CN103428937A - 一种开关调光的控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开关调光的控制装置及方法，其特征在于，通过检测电路采样到输入关断的信号，并产生一时钟信号，此信号送到数字逻辑电路产生相应的控制信号，控制信号将分别去控制相应的输出电流的比较基准开关以选取相应的输出电流比较的基准，再将通过采样电阻Rs采样的反应实际输出电流大小的信号，与所选取到的电流比较基准通过经U2比较后，产生相应的控制信号送至电源转换器,这样通过选择不同的输出电流比较的基准就达到了控制不同的输出电流的大小，从而实现了调光的目的。

Description

一种开关调光的控制装置及方法
技术领域
本发明涉及LED照明领域，特别涉及一种开关调光的控制装置及方法。
背景技术
传统的调光方法主要包括输入端接入可控硅等类似的切相型的调光器和通过专用调光接口进行调光两大类。然而，这两类调光方法都存在一些缺点。
切相型调光器不仅会给电网带来严重的谐波问题，而且与现有的很多LED灯具存在兼容性问题，从而致使调光时容易出现闪烁等问题，并且还存在成本高、安装复杂等问题。
专用调光接口的调光方法，由于LED是直接连接市电，所以，在调光接口处需要做隔离处理，不然会存在很大的安全隐患；另外，由于使用专用接口需要重新安装连接线来连接接口和灯具，这样不仅安装麻烦，而且成本也比较高。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是：提供一种全新的调光控制装置及方法，使得灯具只需要利用已有的开关，通过快速的关断、打开就可以轻松实现调光的目的，且不用重复安装调光装置，节省成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种开关调光的控制装置，包括：
输入开关信号采样电路，其通过检测电路中开关的关断信号，产生一个时钟信号，并送到数字逻辑电路；
数字逻辑电路，其接收所述时钟信号，并产生相应的控制信号,分别去控制相应的电流基准选取开关；
电流基准选取开关，其至少设置2个，且其接收所述相应的控制信号，并选取相应的输出电流比较基准；
输出电流信号采样电路，对电路中实际输出的电流信号进行采样；
比较电路，其将实际输出的电流信号与选取的输出电流比较基准进行比较，比较后产生相应的控制信号，并将控制信号送至电源转换器；
电源转换器，其接收所述比较电路产生的的控制信号，并输出所需电压或电流。
所述输入开关信号采样电路的电路结构为：采样网络Rf一端连接到输入电压整流电路DB1的正输出端和电源转换器接线端的一输入端，采样网络Rf的另一端连接到采样比较器U1的一输入端，采样比较器U1的另一输入端连接采样比较基准Vd的正极，采样比较基准Vd的负极接地，采样比较器U1的输出端连接到数字逻辑电路的输入端。
所述输入开关信号采样电路通过采样网络Rf将反映输入开关动作的信号送至采样比较器U1,通过与采样比较基准Vd的比较产生反映输入开关动作的时钟信号，并送至所述数字逻辑电路。
所述数字逻辑电路的电路结构为：所述数字逻辑电路的输入端与所述采样比较器U1的输出端连接，所述数字逻辑电路的三个输出端Q1、Q2和Q3分别连接电流基准选取开关S1、S2和S3。
所述数字逻辑电路通过采样比较器U1送来的反映输入开关动作的时钟信号产生相应的控制信号去控制基准选取开关S1、S2或S3。
所述电流基准选取开关的电路结构为：所述电流基准选取开关S1、S2和S3的一端分别连接电流基准Vr1、Vr2和Vr3的正极，电流基准Vr1、Vr2和Vr3的负极接地，所述电流基准选取开关S1、S2和S3的另一端连接到比较器U2的一输入端。
所述比较电路的电路结构为：比较电路U2的一输入端连接所述电流基准选取开关S1、S2和S3的一端，比较电路U2的另一输入端连接输出电流信号采样电路Rs的一端和电源转换器接线端的另一端，比较电路U2的输出端连接到电源转换器的输入端。
