一种可控硅调光电路、调光方法以及应用其的一种LED驱动电路技术

本发明专利技术涉及一种可控硅调光电路，用以接收一外部交流电源并产生一调光信号，以调节后续LED灯负载的亮度，包括：一可控硅整流电路，用以接收所述交流电源，并输出一缺相的交流电压信号；一整流桥，接收所述缺相的交流电压信号，并将其转换为一缺相的直流电压信号；导通相角信号发生电路，与所述整流桥连接，用以接收所述缺相的直流电压信号，并产生一表征所述可控硅整流元件导通相角范围的控制信号；调光信号发生电路，其具有一由预设的起始相角和截止相角确定的相角调光范围；所述调光信号发生电路与所述导通相角信号发生电路连接，用以接收所述控制信号和一基准斜坡信号，并将两者进行比较，其输出结果作为所述调光信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于驱动灯负载的调光电路，具体的说更涉及一种可控硅调光电路、可控硅调光方法及应用其的一种LED驱动电路。
技术介绍
对照明领域而言，由于可控硅相控(斩波法)调光方法具有体积小、价格合理和调光功率范围宽的优点，因此可控硅相控调光法是目前应用最为广泛的调光方法，广泛应用于舞台照明和环境照明领域。应用可控硅相控工作原理，通过控制可控硅整流元件的导通角，将交流电网输入的正弦波电压斩掉一部分，以降低输出电压的平均值，从而控制灯电路的供电电压，实现对灯负载的调光功能。参考图1A，所示为一种现有的采用可控硅相控调光方法的调光电路原理框图，其包括交流输入源101、可控硅整流元件106、触发电路113、整流桥107、维持电阻108和由二极管109和滤波电容110组成的滤波电路。其中，触发电路113可以为由双向触发二极管 105、整流桥107以及由可调电阻102、电阻103和电容103等几部分组成。可控硅整流元件106的阳极接收交流输入源101的一端，阴极连接至整流桥107 ；依次串联连接的可调电阻102、电阻103和电容103组成的触发电路中的A’点连接至可控硅整流元件106的控制极。在工作过程中，通过调节可调电阻102的电阻值，改变可控硅整流元件106控制极的电压，当控制极的电压大于一定电压时，可控硅整流元件106开始导通，从而控制可控硅整流元件106的导通角相对于交流输入源101的相位。从图IB所示的可控硅前沿触发的相控调光工作波形原理图可以看出，在正弦交流输入源101的电压过零后的某一时刻、(或某一相位wtl)，在可控硅整流元件106的控制极上加一正触发脉冲Vtegl，使可控硅整流元件 106触发导通，根据可控硅整流元件的开关特性，这一导通将维持到正弦波的正半周结束。 所以在正弦波的正半周(即0 π区间)中，0 Wtl范围内即α控制角内，可控硅整流元件106不导通；而在Wtl π的相位区间即φ导通角内可控硅导通，这一范围见图IB中的斜线部分)。同样在正弦交流电的负半周，在t2时刻(即相位角wt2)施加触发脉冲Vteg2， 使其导通。如此周而复始，对正弦波的每一半周期控制其导通，获得相同的导通角。通过改变触发脉冲的触发时间(或相位)就可以改变可控硅导通角φ(或控制角α)的大小， 从而获得一缺相的交流电压Va。in，经过整流桥107进行整流后，获得一直流电压Vd。in，可见导通角φ越大，电路的输出电压Vd。越高，通过功率级电路和驱动电路111对负载112进行控制，从而使得负载112的发光越亮。由于可控硅通过零交点时处于关闭状态，传统的交流/直流切换模式LED驱动器会关闭，同时无法驱动LED的负载。因此，可控硅调光器在极低导通角的状况下，人眼将会辨识出LED负载在两倍频率(如100Hz/120Hz)下的短开启时间，造成眼睛看的出的闪烁效^ ο 因此，要使可控硅整流元件TRIAC维持在开始状态的最低要求，就必须满足其要求的维持电流。许多采用桥式整流器的交流/直流LED驱动器，一般均具有一滤波电路以对整流桥输出的波动较大的直流电压进行滤波，如较大的滤波电容110。因此，电流只在电压峰值出现时的一小段时间内出现，而在每个半周期的其余时间都不会有电流出现。