电容降压式LED驱动器的输入电容之间；或者位于所述电容降压式LED驱动器的整流电路的输出端。进一步的，所述控制电路包括一过零信号发生电路和一关断信号发生电路；所述过零信号发生电路根据接收到的所述电容降压式LED驱动器的整流电路的输入电压产生一过零信号；当所述输入电压过零时，所述开关电路根据所述过零信号，禁止所述输入侧向所述输出侧的能量传递；所述关断信号发生电路根据当前所述输出电流和所述期望驱动电流之间的误差以在一时间区间后产生一关断信号，以允许所述输入侧向所述输出侧的能量传递。进一步的，所述过零信号发生电路包括一过零检测电路和一单脉冲信号发生电路；所述过零检测电路接收所述输入电压；所述单脉冲信号发生电路根据所述过零检测电路的输出信号产生一单脉冲信号，以作为所述过零信号。进一步的，所述关断信号发生电路包括一斜坡信号发生电路和一补偿信号发生电路；所述补偿信号发生电路用以根据当前所述输出电流和所述期望驱动电流之间的
误差产生一补偿信号；所述斜坡信号发生电路用以在所述时间区间内产生一斜坡信号，所述斜坡信号由零值持续上升至所述补偿信号的数值。依据本发明实施例的电容降压式LED驱动器还包括LED短路保护电路；当所述LED灯负载没有发生短路，并且当所述输入电压过零时，禁止所述输入侧向所述输出侧的能
量传递。优选的，所述LED短路保护电路接收所述输出电压和第一电压阈值，当所述输出电压小于所述第一电压阈值时，所述LED灯负载发生短路，所述LED短路保护电路产生一短路保护信号。依据本发明实施例的电容降压式LED驱动器还包括LED开路保护电路；当所述LED灯负载没有发生开路时，并在所述时间区间后，允许所述输入侧向所述输出侧的能量传递。优选的，所述LED开路保护电路接收所述输出电压和第二电压阈值，当所述输出电压大于所述第二电压阈值时，所述LED灯负载发生开路，所述LED开路保护电路产生一开路保护信号。进一步的，所述控制电路还包括逻辑电路，所述逻辑电路根据所述过零信号和所述关断信号生成一控制信号，以控制所述开关电路的开关状态。依据本发明一实施例的电容降压式LED驱动方法，用以调节电容降压式LED驱动器以产生一输出电压和一输出电流来驱动一 LED灯负载,包括以下步骤:步骤1:比较所述输出电流和一期望驱动电流；步骤2:当所述输出电流大于所述期望驱动电流时，禁止所述电容降压式LED驱动器的输入侧向输出侧传递能量；步骤3:当所述输出电流小于所述期望驱动电流时，比较所述输入侧的输入电压和所述输出电压；步骤4:当所述输入电压小于所述输出电压时，所述输入侧不向所述输出侧传递倉;步骤5:当所述输入电压大于所述输出电压时，所述输入侧向所述输出侧传递能量，以维持所述输出电流与所述期望驱动电流一致。依据本发明实施例的电容降压式LED驱动方法，还包括，利用一磁性元件限制所述输入侧的浪涌电流。进一步的，所述步骤2中禁止所述电容降压式LED驱动器的输入侧向输出侧传递能量的步骤包括:监测所述电容降压式LED驱动器的整流电路的输入电压；当所述输入电压过零时，禁止所述输入侧向所述输出侧的能量传递。进一步的，所述步骤5中所述输入侧向所述输出侧传递能量的步骤包括:在一时间区间后，允许所述输入侧向所述输出侧的能量传递；所述时间区间表征当前所述输出电流和所述期望驱动电流之间的误差。进一步的，所述时间区间的产生步骤包括:根据当前所述输出电流和所述期望驱动电流之间的误差产生一补偿信号；在每一开关周期内，从禁止所述输入侧向所述输出侧的能量传递时刻起，一斜坡信号从零值持续上升，所述斜坡信号上升至所述补偿信号的时间为所述时间区间。依据本发明实施例的电容降压式LED驱动方法，还包括，当所述LED灯负载没有发生短路，并且当所述输入电压过零时，禁止所述输入侧向所述输出侧的能量传递。LED灯负载没有发生短路的判断方法为，当所述输出电压小于第一电压阈值时，所述LED灯负载发生短路。依据本发明实施例的电容降压式LED驱动方法，还包括，当所述LED灯负载发生开路时禁止所述输入侧向所述输出侧的能量传递。LED灯负载没有发生短路的判断方法为，当所述输出电压大于第二电压阈值时，所述LED灯负载发生开路。