所述输出电流信号采样电路的电路结构为：采样电阻Rs一端接地，另一端连接比较电路U2的输入端和电源转换器的另一接线端。
所述采样电阻Rs将反映实际输出电流大小的信号送至比较器U2，并通过比较器U2与电流基准选取开关选取的电流基准Vr1、Vr2或Vr3比较，并产生相应的控制信号送至电源转换器，使输出电流等比于电流基准。
所述电源转换器的电路结构为：电源转换器的两个接线端分别连接采样网络Rf和采样电阻Rs，电源转换器的输入端与比较电路U2的输出端连接，电源转换器的两个输出端分别连接输出Vo+和Vo-。
作为优选方案，所述电源转换器可采用线性电源Linear、降压型开关电源BUCK，升压型开关电源BOOST，升降压型开关电源Buck-Boost或反激型开关电源Flyback。
一种开关调光的控制方法，包括如下步骤：
步骤S1：对输入开关电流信号进行采样，并将模拟信号转化为数字控制信号；
步骤S2：根据步骤S1中所述的数字控制信号，由数字逻辑电路分析并输出相应的电流基准选取开关的控制电平信号；
步骤S3：根据步骤S2输出的所述控制电平信号去控制电流基准选取开关的通断，从而输出相应的电流比较基准；
步骤S4:对电路中实际输出的电流大小进行采样，并将采样结果输出给比较电路；
步骤S5：将步骤S4中输出的电流采样结果与步骤S3中输出的电流比较基准进行比较，并将比较结果输出到电源转换器；
步骤S6：由电源转换器输出所需电压或电流。
其中，所述步骤S1具体包括如下步骤：a、将输入开关的电流信号进行整流；b、对整流后的输入开关电流信号进行采样；c、将采样结果与采样基准进行比较，并输出数字控制信号。
本发明的有益效果是：本发明与现有技术相比具备电路结构简单、调光效果好，成本低且不会给电网带来严重的谐波问题等优势。
附图说明
图1是本发明一种开关调光的控制装置的工作原理示意图；
图2是本发明一种开关调光的控制装置的一种具体实施电路图；
图3是图2中所示实施电路的波形图；
图4是数字逻辑电路电路图；
图5是本发明一种开关调光的控制方法的流程图；
图6是图5中步骤S1的具体步骤流程图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
附图1为本发明工作原理流程图；主要包括：输入开关信号采样电路，数字逻辑电路、电流基准选取开关、输出电流信号采样电路、比较电路和电源转换器六部分；其工作原理为：通过检测电路(Rf,Vd和U1)采样到输入关断的信号，并产生一时钟信号，此信号送到数字逻辑电路产生相应的控制信号(Q1,Q2和Q3)，控制信号将分别去控制相应的输出电流的比较基准开关（S1，S2和S3）以选取相应的输出电流比较的基准（Vr1,Vr2和Vr3），再将通过采样电阻Rs采样的反应实际输出电流大小的信号，与所选取到的电流比较基准通过经U2比较后，产生相应的控制信号送至电源转换器,这样通过选择不同的输出电流比较的基准就达到了控制不同的输出电流的大小，从而实现了调光的目的。
附图2为本发明的一种具体实施电路图；其包括：
输入开关信号采样电路1，采样网络Rf一端连接到输入电压整流电路DB1的正输出端和电源转换器接线端的一输入端，采样网络Rf的另一端连接到采样比较器U1的一输入端，采样比较器U1的另一输入端连接采样比较基准Vd的正极，采样比较基准Vd的负极接地，采样比较器U1的输出端连接到数字逻辑电路的输入端；所述输入开关信号采样电路通过采样网络Rf将反映输入开关动作的信号送至采样比较器U1,通过与采样比较基准Vd的比较产生反映输入开关动作的时钟信号，并送至所述数字逻辑电路。
