CN105813260B - 二线型后切调节器及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种二线型后切调节器及调节方法，二线型后切调节器包括交流开关电路、过零检测电路、驱动控制电路和供电电路。交流开关电路与负载回路串联。过零检测电路检测交流的输入电流，当输入电流过零点时输出过零信号。驱动控制电路连接交流开关电路和过零检测电路，在一个输入电流周期内，当驱动控制电路接收到过零信号时驱动交流开关电路导通，负载被接入电路中，延时一段时间后驱动控制电路输出信号使交流开关截止，一段时间小于或等于输入电流的半周期。供电电路分别连接交流开关电路、过零检测电路和驱动控制电路。

Description

二线型后切调节器及调节方法

技术领域

本发明涉及LED控制领域，且特别涉及一种二线型后切调节器及调节方法。

背景技术

现在的调光器绝大部分采用可控硅进行调光，称为可控硅调光器。可控硅调光器是一种前切式调节器其对传统的阻性负载，如白炽灯等是完全兼容的且具有较好的调光效果。然而，随着LED光源的普及与发展，以及白炽灯的淘汰，市场需要大量的新型调光器来调节大量的LED灯，节能灯等高发光效率的照明器具。

传统的可控硅调光器是一种延时导通，过零关断的器件，即在可控硅导通时输入电压较大，负载上的电流较大。对于LED灯等低压器件而言，较大的负载的电流很容易使负载损坏而造成事故。进一步的，可控硅本身只具有开启电流的功能，没有完全关断电流的能力。而LED灯等灯具本身具有一个最低启动电压值，当输入电压在其启动电压值之下的时候，灯就会熄灭，灯具就会呈显出高阻状态。这时候灯具中只要有很微小的穿透电流通过，就会使它缓慢上升达到启动电压值，灯就会出现一闪之后又悉灭的低频、低亮度的闪光现象，称为阀值闪光现象。

发明内容

本发明为了克服现有的LED调光器容易使负载损坏或出现阈值闪光现象，提供一种过零导通，延时关断的二线型后切调节器及调节方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种二线型后切调节器，包括交流开关电路、过零检测电路、驱动控制电路和供电电路。交流开关电路与负载回路串联。过零检测电路检测交流的输入电流，当输入电流过零点时输出过零信号。驱动控制电路分别连接交流开关电路和过零检测电路，在一个输入电流周期内，当驱动控制电路接收到过零信号时驱动交流开关电路导通，负载被接入电路中，延时一段时间后驱动控制电路输出信号使交流开关电路截止，一段时间小于或等于输入电流的半周期。供电电路分别连接交流开关电路、过零检测电路和驱动控制电路。

于本发明一实施例中，交流开关电路由两个VMOS管反向串联组成，两个VMOS管的控制极均与驱动控制电路相连接。

于本发明一实施例中，二线型后切调节器还包括连接在电路输入端和驱动控制电路之间的电位器，电位器上的阻值决定延时时间的长短。

于本发明一实施例中，驱动控制电路包括比较控制电路、PWM发生器电路和驱动电路，比较控制电路连接电位器和过零检测电路，比较控制电路根据过零检测电路的输出信号和电位器上的阻值控制PWM发生器电路的占空比。

于本发明一实施例中，电位器为按键式开关电位器。

于本发明一实施例中，二线型后切调节器还包括最小限位调节电位器，最小限位调节电位器连接驱动控制电路，最小限位调节电位器决定延时的最短时间。

于本发明一实施例中，交流开关电路和驱动控制电路形成在铝基电路板上。

于本发明一实施例中，供电电路并联在交流开关电路的两端，在交流开关电路的截止时间内，供电电路获得输入电压并经AC-DC转换后形成直流电输出。

于本发明一实施例中，输入电压的范围为220V～240V，频率为50Hz。

本发明另一方面还提供一种二线型后切调节方法，包括：检测交流的输入电流，当输入电流过零点时输出过零信号；在一个输入电流周期内，驱动控制电路接收过零信号并驱动交流开关电路导通，负载被接入电路中；延时一段时间后，驱动控制电路输出信号使交流开关电路截止，一段时间小于或等于输入电流的半周期。

