檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角θ的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角θ的方法，包括與全波整流器中二極管的輸出端并接的非線性電流源；將全波整流器中二極管的寄生電容儲能電壓在可控硅調(diào)光器有輸出之前保持為零，并在全波整流器的交流側(cè)的輸入接近零附近時，將全波整流器中二極管的寄生電容儲能電壓釋放掉，從而以小功耗來精確地檢測可控硅調(diào)光器的輸出導(dǎo)通角θ。
【專利說明】檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及交流直流LED調(diào)光以及功率的控制。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于LED照明可控硅調(diào)光信號檢測方法及相應(yīng)電路(即一種檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法)。
【背景技術(shù)】
[0002]在交流-直流LED可控硅可調(diào)光驅(qū)動電源中，通過可控硅調(diào)光器的導(dǎo)通和截止可以傳遞輸入功率和相應(yīng)的調(diào)光信息，即輸出導(dǎo)通角Θ。所以在一般的運用中，通過檢測可控硅調(diào)光器的輸出導(dǎo)通角Θ來控制交流-直流LED可控硅可調(diào)光驅(qū)動電源的輸出功率和電流。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，最簡單的檢測輸出導(dǎo)通角Θ脈沖的方法是先檢測輸出導(dǎo)通角Θ對應(yīng)的脈沖寬度，再計算導(dǎo)通角Θ對應(yīng)的脈沖寬度對應(yīng)交流市電周期的比例；這種檢測方法的具體實現(xiàn)電路是由交流-直流全波整流器輸出電壓經(jīng)電壓比較器來完成，也就是說，當(dāng)所述的交流-直流全波整流器所輸出的導(dǎo)通角Θ脈沖電壓大于電壓比較器的閥電平時，電壓比較器輸出“I”電平；當(dāng)所述的交流-直流全波整流器所輸出的導(dǎo)通角Θ脈沖電壓小于電壓比較器的閥電平時，電壓比較器輸出“O”電平；為了比較精確的用電壓比較器輸出“I”和“O”電平來反映交流-直流全波整流器所輸出的導(dǎo)通角θ的大小，電壓比較器的閥電平應(yīng)該選擇比較低的值；但是，在交流-直流全波整流器電路中存在寄生的電容，由于寄生的電容的儲能作用，當(dāng)交流-直流全波整流器交流側(cè)瞬時電壓值減小時，交流-直流全波整流器中的二極管因寄生的電容的儲能電壓作用而反向偏置，所以，交流-直流全波整流器的直流側(cè)輸出將并不對應(yīng)其交流側(cè)的輸入。要使得交流-直流全波整流器的直流側(cè)輸出對應(yīng)于其交流側(cè)的輸入，就要去除交流-直流全波整流器中二極管的寄生電容儲能電壓作用，即將寄生電容儲能電壓跟隨交流側(cè)的輸入變化；最直接的辦法是在交流-直流全波整流器中二極管的輸出端并接一恒定電流源Idis，通常，所述的恒定電流源Idis大于Imin(Imin是隨這寄生電容大小及響應(yīng)時間決定的)；通過恒定電流源Idis將全波整流器中二極管的寄生電容儲能電壓釋放掉，從而使得寄生電容儲能電壓跟隨交流側(cè)的輸入變化。這一方法的代價是電流源上的功耗Pdis，即Pdis=VinX Idis，以及其他一些問題使得所得到的輸出波形不能很好地反映導(dǎo)通角Θ的大小。
[0004]在交流-直流LED可控硅可調(diào)光驅(qū)動電源中，檢測交流-直流全波整流器的輸出導(dǎo)通角θ是關(guān)鍵點。而輸出導(dǎo)通角Θ是關(guān)注何時為“1”，何時為“O”；并不關(guān)注這全波整流器的輸出是如何精確地跟隨交流側(cè)的輸入變化，只是要求能精確得出何時為“ I ”，何時為“O”。本發(fā)明就是設(shè)法以盡可能小的功耗來精確地檢測這可控硅調(diào)光器的輸出導(dǎo)通角Θ，何時為“1”，何時為“O”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種如何以盡可能小的功耗來精確地檢測可控娃調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法，包括可控硅調(diào)光器中的全波整流橋以及與可控硅調(diào)光器中的全波整流橋并接的非線性電流源；將全波整流橋的寄生電容儲能電壓在可控硅調(diào)光器有輸出之前保持為零，并在全波整流橋的交流側(cè)的輸入接近零附近時，將全波整流橋的寄生電容儲能電壓釋放掉，從而精確地檢測可控娃調(diào)光器的輸出導(dǎo)通角Θ。