依据本发明实施例的电容降压式LED驱动器以及电容降压LED驱动方法，能够根据负载如LED灯的当前状态，控制所述电容降压式LED驱动器的输入端至输出端的能量传递。例如，当LED灯的驱动电流大于一期望驱动电流时，控制所述电容降压式LED驱动器不再从输入端向输出端传递能量；当LED灯的驱动电流小于一基准电流值时，控制所述电容降压式LED驱动器从输入端向输出端传递能量。通过上述反馈控制，能够实现对LED驱动电流的调节，能够实时控制输出端的输出电信号，在满足负载需求的同时，实现了对输出电信号的精确控制。这种反馈控制方式降低了电路的功耗，提高了工作效率。同时，交流电源和输入电容的变化不会影响LED驱动电流，增强了电路的工作稳定性，提高了电路的使用寿命。另外，通过LED开路保护以及LED短路保护进一步的增强了电路的工作稳定性，也实现了输入电压(交流电源)的过压保护。
图1所示为采用现有技术的一种电容降压LED驱动电路的原理框图；图2所示为依据本发明第一实施例的电容降压式LED驱动器的原理框图；图3A所示为依据本发明第二实施例的电容降压式LED驱动器的原理框图；图3B所示为图3A所示的电容降压式LED驱动器的工作波形图；图4A所示为依据本发明第三实施例的电容降压式LED驱动器的原理框图；图4B所示为图4A所示的电容降压式LED驱动器的工作波形图；图5所示为依据本发明第四实施例的电容降压式LED驱动器的原理框图；图6所示为依据本发明实施例的电容降压式LED驱动方法的流程图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。参考图2，所示为依据本发明第一实施例的电容降压式LED驱动器的原理框图。在该实施例中，电容降压式LED驱动器200用以驱动负载LED灯。在图1所示的采用现有技术的电容降压式LED驱动器的基础上电容降压式LED驱动器200进一步包括一开关电路201和控制电路202，以控制电容降压式LED驱动器200的输入侧向输出侧的能量传递。当电容降压式LED驱动器200的输出端的输出电流Im小于期望驱动电流Ikef时，控制电容降压式LED驱动器200使之不再从输入端向输出端传递能量；反之，当电容降压式LED驱动器200的输出电流Imi小于期望驱动电流Ikef时，并且，整流电路11的两个输入端的输入电压Vin大于输出端的输出电压Vtjut时,控制电容降压式LED驱动器200从输入端向输出端传递能量。通过这种反馈控制，可以实现对输出电流的实时精确调节，维持输出电流Imi与期望驱动电流Ikef —致。同时，这种反馈控制方式降低了电路的功耗，提高了工作效率。同时，交流电源Va。和输入电容Cin的变化不会影响输出电流1_，增强了系统的工作稳定性，提高了系统的使用寿命。具体的，开关电路201包括可控开关SI和可控开关S2。可控开关S2与输出电容Cout串联，可控开关SI通过可控开关SI与输出电容Cwt并联。控制电路202根据输出电流Iled，期望驱动电流Iref，输出电压Vtjut以及输入电压Vin来产生相应的第一控制信号Vrfril和第二控制信号火&12。当输出电流Imi小于期望驱动电流Ikef时，第一控制信号Vrtrtl控制可控开关SI关断；在输入电压Vin大于输出电压Vrat的情况下，第二控制信号Vrfrt2控制可控开关S2闭合，输入侧开始向输出侧传递能量，即位于输入侧的交流电源Va。通过整流电路11向位于输出侧的输出电容Crat传递能量，以增加电容降压式LED驱动器的输出电流1_。显然，这里输入电压Vin的数值与交流电源Va。以及输入电容两端的输入电容电压Vcdn相关。
