專利名稱：可控硅調(diào)光電路、調(diào)光方法以及應(yīng)用其的led驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)燈負(fù)載的調(diào)光電路，具體的說更涉及一種可控硅調(diào)光電路、可控硅調(diào)光方法及應(yīng)用其的一種LED驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
對(duì)照明領(lǐng)域而言，由于可控硅相控(斬波法)調(diào)光方法具有體積小、價(jià)格合理和調(diào)光功率范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，因此可控硅相控調(diào)光法是目前應(yīng)用最為廣泛的調(diào)光方法，廣泛應(yīng)用于舞臺(tái)照明和環(huán)境照明領(lǐng)域。應(yīng)用可控硅相控工作原理，通過控制可控硅整流元件的導(dǎo)通角，將交流電網(wǎng)輸入的正弦波電壓斬掉一部分，以降低輸出電壓的平均值，從而控制燈電路的供電電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)燈負(fù)載的調(diào)光功能。參考圖1A，所示為一種現(xiàn)有的采用可控硅相控調(diào)光方法的調(diào)光電路原理框圖，其包括交流輸入源101、可控硅整流元件106、觸發(fā)電路113、整流橋107、維持電阻108和由二極管109和濾波電容110組成的濾波電路。其中，觸發(fā)電路113可以為由雙向觸發(fā)二極管105、整流橋107以及由可調(diào)電阻102、電阻103和電容103等幾部分組成?？煽毓枵髟?06的陽極接收交流輸入源101的一端，陰極連接至整流橋107 ;依次串聯(lián)連接的可調(diào)電阻102、電阻103和電容103組成的觸發(fā)電路中的A點(diǎn)連接至可控硅整流元件106的控制極。在工作過程中，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻102的電阻值，改變可控硅整流元件106控制極的電壓，當(dāng)控制極的電壓大于一定電壓時(shí)，可控硅整流元件106開始導(dǎo)通，從而控制可控硅整流元件106的導(dǎo)通角相對(duì)于交流輸入源101的相位。從圖1B所示的可控硅前沿觸發(fā)的相控調(diào)光工作波形原理圖可以看出，在正弦交流輸入源101的電壓過零后的某一時(shí)刻h(或某一相位wtl)，在可控硅整流元件106的控制極上加一正觸發(fā)脈沖Vfegl,使可控硅整流元件106觸發(fā)導(dǎo)通，根據(jù)可控硅整流元件的開關(guān)特性，這一導(dǎo)通將維持到正弦波的正半周結(jié)束。所以在正弦波的正半周(即O π區(qū)間)中，O wtl范圍內(nèi)即α控制角內(nèi)，可控硅整流元件106不導(dǎo)通；而在Wtl 的相位區(qū)間即φ導(dǎo)通角內(nèi)可控硅導(dǎo)通，這一范圍見圖1B中的斜線部分)。同樣在正弦交流電的負(fù)半周，在t2時(shí)刻(即相位角wt2)施加觸發(fā)脈沖Vtag2，使其導(dǎo)通。如此周而復(fù)始，對(duì)正弦波的每一半周期控制其導(dǎo)通，獲得相同的導(dǎo)通角。通過改變觸發(fā)脈沖的觸發(fā)時(shí)間(或相位)就可以改變可控硅導(dǎo)通角φ (或控制角α )的大小，從而獲得一缺相的交流電壓Vac;in，經(jīng)過整流橋107進(jìn)行整流后，—直流電壓Vtkin,可見導(dǎo)通角φ越大，電路的輸出電壓Vd。越高，通過開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)器111對(duì)負(fù)載112進(jìn)行控制，從而使得負(fù)載112的發(fā)光越亮。由于可控硅整流元件通過零交點(diǎn)時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，傳統(tǒng)的交流/直流切換模式LED驅(qū)動(dòng)器會(huì)關(guān)閉，同時(shí)無法驅(qū)動(dòng)LED的負(fù)載。因此，可控硅調(diào)光器在極低導(dǎo)通角的狀況下，人眼將會(huì)辨識(shí)出LED負(fù)載在兩倍頻率(如100Hz/120Hz)下的短開啟時(shí)間，造成眼睛看的出的閃爍效果。現(xiàn)有的可控硅調(diào)光電路根據(jù)可控硅整流元件的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的電路元件參數(shù)的設(shè)定和選擇，能夠很好的適應(yīng)該可控硅整流元件，使其工作較好的調(diào)光狀態(tài)。但是，由于可控硅整流元件的特征參數(shù)各異，其導(dǎo)通相角范圍各有不同，對(duì)于不同的可控硅整流元件，可控硅調(diào)光電路的參數(shù)需要進(jìn)行不同的調(diào)整，否則，可控硅調(diào)光電路的調(diào)光性能將會(huì)降低，因此現(xiàn)有的可控硅調(diào)光電路的通用性不強(qiáng)。例如，由可控硅整流元件確定的調(diào)節(jié)相角范圍優(yōu)選為60° -120°相角；而當(dāng)另一可控硅整流元件的起始導(dǎo)通角為75°相角時(shí)，如果再使用同樣的可控硅調(diào)光電路，則負(fù)載可調(diào)節(jié)的亮度范圍就相應(yīng)的減小了。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種高效率、無閃爍、調(diào)光性能較佳的可控硅調(diào)光電路及其調(diào)光方法。