本發(fā)明涉及一種電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種pwm調(diào)光電路和調(diào)光方法及l(fā)ed驅(qū)動電路。

背景技術(shù)：

在led應(yīng)用中，一些場合需要對led燈的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，即通過調(diào)節(jié)led負(fù)載的輸出平均電流來實(shí)現(xiàn)調(diào)光。pwm調(diào)光是調(diào)光方法的一種，現(xiàn)有技術(shù)的pwm調(diào)光一般通過調(diào)節(jié)pwm信號的占空比來改變led燈的亮度，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)光。一種帶pwm調(diào)光電路的led驅(qū)動電路如圖1所示，以反激式拓?fù)錇槔?，fb為電壓反饋回路引腳，接收表征輸出電壓的信號，當(dāng)輸出副邊電感電流續(xù)流到零時候，fb信號會輸出控制信號讓原邊開關(guān)管m重新導(dǎo)通，進(jìn)入下一個的開關(guān)周期。gate引腳用來驅(qū)動開關(guān)管的開通關(guān)斷；snp引腳用來采樣原邊電感電流大小；dpwm引腳接外部輸入的pwm調(diào)光信號；comp引腳作為系統(tǒng)補(bǔ)償控制引腳。

圖1中具體的pwm調(diào)光電路原理如圖2所示，通過控制pwm占空比改變參考信號vref的大小，采樣得到的電壓vsnp經(jīng)過平均處理后，與所述參考信號vref經(jīng)過誤差運(yùn)算放大器ota，輸出補(bǔ)償信號vcomp。vcomp與斜坡諧波發(fā)生器產(chǎn)生的斜坡信號進(jìn)行比較，當(dāng)斜坡信號大于vcomp信號時，比較器輸出一個高電平，關(guān)斷開關(guān)管m。因此在斜坡信號的斜率不變的情況下，vcomp的大小決定了開關(guān)管開通時間ton的長短，vcomp越小，ton越短，如圖3所示。受系統(tǒng)控制限制，ton有一個最小值ton(min)。當(dāng)vcomp決定的ton值比最小導(dǎo)通時間ton(min)還要小的時候，開通時間保持ton(min)不變，led負(fù)載的最小輸出電流也受ton(min)限制，不再隨著pwm調(diào)光信號的占空比減小而減小，因此限制了led的調(diào)光深度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種pwm調(diào)光電路和調(diào)光方法及l(fā)ed驅(qū)動電路，用于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的調(diào)光深度受限的技術(shù)問題，通過調(diào)節(jié)最大開關(guān)頻率實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步深度調(diào)光。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種pwm調(diào)光電路，包括：

補(bǔ)償信號產(chǎn)生電路，其第一輸入端接收pwm調(diào)光信號，其第二輸入端接收表征平均電感電流的電流采樣信號，所述補(bǔ)償信號產(chǎn)生電路的輸出端輸出表征主功率開關(guān)管導(dǎo)通時間的補(bǔ)償信號；根據(jù)所述補(bǔ)償信號的大小，控制開關(guān)管的導(dǎo)通時間長短；

開關(guān)頻率調(diào)節(jié)電路，接收所述補(bǔ)償信號，根據(jù)所述補(bǔ)償信號調(diào)節(jié)主功率開關(guān)管的開關(guān)頻率。

可選的，所述的補(bǔ)償信號產(chǎn)生電路包括誤差放大器，所述誤差放大器的第一輸入端接收表征所述pwm調(diào)光信號的參考信號，其第二輸入端接收表征電感電流的電流采樣信號平均值，所述誤差放大器的輸出端連接補(bǔ)償電容，所述補(bǔ)償電容上的電壓作為所述補(bǔ)償信號。

可選的，所述的補(bǔ)償信號產(chǎn)生電路包括第一電流源和第二電流源；通過所述pwm調(diào)光信號控制所述第一電流源對補(bǔ)償電容充電，根據(jù)所述電流采樣信號產(chǎn)生所述第二電流源對所述補(bǔ)償電容放電；或者，通過所述pwm調(diào)光信號控制所述第一電流源對補(bǔ)償電容放電，根據(jù)所述電流采樣信號產(chǎn)生所述第二電流源對所述補(bǔ)償電容充電；所述補(bǔ)償電容上的電壓作為所述補(bǔ)償信號。

可選的，在調(diào)光過程中，所述pwm調(diào)光信號的占空比持續(xù)減小，使得主功率開關(guān)管的導(dǎo)通時間減小至最小導(dǎo)通時間，所述補(bǔ)償信號隨pwm調(diào)光信號的占空比進(jìn)一步減小而減小，此時根據(jù)所述補(bǔ)償信號的減小來降低開關(guān)頻率，從而進(jìn)一步降低流經(jīng)負(fù)載的平均輸出電流。

