專利名稱：一種可控硅調(diào)光電路、調(diào)光方法以及應(yīng)用其的一種led驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于驅(qū)動燈負載的調(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)動器。
背景技術(shù)：
對照明領(lǐng)域而言，由于可控硅相控(斬波法)調(diào)光方法具有體積小、價格合理和調(diào) 光功率范圍寬的優(yōu)點，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，實現(xiàn)對燈負載的調(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。可控硅整流元件 106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，當控制極的電壓大于一定電壓時，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)通角相對于交流輸入源101的相位。從圖IB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刻、(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Vtegl，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0 π區(qū)間)中，0 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 π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IB中 的斜線部分)。同樣在正弦交流電的負半周，在t2時刻(即相位角wt2)施加觸發(fā)脈沖Vteg2， 使其導(dǎo)通。如此周而復(fù)始，對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Va。in，經(jīng)過整流橋107進行整流后，獲得一直流電壓Vdcdn，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)動器111對負載112進行控制，從而使 得負載112的發(fā)光越亮。由于可控硅整流元件通過零交點時處于關(guān)閉狀態(tài)，傳統(tǒng)的交流/直流切換模式 LED驅(qū)動器會關(guān)閉，同時無法驅(qū)動LED的負載。因此，可控硅調(diào)光器在極低導(dǎo)通角的狀況下， 人眼將會辨識出LED負載在兩倍頻率(如100Hz/120Hz)下的短開啟時間，造成眼睛看的出 的閃爍效果?，F(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)光性能將會降低，因 此現(xiàn)有的可控硅調(diào)光電路的通用性不強。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；而當另一可控硅整流元件的起始導(dǎo)通角為75°相角時，如果再使用 同樣的可控硅調(diào)光電路，則負載可調(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)明的一種可控硅調(diào)光電路的一實施例，用以接收一缺相的直流電壓信 號，所述缺相的直流電壓信號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，所述可控硅調(diào)光電路根據(jù)所述 缺相的直流電壓信號產(chǎn)生一調(diào)光信號以調(diào)節(jié)后續(xù)LED燈負載的亮度，包括一導(dǎo)通相角信號發(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，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；一調(diào)光信號發(fā)生電路，其與所述導(dǎo)通相角信號發(fā)生電路連接，用以接收所述控制 信號、一可調(diào)節(jié)信號和一箝位電壓信號以產(chǎn)生一調(diào)光信號，通過設(shè)置由所述箝位電壓信號 確定的一定值信號選擇調(diào)光相角范圍幅度；并通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)信號，調(diào)整所述調(diào)光信 號的幅值，以將所述可控硅調(diào)光電路的調(diào)光相角范圍進行相應(yīng)的平移。優(yōu)選的，調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)信號，使得當可調(diào)節(jié)信號大于控制信號時，調(diào)光信號為最小值，LED燈處于關(guān)斷即最小亮度狀 態(tài)；當控制信號與可調(diào)節(jié)信號的差值大于所述定值信號時，調(diào)光信號為最大值，LED燈 處于全亮即最大亮度狀態(tài)；當可調(diào)節(jié)信號大于控制信號與所述定值信號之差，而小于控制信號時，調(diào)光信號 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)。進一步的，所述導(dǎo)通相角信號發(fā)生電路進一步包括相角檢測電路，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，以輸出一檢測電壓信號；控制信號發(fā)生電路，與所述相角檢測電路連接，用以接收所述檢測電壓信號，以獲 得一相對平滑的表征可控硅整流元件導(dǎo)通相角范圍的控制信號。進一步的，所述相角檢測檢測電路進一步包括一穩(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。