依據(jù)本發(fā)明的一種可控娃調(diào)光電路的一實(shí)施例，用以接收一缺相的直流電壓信號(hào)，所述缺相的直流電壓信號(hào)由一與可控硅整流電路連接的整流橋產(chǎn)生，所述可控硅整流電路接收外部正弦交流電源以產(chǎn)生一缺相的交流電壓信號(hào)，所述可控硅調(diào)光電路根據(jù)所述缺相的直流電壓信號(hào)產(chǎn)生一調(diào)光信號(hào)以調(diào)節(jié)后續(xù)LED燈負(fù)載的亮度，包括:一導(dǎo)通相角信號(hào)發(fā)生電路，與所述整流橋連接，用以接收所述缺相的直流電壓信號(hào)，并產(chǎn)生一表征所述可控硅整流元件導(dǎo)通相角范圍的控制信號(hào)；一調(diào)光信號(hào)發(fā)生電路，其與所述導(dǎo)通相角信號(hào)發(fā)生電路連接，用以接收所述控制信號(hào)、一可調(diào)節(jié)信號(hào)和一箝位電壓信號(hào)以產(chǎn)生一調(diào)光信號(hào)，通過設(shè)置由所述箝位電壓信號(hào)確定的一定值信號(hào)選擇調(diào)光相角范圍幅度；并通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)信號(hào)，調(diào)整所述調(diào)光信號(hào)的幅值，以將所述可控硅調(diào)光電路的調(diào)光相角范圍進(jìn)行相應(yīng)的平移。優(yōu)選的，調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)信號(hào)，使得:當(dāng)可調(diào)節(jié)信號(hào)大于控制信號(hào)時(shí)，調(diào)光信號(hào)為最小值，LED燈處于關(guān)斷即最小亮度狀態(tài)；當(dāng)控制信號(hào)與可調(diào)節(jié)信號(hào)的差值大于所述定值信號(hào)時(shí)，調(diào)光信號(hào)為最大值，LED燈處于全亮即最大亮度狀態(tài)；當(dāng)可調(diào)節(jié)信號(hào)大于控制信號(hào)與所述定值信號(hào)之差，而小于控制信號(hào)時(shí)，調(diào)光信號(hào)在最大值和最小值之間連續(xù)變化，LED燈的亮度在最小亮度和最大亮度之間處于連續(xù)調(diào)光狀態(tài)。進(jìn)一步的，所述導(dǎo)通相角信號(hào)發(fā)生電路進(jìn)一步包括:相角檢測(cè)電路，與所述整流橋的輸出連接，用以接收所述整流橋輸出的缺相的直流電壓信號(hào)，以輸出一檢測(cè)電壓信號(hào)；控制信號(hào)發(fā)生電路，與所述相角檢測(cè)電路連接，用以接收所述檢測(cè)電壓信號(hào)，以獲得一相對(duì)平滑的表征可控硅整流元件導(dǎo)通相角范圍的控制信號(hào)。進(jìn)一步的，所述相角檢測(cè)檢測(cè)電路進(jìn)一步包括一穩(wěn)壓二極管和第一晶體管，所述穩(wěn)壓二極管的陽極連接至所述整流橋的第二輸出端，陰極通過一電阻連接至所述整流橋的第一輸出端；所述第一晶體管的控制端連接至所述穩(wěn)壓二極管的陰極，第一端連接至所述整流橋的第一輸出端；第二端通過另一電阻連接至地。進(jìn)一步的，所述控制信號(hào)發(fā)生電路進(jìn)一步包括方波信號(hào)發(fā)生電路和濾波電路；所述方波信號(hào)發(fā)生電路與所述相角檢測(cè)電路連接，用以接收所述檢測(cè)電壓信號(hào)，并產(chǎn)生第一方波信號(hào)，所述第一方波信號(hào)表征所述可控硅整流元件的導(dǎo)通相角范圍；所述濾波電路與所述方波信號(hào)發(fā)生電路連接，用以接收所述方波信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行濾波運(yùn)算，以獲得一平滑的與所述可控硅整流元件的導(dǎo)通相角范圍成比例的控制信號(hào)。優(yōu)選的，所述方波信號(hào)發(fā)生電路為一電流比較電路，其一端接收表征所述檢測(cè)電壓信號(hào)的電流信號(hào)，另一端接收一基準(zhǔn)電流源信號(hào)，從而獲得第一方波信號(hào)，以獲得表征征所述可控硅整流元件的導(dǎo)通相角范圍的方波信號(hào)。優(yōu)選的，所述方波信號(hào)發(fā)生電路為一電壓比較電路，將所述檢測(cè)電壓信號(hào)與一基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，以獲得表征所述可控硅整流元件的導(dǎo)通相角范圍的方波信號(hào)。進(jìn)一步的，所述控制信號(hào)發(fā)生電路進(jìn)一步包括第一反相器和一由電阻和電容組成的第一濾波電路，所述第一反相器的一端接收所述第一方波信號(hào)，所述電阻和電容依次串聯(lián)連接在所述反相器的另一端和所述整流橋的第二輸出端之間；所述電阻和電容的公共連接點(diǎn)的電壓作為所述控制信號(hào)。進(jìn)一步的，所述調(diào)光信號(hào)發(fā)生電路進(jìn)一步包括第一比較電路和平均值電路，其中所述第一比較電路的第一輸入端接收所述控制信號(hào)，第二輸入端接收一鋸齒波信號(hào)，并進(jìn)行比較，以在其輸出端輸出第二方波信號(hào)；所述可控硅調(diào)光電路的調(diào)光相角范圍幅度由鋸齒波信號(hào)的峰峰值確定；所述平均值電路與所述第一比較電路連接，用以接收所述第二方波信號(hào)和所述箝位電壓，從而輸出所述調(diào)光信號(hào)。進(jìn)一步的，所述調(diào)光信號(hào)發(fā)生電路進(jìn)一步包括一鋸齒波發(fā)生電路，所述鋸齒波發(fā)生電路接收一固定值信號(hào)和所述可調(diào)節(jié)信號(hào)，以產(chǎn)生一谷底值為所述可調(diào)節(jié)信號(hào)，峰值為所述固定值信號(hào)和所述可調(diào)節(jié)信號(hào)之和的鋸齒波信號(hào)，并輸入至所述第一比較電路。