可選的，在主功率開關(guān)管的開關(guān)頻率達(dá)到最大開關(guān)頻率時，所述補(bǔ)償信號降低至第一閾值，在所述補(bǔ)償信號低于所述第一閾值時，所述最大開關(guān)頻率隨補(bǔ)償信號的減小而降低。

可選的，在所述補(bǔ)償信號持續(xù)降低至第二閾值時，所述最大開關(guān)頻率達(dá)到最小值，此時所述補(bǔ)償信號繼續(xù)減小則最大開關(guān)頻率不再降低，所述第二閾值小于所述第一閾值。

可選的，所述的pwm調(diào)光電路還包括用于判斷主功率開關(guān)管的導(dǎo)通時間是否減小至最小導(dǎo)通時間的使能模塊，在所述使能模塊判斷主功率開關(guān)管的導(dǎo)通時間是否減小至最小導(dǎo)通時間時，則發(fā)出表征使能的信號至所述開關(guān)頻率調(diào)節(jié)電路，并使得開關(guān)頻率調(diào)節(jié)電路使能。

可選的，所述判斷主功率開關(guān)管的導(dǎo)通時間是否減小至最小導(dǎo)通時間是通過判斷所述補(bǔ)償信號是否達(dá)到所述第一閾值來實(shí)現(xiàn)的。

可選的，所述的補(bǔ)償信號與斜坡信號進(jìn)行比較，用于控制主功率開關(guān)管關(guān)斷時刻。

本發(fā)明還提供一種pwm調(diào)光方法，包括以下步驟：

將表征pwm調(diào)光信號的參考信號和表征電感電流的電流采樣信號平均值進(jìn)行比較，得到表征主功率開關(guān)管導(dǎo)通時間的補(bǔ)償信號；所述的補(bǔ)償信號與斜坡信號進(jìn)行比較，用于控制主功率開關(guān)管關(guān)斷；

根據(jù)所述補(bǔ)償信號調(diào)節(jié)主功率開關(guān)管的最大開關(guān)頻率；其中，實(shí)際開關(guān)頻率高于最大開關(guān)頻率時，主功率開關(guān)管不導(dǎo)通。

可選的，調(diào)光過程中，所述pwm調(diào)光信號的占空比持續(xù)減小，使得主功率開關(guān)管的導(dǎo)通時間減小至最小導(dǎo)通時間，所述補(bǔ)償信號隨pwm調(diào)光信號的占空比進(jìn)一步減小而減小，此時根據(jù)所述補(bǔ)償信號的減小來降低開關(guān)頻率，從而進(jìn)一步降低流經(jīng)負(fù)載的平均輸出電流。

可選的，在主功率開關(guān)管的開關(guān)頻率達(dá)到最大開關(guān)頻率時，所述補(bǔ)償信號降低至第一閾值，在所述補(bǔ)償信號低于所述第一閾值時，所述最大開關(guān)頻率隨補(bǔ)償信號的減小而降低；在所述補(bǔ)償信號持續(xù)降低至第二閾值時，所述最大開關(guān)頻率達(dá)到最小值，此時所述補(bǔ)償信號繼續(xù)減小則最大開關(guān)頻率不再降低，所述第二閾值小于所述第一閾值。

本發(fā)明還提供一種led驅(qū)動電路，包括：以上任意一種pwm調(diào)光電路。

可選的，所述的led驅(qū)動電路還包括用于檢測電流過零時刻的過零檢測模塊，所述的開關(guān)頻率調(diào)節(jié)電路和所述過零檢測模塊的輸出端分別連接與門的兩個輸入端，所述的與門輸出端輸出表征主功率開關(guān)管開通的信號。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明之技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：由于最小導(dǎo)通時間和最大開關(guān)頻率的限制，影響了深度調(diào)光，本發(fā)明利用了pwm調(diào)光信號與補(bǔ)償信號之間的關(guān)系，從而根據(jù)補(bǔ)償信號來調(diào)節(jié)開關(guān)頻率，從而降低了負(fù)載的平均輸出電流。本發(fā)明提升了pwm調(diào)光的調(diào)光深度。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用pwm調(diào)光電路的led驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)pwm調(diào)光電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)pwm調(diào)光電路的工作波形圖；

圖4為本發(fā)明pwm調(diào)光電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為補(bǔ)償信號與最大開關(guān)頻率的波形示意圖；

圖6為電感電流與導(dǎo)通時間的波形示意圖；

圖7為補(bǔ)償信號產(chǎn)生電路的一種電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精神和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。

為了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說明了具體的細(xì)節(jié)，而對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。

在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。需說明的是，附圖均采用較為簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。