進一步的，所述控制信號發(fā)生電路進一步包括方波信號發(fā)生電路和濾波電路；所 述方波信號發(fā)生電路與所述相角檢測電路連接，用以接收所述檢測電壓信號，并產(chǎn)生第一方波信號，所述第一方波信號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 所述方波信號發(fā)生電路連接，用以接收所述方波信號，并對其進行濾波運算，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。優(yōu)選的，所述方波信號發(fā)生電路為一電流比較電路，其一端接收表征所述檢測電 壓信號的電流信號，另一端接收一基準電流源信號，從而獲得第一方波信號，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。優(yōu)選的，所述方波信號發(fā)生電路為一電壓比較電路，將所述檢測電壓信號與一基 準電壓進行比較，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。進一步的，所述控制信號發(fā)生電路進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，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 接點的電壓作為所述控制信號。進一步的，所述調(diào)光信號發(fā)生電路進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，第二輸入端接收一鋸齒波信 號，并進行比較，以在其輸出端輸出第二方波信號；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和所述箝 位電壓，從而輸出所述調(diào)光信號。進一步的，所述調(diào)光信號發(fā)生電路進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和所述可調(diào)節(jié)信號，以產(chǎn)生一谷底值為所述可調(diào)節(jié)信號，峰值為 所述固定值信號和所述可調(diào)節(jié)信號之和的鋸齒波信號，并輸入至所述第一比較電路。進一步的，所述平均值電路進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，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；第二濾波電路中的電阻和電容的公共連接點上的電壓作為所述調(diào) 光信號。進一步的，所述調(diào)光信號發(fā)生電路進一步包括，控制信號輸入電路、可調(diào)節(jié)信號輸 入電路、差值運算電路、濾波電路和箝位電路；其中，控制信號輸入電路用以接收所述控制信號，并將其轉(zhuǎn)換為第一電流信號；可調(diào)節(jié)信號輸入電路用以接收所述可調(diào)節(jié)信號，并將其轉(zhuǎn)換為第二電流信號；差值運算電路接收所述第一電流信號和第二電流信號，并進行差值運算，并輸出 一差值電流信號；濾波電路接收所述差值電流信號并進行濾波處理，其輸出作為所述調(diào)光信號；箝位電路接收所述箝位電壓信號和所述調(diào)光信號，當調(diào)光信號大于所述箝位電壓 信號時，將調(diào)光信號強制箝位至所述箝位電壓信號。優(yōu)選的，所述差值運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，第五晶體管接收所 述第二電流信號，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和第二電流信號的差值電流信號。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；接收所述缺相的交流電壓信號，并將其整流為一缺相的直流電壓信號；檢測所述缺相的直流電壓信號，并將其轉(zhuǎn)換為與導(dǎo)通相角范圍成比例的控制信 號；接收所述控制信號、一可調(diào)節(jié)信號和一箝位電壓信號以產(chǎn)生一調(diào)光信號，通過設(shè) 置由所述箝位電壓信號確定的一定值信號選擇調(diào)光相角范圍幅度；通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)信號，調(diào)整所述調(diào)光信號的幅值，以將所述可控硅調(diào)光電路 的調(diào)光相角范圍進行相應(yīng)的平移。進一步的，所述控制信號的發(fā)生步驟還包括將所述缺相的直流電壓信號進行箝位和比較，以轉(zhuǎn)換為一表征導(dǎo)通相角范圍的第
一方波信號；接收所述第一方波信號，并對其進行濾波運算，以獲得與導(dǎo)通相角范圍成比例的 控制信號。進一步的，所述調(diào)光信號的發(fā)生信號還包括將所述控制信號和一鋸齒波信號進行比較，以獲得第二方波信號；接收所述第二方波信號和所述箝位電壓信號，以對其進行平均值運算，運算結(jié)果 作為所述調(diào)光信號。進一步的，所述鋸齒波信號的發(fā)生步驟還包括接收一固定值信號和所述可調(diào)節(jié)信號，以產(chǎn)生一谷底值為所述可調(diào)節(jié)信號，峰值 為所述固定值信號和所述可調(diào)節(jié)信號之和的鋸齒波信號。進一步的，所述調(diào)光信號的發(fā)生步驟還包括接收所述控制信號，并將其轉(zhuǎn)換為第一電流信號；接收所述可調(diào)節(jié)信號，并將其轉(zhuǎn)換為第二電流信號；對所述第一電流信號和第二電流信號進行差值運算，并輸出一差值電流信號；對所述差值電流信號并進行濾波處理，其輸出作為所述調(diào)光信號。進一步的，所述調(diào)光信號的發(fā)生步驟還包括對所述調(diào)光信號根據(jù)所述箝位電壓信號進行箝位，當調(diào)光信號大于所述箝位電壓 信號時，將調(diào)光信號強制箝位至所述箝位電壓信號。