進(jìn)一步的，所述平均值電路進(jìn)一步包括第二反相器、串聯(lián)連接在所述箝位電壓和地之間的第二晶體管和第三晶體管，串聯(lián)連接至所述第二晶體管和第三晶體管的公共連接點(diǎn)和地之間的電阻和電容組成的第二濾波電路；所述第二反相器的第一端接收所述第一比較電路的輸出的第二方波信號(hào)，第二端連接至第三晶體管的控制端；第二晶體管的控制端接收所述第二方波信號(hào)；第二濾波電路中的電阻和電容的公共連接點(diǎn)上的電壓作為所述調(diào)光信號(hào)。進(jìn)一步的，所述調(diào)光信號(hào)發(fā)生電路進(jìn)一步包括，控制信號(hào)輸入電路、可調(diào)節(jié)信號(hào)輸入電路、差值運(yùn)算電路、濾波電路和箝位電路；其中，控制信號(hào)輸入電路用以接收所述控制信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為第一電流信號(hào)；可調(diào)節(jié)信號(hào)輸入電路用以接收所述可調(diào)節(jié)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為第二電流信號(hào)；差值運(yùn)算電路接收所述第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)，并進(jìn)行差值運(yùn)算，并輸出一差值電流信號(hào)；濾波電路接收所述差值電流信號(hào)并進(jìn)行濾波處理，其輸出作為所述調(diào)光信號(hào)；箝位電路接收所述箝位電壓信號(hào)和所述調(diào)光信號(hào)，當(dāng)調(diào)光信號(hào)大于所述箝位電壓信號(hào)時(shí)，將調(diào)光信號(hào)強(qiáng)制箝位至所述箝位電壓信號(hào)。
優(yōu)選的，所述差值運(yùn)算電路為一電流比較電路，其包括串聯(lián)連接在輸入電壓和地之間的第四晶體管和第五晶體管，第四晶體管接收所述第一電流信號(hào)，第五晶體管接收所述第二電流信號(hào)，第五晶體管的控制端連接至第二輸入端，從而在第五晶體管的第二輸入端獲得第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)的差值電流信號(hào)。依據(jù)本一種可控硅調(diào)光方法，其特征在于，包括以下步驟:接收外部正弦交流電源，并將其轉(zhuǎn)換為一缺相的交流電壓信號(hào)；接收所述缺相的交流電壓信號(hào)，并將其整流為一缺相的直流電壓信號(hào)；檢測(cè)所述缺相的直流電壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為與導(dǎo)通相角范圍成比例的控制信號(hào);接收所述控制信號(hào)、一可調(diào)節(jié)信號(hào)和一箝位電壓信號(hào)以產(chǎn)生一調(diào)光信號(hào)，通過設(shè)置由所述箝位電壓信號(hào)確定的一定值信號(hào)選擇調(diào)光相角范圍幅度；通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)信號(hào)，調(diào)整所述調(diào)光信號(hào)的幅值，以將所述可控硅調(diào)光電路的調(diào)光相角范圍進(jìn)行相應(yīng)的平移。進(jìn)一步的，所述控制信號(hào)的發(fā)生步驟還包括:將所述缺相的直流電壓信號(hào)進(jìn)行箝位和比較，以轉(zhuǎn)換為一表征導(dǎo)通相角范圍的第
一方波信號(hào);接收所述第一方波信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行濾波運(yùn)算，以獲得與導(dǎo)通相角范圍成比例的控制信號(hào)。進(jìn)一步的，所述調(diào)光信號(hào)的發(fā)生信號(hào)還包括:將所述控制信號(hào)和一鋸齒波信號(hào)進(jìn)行比較，以獲得第二方波信號(hào)；接收所述第二方波信號(hào)和所述箝位電壓信號(hào)，以對(duì)其進(jìn)行平均值運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果作為所述調(diào)光信號(hào)。進(jìn)一步的，所述鋸齒波信號(hào)的發(fā)生步驟還包括:接收一固定值信號(hào)和所述可調(diào)節(jié)信號(hào)，以產(chǎn)生一谷底值為所述可調(diào)節(jié)信號(hào)，峰值為所述固定值信號(hào)和所述可調(diào)節(jié)信號(hào)之和的鋸齒波信號(hào)。進(jìn)一步的，所述調(diào)光信號(hào)的發(fā)生步驟還包括:接收所述控制信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為第一電流信號(hào)；接收所述可調(diào)節(jié)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為第二電流信號(hào)；對(duì)所述第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)進(jìn)行差值運(yùn)算，并輸出一差值電流信號(hào)；對(duì)所述差值電流信號(hào)并進(jìn)行濾波處理，其輸出作為所述調(diào)光信號(hào)。進(jìn)一步的，所述調(diào)光信號(hào)的發(fā)生步驟還包括:對(duì)所述調(diào)光信號(hào)根據(jù)所述箝位電壓信號(hào)進(jìn)行箝位，當(dāng)調(diào)光信號(hào)大于所述箝位電壓信號(hào)時(shí)，將調(diào)光信號(hào)強(qiáng)制箝位至所述箝位電壓信號(hào)。依據(jù)本發(fā)明的一種LED驅(qū)動(dòng)電路的一實(shí)施例，包括所述的可控硅調(diào)光電路，還包括:功率級(jí)電路、邏輯/驅(qū)動(dòng)電路和誤差放大電路；其中，可控硅調(diào)光電路接收所述整流橋輸出的缺相的直流電壓信號(hào)，并產(chǎn)生一與導(dǎo)通相角范圍相關(guān)的調(diào)光信號(hào)；誤差放大電路接收所述調(diào)光信號(hào)和表征所述功率級(jí)電路輸出電壓的反饋電壓信號(hào)，其誤差運(yùn)算結(jié)果輸入至邏輯/驅(qū)動(dòng)電路；