当输出电流Imi大于期望驱动电流Ikef时，第一控制信号Vrtrtl控制可控开关SI闭合。此时，输入侧的能量无法向输出侧进行传递，而是在输入电源Va。、输入电容Cin和整流电路11组成的环路中循环，从而降低电容降压式LED驱动器的输出电流U。另外，在系统工作过程中，尤其是开关电路201在导通瞬间，可能会产生很大的浪涌电流，如果不对其进行限制，可能会损坏系统中的元器件，造成系统无法正常工作。因此，需要一定的浪涌限制电路来避免上述情况的发生。在该实施例中，在交流电源Va。和输入电容Cin之间串联一浪涌限制电路开限制开通时的浪涌电流。浪涌限制电路可以包括一电感LI。当然，浪涌限制电路也可以位于系统的其他位置，例如整流电路11的输出端和输出电容Ctjut之间的公共连线上。这里，控制电路202和电容降压式LED驱动器200的主电路优选为共电位。可见，依据本发明实施例的电容降压式LED驱动器，与现有技术相比，输出电信号(输出电流或者输出电压)是可控的。根据当前输出电信号信息，通过反馈控制，对输出电信号进行调节，维持输出电信号恒定，降低了电路的功耗，提高了工作效率。同时，交流电源和输入电容的变化不会影响LED驱动电流，增强了电路的工作稳定性，提高了电路的使用寿命。参考图3A，所示为依据本发明第二实施例的电容降压式LED驱动器的原理框图。在该实施例中，电容降压式LED驱动器300的可控开关S2为一单向开关，以保证仅在输入电压Vin大于输出电压Vrat时,可控开关S2可以导通，以允许从输入侧向输出侧传递能量。而当输入电压Vin小于输出电压Vtjut时，可控开关S2维持断开状态，防止输出侧向输入侧的能量倒流。这里，可控开关S2包括一二极管D1。另一方面，可控开关SI的频繁关断和导通，会产生很大的导通损耗，以及很大的电磁干扰(EMI)，因此如果能够实现可控开关SI的零电压开通，导通损耗将会大大降低。在该实施例中，控制电路302实时监测输入电压Vin。当输入电压Vin过零时，控制可控开关SI导通，从而使可控开关SI和输入电压的相位同步，来减小可控开关SI的导通损耗和EMI干扰。可控开关SI的关断控制通过一表征当前输出电流Im和期望驱动电流Ikef之间的误差的时间区间来控制。所述时间区间通过一斜坡信号Votp和一表征输出电流Im和期望驱动电流Iref之间的误差的补偿"[目号Vcmp来获得。结合图3B所示的图3A所示的电容降压式LED驱动器300的工作波形图，其工作原理为:在可控开关SI关断时，整流电路11的输入电压Vin与交流电源Va。成比例关系，两者的波形相同。因此，在时刻V当交流电源Va。过零时，输入电压Vin过零，此时控制电路302产生的驱动信号Vtj变为高电平，以驱动可控开关SI开通。同时斜坡信号Veamp由零值开始持续上升，输入电压Vin保持为零值。在时刻h，斜坡信号Vkamp上升至补偿信号VroMP，驱动信号\变为低电平，以断开可控开关SI，输入电压Vin再次跟随交流电源Va。。周而复始，可控开关SI根据当前LED驱动电流和期望驱动电流之间的误差信息被周期性的开通或者关断，以控制LED驱动电流Imi维持恒定。另外，在该实施例中，浪涌限制电路(包括电感LI’)串联连接在整流电路11和输出电容Ctjut之间。
参考图4A，所示为依据本发明第三实施例的电容降压式LED驱动器的原理框图。在该实施例中，将详细说明电容降压式LED驱动器的控制电路的原理框图以及其工作原理。控制电路包括过零信号发生电路401，关断信号发生电路402和逻辑电路。其中，逻辑电路包括RS触发器404。过零信号发生电路401的输入端接收输入电压Vin，当输入电压Vin过零时，产生过零信号SZEffi)。当输入电压Vin过零时，过零信号Szekj置位RS触发器404，Q端输出的控制信号\通过相应的驱动电路将可控开关SI导通，禁止输入侧向输出侧传递能量。关断信号发生电路402用以产生一时间区间，以在可控开关SI导通后的所述时间区间后关断可控开关SI，以允许输入侧向输出侧传递能量。所述时间区间表征当前输出电流和期望驱动电流Ikef之间的误差。在该实施例中，检测电阻Rsense与LED灯负载串联连接，以在检测电阻Rsense两端产生表征输出电流Iled的检测电压信号VSENSE。基准电压Vkefi表征期望驱动电流IKEF。关断信号发生电路402包括补偿信号发生电路406和斜坡信号发生电路405。补偿信号发生电路406根据检测电压信号Vsense和基准电压Vkefi，产生表征当前LED驱动电流和期望驱动电流之间的误差的补偿信号VroMP。