综上所述，本发明提供的二线型后切调节器及调节方法与现有技术相比，具有以下优点：

通过设置过零检测电路来检测交流输入电流，当交流输入电流过零点时驱动控制电路驱动与负载回路串联的交流开关电路导通，实现过零导通。导通延时一段时间后驱动控制电路驱动交流开关电路截止，延时时间的长短将决定输出至负载上的功率，即决定负载的光通量(或光照亮度)，达到调光的目的。本发明提供的二线型后切调节器相比传统的可控硅调光器，其在输入电流过零点时导通，此时输出至负载的电流值较小，不会对负载产生较大的冲击，保证负载在启动时的性能安全稳定，负载使用寿命长。进一步的，相比传统的可控硅调光器，交流开关电路的截止可实现负载电流的完全关断，有效避免了LED灯具阈值闪光现象的发生。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1所示为本发明一实施例提供的二线型后切调节器的电路原理图。

图2所示为图1所示的二线型后切调节器中输入电压波形和输出电压波形的时序图。

具体实施方式

传统的可控硅调光器由于其延时导通，过零关断的特性，使得其在导通时负载上具有较大的开启电流。对于LED灯具等低压器件，可控硅在导通时产生的较大电流会对LED灯具造成冲击，使其发生损坏。此外，由于可控硅截止时无法实现电流的完全关断，该特性将会使具有低启动电压的LED灯具出现阈值闪光的问题。有鉴于此，申请人经过长时间研究之后提供一种过零导通，延时关断，且在关断时能完全关断负载电流的二线型后切调节器及调节方法。

图1所示为本发明一实施例提供的二线型后切调节器的电路原理图。图2所示为图1所示的二线型后切调节器中输入电压波形和输出电压波形的时序图。请一并参阅图1和图2。在图1中L-IN为电源进线，L-OUT为电源出线，N为电源零线。在图2中，UL为输入的交流电压信号，Ulout为经二线型后切器后的输出电压信号。

如图1所示，本实施例提供的二线型后切调节器包括交流开关电路1、过零检测电路2、驱动控制电路3和供电电路4。交流开关电路1与负载回路串联。过零检测电路2检测交流的输入电流，当输入电流过零点时输出过零信号。驱动控制电路3分别连接交流开关电路1和过零检测电路2，在一个输入电流周期内，当驱动控制电路3接收到过零信号时驱动交流开关电路1导通，负载R被接入电路中，延时一段时间后驱动控制电路3输出信号使交流开关电路1截止，一段时间小于或等于输入电流的半周期。供电电路4分别连接交流开关电路1、过零检测电路2和驱动控制电路3。

本发明不对过零检测电路2的具体结构作任何限定。只要能实现过零检测功能的任何现有电路均可用于本发明。于本实施例中，输入电压的范围为220V～240V，频率为50Hz。然而，本发明对此不作任何限定。

本实施例提供的二线型后切调节器中，通过过零检测电路2来检测输入电流，在输入电流过零点时，交流开关电路1导通。此时输入电流值较小，即流过负载R的电流较小，不会对负载R造成冲击，负载可安全启动，具有很好的安全性能。交流开关电路1导通延时一段时间后将截止，在实际使用中，用户可根据负载R的不同使用环境来设置不同的延时时间。于本实施例中，负载R为LED灯具。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，本发明提供的二线型后切调节器同样可以用于调节电扇等产品(需要配置相对应的元器件，不在本例中叙述)。

具体而言，当环境光线较亮时，为达到节能的目的，此时LED灯具的亮度可相对较低，此时设置延时较短的时间，即在一个周期内输出至LED灯具上的功率较低。而在环境光线较暗时，由于需要较好的照明度，此时需要输出至LED灯具上的功率较大，相对应的可设置延时的时间较长。