依據(jù)本發(fā)明的一種LED驅(qū)動電路的一實施例，包括所述的可控硅調(diào)光電路，還包 括功率級電路、邏輯/驅(qū)動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，并產(chǎn)生一與導(dǎo)通相 角范圍相關(guān)的調(diào)光信號；誤差放大電路接收所述調(diào)光信號和表征所述功率級電路輸出電壓的反饋電壓信 號，其誤差運算結(jié)果輸入至邏輯/驅(qū)動電路；邏輯驅(qū)動電路接收所述誤差運算結(jié)果，以根據(jù)所述調(diào)光信號和表征功率級電路輸 出電壓的反饋電壓信號，產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動信號來控制功率級電路，從而輸出一定的電壓信 號以驅(qū)動負載LED燈，并且使得LED燈的亮度可以根據(jù)所述調(diào)光信號進行相應(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，至少可以實現(xiàn)以下有益效果(1)可以選擇在合適的對應(yīng)的電壓幅值較高的角度范圍進行調(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，不會存在負載燈閃爍的現(xiàn)象。(2)通過對調(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IA所示為采用現(xiàn)有技術(shù)的一種可控硅調(diào)光電路的原理框圖；圖IB所示為圖IA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)光方法的一實施例的流程圖；圖6所示為依據(jù)本發(fā)明的一種LED驅(qū)動電路的一實施例的電路原理框圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的幾個優(yōu)選實施例進行詳細描述，但本發(fā)明并不僅僅限于 這些實施例。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。為了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實施例中詳細說明了具體的細 節(jié)，而對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。與圖IA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)明第一實施例的 可控硅調(diào)光電路增加了導(dǎo)通相角信號發(fā)生電路201和調(diào)光信號發(fā)生電路202。導(dǎo)通相角信號發(fā)生電路201與所述整流器107的輸出連接，通過對整流橋輸出的 缺相的直流電壓Vdcdn進行檢測，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
巧 Vctrl0調(diào)光信號發(fā)生電路202接收所述導(dǎo)通相角信號發(fā)生電路201輸出的控制信號 V。tel、一可調(diào)節(jié)信號Vatu和一箝位電壓信號v。lamp，并據(jù)此產(chǎn)生調(diào)光信號tef。通過設(shè)置由所述箝位電壓信號確定的一定值信號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Vadj，調(diào)整所述調(diào)光信號的幅值Vref，以將所述可控硅調(diào)光電路的 調(diào)光相角范圍進行相應(yīng)的平移。調(diào)光信號Vref、可調(diào)節(jié)信號Vatu、控制信號和箝位電壓信號之間的關(guān)系可以設(shè)置為 當可調(diào)節(jié)信號Vadj大于控制信號Vetel時，調(diào)光信號Vref為最小值，LED燈處于關(guān)斷 即最小亮度狀態(tài)；當控制信號V。tel與可調(diào)節(jié)信號Vatu的差值大于所述定值信號Vfix時，調(diào)光信號Vref 為最大值，LED燈處于全亮即最大亮度狀態(tài)；當可調(diào)節(jié)信號Vatu大于控制信號V。tel與所述定值信號Vfix之差，而小于控制信號 時，調(diào)光信號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?，所述可調(diào)節(jié)信號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)， 負載LED燈處于關(guān)斷狀態(tài)。固定值信號確定了調(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，負載LED燈的亮度最大，在150°相角處，負載 LED燈的亮度最小。由于150°相角或者20°相角對應(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，此時電路效率較低，且容易 出現(xiàn)負載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)光電路的實施例，通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié) 信號va(U，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)。固定值信號確定了調(diào)光角度范圍幅值，假設(shè)定值信號Vfix確定的調(diào)光角度范圍幅值為 60°，則此時的調(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IA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)?30° -150°，顯然調(diào)光相角范圍變小了，負載LED的亮度范圍變?yōu)?0°相角對應(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)光電路的實施例，通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié) 信號Vadj和設(shè)置定值信號Vfix，可以將調(diào)光相角范圍調(diào)整為30° -160°，在30°相角處，負 載LED燈的亮度最大，在160°處，負載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)動器中，通常整流橋107輸出的直流電壓Vdein均會通 過一電容值較大的電容110對其進行濾波以獲得一相對平滑的直流電壓，以對后續(xù)電路進 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IB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Vadj和設(shè)置定值信 號Vfix，可以將調(diào)光相角范圍調(diào)整為落在30° -90°范圍內(nèi)，顯然此時電路功率因數(shù)會比其 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)光電路的第二實施例的電路原理框圖。 