具体的，补偿信号发生电路406包括一误差放大器EAl和一连接至误差放大器EAl的输出端的补偿电容CroMP。误差放大器EAl的两个输入端分别接收检测电压信号Vsense和基准电压Vkefi，输出端的输出信号通过补偿电容Cotp进行补偿后，产生补偿信号VroMP。斜坡信号发生电路405用以在可控开关SI导通后，产生一持续上升的斜坡信号Vramp。具体的，斜坡信号发生电路405包括串联连接的电流源Itl和电容Cl，以及与电容Caffi并联的开关Q。。开关Q。的开关状态由控制信号\的非信号进行控制。当可控开关SI开始导通时，电流源Itl对电容Caie进行充电，电流源Itl和电容Caffi的公共连接点A处的斜坡信号Veamp的数值持续上升。比较器408将接收到的斜坡信号Veamp和补偿信号VCOMP进行比较。当斜坡信号Vkamp上升至基准电压VKEn时，比较器408的输出信号Sqff复位RS触发器404，从而将可控开关SI关断。 参考图4B，所示为图4A所示的电容降压式LED驱动器的工作波形图。以下将结合工作波形图来详细说明电容降压式LED驱动器400的工作原理。在可控开关SI处于关断状态时，如时刻h至时刻h，输入电压Vin大于输出电压Vout, 二极管Dl处于正向导通状态，输入电容Cin和输出电容Ctjut串联连接在交流电源Va。的两端。因此，输入电容电压Vcdn的波形形状与交流电源Va。的形状相同，输入电容电压Vcdn的数值与交流电源\c的数值成比例关系，输入电压Vin的数值持续上升。当到达时刻时，输入电容电压Vcdn的数值与交流电源va。的数值到达峰值。从时刻至时刻t2，交流电源Vac开始下降，输入电容电压Vcdn维持不变。当在时刻t2，交流电源va。的数值下降至输入电容电压Vcdn的数值时，输入电压Vin快速下降至零值。此时，控制信号\变为高电平，可控开关SI开始导通；并且斜坡信号Vkamp开始由零值持续上升。当到达时刻t3时，斜坡信号Vkamp上升至补偿信号VOTP，控制信号\变为低电平，可控开关SI被关断。在时刻t2至时刻t3时间区间内，可控开关SI导通，输入电容电压Vcdn跟随交流电源Va。，因此，输入电压Vin数值保持为零值。在时刻t3至时刻t4的时间区间内，输入电压Vin小于输出电压Vtjut, 二极管Dl处于截止状态，因此输入电容电压Vcjin维持不变。至时刻t4时,输入电压Vin大于输出电压vwt，二极管Dl开始导通，输入电容电压Vcdn再次与交流电源Va。的数值成比例关系，直至时刻t5。相同的原理，在交流电源Va。的负半周期内，在时刻〖6，输入电压Vin变为零值，再次导通可控开关SI，直至时刻t7。周而复始，根据当前LED驱动电流和期望LED驱动电流之间的误差调节可控开关SI的导通时间，从而维持LED驱动电流始终保持与期望LED驱动电流—致。以上仅仅结合具体实施例详细说明了斜坡信号发生电路、补偿信号发生电路，以及表征LED驱动电流的检测电压信号的一种实现方式。本领域技术人员可以得知，其他合适的实现方式同样可以适用于本发明。参考图5，所示为依据本发明第四实施例的电容降压式LED驱动器的原理框图。在图4所示的实施例的基础上，图5所示的电容降压式LED驱动器500进一步包括LED短路保护电路503和LED开路保护电路505。LED短路保护电路503接收输出电压Vwt和第一电压阈值Vthl,并产生短路保护信号SsroKT。与门504的两个输入端分别接收过零信号发生电路输出的过零信号Sz-和短路保护信号SsmKT。当输入电压Vin过零，并且负载LED灯没有短路时，与门504的输出信号传递至RS触发器404的置位端S，从而控制可控开关SI导通。而当输出电压Vrat小于第一电压阈值Vthl时，负载LED灯发生短路，即使输入电压Vin过零，可控开关SI也不会导通。当然，在负载LED灯发生短路时，也可以根据短路保护信号SsroKT，不使能控制电路。LED开路保护电路505接收输出电压Vwt和第二电压阈值Vth2，并产生开路保护信号Sopen。与门506的两个输入端分别接收比较器408的输出信号开路保护信号SoPEN。