数字逻辑电路2，由3个D触发器与1个异或非门组成，3个D触发器的输入端D与输出端Q依次连接（输出端Q2连接输入端D3，输出端Q3连接输入端D1），3个D触发器的CLK端连接时钟信号，3个D触发器的R端连接Reset信号，异或非门的两个输入端分别连接输出端Q1和Reset信号，异或非门的输出端分别连接开关S1与输入端D2，所述数字逻辑电路的输入端与所述采样比较器U1的输出端连接，所述数字逻辑电路的三个输出端Q1、Q2和Q3分别连接电流基准选取开关S1、S2和S3；所述数字逻辑电路通过采样比较器U1送来的反映输入开关动作的时钟信号产生相应的控制信号去控制基准选取开关S1、S2或S3。
电流基准选取开关3，所述电流基准选取开关S1、S2和S3的一端分别连接电流基准Vr1、Vr2和Vr3的正极，电流基准Vr1、Vr2和Vr3的负极接地，所述电流基准选取开关S1、S2和S3的另一端连接到比较器U2的一输入端。
输出电流信号采样电路4，采样电阻Rs一端接地，另一端连接比较电路U2的输入端和电源转换器的另一接线端；所述采样电阻Rs将反映实际输出电流大小的信号送至比较器U2，并通过比较器U2与电流基准选取开关选取的电流基准Vr1、Vr2或Vr3比较，并产生相应的控制信号送至电源转换器，使输出电流等比于电流基准。
比较电路5，比较电路U2的一输入端连接所述电流基准选取开关S1、S2和S3的一端，比较电路U2的另一输入端连接输出电流信号采样电路Rs的一端和电源转换器接线端的另一端，比较电路U2的输出端连接到电源转换器的输入端。
电源转换器6，电源转换器的两个接线端分别连接采样网络Rf和采样电阻Rs，电源转换器的输入端与比较电路U2的输出端连接，电源转换器的两个输出端分别连接输出Vo+和Vo-。
结合附图3、4，下面以三路数字逻辑输出方案为例来说明本发明的原理。
上电后，数字逻辑电路将使通过Q1打开选取开关S1，Q2和Q3输出低信号，以保证选取开关S2和S3关闭，此时输出电流基准为Vr1；当输入开关出现一次关/开动作时，经过整流电路DB1后的电压Vin会出现一次短暂的下降/上升过程，此信号经过采样网络Rf送至采样比较器U1的一端与采样比较基准Vd进行比较后从U1的输出时钟脉冲信号CLK，数字逻辑电路将接收这个时钟脉冲信号，并将通过Q1和Q3将选取开关S1和S3关闭，通过Q2打开选取开关S2，此时输出电流基准就改变为Vr2；当输入开关再一次出现关/开动作时，此信号同样经过以上动作，数字逻辑电路将通过Q1和Q2关闭选取开关S1和S2，通过Q3打开选取开关S3，此时输出电流基准为Vr3；当输入开关再一次出现关/开动作时，此信号同样经过以上动作，数字逻辑电路将通过Q2和Q3关闭选取开关S2和S3，通过Q1打开选取开关S1，此时输出电流基准又变成了为Vr1；以此循环通过快速的关断和打开开关就很容易的进行调光控制。
结合附图5，附图6，一种开关调光的控制方法，包括如下步骤：
步骤S1：对输入开关电流信号进行采样，并将模拟信号转化为数字控制信号；
步骤S2：根据步骤S1中所述的数字控制信号，由数字逻辑电路分析并输出相应的电流基准选取开关的控制电平信号；
步骤S3：根据步骤S2输出的所述控制电平信号去控制电流基准选取开关的通断，从而输出相应的电流比较基准；
步骤S4:对电路中实际输出的电流大小进行采样，并将采样结果输出给比较电路；
步骤S5：将步骤S4中输出的电流采样结果与步骤S3中输出的电流比较基准进行比较，并将比较结果输出到电源转换器；
步骤S6：由电源转换器输出所需电压或电流。
其中，所述步骤S1具体包括如下步骤：a、将输入开关的电流信号进行整流；b、对整流后的输入开关电流信号进行采样；c、将采样结果与采样基准进行比较，并输出数字控制信号。
以上所述的利用较佳的实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。本领域技术人员可通过阅读本发明后，做出细微的改变和调整，例如：增加或减少电流基准选取开关的数量，采用不同类别的电源转换器等替代方案，仍将不失为本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种开关调光的控制装置，其特征在于，包括：
