CN102595713A - 一种倍频调光控制器 - Google Patents

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Abstract

一种倍频调光控制器，适用于以LED、荧光灯等照明光源为负载的场合。本发明的倍频调光控制器的输入端接入50/60Hz交流正弦波电压，输出端接入LED或者荧光灯等照明光源作为负载。该倍频调光控制器包括第一电阻R 1、第三电阻R 3、第四电阻R 4、可调电阻R 2、第一齐纳二极管Z 1、第二齐纳二极管Z 2、第一三极管J 1、第二三极管J 2、第一开关管Q 1和第二开关管Q 2；与已有的调光控制器相比，本发明的倍频调光控制器的输出电压(即负载的输入电压)的频率要高一倍，可以避免LED或者荧光灯等照明光源的在调光时会出现的闪烁和发光抖动现象。

Description

一种倍频调光控制器
技术领域
本发明涉及一种调光控制器，尤其涉及以大功率高亮度LED灯、荧光灯等作为照明光源的调光控制系统，属于半导体照明控制技术领域，应用于通用照明。
背景技术
照明光源的调光不但可以节约电能，更是高质量照明的必须要求。目前市场上的调光器基本都是可控硅调光器，对于白炽灯负载而言，可控硅调光器可以很好的满足调光要求。
目前，由于节能以及环保方面的要求，世界各国都将逐步淘汰白炽灯，而LED灯以其节能、环保、高效、长寿命等诸多优点，成为新一代的绿色照明光源。随着LED照明技术的日益成熟，它将被广泛应用于各个领域，并成为照明光源的首选。和白炽灯相比，由于LED灯不是纯阻性的，将白炽灯直接换成LED灯后，调光时容易造成LED灯的闪烁和发光抖动。为了解决这个问题，很多LED驱动芯片厂家推出配合可控硅调光器的LED驱动芯片，但这些芯片电路复杂，成本较高。
可控硅调光器调光时容易造成LED灯的闪烁和发光抖动现象，是由于可控硅调光器的输出频率与输入交流正弦波电压频率相同，而为了避免调光时LED灯的闪烁和发光抖动现象，可以让LED灯在更高的频率下工作，也就是采用提高调光器输出频率的办法，即本发明采用的办法。
发明内容
技术问题： 本发明的目的就是针对现有可控硅调光器输出频率低的技术不足，提出一种倍频调光控制器，其输出频率比现有可控硅调光器的输出频率高一倍，可以很好地避免调光时出现的闪烁和发光抖动现象。
技术方案： 本发明的倍频调光控制器包括第一电阻R 1、第三电阻R 3、第四电阻R 4、可调电阻R 2、第一齐纳二极管Z 1、第二齐纳二极管Z 2、第一三极管J 1、第二三极管J 2、第一开关管Q 1和第二开关管Q 2；其中，第一电阻R 1、可调电阻R 2、第三电阻R 3顺序串联连接，串联连接后的两端接在电压源两端口上；第一齐纳二极管Z 1的负极、第四电阻R 4、第二齐纳二极管Z 2的负极顺序串联连接，第一齐纳二极管Z 1的正极、第二齐纳二极管Z 2的正极分别接在电压源两端口上；第一三极管J 1的栅极接第一电阻R 1和可调电阻R 2的连接点，集电极接第一齐纳二极管Z 1和第四电阻R 4的连接点，发射极接电源的一个端口；第二三极管J 2的栅极接第三电阻R 3和可调电阻R 2的连接点，集电极接第二齐纳二极管Z 2和第四电阻R 4的连接点，发射极接接电源的另一个端口；第一开关管Q 1  的栅极接第一齐纳二极管Z 1和第四电阻R 4的连接点，输出极接负载，第二开关管Q 2的栅极接第二齐纳二极管Z 2和第四电阻R 4的连接点，输出极接负载。
有益效果：本发明的倍频调光控制器，适用于以LED、荧光灯等照明光源为负载的场合。本发明的倍频调光控制器的输入端接入50/60Hz 交流正弦波电压，输出端接入LED或者荧光灯等照明光源作为负载。与已有的调光控制器相比，本发明的倍频调光控制器的输出电压(即负载的输入电压)的频率要高一倍，可以避免LED或者荧光灯等照明光源的在调光时会出现的闪烁和发光抖动现象。
附图说明
图1是可控硅调光器的电路示意图；
图2是可控硅调光器的波形示意图；(a) 前切相调光器输出波形，(b) 后切相调光器输出波形。
图3是本发明的倍频调光器的电路示意图；
图4是本发明的倍频调光器的波形示意图；
图5是本发明的倍频调光器的结构示意图；
图6是本发明的倍频调光器的工作原理示意图；图a、b、c是在半个正弦周期内的三种等效电路图
图7是本发明的倍频调光器的工程样机参数；
图8是本发明的倍频调光器的工程样机实验波形。图8(a)～(e)是通过调节可调电阻R 2，可以实现调光功能的实验波形。
具体实施方式
本发明的倍频调光控制器包括第一电阻R 1、第三电阻R 3、第四电阻R 4、可调电阻R 2、第一齐纳二极管Z 1、第二齐纳二极管Z 2、第一三极管J 1、第二三极管J 2、第一开关管Q 1和第二开关管Q 2；其中，第一电阻R 1、可调电阻R 2、第三电阻R 3顺序串联连接，串联连接后的两端接在电压源两端口上；第一齐纳二极管Z 1的负极、第四电阻R 4、第二齐纳二极管Z 2的负极顺序串联连接，第一齐纳二极管Z 1的正极、第二齐纳二极管Z 2的正极分别接在电压源两端口上；第一三极管J 1的栅极接第一电阻R 1和可调电阻R 2的连接点，集电极接第一齐纳二极管Z 1和第四电阻R 4的连接点，发射极接电源的一个端口；第二三极管J 2的栅极接第三电阻R 3和可调电阻R 2的连接点，集电极接第二齐纳二极管Z 2和第四电阻R 4的连接点，发射极接接电源的另一个端口；第一开关管Q 1  的栅极接第一齐纳二极管Z 1和第四电阻R 4的连接点，输出极接负载，第二开关管Q 2的栅极接第二齐纳二极管Z 2和第四电阻R 4的连接点，输出极接负载。
附图1和2 是目前的可控硅调光器的电路示意图和波形示意图，从中可以看出，采用可控硅调光器的电路中，其输出电压在半个正弦波周期中只有一个电压脉冲，通过调节可控硅调光器的旋钮，可以调节输出电压中的导通时间与延时时间的比例，从而实现调光目的。
附图3和4是本发明的倍频调光器的电路示意图和波形示意图，从中可以看出，采用本发明的倍频调光器电路中，其输出电压在半个正弦波周期中有两个电压脉冲，通过调节倍频调光器的旋钮，可以调节输出电压中的导通时间与延时时间的比例，从而实现调光目的。
从图2与图4的比较中可以看出，本发明的倍频调光器电路输出电压的频率是可控硅调光器电路输出电压频率的两倍，从而可以有效地避免LED灯调光时出现的闪烁和发光抖动现象。
图5是本发明的倍频调光器的结构示意图，本发明的倍频调光控制器，包括电阻R 1、电阻R 3、电阻R 4、可调电阻R 2、齐纳二极管Z 1、齐纳二极管Z 2、三极管J 1、三极管J 2、开关管Q 1和开关管Q 2。
图6本发明的倍频调光器的工作原理示意图，下面对照图4的波形示意图，介绍一下本发明的工作原理。
工作模态1 [0, t 1] [对应图6(a)]: 
从输入电压v in 正半周期的开始，输入电压v in 经齐纳二极管Z 1、电阻R 4和齐纳二极管Z 2，给开关管Q 2的门极加上驱动电压，开关管Q 2开通，输入电流经开关管Q 1的体二极管或者反并联的二极管、负载和开关管Q 2，向负载供电。
工作模态2 [t 1, t 2] [对应图6(b)]: 
在t 2时刻，输入电压v in 上升到一定程度时，输入电压v in 经电阻R 1、可调电阻R 2、电阻R 3，使三极管J 2开通，使开关管Q 2的门极驱动电压降为零，从而将开关管Q 2关断，使负载两端电压为零。
工作模态3 [t 2, t 3] [对应图6(c)]: 
在t 3时刻，输入电压v in 下降到不能维持三极管J 2开通，输入电压v in 经齐纳二极管Z 1、电阻R 4和齐纳二极管Z 2，给开关管Q 2的门极加上驱动电压，开关管Q 2开通，输入电流经开关管Q 1的体二极管或者反并联的二极管、负载和开关管Q 2，向负载供电。
图7是本发明的倍频调光器的工程样机参数，电阻R 1阻值为1kΩ，电阻R 3阻值为1kΩ，电阻R 4阻值为120kΩ，三极管J 1型号为2219，三极管J 2型号为2219，齐纳二极管Z 1型号为1N4742，齐纳二极管Z 2型号为1N4742，开关管Q 1型号为IRF830，开关管Q 2型号为IRF830。输入电压为220V/50Hz交流正弦波，负载为电阻。通过调节可调电阻R 2的大小，可以调节输出电压。
图8是本发明的倍频调光器的工程样机实验波形。图中V gs 是开关管Q 2的驱动电压波形，V in 是输入电压波形，V o 是倍频调光器输出电压波形。图8(a)是在没有调光情况下的实验波形，输出电压与输入电压相同。图8(a)～(e)是通过调节可调电阻R 2，可以实现调光功能的实验波形。从实验波形可以看出，在输入正弦波电压的半个周期内，本发明的倍频调光器输出电压有两个电压脉冲，有前面的理论分析一致。