[0007]作為對本發(fā)明所述的檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法的改進(jìn):所述非線性電流源為四端壓控電流源器件，包括檢測外部電壓大小的檢測輸入端G、輸出周期方波脈沖對應(yīng)可控娃調(diào)光器的輸出導(dǎo)通角Θ及相應(yīng)的頻率的輸出控制信號端D、電流輸入端A以及電流入地端K ;在所述檢測輸入端G的輸入電壓Ve由O增加的過程中，電流輸入端A的輸入入地電流Idis由最大電流Imax隨檢測輸入端G的輸入電壓\的增加而減小；當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve大于開啟電壓Vfix時，電流輸入端A的穩(wěn)態(tài)輸入入地電流Idis為零，輸出控制信號端D輸出“I”電平；在所述檢測輸入端G的輸入電壓Ve由開啟電壓Vfix減小的過程中，電流輸入端A的輸入入地電流Idis由零隨檢測輸入端G的輸入電壓Ve的減小而增加；當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve等于O時，電流輸入端A的穩(wěn)態(tài)輸入入地電流Idis達(dá)到最大電流Imx ;輸出控制信號端D輸出“O”電平。
[0008]作為對本發(fā)明所述的檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法的進(jìn)一步改進(jìn):所述非線性電流源包括高壓N溝道MOSFETjgs P溝道M0SFET、電阻Rl以及模塊I ;所述模塊I提供高壓N溝道MOSFET的柵極一固定偏壓Vbias,并將輸入檢測輸入端G的輸入電壓Ve信號整形為方波脈沖輸出的輸出控制信號D1 ;當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve大于開啟電壓Vfix時，輸出控制信號D1為“I”電平；當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve=0，輸出控制信號D1為“O”電平。
[0009]作為對本發(fā)明所述的檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法的進(jìn)一步改進(jìn):非線性電流源包括高壓N溝道MOSFET，低壓P溝道MOSFET、電阻Rl、電阻R2、低壓N溝道MOSFET以及模塊2 ;所述高壓N溝道MOSFET的柵極是由模塊2提供或其他方式提供固定偏壓Vbias ;所述模塊2還將輸入控制端Ve的信號進(jìn)行整形為方波脈沖輸出的輸出控制信號D1 ;所述電阻R2、低壓N溝道MOSFET和輸出控制信號D1通過高壓N溝道MOSFET構(gòu)成了輸出控制信號D1控制的開關(guān)電流Id ;所述模塊2還控制低壓N溝道MOSFET，構(gòu)成輸出控制信號D1控制的開關(guān)電流Id ;當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve大于開啟電壓Vfix時,輸出控制信號D1為“I”電平；當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve=O時，輸出控制信號D1為“O”電平。
[0010]作為對本發(fā)明所述的檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法的進(jìn)一步改進(jìn):非線性電流源包括高壓N溝道M0SFET、低壓N溝道M0SFET、電阻Rl以及模塊3 ;所述模塊3還將輸入檢測輸入端G的輸入電壓Ve的信號經(jīng)內(nèi)置的開啟電壓Vfix整形為方波脈沖輸出的輸出控制信號D1 ;所述高壓N溝道MOSFET的柵極是由模塊3提供或其他方式提供的固定偏壓Vbias ;所述高壓N溝道M0SFET、電阻Rl以及低壓N溝道MOSFET通過高壓N溝道MOSFET構(gòu)成了輸出控制信號D1控制的開關(guān)電流Id ;所述模塊3還控制低壓N溝道MOSFET，即構(gòu)成輸出控制信號D1控制的開關(guān)電流Id ;當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve大于開啟電壓Vfix時,輸出控制信號D1為“I”電平；當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve小于開啟電壓Vfix時,輸出控制信號D1S “O”電平。[0011]作為對本發(fā)明所述的檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法的進(jìn)一步改進(jìn):所述模塊1、模塊2及模塊3均可以由比較器以及邏輯電路構(gòu)成。