在該實施例中，導(dǎo)通相角信號發(fā)生電路201包括相角檢測電路306和控制信號發(fā)生電路 313 ；調(diào)光信號發(fā)生電路202包括比較電路314和平均值電路317。相角檢測電路306接收整流橋107輸出的缺相的直流電壓信號Vdein,以獲得一表 征所述可控硅整流元件導(dǎo)通相角范圍P的一檢測電壓信號，其為一矩形波信號?？刂菩盘柊l(fā)生電路313接收所述檢測電壓信號，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V。tel，其為一平滑的直流信號。比較電路314接收所述控制信號V。tel和一鋸齒波信號Vsaw，以輸出一方波信號；所 述鋸齒波信號Vsaw的峰峰值為一固定值，其谷底值可以進行調(diào)節(jié)；通過對谷底值的調(diào)節(jié)可 以調(diào)節(jié)所述方波信號的占空比。并且，鋸齒波信號Vsaw的頻率可以設(shè)置為較高的頻率，使得 方波信號的頻率提高，后續(xù)電路器件參數(shù)可以設(shè)置相對小一些，便于電路的集成。平均值電路317，接收所述方波信號，并對其進行平均值運算，運算結(jié)果作為所述 調(diào)光信號，以調(diào)節(jié)負載LED燈的亮度。進一步的，所述相角檢測電路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，其公共連接點為B點；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，其公共連接點為C點；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，漏極連接至整流橋107的第一輸出端，源極連接至電阻 304。當可控硅整流元件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，B點的電壓被箝位至穩(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點獲得所述檢測電壓信號V。n，其近似為一矩形波信號，其中電壓持續(xù)時間約為可控硅整 流元件106的導(dǎo)通時間。進一步的，所述控制信號發(fā)生電路313包括方波信號發(fā)生電路313-1和濾波電路 313-2;其中，方波信號發(fā)生電路313-1接收所述檢測電壓信號V。n，并將其轉(zhuǎn)換為一方波信 號，其高電平或者低電平的時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，并進行濾波運算，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)系的一相對平滑的控制信號V。tel。方波信號發(fā)生電路313-1進一步包括電阻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，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C點的電壓大于晶體管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;當鏡像電流大于電流源310的電流 時，D點的電壓為低，當鏡像電流小于電流源310的電流時，D點的電壓為高，從而在D點獲 得一方波信號，其低電平的時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，輸出端依次串聯(lián)連接電阻308和電容309，以對其進行濾波，電阻308 和電容309的公共連接點為E點，從而在E點處獲得所述控制信號V。tel。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ρ ,則控制信號V。tel的數(shù)值為
權(quán)利要求
1.一種可控硅調(diào)光電路，用以接收一缺相的直流電壓信號，所述缺相的直流電壓信號 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，所述可控硅調(diào)光電路根據(jù)所述缺相的直流電壓信號產(chǎn)生一調(diào) 光信號以調(diào)節(jié)后續(xù)LED燈負載的亮度，其特征在于，包括一導(dǎo)通相角信號發(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，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；一調(diào)光信號發(fā)生電路，其與所述導(dǎo)通相角信號發(fā)生電路連接，用以接收所述控制信號、 一可調(diào)節(jié)信號和一箝位電壓信號以產(chǎn)生一調(diào)光信號，通過設(shè)置由所述箝位電壓信號確定的 一定值信號選擇調(diào)光相角范圍幅度；并通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)信號，調(diào)整所述調(diào)光信號的幅 值，以將所述可控硅調(diào)光電路的調(diào)光相角范圍進行相應(yīng)的平移。