Claims (1)

1. 一种倍频调光控制器，其特征在于：该倍频调光控制器包括第一电阻R 1、第三电阻R 3、第四电阻R 4、可调电阻R 2、第一齐纳二极管Z 1、第二齐纳二极管Z 2、第一三极管J 1、第二三极管J 2、第一开关管Q 1和第二开关管Q 2；其中，第一电阻R 1、可调电阻R 2、第三电阻R 3顺序串联连接，串联连接后的两端接在电压源两端口上；第一齐纳二极管Z 1的负极、第四电阻R 4、第二齐纳二极管Z 2的负极顺序串联连接，第一齐纳二极管Z 1的正极、第二齐纳二极管Z 2的正极分别接在电压源两端口上；第一三极管J 1的栅极接第一电阻R 1和可调电阻R 2的连接点，集电极接第一齐纳二极管Z 1和第四电阻R 4的连接点，发射极接电源的一个端口；第二三极管J 2的栅极接第三电阻R 3和可调电阻R 2的连接点，集电极接第一齐纳二极管Z 2和第四电阻R 4的连接点，发射极接电源的另一个端口；第一开关管Q 1  的栅极接第一齐纳二极管Z 1和第四电阻R 4的连接点，输出极接负载，第二开关管Q 2的栅极接第二齐纳二极管Z 2和第四电阻R 4的连接点，输出极接负载。
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