[0012]作為對本發(fā)明所述的檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法的進(jìn)一步改進(jìn):所述模塊1、模塊2及模塊3內(nèi)均設(shè)置有回差電壓Λ V。
[0013]本發(fā)明的檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法中，通過將全波整流橋的寄生電容儲能電壓在可控硅調(diào)光器有輸出之前保持為零，并在全波整流橋交流側(cè)的輸入接近零附近將全波整流橋的寄生電容儲能電壓釋放掉，從而可以以盡可能小的功耗來精確地檢測可控娃調(diào)光器的輸出導(dǎo)通角Θ。
[0014]對外而言，以上過程中所需要的非線性電流源為一個四端壓控電流源器件(如圖1所示，包括檢測輸入端G、輸出控制信號端D、電流輸入端A和電流入地端K);檢測輸入端G檢測外部電壓大??；輸出控制信號端D輸出周期方波脈沖對應(yīng)可控硅調(diào)光器的輸出導(dǎo)通角Θ及相應(yīng)的頻率；非線性電流源的另兩端為電流輸入端A和電流入地端K。隨著檢測輸入端G的輸入電壓Ve由O增加，電流輸入端A的輸入入地電流Idis由最大電流Imax隨檢測輸入端G的輸入電壓Ve的增加而減小(由于環(huán)路的正反饋作用，通常這一過程時間比較短);當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve大于開啟電壓Vfix時，電流輸入端A的穩(wěn)態(tài)輸入入地電流Idis為零，輸出控制信號端D的輸出為“I”電平。隨著檢測輸入端G的輸入電壓Ve由開啟電壓Vfix減小，電流輸入端A的輸入入地電流Idis由零隨檢測輸入端G的輸入電壓Ve的減小而增加(由于環(huán)路的正反饋作用，通常這一過程時間比較短)；當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve等于O時，電流輸入端A的穩(wěn)態(tài)輸入入地電流Idis達(dá)到最大電流Imax ;輸出控制信號端D的輸出為“O”電平。
[0015]當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve大于開啟電壓Vfix時,輸出控制信號端D為“I”電平；非線性電流源的輸入入地電流Idis為零，對應(yīng)非線性電流源的功耗是Pdis:
[0016]Pdis = Vin.Idis(Vg > Vfix) = Vin.0 = O (I)
[0017]式中，Vin是全波整流器輸出電壓；IDIS是電流源的輸入入地電流，即為O。
[0018]當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve小于開啟電壓Vfix時，非線性電流源的輸入電流為Idis (Vg)，其對應(yīng)的瞬時功耗是全波整流器輸出電壓Vin的函數(shù)Pdis (Vin):
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法，包括可控硅調(diào)光器中的全波整流橋以及與可控硅調(diào)光器中的全波整流橋并接的非線性電流源；其特征是:將全波整流橋的寄生電容儲能電壓在可控硅調(diào)光器有輸出之前保持為零，并在全波整流橋的交流側(cè)的輸入接近零附近時，將全波整流橋的寄生電容儲能電壓釋放掉，從而精確地檢測可控硅調(diào)光器的輸出導(dǎo)通角Θ。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法，其特征是:所述非線性電流源為四端壓控電流源器件，包括檢測外部電壓大小的檢測輸入端G、輸出周期方波脈沖對應(yīng)可控娃調(diào)光器的輸出導(dǎo)通角Θ及相應(yīng)的頻率的輸出控制信號端D、電流輸入端A以及電流入地端K; 在所述檢測輸入端G的輸入電壓Ve由O增加的過程中，電流輸入端A的輸入入地電流Idis由最大電流Iim隨檢測輸入端G的輸入電壓Ve的增加而減??