本發(fā)明有關(guān)一種阻尼電路，一種應(yīng)用該阻尼電路的LED驅(qū)動(dòng)器及一種應(yīng)用該阻尼電路的LED照明系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的白熾燈照明系統(tǒng)，功耗高，壽命短。LED因其具有低功耗、長壽命等特點(diǎn)，越來越多的應(yīng)用在日常生活中，特別是照明系統(tǒng)。LED照明系統(tǒng)有取代傳統(tǒng)白熾燈照明系統(tǒng)的趨勢。

LED照明系統(tǒng)中，經(jīng)常需要用到阻尼電路，例如現(xiàn)有的安裝有相位控制調(diào)光器的LED照明系統(tǒng)，相位控制調(diào)光器需要配合EMI濾波器(電磁干擾濾波器)，濾波器包含電容，在調(diào)光的開始階段，由于瞬態(tài)電壓變化很快，容性器件會(huì)造成電流的突變，產(chǎn)生尖峰電流。該尖峰電流會(huì)對整個(gè)電路帶來影響，影響工作壽命，同時(shí)會(huì)造成整個(gè)照明系統(tǒng)的閃爍?，F(xiàn)有的解決方案就是在主功率回路中串聯(lián)一大阻值的阻尼電阻，以削弱該尖峰電流，同時(shí)在該阻尼電阻上并聯(lián)一延時(shí)開關(guān)電路。延時(shí)開關(guān)電路一般包括電容，通過電容的充放電延時(shí)來控制阻尼電阻接入主功率回路的時(shí)間。針對LED負(fù)載不變的情況，延時(shí)開關(guān)電路配合阻尼電阻的方式可以實(shí)現(xiàn)對尖峰電流的抑制功能。

但是，當(dāng)LED負(fù)載可變時(shí)，延時(shí)開關(guān)不能隨負(fù)載變化而合理控制阻尼電阻的接入時(shí)刻，勢必造成抑制作用的降低，從而導(dǎo)致出現(xiàn)LED的閃爍。因此有必要提出一種新的阻尼電路來解決這一問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種功耗較低的阻尼電路。此外，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用該阻尼電路的LED驅(qū)動(dòng)器和一種LED照明系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種阻尼電路，其包括：感應(yīng)模塊、阻尼模塊。感應(yīng)模塊包括第一開關(guān)電路、第一感應(yīng)端以及第二感應(yīng)端，第一感應(yīng)端接收來自一主功率回路的一電流信號，電流信號通過第二感應(yīng)端流出， 該電流信號的大小控制所述第一開關(guān)電路導(dǎo)通或斷開。阻尼模塊，其包括一阻尼電阻以及與該阻尼電阻并聯(lián)的第二開關(guān)電路，該阻尼電阻的一端電連接該第二感應(yīng)端，該第二開關(guān)電路包含一控制輸入端，該控制輸入端電連接該第一開關(guān)電路。偏置模塊，其偏置輸出端輸出一偏壓信號，該偏置輸出端電連接該控制輸入端。當(dāng)該電流信號小于或等于一閾值時(shí)，該第一開關(guān)電路不導(dǎo)通，該偏壓信號控制該第二開關(guān)電路導(dǎo)通，該阻尼電阻被旁路，該電流信號流經(jīng)該第二開關(guān)電路，當(dāng)該電流信號大于閾值時(shí)，該第一開關(guān)電路導(dǎo)通，該偏壓信號被該第一開關(guān)電路拉低，該第二開關(guān)電路不導(dǎo)通，該電流信號流經(jīng)該阻尼電阻。

優(yōu)選的，該第一開關(guān)電路包括第一三極管，該第一三極管包括第一三極管控制端、第一端子與第二端子，第一端子電連接該偏置輸出端，第一三極管控制端監(jiān)測該電流信號并控制該第一端子與該第二端子之間是否導(dǎo)通。