于本实施例中，二线型后切调节器包括连接在电路输入端和驱动控制电路2之间的电位器5，电位器5上的阻值决定延时时间的长短。驱动控制电路3包括比较控制电路31、PWM发生器电路32和驱动电路33。比较控制电路31连接电位器5和过零检测电路2，比较控制电路31根据过零检测电路2的输出信号和电位器5上的阻值控制PWM发生器电路32的占空比。在实际使用中，用户只需通过调节电位器5的档位(不同的档位对应不同的阻值)即可实现延时时间的控制，即实现LED灯具的调光。

以下将结合图1对采用电位器5和过零检测电路2进行调光的原理进行详细介绍。当输入电流信号过零点时，过零检测电路2输出过零信号。由于受负载性质的影响，如当负载为感性负载时，输入回路的电压与电流上的零点信号之间会存在相位差，过零检测电路2会自动检出回路电流的过零点，比较控制电路31输出信号至PWM发生器电路32，PWM发生器电路32输出导通信号至驱动电路33，驱动电路33驱动交流开关电路1导通。当负载为阻性负载时，过零检测电路2检测到的过零信号即为输入电压过零时刻，两者之间不存在相位差。

当交流开关电路1导通后，比较控制电路31判断电位器5的阻值，具体而言是判断电位器5接入电路部分的阻值占电位器阻值的百分比，比较控制电路31根据这个百分比输出截止信号至PWM发生器电路32，实现PWM信号占空比的控制，即实现交流开关电路1延时时间的控制。实现方式可为：在比较控制电路31内设置一与电位器5串联的充电电容，比较控制电路31获取充电电容上的电压值，当该电压值达到设定的电压阈值时，比较控制电路31输出截止信号至PWM发生器电路32，交流开关电路1截止，充电电容放电。然而，本发明对此不作任何限定。具体而言，当电位器5百分之十接入电路时，此时充电电容达到电压阈值的时间为R1*C*10％，其中R1为定位器5的电阻值，C为充电电容的电容值，即交流开关电路1导通R1*C*10％后关断。而当电位器5百分之百接入电路时，此时充电电容达到电压阈值的时间为R1*C，即交流开关电路导通R1*C后关断。在进行电路设计时，可设置输入电流信号的半周期等于R1*C，即当电位器5全部接入电路时，LED灯具将达到最大亮度。

于本实施例中，电位器5为按键式开关电位器。该种结构的电位器5在关闭或打开LED灯具时灯光亮度的位置不会变化。然而，本发明对电位器5的结构不作任何限定。

在实际使用中，当延时时间很短时，LED灯具在调光过程中可能会出现低亮度闪光现象。为避免该问题，于本实施例中，二线型后切调节器还包括最小限位调节电位器6，最小限位调节电位器6连接驱动控制电路3，于本实施例中，最小限位调节电位器6连接比较控制电路31。最小限位调节电位器6决定延时的最短时间。具体而言，当电位器5接入电路部分的电阻值小于最小限位调节电位器6时，比较控制电路31将延时R2*C时输出截止信号至PWM发生器电路32，交流开关电路1在导通R2*C后截止，其中R2为最小限位调节电位器的阻值。最小限位调节电位器6的作用是调节LED灯具的最小亮度，避免LED灯具在调光范围内出现闪光。于其它实施例中，当负载为电风扇等电感性负载的时候，最小延时时间R2*C不能低于35％，否者就会引起电动机失步现象，产生高压自感脉冲电压而击穿交流开关电路1。

于本实施例中，交流开关电路1由两个VMOS管反向串联组成，两个VMOS管的控制极均与驱动控制电路3相连接。该种结构的交流开关电路在截止时能将电流完全关断，LED负载不会出现闪光现象。此外，该种交流开关电路不仅将开关损坏降至最低，且改善了负载的输出波形，减小对负载的冲击电流，具有更好的调光效果。在实际应用中，当二线型后切调节器功率较大，如达到400W以上时，此时两个VMOS管的功率也将较大，在设计时需要解决散热的问题。为具有更好的散热效果，于本实施例中，设置交流开关电路1和驱动控制电路3形成在既是电路板又是散热板的铝基电路板上。该设计可最大限度的减小二线型后切调节器的体积。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中可采用额外增加散热片来进行散热。