如圖4所示，示意了本發(fā)明pwm調(diào)光電路的一種具體電路結(jié)構(gòu)，由于pwm調(diào)光電路可以集成于片內(nèi)，因此示意了其各個引腳的情況，dpwm引腳為pwm調(diào)光信號的輸入端，用于接收所述pwm調(diào)光信號，snp引腳為采樣引腳，用于接收表征電感電流的采樣信號，gate引腳與主功率開關(guān)管的控制端連接。

所述的pwm調(diào)光電路包括誤差放大器ota和開關(guān)頻率調(diào)節(jié)電路，pwm調(diào)光信號輸入至dpwm引腳，根據(jù)其占空比通過控制模塊得到調(diào)節(jié)相應(yīng)的參考信號vref，所述的參考信號vref輸入至誤差放大器ota的第一輸入端；電感電流采樣信號輸入至snp引腳，并經(jīng)平均值處理后，用于表征電感電流平均值，輸入至誤差放大器ota的第二輸入端，所述誤差放大器ota的輸出端輸出表征主功率開關(guān)管導(dǎo)通時間的補(bǔ)償信號vcomp；所述的補(bǔ)償信號vcomp與斜坡信號vsam在比較器u40中比較，比較器u40的輸出結(jié)果至rs觸發(fā)器的置位端r，用于控制主功率開關(guān)管關(guān)斷。

開關(guān)頻率調(diào)節(jié)電路接收所述補(bǔ)償信號vcomp，尤其是在達(dá)到最大開關(guān)頻率后，根據(jù)所述補(bǔ)償信號vcomp調(diào)節(jié)主功率開關(guān)管的最大開關(guān)頻率；其中，實(shí)際開關(guān)頻率高于最大開關(guān)頻率時，主功率開關(guān)管不導(dǎo)通。

在調(diào)光過程中，隨著向下調(diào)光的深入，所述pwm調(diào)光信號的占空比持續(xù)減小，使得主功率開關(guān)管的導(dǎo)通時間減小至最小導(dǎo)通時間，主功率開關(guān)管的開關(guān)頻率達(dá)到最大開關(guān)頻率，所述補(bǔ)償信號隨pwm調(diào)光信號的占空比減小而減小，此時所述開關(guān)頻率調(diào)節(jié)電路根據(jù)所述補(bǔ)償信號vcomp的減小來降低最大開關(guān)頻率，從而進(jìn)一步降低流經(jīng)負(fù)載的平均輸出電流。

應(yīng)用本發(fā)明pwm調(diào)光電路的led驅(qū)動電路，包括上述pwm調(diào)光電路，對于主功率開關(guān)管的開通可以采用多種方式，圖5中舉例使用了過零檢測模塊，用于檢測副邊電流過零時刻，此時控制主功率開關(guān)管開通，但在開關(guān)頻率大于最大開關(guān)頻率的情況下不開通。所述的開關(guān)頻率調(diào)節(jié)電路和所述過零檢測電路的輸出端分別連接與門的兩個輸入端，所述的與門輸出端輸出表征主功率開關(guān)管開通的信號。

參考圖5所示，在主功率開關(guān)管的開關(guān)頻率達(dá)到最大開關(guān)頻率時，所述補(bǔ)償信號vcomp降低至第一閾值vcomp1，在所述補(bǔ)償信號vcomp低于所述第一閾值vcomp1時，所述最大開關(guān)頻率隨補(bǔ)償信號vcomp的減小而降低。雖然，在圖5中示意了二者呈線性變化，但是線性變化僅僅用于示意，實(shí)際情況并非嚴(yán)格的線性變化。在所述補(bǔ)償信號vcomp持續(xù)降低至第二閾值vcomp2時，所述最大開關(guān)頻率達(dá)到最小值，此時所述補(bǔ)償信號vcomp繼續(xù)減小則最大開關(guān)頻率不再降低，所述第二閾值vcomp2小于所述第一閾值vcomp1，所述的最大開關(guān)頻率的最小值可以預(yù)設(shè)，那么，在該預(yù)設(shè)值的情況，也就相應(yīng)地確定了第二閾值vcomp2。

為了在正常調(diào)光情況下，最大開關(guān)頻率不跟隨補(bǔ)償信號變化，所以設(shè)置了使能模塊，所述使能模塊用于判斷主功率開關(guān)管的導(dǎo)通時間是否減小至最小導(dǎo)通時間。即所述的pwm調(diào)光電路還包括用于判斷補(bǔ)償信號vcomp是否達(dá)到第一閾值vcomp1(用來表征主功率開關(guān)管的導(dǎo)通時間是否減小至最小導(dǎo)通時間)的使能模塊，在所述使能模塊判斷補(bǔ)償信號vcomp達(dá)到第一閾值vcomp1時，則發(fā)出表征使能的信號至所述開關(guān)頻率調(diào)節(jié)電路，并使得開關(guān)頻率調(diào)節(jié)電路使能。

