CN101784146A - 一种改善可控硅调光器适应容性负载的电路 - Google Patents

一种改善可控硅调光器适应容性负载的电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改善可控硅调光器适应容性负载的电路，包括输入电压Uin，阻尼电路，电流采样电阻Rs，阻尼控制电路和高频滤波电容Cx，其特征在于所述的阻尼电路的输出端与高频滤波电容Cx和电流采样电阻Rs串联，该串联支路的输入电压为Uin，所述的阻尼控制电路的输入端接采样电阻的两端，其输出端接阻尼电路的输入端。本发明的电路，可控硅调光时，通过串联在驱动器交流侧和/或整流桥直流侧滤波电容中的阻尼电路来抑制因高频滤波电容Cx充电过快而造成的振荡；当输入电压Uin的幅值与电网电压接近时，则阻尼电路输出阻抗最小，降低了损耗，同时对电容的滤波功能影响很小。

Description

一种改善可控硅调光器适应容性负载的电路
技术领域
本发明涉及一种改善可控硅调光器适应容性负载的电路。具体的说应该是，一种改善可控硅前沿调光器带容性负载时出现的冲击电流问题的电路。
背景技术
可控硅广泛应用于白炽灯的调光，白炽灯相当于纯阻性负载。可控硅调光应用于LED等需要开关电源驱动器的照明场合时，为抑制EMI，开关电源驱动器一般在输入交流侧和整流桥直流侧都有滤波电容，相当于增加了容性负载。在可控硅调光器中，调光器的输出电压(即滤波电容上的电压)，其理想波形Uac，如图1实线所示(虚线为电网电压)。当可控硅触发时调光器输出电压出现一个阶跃突变，调光器后如果有容性负载，这个突变的电压将产生较大的冲击电流，可控硅的调光相角越接近90度冲击电流就越大，冲击电流不但产生较大的电磁干扰，还可能令可控硅不能正常导通。解决可控硅带容性负载时冲击电流问题的一个最常见的方法是在开关电源驱动器的输入交流侧和整流桥直流侧的滤波电容中串联电阻，或者直接在交流输入线中串联电阻来限制冲击电流，但这种串联电阻的方法将大大降低电源的效率，同时在滤波电容中串联电阻会显著降低滤波效果。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出一种适用于可控硅调光器，低损耗且限制容性负载冲击电流的电路。
解决上述问题采用的技术方案是：一种改善可控硅调光器适应容性负载的电路，包括输入电压Uin，阻尼电路，电流采样电阻Rs，阻尼控制电路和高频滤波电容Cx，其特征在于：
所述的阻尼电路的输出端与高频滤波电容Cx和电流采样电阻Rs串联，该串联支路的输入电压为Uin，所述的阻尼控制电路的输入端接采样电阻Rs的两端，其输出端接阻尼电路的输入端；
当可控硅被触发导通时，所述的输入电压Uin随之发生突变，高频滤波电容Cx充电过快，导致可控硅非正常截止，反复振荡重启；所述的阻尼控制电路检测电流采样电阻Rs上电流信号，输出控制信号并控制阻尼电路的输出阻抗，从而抑制高频滤波电容Cx充电过快而造成的振荡；
当输入电压Uin的幅值与电网电压接近时，则阻尼电路输出阻抗最小，高频滤波电容Cx正常滤波工作。
本发明的改善可控硅调光器适应容性负载的电路，可控硅调光时，通过串联在驱动器交流侧和/或整流桥直流侧滤波电容中的阻尼电路来抑制因高频滤波电容Cx充电过快而造成的振荡；当输入电压Uin的幅值与电网电压接近时，则阻尼电路输出阻抗最小，降低了损耗，同时对电容的滤波功能影响很小。
所述的Uin可以是开关电源驱动器交流输入侧的电压，也可以是开关电源驱动器整流桥后直流侧的电压。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是可控硅调光器的理想输入电压波形。