；當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve大于開啟電壓Vfix時，電流輸入端A的穩(wěn)態(tài)輸入入地電流Idis為零，輸出控制信號端D輸出“I”電平； 在所述檢測輸入端G的輸入電壓Ve由開啟電壓Vfix減小的過程中，電流輸入端A的輸入入地電流Idis由零隨檢測輸入端G的輸入電壓Ve的減小而增加；當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve等于O時，電流輸入端A的穩(wěn)態(tài)輸入入地電流Idis達(dá)到最大電流Imax ;輸出控制信號端D輸出“O”電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法，其特征是:所述非線性電流源包括高壓N溝道MOSFETjgs P溝道M0SFET、電阻Rl以及模塊I ; 所述模塊I提供高壓N溝道MOSFET的柵極一固定偏壓Vbias,并將輸入檢測輸入端G的輸入電壓Ve信號整形為方波脈沖輸出的輸出控制信號D1 ； 當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve大于開啟電壓Vfix時,輸出控制信號D1為“I”電平； 當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve=0，輸出控制信號D1為“O”電平。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法，其特征是:非線性電流源包括高壓N溝道M0SFET，低壓P溝道M0SFET、電阻R1、電阻R2、低壓N溝道MOSFET以及模塊2 ； 所述高壓N溝道MOSFET的柵極由模塊2提供或其他方式提供的固定偏壓Vbias ； 所述模塊2還將輸入控制端Ve的信號進(jìn)行整形為方波脈沖輸出的輸出控制信號D1 ；所述電阻R2、低壓N溝道MOSFET和輸出控制信號D1通過高壓N溝道MOSFET構(gòu)成輸出控制信號D1控制的開關(guān)電流Id; 所述模塊2還控制低壓N溝道MOSFET，構(gòu)成輸出控制信號D1控制的開關(guān)電流Id ； 當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve大于開啟電壓Vfix時,輸出控制信號D1為“I”電平； 當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve=O時，輸出控制信號D1為“O”電平。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法，其特征是:非線性電流源包括高壓N溝道MOSFETjgs N溝道M0SFET、電阻Rl以及模塊3 ； 所述模塊3還將輸入檢測輸入端G的輸入電壓Ve的信號經(jīng)內(nèi)置的開啟電壓Vfix整形為方波脈沖輸出的輸出控制信號D1 ； 所述高壓N溝道MOSFET的柵極是由模塊3提供或其他方式提供的固定偏壓Vbias ； 所述高壓N溝道M0SFET、電阻Rl以及低壓N溝道MOSFET通過高壓N溝道MOSFET構(gòu)成了輸出控制信號D1控制的開關(guān)電流Id ； 所述模塊3還控制低壓N溝道MOSFET，構(gòu)成輸出控制信號D1控制的開關(guān)電流Id ； 當(dāng)檢測輸入端G的輸入電壓Ve大于開啟電壓Vfix時，輸出控制信號D1為“I”電平；當(dāng) 檢測輸入端G的輸入電壓Ve小于開啟電壓Vfix時,輸出控制信號D1為“O”電平。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4和5所述的檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法，其特征是:所述模塊1、模塊2及模塊3均由比較器以及邏輯電路構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測可控硅調(diào)光器輸出導(dǎo)通角Θ的方法，其特征是:所述模塊1、模塊2及模塊3內(nèi)均設(shè)置有回差電壓Λ V。
【文檔編號】H05B37/02GK103687242SQ201310698349
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】魏其萃, 翁大豐 申請人:魏其萃