当斜坡信号Veamp大于补偿信号Vtomp,并且,负载LED灯没有发生开路时,与门506的输出信号传递至RS触发器404的复位端R，从而控制可控开关SI关断。当输出电压Vrat大于第二电压阈值Vth2时,负载LED灯发生开路,即使斜坡信号Vkamp大于补偿信号Votp,可控开关SI也不会被关断，从而保证输入侧的 能量不会传递至输出电容Cwt，防止输出电容Crat能量过高而发生爆炸。在该实施例中，也列举了过零信号发生电路的一种实现方式。过零信号发生电路包括过零检测电路501和单脉冲信号发生电路502。当输入电压Vin过零时，过零检测电路501的输出信号通过单脉冲信号发生电路502，输出一单脉冲信号，来作为过零信号SZEKQ。其中，依据一实施例的LED短路保护电路503包括一比较器，其两输入端分别接收输出电压Vrat和表征负载LED灯短路状态的第一电压阈值,当输出电压小于所述第一电压阈值时，表征负载LED灯发生短路。类似的，依据一实施例的LED开路保护电路505包括另一比较器，其两输入端分别接收输出电压Vrat和表征负载LED灯开路状态的第二电压阈值，当输出电压大于所述第二电压阈值时，表征负载LED灯发生开路。这里，也可以采用一电阻分压网络来对输出电压进行采样，所述电压阈值进行相应的设置即可。以下将结合具体实施例，详细说明依据本发明实施例的电容降压式LED驱动方法。参考图6，所示为依据本发明一实施例的电容降压式LED驱动方法的流程图。在该实施例中，电容降压式LED驱动方法，用以调节电容降压式LED驱动器以产生一输出电压和一输出电流来驱动一 LED灯负载,包括以下步骤:S601:比较所述输出电流和一期望驱动电流；判断所述电流是否大于所述期望驱动电流；S602:当所述输出电流大于所述期望驱动电流时，禁止所述电容降压式LED驱动器的输入侧向输出侧传递能量；S603:当所述输出电流小于所述期望驱动电流时，比较所述输入侧的输入电压和所述输出电压；判断所述输入电压是否大于所述输出电压；S604:当所述输入电压小于所述输出电压时,禁止所述输入侧向所述输出侧传递倉;S605:当所述输入电压大于所述输出电压时，所述输入侧向所述输出侧传递能量，以维持所述输出电流与所述期望驱动电流一致。\进一步的，在步骤S6022中禁止所述电容降压式LED驱动器的输入侧向输出侧传递能量的步骤可以包括:监测所述电容降压式LED驱动器的整流电路的输入电压；当所述输入电压过零时，禁止所述输入侧向所述输出侧的能量传递。进一步的，在步骤S605中所述输入侧向所述输出侧传递能量的步骤包括:在一时间区间后，允许所述输入侧向所述输出侧的能量传递；所述时间区间表征当前所述输出电流和所述期望驱动电流之间的误差。依据本发明一实施例的时间区间的产生步骤包括:根据当前所述输出电流和所述期望驱动电流之间的误差产生一补偿信号；在每一开关周期内，从禁止所述输入侧向所述输出侧的能量传递时刻起，一斜坡信号从零值持续上升，所述斜坡信号上升至所述补偿信号的时间为所述时间区间。依据本发明实施例的电容降压式LED驱动方法，还包括，利用一磁性元件限制所述输入侧的浪涌电流，防止开关导通时产生的浪涌电流损坏电路元器件。依据本发明实施例的电容降压式LED驱动方法，还包括，当所述LED灯负载没有发生短路，并且当所述输入电压过零时，禁止所述输入侧向所述输出侧的能量传递。这里，LED灯负载发生短路的判断步骤包括:比较所述输出电压和第一电压阈值；当所述输出电压小于所述第一电压阈值时，所述LED灯负载发生短路。当LED灯发生短路时，一种保护措施为不使能电容降压式LED驱动器的控制电路，使之不工作。依据本发明实施例的电容降压式LED驱动方法，还包括，当所述LED灯负载发生开路时禁止所述输入侧向所述输出侧的能量传递。这里，LED灯负载发生开路的判断步骤包括:比较所述输出电压和第二电压阈值；当所述输出电压大于所述第二电压阈值时，所述LED灯负载发生开路。当所述LED灯负载发生开路时，禁止所述输入侧向所述输出侧的能量传递，以充分保护输出侧的输出电容，防止超出其耐压，而发生爆炸。