CN103869160B - 一种适用于单级反激前后切相调光电源的相位检测电路 - Google Patents
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Abstract
一种适用于单级反激前后切相调光电源的相位检测电路，所述调光电源包括一个功率转换电路，所述功率转换电路包括一个单级反激开关控制电路。所述相位检测电路包括一个二极管，一个电容，以及一个稳压管。所述二极管的阳阴极与功率转换电路的高电平输出端电性连接，阳极与电容的正极连接，电容的正极同时与稳压管的阴极电性连接，所述二极管的阳极、电容的负极，以及稳压管的阳极接地。本发明所提供的相位检测电路所需要的电子元器件相对很少，在可以达到相应的功能的同时，由于电子元器件的减少可以使所述LED调光电源做的体积更小，更轻薄，更符合人们的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子电路，特别是一种适用于单级反激前后切相调光电源的相位检测电路。
背景技术
LED照明正在逐步取代传统光源，如白炽灯、卤素灯等，而这些传统光源都可以用一种调光器配合使用，使白炽灯或卤素灯的亮度由暗到亮或由亮到暗的变化，因此如果LED灯也能跟这种调光器兼容，这样用户在用LED灯替换白炽灯、卤素灯时，就不必同时更换调光器或和调光器与LED灯之间的连接线路，从而节约安装成本，同时也更符合用户的使用习惯，而传统调光器根据采用的电子技术的不同，主要有以下两种类型的调光器。一种是前移相调光器，又称可控硅调光器，采用双向可控硅作为电子开关来控制开通或切断电源对负载的供电。另一种是后移相调光器，其采用场效应管或绝缘栅双极型三极管作为电子开关来控制开通或切断电源对负载的供电。
图1为一种现有的调光电源的电路图，其虚线框中所示出的电路即为该电路中的相位检测电路1。可以看得出该相位检测电路1包括很多电子元器件，导致做出来的电源体积很大，不符合现代轻薄的潮流，而且很难在PCB板排布，因此不仅不利于美观，而且还增加人力成本。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种电子元器件少的适用于单级反激前后切相调光电源的相位检测电路。
一种适用于单级反激前后切相调光电源的相位检测电路，所述调光电源包括一个调光器，和一个电性连接在所述调光器的输出端的功率转换电路，所述功率转换电路包括一个单级反激开关控制电路。所述相位检测电路与所述功率转换电路的输出端电性连接，并包括一个二极管(D5)，一个电容(C2)，以及一个稳压管(D7)，所述二极管(D5)的阴极与功率转换电路的高电平输出端电性连接，阳极与电容(C2)的正极连接，电容(C2)的正极同时与稳压管(D7)的阴极电性连接，所述二极管(D5)的阳极、电容(C2)的负极，以及稳压管(D7)的阳极接地或与功率转换电路的低电平输出端电性连接。
与现有技术相比，本发明所提供的相位检测电路所需要的电子元器件相对很少，在可以达到相应的功能的同时，由于电子元器件的减少可以使所述LED调光电源做的体积更小，更轻薄，更符合人们的使用要求。
附图说明
以下结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1为现有技术中的一种LED灯调光电源的中的相位检测电路的电路原理图。
图2为本发明提供的一种LED调光电源的电路原理图。
图3为图2的LED调光电源所具有的适用于单级反激前后切相调光电源的相位检测电路的电路图。
图4为图3的电路图在a点、b点的波形对比图。
图5为图3的电路图在a点、c点的波形。
图6为图3的电路图在a点、d点的波形。
图7为图3的电路图在d点与运算单元的输出波形的对比图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅作为实施例，并不用于限定本发明的保护范围。