图2是现有技术电路图。
图3是本发明的一种改善可控硅调光器适应容性负载的电路框图。
图4是本发明的在直流侧的容性负载中的第一种应用。
图5是本发明的在直流侧的容性负载中的第二种应用。
图6是本发明的在交流侧的容性负载中的第一种应用。
图7是本发明的在交流侧的容性负载中的第二种应用。
具体实施例
参照图1，可控硅调光的理想输入电压波形。其中，实线为可控硅调光的理想输入电压Uac波形，虚线为电网电压。
参照图2，现有技术中，为避免因可控硅非正常截止而引起的反复振荡重启问题，在滤波电容中串联电阻R2或R3，或者直接在交流输入线中串联电阻R1。
参照图3，一种改善可控硅调光器适应容性负载的电路框图，具体来说：所述的输入电压Uin的一端接高频滤波电容Cx的一端，高频滤波电容Cx的另一端接阻尼电路的一个输出端，阻尼电路的另一个输出端接电流采样电阻Rs的一端，电流采样电阻Rs的另一端接输入电压Uin的另一端，阻尼控制电路的输入为电流采样电阻Rs上的电流采样信号，其输出端接阻尼电路的的输入端。
参考图4，一种改善可控硅调光器适应容性负载的电路，在直流侧的容性负载中的第一种应用，具体来说：所述的阻尼控制电路包括电源Vcc，电阻R1和三极管S2，所述的阻尼电路为MOSFET S1，可控硅SCR的一端接电网电压的一端，可控硅SCR的另一端接整流桥的一个输入端，可控硅触发电路接可控硅SCR的触发极和接电网侧的一极，电网电压的另一端接整流桥的另一个输入端，整流桥的输出正端接高频滤波电容Cx的一端和开关电源驱动器的一个输入端，高频滤波电容Cx的另一端接S1的漏极S1的源极接电流采样电阻Rs的一端和三极管S2的基极，电流采样电阻Rs的另一端接整流桥的输出负端，三极管S2的发射极和开关电源驱动器的另一个输入端，三极管S2的集电极接MOSFET S1的门极和电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电源Vcc正端，电源Vcc的负端接整流桥输出负端。
参考图5，一种改善可控硅调光器适应容性负载的电路，在直流侧的容性负载中的第二种应用，具体来说：所述的阻尼控制电路包括电源Vcc，电阻R1，电阻R2和三极管S2，所述的阻尼电路为三极管S1，可控硅SCR的一端接电网电压的一端，可控硅SCR的另一端接整流桥的一个输入端，可控硅触发电路接可控硅SCR的触发极和接电网侧的一极，电网电压的另一端接整流桥的另一个输入端，整流桥的输出正端接高频滤波电容Cx的一端和开关电源驱动器的一个输入端，高频滤波电容Cx的另一端接三极管S1的集电极，三极管S1的发射极接电流采样电阻Rs的一端和三极管S2的基极，电流采样电阻Rs的另一端接整流桥的输出负端，三极管S2的发射极和开关电源驱动器的另一个输入端，三极管S2的集电极接电阻R2的一端和电阻R1的一端，电阻R2的另一端接三极管S1的基极，电阻R1的另一端接电源Vcc正端，电源Vcc的负端接整流桥输出负端。
在图4和图5中，所述的开关管S1的可以为三极管，MOSFET，IGBT等器件。