邏輯驅(qū)動(dòng)電路接收所述誤差運(yùn)算結(jié)果，以根據(jù)所述調(diào)光信號(hào)和表征功率級(jí)電路輸出電壓的反饋電壓信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制功率級(jí)電路，從而輸出一定的電壓信號(hào)以驅(qū)動(dòng)負(fù)載LED燈，并且使得LED燈的亮度可以根據(jù)所述調(diào)光信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的亮度調(diào)節(jié)。采用本發(fā)明的可控硅調(diào)光電路及其調(diào)光方法，至少可以實(shí)現(xiàn)以下有益效果:(I)可以選擇在合適的對(duì)應(yīng)的電壓幅值較高的角度范圍進(jìn)行調(diào)光，因此可以不需要維持電阻或者采用阻值較大的電阻即可以滿足可控硅整流元件的正常工作電流，提高了電路的工作效率，并且調(diào)光性能佳，不會(huì)存在負(fù)載燈閃爍的現(xiàn)象。(2)通過對(duì)調(diào)光相角范圍的調(diào)整，可以滿足不同起始導(dǎo)通參數(shù)的可控硅整流元件的應(yīng)用，適應(yīng)性更高，應(yīng)用范圍更廣，不需要對(duì)電路的更改。(3)可以將調(diào)光相角范圍調(diào)整為在正弦半波的前半部分范圍內(nèi)，如30° -90°等其它角度，從而使得電路處于最大最大功率因數(shù)狀態(tài)。


圖1A所不為米用現(xiàn)有技術(shù)的一種可控娃調(diào)光電路的原理框圖；圖1B所示為圖1A所示的可控硅調(diào)光電路的工作波形圖；圖2所示為依據(jù)本發(fā)明的可控硅調(diào)光電路的第一實(shí)施例的電路原理框圖；圖3A所示為依據(jù)本發(fā)明的可控硅調(diào)光電路的第二實(shí)施例的電路原理框圖；圖3B所示為圖3A所示的依據(jù)本發(fā)明的可控硅調(diào)光電路的第二實(shí)施例中鋸齒波發(fā)生電路的電路原理框圖；圖3C所示為圖3A和3B所示的可控硅調(diào)光電路的第二實(shí)施例的工作波形圖；圖4A所示為依據(jù)本發(fā)明的可控硅調(diào)光電路的第三實(shí)施例的電路原理框圖；圖4B所示為圖4A所示的依據(jù)本發(fā)明的可控硅調(diào)光電路的第三實(shí)施例的工作波形圖；圖5所示為依據(jù)本發(fā)明的可控硅調(diào)光方法的一實(shí)施例的流程圖；圖6所不為依據(jù)本發(fā)明的一種LED驅(qū)動(dòng)電路的一實(shí)施例的電路原理框圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)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)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對(duì)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(duì)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。與圖1A所示的現(xiàn)有的可控硅調(diào)光技術(shù)不同，圖2所示的依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的可控硅調(diào)光電路增加了導(dǎo)通相角信號(hào)發(fā)生電路201和調(diào)光信號(hào)發(fā)生電路202。導(dǎo)通相角信號(hào)發(fā)生電路201與所述整流器107的輸出連接，通過對(duì)整流橋輸出的缺相的直流電壓Vdcdn進(jìn)行檢測(cè)，從而獲得一表征可控硅整流元件106導(dǎo)通角范圍的控制信
號(hào) Vctrl。調(diào)光信號(hào)發(fā)生電路202接收所述導(dǎo)通相角信號(hào)發(fā)生電路201輸出的控制信號(hào) 一可調(diào)節(jié)信號(hào)Vadj和一箝位電壓信號(hào)vdamp、，并據(jù)此產(chǎn)生調(diào)光信號(hào)VMf。通過設(shè)置由所述箝位電壓信號(hào)確定的一定值信號(hào)Vfix選擇調(diào)光相角范圍幅度；并通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)信號(hào)Vadj，調(diào)整所述調(diào)光信號(hào)的幅值VMf，以將所述可控硅調(diào)光電路的調(diào)光相角范圍進(jìn)行相應(yīng)的平移。