優(yōu)選的，該感應(yīng)模塊包括一互感器，該互感器包括感應(yīng)初級繞組和感應(yīng)次級繞組，該感應(yīng)初級繞組包括初級端口一與初級端口二，該初級端口一電連接該第一感應(yīng)端，該初級端口二電連接該第二感應(yīng)端，該感應(yīng)次級繞組次級端口一與次級端口二，該次級端口一電連接該第一三極管控制端，該次級端口二電連接該第二端子。

優(yōu)選的，該感應(yīng)模塊還包括第一穩(wěn)壓二極管，該第一穩(wěn)壓二極管的兩端電連接該第一三極管控制端與該次級端口二。

優(yōu)選的，該感應(yīng)模塊包括一感應(yīng)電阻，該感應(yīng)電阻的兩端電連接該第一感應(yīng)端與該第二感應(yīng)端，該第二端子電連接該第一感應(yīng)端，該第一三極管控制端電連接該第二感應(yīng)端。

優(yōu)選的，該第二開關(guān)電路包括第二三極管，該第二三極管包括電連接該控制輸入端的第二三極管控制端、第三端子以及第四端子，該第三端子與第四端子分別電連接該阻尼電阻的兩端。

優(yōu)選的，該阻尼電路包括第二穩(wěn)壓二極管，該第二穩(wěn)壓二極管的兩端電連接該第二感應(yīng)端與該控制輸入端。

本發(fā)明的另一方面，提供了一種LED驅(qū)動(dòng)器，其包括主功率回路以及具有上述配置的串聯(lián)在主功率回路的阻尼電路。

本發(fā)明的另一方面，提供了一種LED照明系統(tǒng)，其包括具有相位控制調(diào)光器的主功率回路、具有上述配置的串聯(lián)在主功率回路的阻尼電路以及LED負(fù)載。

附圖說明

通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中：

圖1所示為本發(fā)明阻尼電路的模塊示意圖；

圖2所示為應(yīng)用本發(fā)明阻尼電路的一LED照明系統(tǒng)的模塊示意圖；

圖3所示為本發(fā)明阻尼電路的一個(gè)實(shí)施例以及應(yīng)用該阻尼電路的LED驅(qū)動(dòng)器和LED照明系統(tǒng)的電路圖；

圖4所示為本發(fā)明阻尼電路的另一個(gè)實(shí)施例以及應(yīng)用該阻尼電路的LED驅(qū)動(dòng)器和LED照明系統(tǒng)的電路圖。

具體實(shí)施方式

除非另作定義，此處使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本發(fā)明專利申請說明書以及權(quán)利要求書中使用的“第一”“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來區(qū)分不同的組成部分。同樣，“一個(gè)”或者“一”等類似詞語也不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個(gè)?！鞍ā被蛘摺鞍钡阮愃频脑~語意指出現(xiàn)在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在“包括”或者“包含”后面列舉的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“連接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機(jī)械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。

圖1所示為本發(fā)明的阻尼電路的模塊示意圖。該阻尼電路1包括感應(yīng)模塊10、偏置模塊11以及阻尼模塊12。感應(yīng)模塊10包括第一開關(guān)電路102、第一感應(yīng)端101以及第二感應(yīng)端106，該第一感應(yīng)端101接收來自一主功率回路2的一電流信號S₂，該電流信號S₂通過所述第二感應(yīng)端106流出，該電流信號S₂的大小控制第一開關(guān)電路102導(dǎo)通或斷開。阻尼模塊12包括一阻尼電阻120以及與該阻尼電阻120并聯(lián)的第二開關(guān)電路121，該阻尼電阻120的一端電連接該第二感應(yīng)端106，第二開關(guān)電路121包含一控制輸入端122，控制輸入端122電連接所述第一開關(guān)電路102。偏置模塊11，其偏置輸出端110輸出一偏壓信號S₁₁，偏置輸出端110電連接所述控制輸入端122。當(dāng)電流信號S₂小于等于一閾值時(shí)(即未出現(xiàn)尖峰電流時(shí))，第一開關(guān)電路102不 導(dǎo)通，偏壓信號S₁₁控制所述第二開關(guān)電路121導(dǎo)通，阻尼電阻120被旁路，電流信號S₂流經(jīng)所述第二開關(guān)電路121，當(dāng)電流信號S₂大于所述閾值時(shí)(即出現(xiàn)尖峰電流時(shí))，第一開關(guān)電路102導(dǎo)通，偏壓信號S₁₁被第一開關(guān)電路102拉低，第二開關(guān)電路121不導(dǎo)通，電流信號S₂流經(jīng)該阻尼電阻120。