需要说明的是，本发明各个实施例间名称相同的器件功能也相同，且改进行性的实施例可分别与上述多个相关实施例进行结合，但说明时仅已在上一实施例的基础上举例说明。本领域技术人员根据本发明公开的上述具体实施例的基础上，无须创造性的劳动，可以推知其他合适的电路结构也同样适用于本发明，例如，过零信号发生电路，LED短路保护电路，LED开路保护电路，斜坡信号发生电路以及补偿信号发生电路等。因此，本领域技术人员在本发明实施例公开的电路的基础上所做的相关的改进，也在本发明实施例的保护范围之内。另外，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围 和等效物的限制。
权利要求
1.一种电容降压式LED驱动器，用以在输入侧接收一交流电源，以在输出侧产生恒定的输出电流来驱动一 LED灯负载，其特征在于，包括一控制电路和一开关电路，其中， 所述控制电路根据所述输出电流以及所述电容降压式LED驱动器的输出电压控制所述开关电路的开关状态，从而控制从所述输入侧传递向所述输出侧的能量数值； 在第一工作状态时，所述输出电流大于一期望驱动电流，所述开关电路控制所述输入侧不向所述输出侧传递能量； 在第二工作状态时，所述输出电流小于所述期望驱动电流，并且，所述输入侧的输入电压大于所述输出电压，所述开关电路控制所述输入侧向所述输出侧传递能量，以维持所述输出电流与所述期望驱动电流一致。
2.根据权利要求1所述的电容降压式LED驱动器，其特征在于，所述开关电路包括第一开关和第二开关，所述第二开关与所述电容降压式LED驱动器的输出电容串联，所述第一开关通过所述第二开关所述输出电容并联； 在第一工作状态时，所述第一开关导通； 在第二工作状态时，所述第一开关和所述第二开关均导通。
3.根据权利要求2所述的电容降压式LED驱动器，其特征在于，所述第二开关为一单向开关，当所述第二开关的第一端的电压大于其第二端的电压时，所述第二开关导通。
4.根据权利要求1所述的电容降压式LED驱动器，其特征在于，还包括一浪涌限制电路，以限制所述开关电路导通时的浪涌电流。
5.根据权利要求4所述的电容降压式LED驱动器，其特征在于，所述浪涌限制电路包括一磁性元件。
6.根据权利要求4所述的电容降压式LED驱动器，其特征在于，所述浪涌限制电路位于所述交流电源和所述电容降压式LED驱动器的输入电容之间。
7.根据权利要求4所述的电容降压式LED驱动器，其特征在于，所述浪涌限制电路位于所述电容降压式LED驱动器的整流电路的输出端。
8.根据权利要求1所述的电容降压式LED驱动器，其特征在于，所述控制电路包括一过零信号发生电路和一关断信号发生电路； 所述过零信号发生电路根据接收到的所述电容降压式LED驱动器的整流电路的输入电压产生一过零信号；当所述输入电压过零时，所述开关电路根据所述过零信号，禁止所述输入侧向所述输出侧的能量传递； 所述关断信号发生电路根据当前所述输出电流和所述期望驱动电流之间的误差以在一时间区间后产生一关断信号，以允许所述输入侧向所述输出侧的能量传递。
9.根据权利要求8所述的电容降压式LED驱动器，其特征在于，所述过零信号发生电路包括一过零检测电路和一单脉冲信号发生电路；所述过零检测电路接收所述输入电压；所述单脉冲信号发生电路根据所述过零检测电路的输出信号产生一单脉冲信号，以作为所述过零信号。
10.根据权利要求8所述的电容降压式LED驱动器，其特征在于，所述关断信号发生电路包括一斜坡信号发生电路和一补偿信号发生电路； 所述补偿信号发生电路用以根据当前所述输出电流和所述期望驱动电流之间的误差产生一补偿信号；所述斜坡信号发生电路用以在所述时间区间内产生一斜坡信号，所述斜坡信号由零值持续上升至所述补偿信号的数值。
11.根据权利要求8所述的电容降压式LED驱动器，其特征在于，还包括LED短路保护电路；当所述LED灯负载没有发生短路，并且当所述输入电压过零时，禁止所述输入侧向所述输出侧的能量传递。
12.根据权利要求11所述的电容降压式LED驱动器，其特征在于，所述LED短路保护电路接收所述输出电压和第一电压阈值，当所述输出电压小于所述第一电压阈值时，所述LED灯负载发生短路，所述LED短路保护电路产生一短路保护信号。
