CN101291560A

CN101291560A - 应用于单线制照明控制线路的调光控制电路

Info

Publication number: CN101291560A
Application number: CNA2007100088493A
Authority: CN
Inventors: 李佳伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2008-10-22

Abstract

本发明公开了一种应用于单线制照明控制线路的调光控制电路，其包括串接于火线上的输入控制电路和跨接于火线与中性线之间的执行控制电路。通过输入控制电路将调光动作转为两种起使电压信号，再通过执行控制电路将收到的电压信号转为跳频灯电流控制动作，完成调光功能。本发明通过选择正确的频点，采取灯回路最小负载(单灯工作)时20％亮度正常启辉，保证全程调光过程回路电流的连续及满足可控硅的最小维持电流，可跳频工作，回避调光时工作频率偏离谐振点后不稳定问题，保证灯亮度在100％～20％的可靠调光。

Description

应用于单线制照明控制线路的调光控制电路

技术领域

本发明涉及一种照明控制线路的调光控制电路，尤其是应用于单线制照明控制线路的调光控制电路。

背景技术

目前现有的照明控制线路大多采用可控硅相控方式进行调光，通过可控硅控制交流电源的整个周期中的导通部分，由镇流器接收导通时间，转换为电压变化，再控制压控振荡器改变镇流器工作频率，达到调光目的。这种调光电路由于可控硅的固有特性，受镇流器负载影响，可控硅触发后会引起“振荡”，即触发后电流下降到维持电流以下，从而导致双向可控硅的触发并随之关断，在每个半周期这种现象将可能出现几次，此问题将引起灯闪烁现象。且由于现有调光镇流器电路固有特性，在低亮度时频率升高，会偏离谐振点，而此时由于灯管在低亮度时管压升高，则会引起电路不稳定，灯也会闪烁。

发明内容

本发明的目的是提供一种可保证灯亮度在100％-20％之间可靠调光不会引起灯闪烁现象的应用于单线制照明控制线路的调光控制电路。

本发明的技术方案是这样的：应用于单线制照明控制线路的调光控制电路，包括串接于火线上的输入控制电路和跨接于火线与中性线之间的执行控制电路；上述输入控制电路包括串接于火线上的双向可控硅和输出端连接于上述双向可控硅触发端的可将调光控制指令转为交流电源的初始导通电压信号的过零触发电路；上述执行控制电路包括接口电平取样电路、电压频率转换电路和灯驱动控制电路，上述接口电平取样电路的输入端连接交流电源、输出端连接上述电压频率转换电路的输入端，上述电压频率转换电路的输出端连接上述灯驱动控制电路的输入端，完成将电压信号转化为脉宽调制信号输出，并与电源频率同步，控制灯驱动控制电路的频率变化；上述灯驱动控制电路包括压控振荡器及其外围元件和半桥式逆变电路，上述电压频率转换电路的输出端连接上述压控振荡器的信号输入端，上述压控振荡器的设置端连接有初始频率设置电路。

上述过零触发电路包括过零识别电路、调亮开关、调暗开关和控制芯片；上述过零识别电路的输出端连接于上述控制芯片的输入端；上述调亮开关和调暗开关分别连接于上述控制芯片的控制输入端和火线之间，分别向上述控制芯片输入代表某一初始导通电压的控制信号；上述控制芯片的输出端连接上述双向可控硅的触发端，向上述双向可控硅的触发端输出数字控制信号。

上述调亮开关和调暗开关所代表的初始导通电压的控制角皆小于20°。

上述电压频率转换电路的输出端连接有红外接口。

采用上述方案后，本发明的应用于单线制照明控制线路的调光控制电路，通过灯驱动控制电路的初始频率设置电路设置脉宽调制信号为0时的振荡频率时正好灯不能被点亮，及这时压控振荡器所产生的回路电流使过零触发电路及双向可控硅满足最小工作电流需要；而脉宽调制信号为1时的频率正好是灯回路的谐振点，这样才能保证灯在任何亮度下的正常启辉(即灯可以20％的亮度启辉，而无需象目前的调光系统需要先全亮开始，再转低亮度)，保证全程调光过程回路电流的正常连续。通过这样的跳频工作，回避灯在低亮度工作频率移动到高频端不稳定问题，保证灯亮度在100％～20％的可靠调光。且本发明由于双向可控硅采用压控式触发方式，保证触发不受电源电压影响，且采用控制交流电过零后的触发电压方式，使初始导通电压的控制角小于20°，克服了现有相控调光高谐波失真(THD)，及目前角度控制方式离散性高大批量生产性能不稳定(模拟方式角度转电压控制压控振荡器改变频率)问题。本发明还通过电路中微处理器软件的模糊识别功能，执行控制电路仍可接收普通市面大量使用的120°调光面板的控制信号，并能在普通调光面板20°调光范围内正常使用，当初始导通电压的控制角超过20°时执行控制电路能自动关闭，以保证电路安全；即执行控制电路能装于普通节能灯壳内作为直接替代白炽灯调光系统的灯泡。