電流信號S₂是否出現(xiàn)尖峰電流決定了電流信號S₂是否經(jīng)過阻尼電阻120，阻尼電阻120實(shí)現(xiàn)了對電流信號S₂的尖峰脈沖的抑制，同時(shí)在主功率回路2正常工作時(shí)，阻尼電阻120被第二開關(guān)電路121旁路，減小了正常工作時(shí)的不必要的功耗，提高了使用效率。

圖2顯示了應(yīng)用本發(fā)明的LED驅(qū)動(dòng)器200以及LED照明系統(tǒng)100。該LED照明系統(tǒng)100包括LED驅(qū)動(dòng)器200以及LED負(fù)載6。LED驅(qū)動(dòng)器200包括主功率回路2與阻尼電路1，主功率回路2提供電流驅(qū)動(dòng)LED負(fù)載6，其中主功率回路2包括交流電源3、相位控制調(diào)光器4、EMI濾波器26、整流器20、控制器28、功率傳輸模塊25和旁路電容27。參考圖2，阻尼電路2的感應(yīng)模塊10與所述阻尼模塊12串聯(lián)在主功率回路2。

如圖2所示，相位控制調(diào)光器4對交流電源3提供的交流電信號進(jìn)行相位調(diào)制，經(jīng)過EMI濾波器26濾波后，輸入整流器20。整流器20對其進(jìn)行整流，得到電流信號S₂。整流器20連接旁路電容27。電流信號S₂流經(jīng)阻尼電路1。阻尼電路1根據(jù)電流信號S₂的大小，控制電流信號S₂經(jīng)過阻尼電阻120或第二開關(guān)電路121。

圖3顯示了應(yīng)用本發(fā)明阻尼電路的一個(gè)實(shí)施例的LED照明系統(tǒng)電路圖。

在本實(shí)施例中，主功率回路2包括交流電源3、相位控制調(diào)光器4、EMI濾波器26、整流橋20、控制器28、開關(guān)元件29、旁路電容27和變壓器25。交流電源3提供的交流電信號經(jīng)過相位控制調(diào)光器4，在本實(shí)施例中相位控制調(diào)光器4為三端雙向可控硅開關(guān)元件(TRAIC)，相位控制調(diào)光器4對交流電信號進(jìn)行相位調(diào)制，并通過EMI濾波器26進(jìn)行濾波，濾波后產(chǎn)生濾波信號。整流橋20包括整流二極管270、271、272、273，整流橋20對濾波信號進(jìn)行整流，得到電流信號S₂?？刂破?8可選用集成芯片或者分立器件，在本實(shí)施例中采用集成芯片。開關(guān)元件29采用金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，該金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)。控制器28對電流信號S₂進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制(PWM)，控制開關(guān)元件29的接通與斷開，以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖。變壓器25包含功率初級繞組251、第一功率次級繞組252和第二功率 次級繞組253。功率次級繞組與功率初級繞組的匝數(shù)比可以根據(jù)不同應(yīng)用而改變，在本實(shí)施例中都為1∶1。驅(qū)動(dòng)脈沖通過變壓器25耦合給第一功率次級繞組252，穩(wěn)壓二極管81和電容器82將第一功率次級繞組的信號進(jìn)行穩(wěn)壓，生成穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電流S₆以驅(qū)動(dòng)LED負(fù)載6。驅(qū)動(dòng)電流S₆的大小受到相位控制調(diào)光器4的控制。