输入开关信号采样电路，其通过检测电路中开关的关断信号，产生一个时钟信号，并送到数字逻辑电路；
数字逻辑电路，其接收所述时钟信号，并产生相应的控制信号,分别去控制相应的电流基准选取开关；
电流基准选取开关，其至少设置2个，且其接收所述相应的控制信号，并选取相应的输出电流比较基准；
输出电流信号采样电路，对电路中实际输出的电流信号进行采样；
比较电路，其将实际输出的电流信号与选取的输出电流比较基准进行比较，比较后产生相应的控制信号，并将控制信号送至电源转换器；以及
电源转换器，其接收所述比较电路产生的的控制信号，并输出所需电压或电流。
2.如权利要求1所述的一种开关调光的控制装置，其特征在于，所述输入开关信号采样电路的电路结构为：采样网络Rf一端连接到输入电压整流电路DB1的正输出端和电源转换器接线端的一输入端，采样网络Rf的另一端连接到采样比较器U1的一输入端，采样比较器U1的另一输入端连接采样比较基准Vd的正极，采样比较基准Vd的负极接地，采样比较器U1的输出端连接到数字逻辑电路的输入端。
3.如权利要求1所述的一种开关调光的控制装置，其特征在于，所述数字逻辑电路的电路结构为：所述数字逻辑电路的输入端与所述采样比较器U1的输出端连接，所述数字逻辑电路的三个输出端Q1、Q2和Q3分别连接电流基准选取开关S1、S2和S3。
4.如权利要求1所述的一种开关调光的控制装置，其特征在于，所述电流基准选取开关的电路结构为：所述电流基准选取开关S1、S2和S3的一端分别连接电流基准Vr1、Vr2和Vr3的正极，电流基准Vr1、Vr2和Vr3的负极接地，所述电流基准选取开关S1、S2和S3的另一端连接到比较器U2的一输入端。
5.如权利要求1所述的一种开关调光的控制装置，其特征在于，所述比较电路的电路结构为：比较电路U2的一输入端连接所述电流基准选取开关S1、S2和S3的一端，比较电路U2的另一输入端连接输出电流信号采样电路Rs的一端和电源转换器接线端的另一端，比较电路U2的输出端连接到电源转换器的输入端。
6.如权利要求1所述的一种开关调光的控制装置，其特征在于，所述输出电流信号采样电路的电路结构为：采样电阻Rs一端接地，另一端连接比较电路U2的输入端和电源转换器的另一接线端；且所述采样电阻Rs将反映实际输出电流大小的信号送至比较器U2，并通过比较器U2与电流基准选取开关选取的电流基准Vr1、Vr2或Vr3比较，并产生相应的控制信号送至电源转换器，使输出电流等比于电流基准。
7.如权利要求1所述的一种开关调光的控制装置，其特征在于，所述电源转换器的电路结构为：电源转换器的两个接线端分别连接采样网络Rf和采样电阻Rs，电源转换器的输入端与比较电路U2的输出端连接，电源转换器的两个输出端分别连接输出Vo+和Vo-。
8.一种开关调光的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：对输入开关电流信号进行采样，并将模拟信号转化为数字控制信号；
步骤S2：根据步骤S1中所述的数字控制信号，由数字逻辑电路分析并输出相应的电流基准选取开关的控制电平信号；
步骤S3：根据步骤S2输出的所述控制电平信号去控制电流基准选取开关的通断，从而输出相应的电流比较基准；
步骤S4:对电路中实际输出的电流大小进行采样，并将采样结果输出给比较电路；
步骤S5：将步骤S4中输出的电流采样结果与步骤S3中输出的电流比较基准进行比较，并将比较结果输出到电源转换器；
步骤S6：由电源转换器输出所需电压或电流。
9.如权利要求8所述的一种开关调光的控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括如下步骤：
a、将输入开关的电流信号进行整流；
b、对整流后的输入开关电流信号进行采样；
c、将采样结果与采样基准进行比较，并输出数字控制信号。
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