附图说明

图1为本发明的系统组成示意图。

图2为图1中输入控制电路的电路原理图。

图3为图1中执行控制电路的电路原理方框图。

图4为图3中接口电平取样电路和电压频率转换电路的电路原理图。

图5为图3中灯驱动控制电路的电路原理图。

图6为调光状态下的电源波形及信号检出电路的检出波形图。

具体实施方式

本发明应用于单线制照明控制线路的调光控制电路，如图1所示，其系统由串接于火线上的输入控制电路1和跨接于火线与中性线之间的执行控制电路2组成。输入控制电路1可装于普通开关面板内(可以是按键或旋转电位器方式)，接受用户控制，执行控制电路2则可装于一体化节能灯内或做成电子镇流器型式。

如图2所示，输入控制电路包括双向可控硅Q1和过零触发电路，过零触发电路包括过零识别电路3、调亮开关K-UP、调暗开关K-DW和控制芯片IC1及其外围电路；双向可控硅Q1串接于火线上；过零识别电路3由电阻R4，R5，R7组成，将电阻R5的两端电压输入至控制芯片IC1的对应输入端，为控制芯片IC1提供电源过零电压识别信号；由调亮开关K_UP、调暗开关K_DW和控制开关ON/OF提供给控制芯片IC1按键调光动作信号，调亮开关K-UP和调暗开关K-DW分别连接于控制芯片IC1的控制输入端和火线之间，分别向控制芯片IC1输入代表某一初始导通电压(例如10V和20V)的控制信号；控制芯片IC1的输出端连接双向可控硅Q1的触发端，向双向可控硅Q1的触发端输出数字控制信号。由电阻R1、二极管D1、二极管D2、稳压管Z1、电容C1和电容C2组成的电源电路为系统供电支持；调光电位器W与电容C3、电阻R6提供给控制芯片IC1线性调光信号，控制开关ON/OF连接于火线与电阻R6的一端之间。

如图3所示，执行控制电路2包括接口电平取样电路21、电压频率转换电路22、灯驱动控制电路23和红外接口电路24，接口电平取样电路21的输入端连接交流电源、输出端连接电压频率转换电路22的输入端，电压频率转换电路22的输出端分别连接灯驱动控制电路23的输入端和红外接口电路24。如图4所示，接口电平取样电路21由电阻R10、R12、R13、R16、R17组成，为微处理器IC2提供输入电压的过零后的初始导通电压值；电压频率转换电路22包括微处理器IC2及其外围元件，微处理器IC2完成将电压信号转化为与电源频率同步的压控调宽信号输出，此压控调宽信号通过电阻R14输出至灯驱动控制电路23的脉宽调制信号输入端，控制灯驱动控制电路23的频率变化；红外接口IR连接于微处理器IC2的红外输出端。

如图5所示，灯驱动控制电路24采用灯管平均功率负反馈的闭环控制。其主要由压控振荡器IC3和半桥式逆变电路组成，压控振荡器IC3的设置端连接有由电阻R23、电容C19组成的初始频率设置电路，灯驱动控制电路24通过电阻R23、电容C19设置压控振荡器IC3的SCRDET端输入的脉宽调制信号为0时的振荡频率时正好灯不能被点亮，及这时压控振荡器IC3所产生的回路电流使过零触发电路及双向可控硅Q1满足最小工作电流需要；而压控振荡器IC3的SCRDET端输入的脉宽调制信号为1时的频率正好是灯回路的谐振点，这样才能保证灯在任何亮度下的正常启辉(即灯可以20％的亮度启辉，而无需象目前的调光系统需要先全亮开始，再转低亮度)，保证全程调光过程回路电流的正常连续。压控振荡器IC3的VL端用来采样灯管电压，CS端，RC端用来采样灯电流并做有源整流，灯电流与灯电压在内部相乘在CRECT端生成平均电压，此电压代表了灯管的平均功率，此信号电压作为负反馈信号被送到误差放大器的输入端。误差放大器的另一输入端为调光信号输入端，即DIM端，CF端为VCO的外接电容引脚。驱动端G1端、G2端产生两路不交叠的脉冲，分别驱动半桥式逆变电路中的高端和低端功率MOS管Q2、Q3的栅极，其死区时间为1.8uS。VL端也为灯管为过压状态的检测，当VL端的输入电流超过120UA时，系统关闭。RIND端用作逆变器主回路电流的相位检测，当逆变器处于容性模式，系统关闭。EOL端为整流态保护，当主回路发生整流态时，系统关闭。