參照圖3，整流二極管270的陽極與整流二極管271的陽極相連形成陽極節(jié)點(diǎn)275，整流二極管272與整流二極管273的陰極相連形成陰極節(jié)點(diǎn)274，該旁路電容27連接陽極節(jié)點(diǎn)275與陰極節(jié)點(diǎn)274。阻尼電路1的一端連接陽極節(jié)點(diǎn)275，另一端連接開關(guān)元件29，阻尼電阻1串聯(lián)在主功率回路2。

繼續(xù)參考圖3，阻尼電路1包括感應(yīng)模塊10、偏置模塊11以及阻尼模塊12。感應(yīng)模塊10包括雙極結(jié)型晶體管110、穩(wěn)壓二極管140以及互感器108。其中雙極結(jié)型晶體管110在某些實(shí)施例中可以是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。雙極結(jié)型晶體管110包括基極103、集電極104以及發(fā)射極105，雙極結(jié)型晶體管110工作在開關(guān)狀態(tài)，施加在基極103的電壓決定了集電極104與發(fā)射極105是否導(dǎo)通。同樣的，若雙極結(jié)型晶體管替代為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，同樣有源極、柵極與漏極，柵極的電壓控制漏極與源極是否導(dǎo)通。

互感器108包括感應(yīng)初級繞組171、感應(yīng)次級繞組172，兩者的配置可以根據(jù)不同應(yīng)用場景改變，在本實(shí)施例中感應(yīng)初級繞組171與感應(yīng)次級繞組172的匝數(shù)相同且互為同名端。感應(yīng)初級繞組171的一端連接陽極節(jié)點(diǎn)275即第一感應(yīng)端101，另一端連接第二感應(yīng)端106，感應(yīng)初級繞組171接收電流信號S₂。感應(yīng)次級繞組172一端接雙極結(jié)型晶體管110的發(fā)射極105，另一端連接穩(wěn)壓二極管140。參考圖3，該穩(wěn)壓二極管140為齊納二極管，其正極通過電阻連接基極103，陰極連接感應(yīng)次級繞組172，該穩(wěn)壓二極管140可以保證施加在基極103的電壓不至于過大，保護(hù)該雙極結(jié)型晶體管110。當(dāng)電流信號S₂產(chǎn)生尖峰電流時(shí)，感應(yīng)初級繞組171相應(yīng)發(fā)生變化，在感應(yīng)次級繞組172中產(chǎn)生與電流信號S₂相同變化的感應(yīng)信號S₂₀，經(jīng)過穩(wěn)壓二極管140與一電阻施加在雙極結(jié)型晶體管110的基極103上。雙極結(jié)型晶體管110工作在開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)感應(yīng)信號S₂₀不大于某一閾值，如5.1V時(shí)，雙極結(jié)型晶體管110工作在斷開狀態(tài)，當(dāng)感應(yīng)信號S₂₀大于5.1V時(shí)，雙極結(jié)型晶體管110工作在導(dǎo)通狀態(tài)。

在本實(shí)施例中，偏置模塊11包括第二功率次級繞組253、整流二極管111、電容器112和穩(wěn)壓二極管113。第二功率次級繞組253耦合功率初級繞組251的驅(qū)動(dòng)脈沖，生成次級電壓S₂₂，整流二極管111、電容器112以及穩(wěn)壓二極管113對次級電壓S₂₂進(jìn)行整流穩(wěn)壓，得到直流高電平信號，例如10V，該直流高電平信號經(jīng)過一電阻輸出一偏壓信號S₁₁。在另一實(shí)施例中，偏置模塊11包含一電池(未圖示)，該電池提供一偏壓信號S₁₁。