请参阅图2，其为本发明所提供的一种LED调光电路100的电路原理图。所述LED调光电路100包括一个调光器10，一个与该调光器10电性连接的功率转换电路11，以及一个功率转换电路11电性连接的相位检测电路12。当然可以想到的是，作为负载的LED灯(图未示)是电性连接在调光控制输出电路12的输出端上。也需要进一步说明的是，该LED调光电路100还包括诸如整流电路，滤波电路，以及DC/DC转换电路、运算单元如单片机等功能电路，以形成一个完整的LED调光电路100，但其属于现有技术，在本实施例中，不作过多说明。在本实施例中，仅对相位检测电路12的工作原理及组成电路进行说明。当然该相位检测电路12还可以用在其他适合的场合，而不限于调光电路。
所述调光器10为电子调光器，其主要作用在于可控整流，以调整灯光不同的亮度，即通过减少或增加RMS电压促使平均功率的灯光产生的不同强度的光输出。所述调光器10可以为前移相调光器或后移相调光器的一种。所述前移相调光器又称为可控硅或晶闸管，特别地，采用双向可控硅来控制电路的开通与切断电源对负载的供电。所述后移项调光器采用场效应管或绝缘栅双极型三极管来作为电子开关来控制导能或切断电源对负载的供电。在本实施例中，所述调光器10为双向可控硅，其为现有技术，不再赘述。
所述功率转换电路11用于将高压直流转化为适用于LED灯适用的低压直流。为与所述相位检测电路12相适应，所述功率转换电路11还包括一个单级反激开关控制电路111，其可以为一个单级反激高PFC电路。该单级反激开关控制电路111是在开关管T关断期间变压器向输出电容器和负载提供能量，且供电过程中电流的方向是单一的。由于所述单级反激开关控制电路111是单级的，使得整个电路中的a点的波形与调光器10的输出波形是相同的，变化的可能仅是幅值的大小，也可以说a点的波形与调光器10的输出波形是等比例缩放。所述功率转换电路11还包括一个变压器绕阻112，该变压器绕阻112的输入与输出的相位相反，幅值与输入和输出所对应的线阻的匝比成比例，从而为LED灯提供一个合适的低电压。
所述相位检测电路12用于检测所述功率转换电路114输出的电流波形是否受到调光器10调整电流的影响，或为了改变LED灯的亮度，所述调光器10是否对输出电流进行了调整。当调光器10降低输出电压或增加输出电压时，就需要该相位检测电路122检测到该输出电压的升降，并将该检测到的信号经输入到运算单元中，经该运算单元处理后，输出脉冲信号以调制所述DC/DC转换电路的输出电流，从而驱动负载LED灯的亮度变化。如图3所示，所述相位检测电路12包括一个二极管D5，一个电容C2，一个稳压管D7，以及至少一个阻抗。所述二极管D5的阴极与功率转换电路11的输出端的高电平端电性连接，阳极与电容C2的正极连接，电容C2的正极同时与稳压管D7的阴极电性连接。所述二极管D5的阳极、电容C2的负极，以及稳压管D7的阳极与功率转换电路11的输出端的低电平端电性连接或接地。所述至少一个阻抗在本实施例中，包括四个电阻R1、R2、R3、以及R4。所述电阻R1串联在二极管D5的阳极与电容C2的正极之间，电阻R2与电容C2并联，电阻R3串联在电容C2与稳压管D7的阴极之间，以及电阻R4串联在稳压管D7的阴极与负载或相位检测电路12的高电平输出端之间。该相位检测电路12的工作原理如下所述。
如图4所示，为功率转换电路11在a点及b点的波形图以及比较，可以看出经调光器10切波后，a点波形仍为2倍于负载额定频率的全波“馒头波”，显然，该a点处的波形是不能直接加载到负载LED灯上的，因为LED灯需要的是恒流电源。由于功率转换电路11的变压器绕组Lp1与Ls相位相反，相位检测电路12与功率转换电路11的输入输出连接点即b点波形与a点波形将反相。同时在功率转换电路11的单级反控制开关管关闭状态时，b点为正向且和该相位检测电路12的输出电压相差0.7V的高电压。但是，二极管D5隔离或阻断了b点的正向电压，同时电容C2起到了消除功率转换电路11中的单级反激开关管控制电路111开关时所形成的脉冲，从而稳定了c点电压的作用，从而得到c点的波形，如图5所示，其仍与a点波形相似但反相。假设稳压管D7所处回路处于电性断开状态时，R4、R3、R2通过三个电阻的分压比使得d点的电压将按比例抬高，即Ud＝Uc+Uout*(R1+R3)/(R1+R3+R4)
其中：Ud为稳压管D7两端的电压；
Uc为当R3断开时电容C2两端的电压；
Uout为所述相位检测电路的输出电压。