調(diào)光信號(hào)VMf、可調(diào)節(jié)信號(hào)Vatu、控制信號(hào)和箝位電壓信號(hào)之間的關(guān)系可以設(shè)置為:當(dāng)可調(diào)節(jié)信號(hào)Vadj大于控制信號(hào)Vetri時(shí)，調(diào)光信號(hào)Vref為最小值，LED燈處于關(guān)斷即最小売度狀態(tài)；當(dāng)控制信號(hào)Vrfri與可調(diào)節(jié)信號(hào)Vatu的差值大于所述定值信號(hào)Vfix時(shí)，調(diào)光信號(hào)Vref為最大值，LED燈處于全亮即最大亮度狀態(tài)；當(dāng)可調(diào)節(jié)信號(hào)Vatu大于控制信號(hào)V—與所述定值信號(hào)Vfix之差，而小于控制信號(hào)時(shí)，調(diào)光信號(hào)在最大值和最小值之間連續(xù)變化，LED燈的亮度在最小亮度和最大亮度之間處于連續(xù)調(diào)光狀態(tài)?？梢姡隹烧{(diào)節(jié)信號(hào)Vatu的數(shù)值確定了截止角度范圍幅值，在截止角度范圍內(nèi)，負(fù)載LED燈處于關(guān)斷狀態(tài)。固定值信號(hào)確定了調(diào)光角度范圍幅值。假設(shè)采用圖1所示的可控硅調(diào)光電路的原始調(diào)光相角范圍為20°至略低于180°，假設(shè)為20° -150°，在20°相角處，負(fù)載LED燈的亮度最大，在150°相角處，負(fù)載LED燈的亮度最小。由于150°相角或者20°相角對(duì)應(yīng)的正弦波電壓的幅值較小，電阻108的阻值需要足夠的小來保證所述可控硅整流元件的維持電流，此時(shí)電路效率較低，且容易出現(xiàn)負(fù)載LED燈閃爍的問題。而采用圖2所述的依據(jù)本發(fā)明的可控硅調(diào)光電路的實(shí)施例，通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)信號(hào)Vatu，調(diào)節(jié)可控硅調(diào)光電路的截止角度范圍幅值。假設(shè)可調(diào)節(jié)信號(hào)Vatu的數(shù)值確定的截止角度范圍幅值為60°，則在120° -180°范圍內(nèi)，LED燈處于關(guān)斷狀態(tài)即最小亮度狀態(tài)。固定值信號(hào)確定了調(diào)光角度范圍幅值，假設(shè)定值信號(hào)Vfix確定的調(diào)光角度范圍幅值為60°，則此時(shí)的調(diào)光相角范圍被調(diào)整為60° -120°。這樣的調(diào)光相角范圍使得對(duì)應(yīng)的正弦波電壓的幅值較大一些，足以獲得滿足可控硅整流元件的維持電流，可以不需要電阻108或者采用較大阻值的電阻也可。另外，采用圖1A所示的可控硅調(diào)光電路，如果新的可控硅整流元件的起始導(dǎo)通相角變?yōu)?0°，則此種情況下，如果還是采用原有的調(diào)光電路，則調(diào)光相角范圍變?yōu)?0° -150°，顯然調(diào)光相角范圍變小了，負(fù)載LED的亮度范圍變?yōu)?0°相角對(duì)應(yīng)的LED亮度至最小亮度，可調(diào)節(jié)的LED燈的亮度范圍也相應(yīng)變小了。而采用圖2所述的依據(jù)本發(fā)明的可控硅調(diào)光電路的實(shí)施例，通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)信號(hào)Vadj和設(shè)置定值信號(hào)Vfix，可以將調(diào)光相角范圍調(diào)整為30° -160°，在30°相角處，負(fù)載LED燈的亮度最大，在160°處，負(fù)載LED燈的亮度最小，保證可調(diào)節(jié)的LED燈的亮度范圍保持不變。另外，在一般的開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)器中，通常整流橋107輸出的直流電SVdein均會(huì)通過一電容值較大的電容110對(duì)其進(jìn)行濾波以獲得一相對(duì)平滑的直流電壓，以對(duì)后續(xù)電路進(jìn)行供電。由于濾波電容110的存在，使得在正弦半波的前半部分即0° -90°范圍內(nèi)有電流流過，并且電流導(dǎo)通角度較小，如可以為30° -90°，如圖1B中的F部分所示；而通常的可控硅調(diào)光電路的調(diào)光范圍一般包括正弦半波的后半部分范圍，如60° -120°，則在90° -120°角度范圍內(nèi)，沒有電流，因此電路功率因數(shù)會(huì)低一些。
而采用圖2所示的可控硅調(diào)光電路，通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)信號(hào)Vadj和設(shè)置定值信號(hào)Vfix，可以將調(diào)光相角范圍調(diào)整為落在30° -90°范圍內(nèi)，顯然此時(shí)電路功率因數(shù)會(huì)比其它角度范圍要大一些。參考圖3A，所示為依據(jù)本發(fā)明的可控硅調(diào)光電路的第二實(shí)施例的電路原理框圖。在該實(shí)施例中，導(dǎo)通相角信號(hào)發(fā)生電路201包括相角檢測(cè)電路306和控制信號(hào)發(fā)生電路313 ;調(diào)光信號(hào)發(fā)生電路202包括比較電路314和平均值電路317。相角檢測(cè)電路306接收整流橋107輸出的缺相的直流電壓信號(hào)Vdein,以獲得一表征所述可控硅整流元件導(dǎo)通相角范圍φ的一檢測(cè)電壓信號(hào)，其為一矩形波信號(hào)?？刂菩盘?hào)發(fā)生電路313接收所述檢測(cè)電壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為與所述可控硅整流元件導(dǎo)通相角范圍P成比例關(guān)系的控制信號(hào)Vrfrt，其為一平滑的直流信號(hào)。