在本實(shí)施例中，阻尼模塊12包括阻尼電阻120以及一金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管121。該金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管121為N溝道增強(qiáng)型場效應(yīng)管，在其他實(shí)施例也可以為其他類型的場效應(yīng)管。金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管121包括柵極123(即控制輸入端122)、源極124和漏極125。如圖3所示，其源極124、漏極125連接在阻尼電阻120的兩端，柵極123連接雙極結(jié)型晶體管110的集電極104，同時(shí)接收偏置模塊11的偏壓信號S11。為了保證金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管121的安全，在其柵極123與第二感應(yīng)端106之間設(shè)置一穩(wěn)壓二極管150，該穩(wěn)壓二極管150為齊納二極管，其正極連接第二感應(yīng)端106，負(fù)極連接?xùn)艠O123。

當(dāng)電流信號S₂沒有達(dá)到尖峰電流時(shí)，即正常工作時(shí)，施加在雙極結(jié)型晶體管110的基極103的感應(yīng)信號S₂₀未達(dá)到閾值，雙極結(jié)型晶體管110處于斷開狀態(tài)。偏壓信號S₁₁固定為直流高電平，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管121處于導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)通狀態(tài)的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體內(nèi)阻很小，電流信號S₂通過金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管121流向主功率回路2，阻尼電阻120被旁路。

當(dāng)電流信號S₂出現(xiàn)尖峰電流時(shí)，施加在雙極結(jié)型晶體管110的感應(yīng)信號S₂₀超過閾值，使得雙極結(jié)型晶體管110處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)雙極結(jié)型晶體管110集電極104的電壓被拉低。偏壓信號S₁₁固定為直流高電平，此時(shí)偏壓信號S₁₁被雙極結(jié)型晶體管110拉低。因此，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管121的柵極123處為低電平，不足以驅(qū)動(dòng)其導(dǎo)通，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管121處于斷開狀態(tài)，電流信號S₂通過阻尼電阻120流向主功率回路2。

綜上可知，所述阻尼電路1可以根據(jù)電流信號S₂的大小自動(dòng)選擇電流信號經(jīng)過的路徑，減小不必要的能量損耗，同時(shí)具有抑制尖峰電流的作用。

圖4展示了應(yīng)用本發(fā)明阻尼電路的另一種實(shí)施方式的LED驅(qū)動(dòng)器和LED照明系統(tǒng)。在本實(shí)施例中，LED照明系統(tǒng)300包括LED驅(qū)動(dòng)器400以及LED 負(fù)載6。LED驅(qū)動(dòng)器400包括主功率回路2與阻尼電路3。與圖3所示的實(shí)施例不同的是，其感應(yīng)模塊10包括一感應(yīng)電阻190，感應(yīng)電阻190的一端連接第一感應(yīng)端101，另一端連接第二感應(yīng)端106，同時(shí)該雙極結(jié)型晶體管110的基極103通過電阻連接至第二感應(yīng)端106。電阻190的阻值遠(yuǎn)小于阻尼電阻120，雖然一直接在主功率回路2中也不會(huì)損耗太多的功率。

感應(yīng)電阻190接收電流信號S₂，并將其轉(zhuǎn)化為與之對應(yīng)的電壓信號S₃。與圖3所示類似的，當(dāng)電流信號S₂沒有尖峰電流時(shí)，即正常工作時(shí)，施加在雙極結(jié)型晶體管110的基極103的電壓信號S₃未達(dá)到閾值，雙極結(jié)型晶體管110處于斷開狀態(tài)。金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管121處于導(dǎo)通狀態(tài)，電流信號S₂通過金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體121流向主功率回路2，阻尼電阻120被旁路。當(dāng)電流信號S₂出現(xiàn)尖峰電流時(shí)，施加在雙極結(jié)型晶體管110的電壓信號S₃超過閾值，使得雙極結(jié)型晶體管110處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)雙極結(jié)型晶體管110集電極104的電壓被拉低。金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管121的柵極123處為低電平，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管121處于斷開狀態(tài)，電流信號S₂通過阻尼電阻120流向主功率回路2。

雖然結(jié)合特定的實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，對本發(fā)明可以作出許多修改和變型。因此，要認(rèn)識到，權(quán)利要求書的意圖在于涵蓋在本發(fā)明真正構(gòu)思和范圍內(nèi)的所有這些修改和變型。