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，調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)信號，使得當可調(diào)節(jié)信號大于控制信號時，調(diào)光信號為最小值，LED燈處于關(guān)斷即最小亮度狀態(tài)；當控制信號與可調(diào)節(jié)信號的差值大于所述定值信號時，調(diào)光信號為最大值，LED燈處于全亮即最大亮度狀態(tài)；當可調(diào)節(jié)信號大于控制信號與所述定值信號之差，而小于控制信號時，調(diào)光信號在最 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)。
3.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)通相角信號發(fā)生電路 進一步包括相角檢測電路，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，以輸出一檢測電壓信號；控制信號發(fā)生電路，與所述相角檢測電路連接，用以接收所述檢測電壓信號，以獲得一 相對平滑的表征可控硅整流元件導(dǎo)通相角范圍的控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可控硅調(diào)光電路，其特征在于，所述相角檢測檢測電路進一 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。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可控硅調(diào)光電路，其特征在于，所述控制信號發(fā)生電路進一 步包括方波信號發(fā)生電路和濾波電路；所述方波信號發(fā)生電路與所述相角檢測電路連接， 用以接收所述檢測電壓信號，并產(chǎn)生第一方波信號，所述第一方波信號表征所述可控硅整 流元件的導(dǎo)通相角范圍；所述濾波電路與所述方波信號發(fā)生電路連接，用以接收所述方波 信號，并對其進行濾波運算，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。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可控硅調(diào)光電路，所述方波信號發(fā)生電路為一電流比較電 路，其一端接收表征所述檢測電壓信號的電流信號，另一端接收一基準電流源信號，從而獲 得第一方波信號，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。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可控硅調(diào)光電路，其特征在于，所述方波信號發(fā)生電路為一 電壓比較電路，將所述檢測電壓信號與一基準電壓進行比較，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。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可控硅調(diào)光電路，其特征在于，所述控制信號發(fā)生電路進一 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，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的電壓作為所述控制信號。
9.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)光信號發(fā)生電路進一 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，第二輸入端接收一鋸齒波信號， 并進行比較，以在其輸出端輸出第二方波信號；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和所述箝位電 壓，從而輸出所述調(diào)光信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可控硅調(diào)光電路，其特征在于，所述調(diào)光信號發(fā)生電路進一 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和所述可調(diào)節(jié)信號，以 產(chǎn)生一谷底值為所述可調(diào)節(jié)信號，峰值為所述固定值信號和所述可調(diào)節(jié)信號之和的鋸齒波 信號，并輸入至所述第一比較電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可控硅調(diào)光電路，其特征在于，所述平均值電路進一步包括 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，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；第二濾波電路中的電阻 和電容的公共連接點上的電壓作為所述調(diào)光信號。
12.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)光信號發(fā)生電路進一步 包括，控制信號輸入電路、可調(diào)節(jié)信號輸入電路、差值運算電路、濾波電路和箝位電路;其中，控制信號輸入電路用以接收所述控制信號，并將其轉(zhuǎn)換為第一電流信號；可調(diào)節(jié)信號輸入電路用以接收所述可調(diào)節(jié)信號，并將其轉(zhuǎn)換為第二電流信號；差值運算電路接收所述第一電流信號和第二電流信號，并進行差值運算，并輸出一差 值電流信號；濾波電路接收所述差值電流信號并進行濾波處理，其輸出作為所述調(diào)光信號；箝位電路接收所述箝位電壓信號和所述調(diào)光信號，當調(diào)光信號大于所述箝位電壓信號 時，將調(diào)光信號強制箝位至所述箝位電壓信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的可控硅調(diào)光電路，其特征在于，所述差值運算電路為一電 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，第五晶體管接收所述第二電流信號，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和第二電流信號的差值 電流信號。