比較電路314接收所述控制信號(hào)Vetri和一鋸齒波信號(hào)Vsaw,以輸出一方波信號(hào)；所述鋸齒波信號(hào)Vsaw的峰峰值為一固定值，其谷底值可以進(jìn)行調(diào)節(jié)；通過對(duì)谷底值的調(diào)節(jié)可以調(diào)節(jié)所述方波信號(hào)的占空比。并且，鋸齒波信號(hào)Vsaw的頻率可以設(shè)置為較高的頻率，使得方波信號(hào)的頻率提高，后續(xù)電路器件參數(shù)可以設(shè)置相對(duì)小一些，便于電路的集成。平均值電路317，接收所述方波信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行平均值運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果作為所述調(diào)光信號(hào)，以調(diào)節(jié)負(fù)載LED燈的亮度。進(jìn)一步的，所述相角檢測(cè)電路306包括連接在整流橋107輸出端的串聯(lián)的電阻302和穩(wěn)壓管301，其公共連接點(diǎn)為B點(diǎn)；以及依次連接在整流橋107輸出端的串聯(lián)的晶體管303和電阻304，其公共連接點(diǎn)為C點(diǎn)；以晶體管303為P型MOSFET晶體管為例，其連接方式為晶體管303的柵極連接至B點(diǎn)，漏極連接至整流橋107的第一輸出端，源極連接至電阻304。當(dāng)可控硅整流元件106導(dǎo)通后，并且整流橋107第一輸出端的電壓高于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值時(shí)，B點(diǎn)的電壓被箝位至穩(wěn)壓管301的穩(wěn)壓電壓；然后，晶體管303開始導(dǎo)通，從而在C點(diǎn)獲得所述檢測(cè)電壓信號(hào)Vm，其近似為一矩形波信號(hào)，其中電壓持續(xù)時(shí)間約為可控硅整流元件106的導(dǎo)通時(shí)間。進(jìn)一步的，所述控制信號(hào)發(fā)生電路313包括方波信號(hào)發(fā)生電路313-1和濾波電路313-2;其中，方波信號(hào)發(fā)生電路313-1接收所述檢測(cè)電壓信號(hào)Vm，并將其轉(zhuǎn)換為一方波信號(hào)，其高電平或者低電平的時(shí)間表征所述可控硅整流元件的導(dǎo)通相角范圍。濾波電路313-2接收所述方波信號(hào)，并進(jìn)行濾波運(yùn)算，以獲得與所述可控硅整流元件的導(dǎo)通相角范圍成正比例關(guān)系的一相對(duì)平滑的控制信號(hào)V&p方波信號(hào)發(fā)生電路313-1進(jìn)一步包括電阻305、晶體管311、晶體管312和電流源310。晶體管311和晶體管312呈背對(duì)背連接設(shè)置，以晶體管311、晶體管312為P型MOSFET晶體管為例，電阻305的一端連接至C點(diǎn)，另一端分別與晶體管311和晶體管312的柵極以及晶體管311的漏極連接；晶體管312的漏極與所述電流源310連接，其公共連接點(diǎn)為D ；晶體管311和晶體管312的源極連接至整流橋107的第二輸出端。當(dāng)C點(diǎn)的電壓大于晶體管311的開啟電壓后，晶體管311導(dǎo)通，電流流過晶體管311，通過晶體管312的鏡像作用，傳遞至晶體管312;當(dāng)鏡像電流大于電流源310的電流時(shí)，D點(diǎn)的電壓為低，當(dāng)鏡像電流小于電流源310的電流時(shí)，D點(diǎn)的電壓為高，從而在D點(diǎn)獲得一方波信號(hào)，其低電平的時(shí)間表征所述可控硅整流元件的導(dǎo)通相角范圍。
濾波電路313-2進(jìn)一步包括反相器307、電阻308和電容309 ;反相器307的輸入端接收所述方波信號(hào)，輸出端依次串聯(lián)連接電阻308和電容309，以對(duì)其進(jìn)行濾波，電阻308和電容309的公共連接點(diǎn)為E點(diǎn)，從而在E點(diǎn)處獲得所述控制信號(hào)Vetrt。假設(shè)反相器307的輸入電壓為Vpi，可控硅整流元件的導(dǎo)通相角范圍為爐，則控制信號(hào)Vrfri的數(shù)值為:
權(quán)利要求
1.一種可控娃調(diào)光電路，用以接收一缺相的直流電壓信號(hào)，一可控娃整流電路接收外部正弦交流電源以產(chǎn)生一缺相的交流電壓信號(hào)，經(jīng)過整流橋整流獲得所述缺相的直流電壓信號(hào)，所述可控硅調(diào)光電路根據(jù)所述缺相的直流電壓信號(hào)產(chǎn)生一調(diào)光信號(hào)以調(diào)節(jié)后續(xù)LED燈的亮度，其特征在于，包括， 一導(dǎo)通相角信號(hào)發(fā)生電路，與所述整流橋連接，用以接收所述缺相的直流電壓信號(hào)，并產(chǎn)生一表征所述可控硅整流電路中的可控硅整流元件導(dǎo)通相角范圍的控制信號(hào)； 一調(diào)光信號(hào)發(fā)生電路，其與所述導(dǎo)通相角信號(hào)發(fā)生電路連接，用以接收所述控制信號(hào)、一可調(diào)節(jié)信號(hào)和一箝位電壓信號(hào)以產(chǎn)生所述調(diào)光信號(hào)，通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)信號(hào)，對(duì)關(guān)斷角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)對(duì)最大亮度角度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)光相角范圍的調(diào)整； 當(dāng)所述調(diào)光信號(hào)為零值時(shí)，所述LED燈處于最小亮度狀態(tài)； 