于本实施例中，供电电路4并联在交流开关电路1的两端，在交流开关电路的截止时间内，供电电路4获得输入电压并经AC-DC转换后形成直流电输出。由于交流开关电路1的导通延时时间可变，该特性将使得本实施例提供的供电电路4具有超宽的电压范围。然而，本发明对供电电路4的具体结构不作任何限定。于其它实施例中，可连接外部的直流电源来为交流开关电路1、过零检测电路2和驱动控制电路3供电。

与上述二线型后切调节器相对应的，本实施例还提供一种二线型后切调节方法，包括：

检测交流的输入电流，当输入电流过零点时输出过零信号；

在一个输入电流周期内，驱动控制电路接收过零信号并驱动交流开关电路导通，负载被接入电路中；

延时一段时间后，驱动控制电路输出信号使交流开关截止，所述一段时间小于或等于输入电流的半周期。

综上所述，本发明提供的二线型后切调节器及调节方法通过设置过零检测电路来检测交流输入电流，当交流输入电流过零点时驱动控制电路驱动与负载回路串联的交流开关电路导通，实现过零导通。导通延时一段时间后驱动控制电路驱动交流开关电路截止，延时时间的长短将决定输出至负载上的功率，即决定负载的光通量(或光照亮度)，达到调光的目的。本发明提供的二线型后切调节器相比传统的可控硅调光器，其在输入电流过零点时导通，此时输出至负载的电流值较小，不会对负载产生较大的冲击，保证负载在启动时的性能安全稳定，负载使用寿命长。进一步的，相比传统的可控硅调光器，交流开关电路的截止可实现负载电流的完全关断，有效避免了LED灯具阈值闪光现象的发生。

虽然本发明已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。

Claims (7)

1.一种二线型后切调节器，其特征在于，包括：

交流开关电路，与负载回路串联；

过零检测电路，检测交流的输入电流，当输入电流过零点时输出过零信号；

驱动控制电路，分别连接所述交流开关电路和过零检测电路，在一个输入电流周期内，当所述驱动控制电路接收到过零信号时驱动交流开关电路导通，负载被接入电路中，延时一段时间后驱动控制电路输出信号使交流开关电路截止，所述一段时间小于或等于输入电流的半周期；

供电电路，分别连接所述交流开关电路、过零检测电路和驱动控制电路；

电位器，连接在电路输入端和驱动控制电路之间，电位器上的阻值决定延时时间的长短；

所述驱动控制电路包括比较控制电路、PWM发生器电路和驱动电路，所述比较控制电路连接所述电位器和过零检测电路，所述比较控制电路根据过零检测电路的输出信号和电位器上的阻值控制PWM发生器电路的占空比；

最小限位调节电位器，所述最小限位调节电位器连接所述驱动控制电路的比较控制电路，所述最小限位调节电位器决定延时的最短时间。

2.根据权利要求1所述的二线型后切调节器，其特征在于，所述交流开关电路由两个VMOS管反向串联组成，两个VMOS管的控制极均与驱动控制电路相连接。

3.根据权利要求1所述的二线型后切调节器，其特征在于，所述电位器为按键式开关电位器。

4.根据权利要求1所述的二线型后切调节器，其特征在于，所述交流开关电路和驱动控制电路形成在铝基电路板上。

5.根据权利要求1所述的二线型后切调节器，其特征在于，所述供电电路并联在所述交流开关电路的两端，在交流开关电路的截止时间内，供电电路获得输入电压并经AC-DC转换后形成直流电输出。

6.根据权利要求1所述的二线型后切调节器，其特征在于，所述输入电压的范围为220V～240V，频率为50Hz。

7.一种二线型后切调节方法，其特征在于，包括：

检测交流的输入电流，当输入电流过零点时输出过零信号；

在一个输入电流周期内，驱动控制电路接收过零信号并驱动交流开关电路导通，负载被接入电路中；

延时一段时间后，驱动控制电路输出信号使交流开关电路截止，所述一段时间小于或等于输入电流的半周期。