参考图6，一种改善可控硅调光器适应容性负载的电路，在交流侧的容性负载中的第一种应用，具体来说：所述的阻尼控制电路包括电源Vcc，电阻R1，三极管S2，所述的阻尼电路包括二极管D1，二极管D2，二极管D3，二极管D4，和MOSFET S1，可控硅SCR的一端接电网电压的一端，可控硅SCR的另一端接整流桥的一个输入端，二极管D3的阴极和二极管D4的阳极，可控硅触发电路接可控硅SCR的触发极和接电网侧的一极，电网电压的另一端接整流桥的另一个输入端和高频滤波电容Cx的一端，高频滤波电容Cx的另一端接二极管D1的阴极和二极管D2的阳极，二极管D2的阴极和二极管D4的阴极接开关S1的漏极，开关S1的源极接电流采样电阻Rs的一端和三极管S2的基极，采样电阻Rs的另一端接二极管D1的阳极和二极管D3的阳极以及三极管S2的发射极，三极管S2的集电极接开关S1的门极和电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电源Vcc正端，电源Vcc的负端接二极管D1的阳极和二极管D3的阳极，整流桥的输出端接开关电源驱动器的输入端。
参考图7，一种改善可控硅调光器适应容性负载的电路，在交流侧的容性负载中的第二种应用，具体来说：所述的阻尼控制电路包括电源Vcc，电阻R1，电阻R2，三极管S2，二极管D1，二极管D2，二极管D3和二极管D4，所述的开关S1为三极管，可控硅SCR的一端接电网电压的一端，可控硅SCR的另一端接整流桥的一个输入端，二极管D3的阴极和二极管D4的阳极，可控硅触发电路接可控硅SCR的触发极和接电网侧的一极，电网电压的另一端接整流桥的另一个输入端和高频滤波电容Cx的一端，高频滤波电容Cx的另一端接二极管D1的阴极和二极管D2的阳极，二极管D2的阴极和二极管D4的阴极接开关S1的集电极，开关S1的发射极接电流采样电阻Rs的一端和三极管S2的基极，采样电阻Rs的另一端接二极管D1的阳极和二极管D3的阳极以及三极管S2的发射极，三极管S2的集电极接电阻R2的一端和电阻R1的一端，电阻R2的另一端接开关S1的基极，电阻R1的另一端接电源Vcc正端，电源Vcc的负端接二极管D1的阳极和二极管D3的阳极，整流桥的输出端接开关电源驱动器的输入端。
对于交流侧的滤波电容，由于需要流过双向电流，因此阻尼电路也需要双向的，图6和图7中给出了一个双向阻尼电路的实施例，其它可构成双向开关的器件和电路也都在本专利的保护范围内。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种改善可控硅调光器适应容性负载的电路，包括输入电压Uin，阻尼电路，电流采样电阻Rs，阻尼控制电路和高频滤波电容Cx，其特征在于：
所述的阻尼电路的输出端与高频滤波电容Cx和电流采样电阻Rs串联，该串联支路的输入电压为Uin，所述的阻尼控制电路的输入端接采样电阻Rs的两端，其输出端接阻尼电路的输入端；
当可控硅被触发导通时，所述的输入电压Uin随之发生突变，高频滤波电容Cx充电过快，导致可控硅非正常截止，反复振荡重启；所述的阻尼控制电路检测电流采样电阻Rs上电流信号，输出控制信号并控制阻尼电路的输出阻抗，从而抑制高频滤波电容Cx充电过快而造成的振荡；
当输入电压Uin的幅值与电网电压接近时，则阻尼电路输出阻抗最小，高频滤波电容Cx正常滤波工作。
2.如权利要求1所述的改善可控硅调光器适应容性负载的电路，其特征在于所述的输入电压Uin是开关电源驱动器整流桥后直流侧的电压。
3.如权利要求2所述的改善可控硅调光器适应容性负载的电路，其特征在于所述的阻尼控制电路包括电源Vcc，电阻R1和三极管S2，所述的阻尼电路为MOSFET S1，可控硅SCR的一端接电网电压的一端，可控硅SCR的另一端接整流桥的一个输入端，可控硅触发电路接可控硅SCR的触发极和接电网侧的一极，电网电压的另一端接整流桥的另一个输入端，整流桥的输出正端接高频滤波电容Cx的一端和开关电源驱动器的一个输入端，高频滤波电容Cx的另一端接S1的漏极S1的源极接电流采样电阻Rs的一端和三极管S2的基极，电流采样电阻Rs的另一端接整流桥的输出负端，三极管S2的发射极和开关电源驱动器的另一个输入端，三极管S2的集电极接MOSFET S1的门极和电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电源Vcc正端，电源Vcc的负端接整流桥输出负端。