當(dāng)所述調(diào)光信號(hào)等于所述箝位電壓信號(hào)時(shí)，所述LED燈處于最大亮度狀態(tài)； 當(dāng)所述調(diào)光信號(hào)大于零值，而小于所述箝位電壓信號(hào)時(shí)，所述LED燈在所述最小亮度狀態(tài)和所述最大売度狀態(tài)之間處于調(diào)光狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控硅調(diào)光電路，其特征在于，所述導(dǎo)通相角信號(hào)發(fā)生電路包括， 相角檢測(cè)電路，與所述整流橋連接，用以接收所述缺相的直流電壓信號(hào)，以輸出一檢測(cè)電壓信號(hào)； 控制信號(hào)發(fā)生電路，與所述相角檢測(cè)電路連接，用以接收所述檢測(cè)電壓信號(hào)，以獲得所述控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可控硅調(diào)光電路，其特征在于，所述相角檢測(cè)電路包括穩(wěn)壓二極管和第一晶體管，所述穩(wěn)壓二極管的陽極連接至所述整流橋的第二輸出端，陰極通過一電阻連接至所述整流橋的第一輸出端；所述第一晶體管的控制端連接至所述穩(wěn)壓二極管的陰極，第一端連接至所述整流橋的第一輸出端，第二端通過另一電阻連接至地。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可控硅調(diào)光電路，其特征在于，所述控制信號(hào)發(fā)生電路包括方波信號(hào)發(fā)生電路和濾波電路；所述方波信號(hào)發(fā)生電路與所述相角檢測(cè)電路連接，用以接收所述檢測(cè)電壓信號(hào)，并產(chǎn)生方波信號(hào)，所述方波信號(hào)表征所述可控硅整流元件的導(dǎo)通相角范圍；所述濾波電路與所述方波信號(hào)發(fā)生電路連接，用以接收所述方波信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行濾波運(yùn)算，以獲得所述控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可控硅調(diào)光電路，其特征在于，所述方波信號(hào)發(fā)生電路包括一電流比較電路，其一端接收表征所述檢測(cè)電壓信號(hào)的電流信號(hào)，另一端接收一基準(zhǔn)電流源信號(hào)，從而獲得所述方波信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可控硅調(diào)光電路，其特征在于，所述方波信號(hào)發(fā)生電路包括一電壓比較電路，將所述檢測(cè)電壓信號(hào)與一基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，以獲得所述方波信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可控硅調(diào)光電路，其特征在于，所述濾波電路包括第一反相器和一由電阻和電容組成的第一濾波電路，所述第一反相器的一端接收所述方波信號(hào)，所述電阻和所述電容依次串聯(lián)連接在所述反相器的另一端和所述整流橋的第二輸出端之間；所述電阻和所述電容的公共連接點(diǎn)的電壓作為所述控制信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的可控硅調(diào)光電路，其特征在于，所述調(diào)光信號(hào)發(fā)生電路包括，控制信號(hào)輸入電路、可調(diào)節(jié)信號(hào)輸入電路、差值運(yùn)算電路、濾波電路和箝位電路；其中，所述控制信號(hào)輸入電路用以接收所述控制信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為第一電流信號(hào)； 所述可調(diào)節(jié)信號(hào)輸入電路用以接收所述可調(diào)節(jié)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為第二電流信號(hào)；所述差值運(yùn)算電路接收所述第一電流信號(hào)和所述第二電流信號(hào)，并進(jìn)行差值運(yùn)算，以輸出一差值電流信號(hào)； 所述濾波電路接收所述差值電流信號(hào)并進(jìn)行濾波處理，其輸出作為所述調(diào)光信號(hào)；所述箝位電路接收所述箝位電壓信號(hào)和所述調(diào)光信號(hào)，當(dāng)所述調(diào)光信號(hào)大于所述箝位電壓信號(hào)時(shí)，將所述調(diào)光信號(hào)強(qiáng)制箝位至所述箝位電壓信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可控硅調(diào)光電路，其特征在于，所述差值運(yùn)算電路包括一電流比較電路，其包括串聯(lián)連接在一輸入電壓和地之間的第四晶體管和第五晶體管，所述第四晶體管接收所述第一電流信號(hào)，所述第五晶體管接收所述第二電流信號(hào)，所述第五晶體管的控制端連接至所述第五晶體管的第二端，從而在所述第五晶體管的第二端獲得所述差值電流信號(hào)。