灯驱动控制电路24的核心是一个典型的负反馈闭环调节回路，控制变量是调光信号，即DIM上的电压信号、由微处理器IC2来的SCRDEG信号，此信号送入压控振荡器IC3，由此产生某个振荡频率，从而在驱动端G1、G2产生不交叠的方波信号，分别驱动半桥式逆变电路的高端和低端功率MOS管Q2、Q3，从而使逆变器工作在某个振荡频率。在此频率下，逆变器主回路中的电感对应了某个阻抗，此阻抗就决定了灯电流，由此通过设定频率点及让设定的频率点工作的时间长短比例(宽度)即可使灯工作在不同平均电流状态下，即达到调光目的。调光状态下的电源波形及信号检出电路的检出波形如图6所示。

本发明在压控振荡器IC3内部嵌入有源整流，其目的在于：第一，由于灯电流是高频的交流信号，通过有源整流将交流信号转换成直流信号以方便处理。直接将有源整流嵌入芯片内部，可以降低外围设计的成本。第二，由于在低亮度时所能采样到的灯电流信号很小，而采用有源整流的方式可以提信号的精度，从而保证系统在低亮度时的控制精度。这样能提高系统的信噪比，使得达到更宽的调光范围成为可能。

本发明还通过电路中微处理器软件的模糊识别功能，执行控制电路仍可接收普通市面大量使用的120°调光面板的控制信号，并能在普通调光面板20°调光范围内正常使用，当超过20°时执行控制电路能自动关闭，以保证电路安全；即执行控制电路能装于普通节能灯壳内作为直接替代白炽灯调光系统的灯泡。

Claims

1、应用于单线制照明控制线路的调光控制电路，其特征在于：包括串接于火线上的输入控制电路和跨接于火线与中性线之间的执行控制电路；上述输入控制电路包括串接于火线上的双向可控硅和输出端连接于上述双向可控硅触发端的可将调光控制指令转为交流电源的初始导通电压信号的过零触发电路；上述执行控制电路包括接口电平取样电路、电压频率转换电路和灯驱动控制电路，上述接口电平取样电路的输入端连接交流电源、输出端连接上述电压频率转换电路的输入端，上述电压频率转换电路的输出端连接上述灯驱动控制电路的输入端，完成将电压信号转化为脉宽调制信号输出，并与电源频率同步，控制灯驱动控制电路的频率变化；上述灯驱动控制电路包括压控振荡器及其外围元件和半桥式逆变电路，上述电压频率转换电路的输出端连接上述压控振荡器的信号输入端，上述压控振荡器的设置端连接有初始频率设置电路。

2、根据权利要求1所述的应用于单线制照明控制线路的调光控制电路，其特征在于：上述过零触发电路包括过零识别电路、调亮开关、调暗开关和控制芯片；上述过零识别电路的输出端连接于上述控制芯片的输入端；上述调亮开关和调暗开关分别连接于上述控制芯片的控制输入端和火线之间，分别向上述控制芯片输入代表某一初始导通电压的控制信号；上述控制芯片的输出端连接上述双向可控硅的触发端，向上述双向可控硅的触发端输出数字控制信号。

3、根据权利要求1所述的应用于单线制照明控制线路的调光控制电路，其特征在于：上述调亮开关和调暗开关所代表的初始导通电压的控制角皆小于20°。

4、根据权利要求1所述的应用于单线制照明控制线路的调光控制电路，其特征在于：上述电压频率转换电路的输出端连接有红外接口。