在pwm調(diào)光信號的占空比減小時所述表征平均電感電流的電流采樣信號保持基本不變，由所述使能模塊檢測該狀態(tài)持續(xù)超過一定時間或占空比下降超過一定幅度，則由所述使能模塊輸出使能信號。當(dāng)然，除了以上兩種判斷方式，還存在其他可能的判斷方式。

參考圖6所示，示意了電感電流與導(dǎo)通時間的波形圖，本附圖意在說明本發(fā)明的調(diào)光原理。不考慮損耗的情況下，電感中儲存的能量會釋放到負(fù)載led燈中，一個開關(guān)周期內(nèi)電感儲存的能量越多，輸出led燈的電流越大，燈越亮。則有：

ipk為峰值電流，p1為導(dǎo)通時間為ton內(nèi)存儲的能量，p2為一個開關(guān)周期內(nèi)的單位時間能量。由式(3)可知，一個開關(guān)周期內(nèi)儲存的單位時間能量除了與ton有關(guān)，還與開關(guān)頻率fsw有關(guān)。隨著輸入pwm調(diào)光信號的占空比d減小，內(nèi)部的補(bǔ)償信號隨之減小，開關(guān)導(dǎo)通時間ton不變情況下，采樣反饋信號的平均值不變，誤差放大器的輸出vcomp會相應(yīng)的減小，從而開關(guān)導(dǎo)通實(shí)際ton也減小，采樣反饋信號的平均值也減小，誤差放大器的輸出vcomp達(dá)到平衡。隨著調(diào)光信號的占空比繼續(xù)減小，ton會進(jìn)一步減小，直至ton減小到ton(min)時，開關(guān)管的開關(guān)頻率達(dá)到最大開關(guān)頻率fsw(max)的限制，采樣反饋信號的平均值保持不變，而內(nèi)部基準(zhǔn)電壓隨著占空比減小而減小，所以誤差放大器的輸出信號vcomp會繼續(xù)減小，此時用vcomp去調(diào)節(jié)fsw，最大開關(guān)頻率fsw(max)隨著vcomp減小而減小，根據(jù)式(3)可知，單位時間內(nèi)輸出功率就相應(yīng)的隨著最大開關(guān)頻率fsw(max)減小而減小，從而實(shí)現(xiàn)了led燈輸出電流被pwm調(diào)光信號占空比進(jìn)一步調(diào)制。

參考圖7所示，示意了補(bǔ)償信號產(chǎn)生電路的一種具體電路結(jié)構(gòu)，該電路結(jié)構(gòu)與圖4中的不同，通過兩種實(shí)現(xiàn)方式，意在說明補(bǔ)償信號產(chǎn)生電路可由多種方式予以實(shí)現(xiàn)，同時也不限于這兩種方式。所述的補(bǔ)償信號產(chǎn)生電路包括第一電流源i1和第二電流源i2；通過所述pwm調(diào)光信號控制所述第一電流源i1對補(bǔ)償電容c充電，根據(jù)所述電流采樣信號vsnp產(chǎn)生所述第二電流源對所述補(bǔ)償電容c放電；或者，通過所述pwm調(diào)光信號控制所述第一電流源i1對補(bǔ)償電容c放電，根據(jù)所述電流采樣信號vsnp產(chǎn)生所述第二電流源i2對所述補(bǔ)償電容c充電；所述補(bǔ)償電容c上的電壓作為所述補(bǔ)償信號。在本附圖中，pwm調(diào)光信號控制所述第一電流源i1，是通過pwm調(diào)光信號控制開關(guān)k1來控制第一電流源i1對補(bǔ)償電容充放電的平均電流，所述電流采樣信號vsnp通過電流產(chǎn)生電路，產(chǎn)生與電阻r的阻值成反比正比的第二電流源i2，所述的電流產(chǎn)生電路由運(yùn)放和電阻r實(shí)現(xiàn)。所述第一電流源i1和第二電流源i2方向相反，通過二者對補(bǔ)償電容的充放電來判斷pwm調(diào)光信號控制的基準(zhǔn)信號vref與電流采樣信號vsnp的平均值的差值，通過開關(guān)k2可以得到電流采樣信號vsnp的平均值，利用補(bǔ)償電容上的電壓來調(diào)節(jié)主開關(guān)管的導(dǎo)通時間來控制輸出電流，使補(bǔ)償電容上充放電達(dá)到平衡。

雖然以上將實(shí)施例分開說明和闡述，但涉及部分共通之技術(shù)，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員看來，可以在實(shí)施例之間進(jìn)行替換和整合，涉及其中一個實(shí)施例未明確記載的內(nèi)容，則可參考有記載的另一個實(shí)施例。

以上所述的實(shí)施方式，并不構(gòu)成對該技術(shù)方案保護(hù)范圍的限定。任何在上述實(shí)施方式的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在該技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。