13.根据权利要求8所述的电容降压式LED驱动器，其特征在于，还包括LED开路保护电路；当所述LED灯负载没有发生开路时，并在所述时间区间后，允许所述输入侧向所述输出侧的能量传递。
14.根据权利要求13所述的电容降压式LED驱动器，其特征在于，所述LED开路保护电路接收所述输出电压和第二电压阈值，当所述输出电压大于所述第二电压阈值时，所述LED灯负载发生开路，所述LED开路 保护电路产生一开路保护信号。
15.根据权利要求8所述的电容降压式LED驱动器，其特征在于，所述控制电路还包括逻辑电路，所述逻辑电路根据所述过零信号和所述关断信号生成一控制信号，以控制所述开关电路的开关状态。
16.一种电容降压式LED驱动方法，用以调节电容降压式LED驱动器以产生一输出电压和一输出电流来驱动一 LED灯负载,其特征在于,包括， 步骤1:比较所述输出电流和一期望驱动电流； 步骤2:当所述输出电流大于所述期望驱动电流时，禁止所述电容降压式LED驱动器的输入侧向输出侧传递能量； 步骤3:当所述输出电流小于所述期望驱动电流时，比较所述输入侧的输入电压和所述输出电压； 步骤4:当所述输入电压小于所述输出电压时，所述输入侧不向所述输出侧传递能量； 步骤5:当所述输入电压大于所述输出电压时，所述输入侧向所述输出侧传递能量，以维持所述输出电流与所述期望驱动电流一致。
17.根据权利要求16所述的电容降压式LED驱动方法，其特征在于，还包括，利用一磁性元件限制所述输入侧的浪涌电流。
18.根据权利要求16所述的电容降压式LED驱动方法，其特征在于，所述步骤2中禁止所述电容降压式LED驱动器的输入侧向输出侧传递能量的步骤包括， 监测所述电容降压式LED驱动器的整流电路的输入电压； 当所述输入电压过零时，禁止所述输入侧向所述输出侧的能量传递。
19.根据权利要求16所述的电容降压式LED驱动方法，其特征在于，所述步骤5中所述输入侧向所述输出侧传递能量的步骤包括: 在一时间区间后，允许所述输入侧向所述输出侧的能量传递； 所述时间区间表征当前所述输出电流和所述期望驱动电流之间的误差。
20.根据权利要求19所述的电容降压式LED驱动方法，其特征在于，所述时间区间的产生步骤包括:根据当前所述输出电流和所述期望驱动电流之间的误差产生一补偿信号； 在每一开关周期内，从禁止所述输入侧向所述输出侧的能量传递时刻起，一斜坡信号从零值持续上升，所述斜坡信号上升至所述补偿信号的时间为所述时间区间。
21.根据权利要求16所述的电容降压式LED驱动方法，其特征在于，还包括，当所述LED灯负载没有发生短路，并且当所述输入电压过零时，禁止所述输入侧向所述输出侧的能量传递。
22.根据权利要求21所述的电容降压式LED驱动方法，其特征在于，当所述输出电压小于第一电压阈值时，所述LED灯负载发生短路。
23.根据权利要求16所述的电容降压式LED驱动方法，其特征在于，还包括，当所述LED灯负载发生开路时禁止所述输入侧向所述输出侧的能量传递。
24.根据权利要求23所述的电容降压式LED驱动方法，其特征在于，当所述输出电压大于第二电压阈值时 ，所述LED灯负载发生开路。
全文摘要
本发明涉及一种电容降压式LED驱动器及其电容降压式LED驱动方法。电容降压式LED驱动器包括一控制电路和一开关电路，其中，所述控制电路根据所述输出电流以及所述电容降压式LED驱动器的输出电压控制所述开关电路的开关状态，从而控制从所述输入侧传递向所述输出侧的能量数值；在第一工作状态时，所述开关电路控制所述输入侧不向所述输出侧传递能量；在第二工作状态时，所述开关电路控制所述输入侧向所述输出侧传递能量，以维持所述输出电流与所述期望驱动电流一致。
文档编号H05B37/02GK103152949SQ20131007811
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月11日 优先权日2013年3月11日
发明者陈伟 申请人:矽力杰半导体技术(杭州)有限公司