14.一種可控硅調(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；接收所述缺相的交流電壓信號，并將其整流為一缺相的直流電壓信號；檢測所述缺相的直流電壓信號，并將其轉(zhuǎn)換為與導(dǎo)通相角范圍成比例的控制信號；接收所述控制信號、一可調(diào)節(jié)信號和一箝位電壓信號以產(chǎn)生一調(diào)光信號，通過設(shè)置由 所述箝位電壓信號確定的一定值信號選擇調(diào)光相角范圍幅度；通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)信號，調(diào)整所述調(diào)光信號的幅值，以將所述可控硅調(diào)光電路的調(diào) 光相角范圍進行相應(yīng)的平移。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的可控硅調(diào)光方法，其特征在于，還包括當可調(diào)節(jié)信號大于控制信號時，調(diào)光信號為最小值，LED燈處于關(guān)斷即最小亮度狀態(tài)； 當控制信號與可調(diào)節(jié)信號的差值大于所述定值信號時，調(diào)光信號為最大值，LED燈處于 全亮即最大亮度狀態(tài)；當可調(diào)節(jié)信號大于控制信號與所述定值信號之差，而小于控制信號時，調(diào)光信號在最 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)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14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進行箝位和比較，以轉(zhuǎn)換為一表征導(dǎo)通相角范圍的第一方 波信號；接收所述第一方波信號，并對其進行濾波運算，以獲得與導(dǎo)通相角范圍成比例的控制信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的可控硅調(diào)光方法，其特征在于，還包括 將所述控制信號和一鋸齒波信號進行比較，以獲得第二方波信號；接收所述第二方波信號和所述箝位電壓信號，以對其進行平均值運算，運算結(jié)果作為 所述調(diào)光信號。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的可控硅調(diào)光方法，其特征在于，還包括接收一固定值信號和所述可調(diào)節(jié)信號，以產(chǎn)生一谷底值為所述可調(diào)節(jié)信號，峰值為所 述固定值信號和所述可調(diào)節(jié)信號之和的鋸齒波信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求14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，并將其轉(zhuǎn)換為第一電流信號；接收所述可調(diào)節(jié)信號，并將其轉(zhuǎn)換為第二電流信號；對所述第一電流信號和第二電流信號進行差值運算，并輸出一差值電流信號； 對所述差值電流信號并進行濾波處理，其輸出作為所述調(diào)光信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的可控硅調(diào)光方法，其特征在于，還包括對所述調(diào)光信號根據(jù)所述箝位電壓信號進行箝位，當調(diào)光信號大于所述箝位電壓信號 時，將調(diào)光信號強制箝位至所述箝位電壓信號。
21.—種LED驅(qū)動電路，其特征在于，包括權(quán)利要求1-13任一項所述的可控硅調(diào)光電 路，還包括功率級電路、邏輯/驅(qū)動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，并產(chǎn)生一與導(dǎo)通相角范 圍相關(guān)的調(diào)光信號；誤差放大電路接收所述調(diào)光信號和表征所述功率級電路輸出電壓的反饋電壓信號，其 誤差運算結(jié)果輸入至邏輯/驅(qū)動電路；邏輯驅(qū)動電路接收所述誤差運算結(jié)果，以根據(jù)所述調(diào)光信號和表征功率級電路輸出電 壓的反饋電壓信號，產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動信號來控制功率級電路，從而輸出一定的電壓信號以 驅(qū)動負載LED燈，并且使得LED燈的亮度可以根據(jù)所述調(diào)光信號進行相應(yīng)的亮度調(diào)節(jié)。
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，以產(chǎn)生一調(diào)光信號以調(diào)節(jié)后續(xù)LED燈負載的亮度，包括一導(dǎo)通相角信號發(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，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；一調(diào)光信號發(fā)生電路，其與所述導(dǎo)通相角信號發(fā)生電路連接，用以接收所述控制信號、一可調(diào)節(jié)信號和一箝位電壓信號以產(chǎn)生一調(diào)光信號，通過設(shè)置由所述箝位電壓信號確定的一定值信號選擇調(diào)光相角范圍幅度；并通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)信號，調(diào)整所述調(diào)光信號的幅值，以將所述可控硅調(diào)光電路的調(diào)光相角范圍進行相應(yīng)的平移。
文檔編號H05B37/02GK102143638SQ20111008921
公開日2011年8月3日 申請日期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 申請人:杭州矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)有限公司