因此没有足够的交流电流可以维持TRIAC的导通。通常，当外部供电电压处于较小值状态时，为了能够得到维持可控硅整流元件 TRIAC正常导通的电流，必须增加额外的维持电阻108来维持该正常电流，因此不可避免的带来了额外的功率损耗，降低了电路的工作效率，调光工作性能差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高效率、无闪烁、调光性能较佳的可控硅调光电路及其调光方法。由于滤波电容的存在，使得电流在一与滤波电容的电容值和交流电源电压值相关的一起始相角和90°相角之间存在，因此利用该相角范围进行调光操作，避免维持电阻的使用。根据本专利技术的一种可控硅调光电路的优选实施例，包括， 一可控硅整流电路，其包括一可控硅整流元件，用以接收所述交流电源，并输出一缺相的交流电压信号； 一整流桥，与所述可控硅整流电路的输出连接，用以接收所述缺相的交流电压信号，并将其转换为一缺相的直流电压信号； 所述缺相的直流电压信号通过一滤波电容产生一平滑的直流电压，以给后级驱动器提供电源； 导通相角信号发生电路，与所述整流桥连接，用以接收所述缺相的直流电压信号， 并产生一表征所述可控硅整流元件导通相角范围的控制信号； 调光信号发生电路，其具有一由预设的起始相角和截止相角确定的相角调光范围，所述相角调光范围由所述滤波电容和所述交流电源的数值确定； 所述调光信号发生电路与所述导通相角信号发生电路连接，用以接收所述控制信号和一基准斜坡信号，并将两者进行比较，其输出结果作为所述调光信号； 所述基准斜坡信号表征半周期所述交流电源在各相角处的平均值，具有与起始相角对应的第一基准值和与截止相角对应的第二基准值； 当所述控制信号等于所述第一基准值时，所述调光信号控制所述LED灯负载以最大亮度工作； 当所述控制信号等于所述第二基准值时，所述调光信号控制所述LED灯负载以最小亮度工作； 当所述控制信号在所述第一基准值和第二基准值之间时，所述调光信号控制LED 灯负载在最大亮度和最小亮度之间连续线性变化； 当控制信号小于所述第二基准值时，所述调光信号控制所述后续LED灯负载以一预设固定亮度工作。优选的，所述起始相角为0° -90°之间的一相角，所述截止相角为90°相角。进一步的，所述导通相角信号发生电路进一步包括 相角检测电路，与所述整流桥的输出连接，用以接收所述整流桥输出的缺相的直流电压信号，以输出一方波信号； 控制信号发生电路，与所述相角检测电路连接，用以接收所述方波信号，并对其进行整理和滤波处理，以获得一相对平滑的表征可控硅整流元件导通相角范围的控制信号。进一步的，所述相角检测检测电路进一步包括一由稳压二极管组成的箝位电路和一晶体管，所述稳压二极管的击穿电压设置为与所述起始相角相对应的交流电压值；所述稳压二极管的阳极连接至所述整流桥的第二输出端，阴极通过一电阻连接至所述整流桥的第一输出端；所述晶体管的控制端连接至所述稳压二极管的阴极，第一端连接至所述整流桥的第一输出端；第二端通过一电阻连接至地，以获得一表征可控硅整流元件导通相角范围的方波信号。进一步的，所述控制信号发生电路进一步包括第一反相器和一由电阻和电容组成的第一滤波电路，所述反相器的一端接收所述方波信号，所述电阻和电容依次串联连接在所述反相器的另一端和所述整流桥的第二输出端；所述电阻和电容的公共连接点的电压作为所述控制信号。优选的，所述调光信号发生电路进一步包括 基准斜坡信号发生电路，用以产生表征半周期所述交流电源在各相角处的平均值，具有与起始相角对应的第一基准值和与截止相角对应的第二基准值； 比较和处理电路，其第一输入端接收所述控制信号，第二输入端接收所述基准斜坡信号，并将两者进行比较和处理，以作为所述可控硅调光电路输出的调光信号，以调节后灯负载的亮度。