4.如权利要求2所述的改善可控硅调光器适应容性负载的电路，其特征在于所述的阻尼控制电路包括电源Vcc，电阻R1，电阻R2和三极管S2，所述的阻尼电路为三极管S1，可控硅SCR的一端接电网电压的一端，可控硅SCR的另一端接整流桥的一个输入端，可控硅触发电路接可控硅SCR的触发极和接电网侧的一极，电网电压的另一端接整流桥的另一个输入端，整流桥的输出正端接高频滤波电容Cx的一端和开关电源驱动器的一个输入端，高频滤波电容Cx的另一端接三极管S1的集电极，三极管S1的发射极接电流采样电阻Rs的一端和三极管S2的基极，电流采样电阻Rs的另一端接整流桥的输出负端，三极管S2的发射极和开关电源驱动器的另一个输入端，三极管S2的集电极接电阻R2的一端和电阻R1的一端，电阻R2的另一端接三极管S1的基极，电阻R1的另一端接电源Vcc正端，电源Vcc的负端接整流桥输出负端。
5.如权利要求1所述的改善可控硅调光器适应容性负载的电路，其特征在于所述的输入电压Uin是开关电源驱动器交流输入侧的电压。
6.如权利要求5所述的改善可控硅调光器适应容性负载的电路，其特征在于所述的阻尼控制电路包括电源Vcc，电阻R1，三极管S2，所述的阻尼电路包括二极管D1，二极管D2，二极管D3，二极管D4，和MOSFET S1，可控硅SCR的一端接电网电压的一端，可控硅SCR的另一端接整流桥的一个输入端，二极管D3的阴极和二极管D4的阳极，可控硅触发电路接可控硅SCR的触发极和接电网侧的一极，电网电压的另一端接整流桥的另一个输入端和高频滤波电容Cx的一端，高频滤波电容Cx的另一端接二极管D1的阴极和二极管D2的阳极，二极管D2的阴极和二极管D4的阴极接开关S1的漏极，开关S1的源极接电流采样电阻Rs的一端和三极管S2的基极，采样电阻Rs的另一端接二极管D1的阳极和二极管D3的阳极以及三极管S2的发射极，三极管S2的集电极接开关S1的门极和电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电源Vcc正端，电源Vcc的负端接二极管D1的阳极和二极管D3的阳极，整流桥的输出端接开关电源驱动器的输入端。
7.如权利要求5所述的改善可控硅调光器适应容性负载的电路，其特征在于所述的阻尼控制电路包括电源Vcc，电阻R1，电阻R2，三极管S2，二极管D1，二极管D2，二极管D3和二极管D4，所述的开关S1为三极管，可控硅SCR的一端接电网电压的一端，可控硅SCR的另一端接整流桥的一个输入端，二极管D3的阴极和二极管D4的阳极，可控硅触发电路接可控硅SCR的触发极和接电网侧的一极，电网电压的另一端接整流桥的另一个输入端和高频滤波电容Cx的一端，高频滤波电容Cx的另一端接二极管D1的阴极和二极管D2的阳极，二极管D2的阴极和二极管D4的阴极接开关S1的集电极，开关S1的发射极接电流采样电阻Rs的一端和三极管S2的基极，采样电阻Rs的另一端接二极管D1的阳极和二极管D3的阳极以及三极管S2的发射极，三极管S2的集电极接电阻R2的一端和电阻R1的一端，电阻R2的另一端接开关S1的基极，电阻R1的另一端接电源Vcc正端，电源Vcc的负端接二极管D1的阳极和二极管D3的阳极，整流桥的输出端接开关电源驱动器的输入端。
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