[发明专利]一种高线性度TRIAC调光兼容LED驱动电路

说明书

本发明公开一种高线性度TRIAC调光兼容LED驱动电路，采用氮化镓基高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)及其驱动电路替代传统硅基MOSFET，实现MHz高频工作环境。频率的大幅度提高能够减小滤波电容、电感的值，可大幅减小线路中的冲击电流和电流振荡，提升TRIAC调光兼容性。采用芯片FB管脚电压线性调节技术和电压补偿技术，实现了LED调光过程中的高线性度。另外，MCU智能控制模块被用来检测导通角，为芯片FB管脚提供补偿信号，同时控制假负载的断开，在保证导通电流大于TRIAC启动点火电流的条件下，有效降低假负载接入带来的损耗。

技术领域

本发明涉及LED驱动领域，具体涉及一种高线性度TRIAC调光兼容LED驱动电路。

背景技术

TRIAC可控硅调光器，可以调节输入交流电压的有效值进而调节LED输出的亮度，最初应用于白炽灯调光。白炽灯呈现的是纯阻性特征，可以适用于TRIAC可控硅调光。新一代固态LED照明因其实际为低电压二极管，为了得到高的驱动效率，通常需要采用非线性的高频恒流开关电源来供电。然而高频恒流开关电源的非线性使得其难以与TRIAC可控硅调光器兼容。

由于市场使用的惯性，TRIAC可控硅调光的方式仍大量存在，因此，设计调光驱动电路，使得LED灯具与TRIAC调光器兼容就变得非常有意义。为了使人得到好的操控感，我们通常对调光时的线性度有较高的要求，即通过LED负载的电流与可控硅切相后的电压有效值一对一的线性度。然而，对LED等来说，在动态的调光过程中，其非线性特征不易得到良好的线性度，不仅如此，还会出现非单调功率变化和调光延迟，从而会出现LED的闪烁、跳跃和晃动等不连续的光感变化。这是急需解决的关键问题。

目前所有的TRIAC调光方案均只监测相角，并不监测输出电流，在TRIAC调光器和LED兼容不理想的情况下，无法保证通过LED负载的电流与可控硅切相后的电压有效值一对一的线性度，会出现非单调功率变化和调光延迟，甚至会出现LED的闪烁、跳跃和晃动的现象。

目前TRIAC调光方案中PWM方式中的开关信号频率一般在100 kHz左右，是因为硅基MOSFET器件大的寄生电容导致的频率限制。驱动频率的低下，导致驱变换器输入电流的非线性问题更加突出，从而影响TRIAC调光器的工作状态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高线性度TRIAC调光兼容LED驱动电路，将GaN HEMT器件作为功率开关管应用到LED驱动电路中，配以相应的高速电压模式脉冲宽度调制器和驱动芯片，将驱动频率提升到数MHz；同时采用芯片FB管脚电压线性调节和FB管脚电压补偿，使得LED驱动控制芯片不需要特殊的调光兼容控制芯片，并实现了LED调光过程中的高线性度，确保通过LED负载的电流与输入电压有效值实时对应。

一种高线性度TRIAC调光兼容LED驱动电路，包括相互耦合的调光输入模块 、点火模块 、桥堆和滤波模块 、DC/DC变换器 、假负载模块 、PWM控制模块 、开关管驱动模块 、MCU智能控制模块 、FB管脚电压线性调节模块 和FB管脚补偿模块 ，所述DC/DC变换器 与关管驱动模块 之间还连接有高频开关器件Q3。

优选的，所述调光输入模块 包括TRIAC调光器以及交流输入L线上串联在TRIAC调光器之前的保险电阻RF1。

优选的，所述点火模块 包括电容C1以及与电容C1串联的电阻R1。

优选的，所述桥堆和滤波模块 包括串联的整流桥BR1和由电感L1、 感L2、电容C2、电容C3组成的π滤波电路。

优选的，所述DC/DC变换器 由电感L3,电解电容C4,二极管D4和LED负载组成，功率拓扑采用的是单级非隔离式的悬浮式升降压电路。

优选的，所述假负载模块 包括GaN耗尽型NMOS管Q2，NMOS管Q2处于常开状态，NMOS管Q2上串接电阻R3。