根据本专利技术的一种可控硅调光方法的优选实施例，包括以下步骤 接收外部输入交流电源，利用可控硅整流电路将其转换为一缺相的交流电压； 接收所述缺相的交流电本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种可控硅调光电路，用以接收一外部交流电源并产生一调光信号，以调节后续ＬＥＤ负载的亮度，其特征在于，包括：一可控硅整流电路，其包括一可控硅整流元件，用以接收所述交流电源，并输出一缺相的交流电压信号；一整流桥，与所述可控硅整流电路的输出连接，用以接收所述缺相的交流电压信号，并将其转换为一缺相的直流电压信号；所述缺相的直流电压信号通过一滤波电容产生一平滑的直流电压，以给后级驱动器提供电源；导通相角信号发生电路，与所述整流桥连接，用以接收所述缺相的直流电压信号，并产生一表征所述可控硅整流元件导通相角范围的控制信号；调光信号发生电路，其具有一由预设的起始相角和截止相角确定的相角调光范围，所述相角调光范围由所述滤波电容和所述交流电源的数值确定；所述调光信号发生电路与所述导通相角信号发生电路连接，用以接收所述控制信号和一基准斜坡信号，并将两者进行比较，其输出结果作为所述调光信号；所述基准斜坡信号表征半周期所述交流电源在各相角处的平均值，具有与起始相角对应的第一基准值和与截止相角对应的第二基准值；当所述控制信号等于所述第一基准值时，所述调光信号控制所述ＬＥＤ灯负载以最大亮度工作；当所述控制信号等于所述第二基准值时，所述调光信号控制所述ＬＥＤ灯负载以最小亮度工作；当所述控制信号在所述第一基准值和第二基准值之间时，所述调光信号控制ＬＥＤ灯负载在最大亮度和最小亮度之间连续线性变化。...

【技术特征摘要】
1.一种可控硅调光电路，用以接收一外部交流电源并产生一调光信号，以调节后续 LED负载的亮度，其特征在于，包括一可控硅整流电路，其包括一可控硅整流元件，用以接收所述交流电源，并输出一缺相的交流电压信号；一整流桥，与所述可控硅整流电路的输出连接，用以接收所述缺相的交流电压信号，并将其转换为一缺相的直流电压信号；所述缺相的直流电压信号通过一滤波电容产生一平滑的直流电压，以给后级驱动器提供电源；导通相角信号发生电路，与所述整流桥连接，用以接收所述缺相的直流电压信号，并产生一表征所述可控硅整流元件导通相角范围的控制信号；调光信号发生电路，其具有一由预设的起始相角和截止相角确定的相角调光范围，所述相角调光范围由所述滤波电容和所述交流电源的数值确定；所述调光信号发生电路与所述导通相角信号发生电路连接，用以接收所述控制信号和一基准斜坡信号，并将两者进行比较，其输出结果作为所述调光信号；所述基准斜坡信号表征半周期所述交流电源在各相角处的平均值，具有与起始相角对应的第一基准值和与截止相角对应的第二基准值；当所述控制信号等于所述第一基准值时，所述调光信号控制所述LED灯负载以最大亮度工作；当所述控制信号等于所述第二基准值时，所述调光信号控制所述LED灯负载以最小亮度工作；当所述控制信号在所述第一基准值和第二基准值之间时，所述调光信号控制LED灯负载在最大亮度和最小亮度之间连续线性变化。2.根据权利要求1所述的可控硅调光电路，其特征在于，所述起始相角为0°-90°之间的一相角，所述截止相角为90°相角。3.根据权利要求1所述的可控硅调光电路，其特征在于，所述导通相角信号发生电路进一步包括相角检测电路，与所述整流桥的输出连接，用以接收所述整流桥输出的缺相的直流电压信号，以输出一方波信号；控制信号发生电路，与所述相角检测电路连接，用以接收所述方波信号，并对其进行整理和滤波处理，以获得一相对平滑的表征可控硅整流元件导通相角范围的控制信号。4.根据权利要求3所述的可控硅调光电路，其特征在于，所述相角检测检测电路进一步包括一由稳压二极管组成的箝位电路和一晶体管，所述稳压二极管的击穿电压设置为与所述起始相角相对应的交流电压值；所述稳压二极管的阳极连接至所述整流桥的第二输出端，阴极通过一电阻连接至所述整流桥的第一输出端；所述晶体管的控制端连接至所述稳压二极管的阴极，第一端连接至所述整流桥的第一输出端；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈圣伦，徐孝如，陈伟，
申请(专利权)人：杭州矽力杰半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：86