10.一種可控硅調(diào)光方法，用于調(diào)節(jié)LED燈的亮度，其特征在于，包括以下步驟， 接收外部正弦交流電源，并將其轉(zhuǎn)換為一缺相的交流電壓信號(hào)； 接收所述缺相的交流電壓信號(hào)，并將其整流為一缺相的直流電壓信號(hào)； 檢測(cè)所述缺相的直流電壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為與可控硅整流元件的導(dǎo)通相角范圍成比例的控制信號(hào)； 接收所述控制信號(hào)、一可調(diào)節(jié)信號(hào)和一箝位電壓信號(hào)以產(chǎn)生一調(diào)光信號(hào)； 調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)信號(hào)，對(duì)關(guān)斷角度進(jìn)行調(diào)節(jié)， 同時(shí)對(duì)最大亮度角度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)光相角范圍的調(diào)整； 當(dāng)所述調(diào)光信號(hào)為零值時(shí)，所述LED燈處于最小亮度狀態(tài)； 當(dāng)所述調(diào)光信號(hào)等于所述箝位電壓信號(hào)時(shí)，所述LED燈處于最大亮度狀態(tài)； 當(dāng)所述調(diào)光信號(hào)大于零值，而小于所述箝位電壓信號(hào)時(shí)，所述LED燈在所述最小亮度狀態(tài)和所述最大売度狀態(tài)之間處于調(diào)光狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可控硅調(diào)光方法，其特征在于，還包括， 將所述缺相的直流電壓信號(hào)進(jìn)行箝位和比較，以轉(zhuǎn)換為一表征所述導(dǎo)通相角范圍的方波信號(hào)； 接收所述方波信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行濾波運(yùn)算，以獲得所述控制信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可控硅調(diào)光方法，其特征在于，還包括， 接收所述控制信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為第一電流信號(hào)； 接收所述可調(diào)節(jié)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為第二電流信號(hào)； 對(duì)所述第一電流信號(hào)和所述第二電流信號(hào)進(jìn)行差值運(yùn)算，并輸出一差值電流信號(hào)； 對(duì)所述差值電流信號(hào)并進(jìn)行濾波處理，其輸出作為所述調(diào)光信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的可控硅調(diào)光方法，其特征在于，還包括， 對(duì)所述調(diào)光信號(hào)根據(jù)所述箝位電壓信號(hào)進(jìn)行箝位，當(dāng)所述調(diào)光信號(hào)大于所述箝位電壓信號(hào)時(shí)，將所述調(diào)光信號(hào)強(qiáng)制箝位至所述箝位電壓信號(hào)。
14.一種LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的可控硅調(diào)光電路，還包括，功率級(jí)電路、邏輯/驅(qū)動(dòng)電路和誤差放大電路；其中， 所述可控硅調(diào)光電路接收所述整流橋輸出的缺相的直流電壓信號(hào)，并產(chǎn)生一與導(dǎo)通相角范圍相關(guān)的調(diào)光信號(hào)； 所述誤差放大電路接收所述調(diào)光信號(hào)和表征所述功率級(jí)電路的輸出電壓的反饋電壓信號(hào)，其誤差運(yùn)算結(jié)果輸入至所述邏輯/驅(qū)動(dòng)電路； 所述邏輯/驅(qū)動(dòng)電路接收所述誤差運(yùn)算結(jié)果，以根據(jù)所述調(diào)光信號(hào)和所述反饋電壓信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制所述功率級(jí)電路，從而輸出一定的電壓信號(hào)以驅(qū)動(dòng)LED燈，并且根據(jù)所述調(diào) 光信號(hào)調(diào)節(jié)所述LED燈的亮度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可控硅調(diào)光電路、調(diào)光方法以及應(yīng)用其的LED驅(qū)動(dòng)電路。依據(jù)本發(fā)明的可控硅調(diào)光電路用以接收一缺相的直流電壓信號(hào)，以產(chǎn)生一調(diào)光信號(hào)以調(diào)節(jié)后續(xù)LED燈負(fù)載的亮度，包括一導(dǎo)通相角信號(hào)發(fā)生電路，與所述整流橋連接，用以接收所述缺相的直流電壓信號(hào)，并產(chǎn)生一表征所述可控硅整流元件導(dǎo)通相角范圍的控制信號(hào)；一調(diào)光信號(hào)發(fā)生電路，其與所述導(dǎo)通相角信號(hào)發(fā)生電路連接，用以接收所述控制信號(hào)、一可調(diào)節(jié)信號(hào)和一箝位電壓信號(hào)以產(chǎn)生一調(diào)光信號(hào)，通過設(shè)置由所述箝位電壓信號(hào)確定的一定值信號(hào)選擇調(diào)光相角范圍幅度；并通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)信號(hào)，調(diào)整所述調(diào)光信號(hào)的幅值，以將所述可控硅調(diào)光電路的調(diào)光相角范圍進(jìn)行相應(yīng)的平移。
文檔編號(hào)H05B37/02GK103200744SQ20131013007
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者徐孝如, 陳偉, 陳圣倫 申請(qǐng)人:矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司