但是，由于稳压管D7的存在，即该稳压管D7所处回路处于电性连接时，该稳压管D7反向导通，使得超过稳压管D7两端的电压即d点的电压被限制在稳压管D7的稳压值。而当b点的电压为负向时，该稳压管D7正向导通，该相位检测电路12的输出电压即d点的电压则被限制在稳压管D7的正向压降约为0.7V左右，从而得到d点的波形，如图6所示。这里的“约”是指由于电路本身存在的特性，该正向压降会有起伏，而不是一个绝对不变的值。从该图6可以看出，经过该相位检测电路12的作用，输出的波形成为方波，即成为运算单元所需要的相位角检测信号，从而利于后续电路的调整变换。需要说明的是，由于功率转换电路11的单级反激开关控制电路111是反激电路，可以使b点的波形与a点的波形相比仅仅是相位相反而已，从而可以使得该相位检测电路12的输出信号正确地反映功率转换电路11的输入与输出，进而可以准确由运算单元输出的PWM脉冲信号来调整DC/DC转换电路的输出信号。
与现有技术相比，本发明所提供的相位检测电路12所需要的电子元器件相对很少，在可以达到相应的功能的同时，由于电子元器件的减少可以使所述LED调光电源做的体积更小，更轻薄，更符合人们的使用要求。
已经说明的各种部件可以以任意方式封装。例如，包括单片机的部件可以与其它的有源和无源部件封装在单个集成电路中，与其它有源和无源部件封装在一组集成电路中，或者与其它有源和无源部件封装在一组分立电路中。
已经说明的全部各种电路可以通过任意的或者全部的组合相互连接使用。
已经讨论过的部件、步骤、益处和优点仅是说明性的。它们及其相关的讨论都不意图以任何方式限定保护范围。多种其它的实施方式也是可以预期的，包括具有更少的、另外的和/或不同的部件、步骤、特性、益和和优点的实施方式。所述部件和步骤也可以通过不同的方式来布置和排序。
类似“用于......的装置”当用在权利要求中时包括已经说明的结构和材料及它们的等同物。类似地，短语“用于......的步骤”当用在权利要求中时包括已经说明的行为及其等同行为。没有这些短语则意味着该权利要求不局限于任意相应的结构、材料、或行为或其等同内容。
已经声明或说明的内容不意图使任意的部件、步骤、特性、目标、益处、优点或者对于公众等同的内容是专有的，这与它们是否在权利要求中提到无关。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则的内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围的内。
Claims (9)
1.一种适用于单级反激前后切相调光电源的相位检测电路，所述调光电源包括一个调光器，一个电性连接在所述调光器的输出端的功率转换电路，所述功率转换电路包括一个单级反激开关控制电路，其特征在于：所述相位检测电路与所述功率转换电路的输出端电性连接，并包括一个二极管(D5)，一个电容(C2)，一个稳压管(D7)，以及至少一个阻抗，所述二极管(D5)的阴极与功率转换电路的高电平输出端电性连接，阳极与电容(C2)的正极连接，电容(C2)的正极同时与稳压管(D7)的阴极电性连接，所述二极管(D5)的阳极、电容(C2)的负极，以及稳压管(D7)的阳极接地或与功率转换电路的低电平输出端电性连接，所述阻抗包括四个电阻(R1、R2、R3、R4)，所述电阻(R1)串联在二极管(D5)的阳极与电容(C2)的正极之间，电阻(R2)与电容(C2)并联，电阻(R3)串联在电容(C2)与稳压管(D7)的阴极之间，以及电阻(R4)串联在稳压管(D7)的阴极与负载或相位检测电路的高电平输出端之间。
2.如权利要求1所述的适用于单级反激前后切相调光电源的相位检测电路，其特征在于：所述相位检测电路包括四个电阻，一个电阻R1串联在二极管(D5)的阳极与电容的正极之间，一个电阻R2与电容(C2)并联，一个电阻R3串联在电容(C2)与稳压管(D7)的阴极之间，以及一个电阻R4串联在稳压管(D7)的阴极与负载之间。
3.如权利要求2所述的适用于单级反激前后切相调光电源的相位检测电路，其特征在于：当所述稳压管(D7)所处回路处于电性断开状态时，该稳压管(D7)两端的电压值与所述四个电阻的关系如下：
Ud＝Uc+Uout*(R1+R3)/(R1+R3+R4)
其中：Ud为稳压管(D7)两端的压降；
Uc为在R3处断开时电容(C2)两端的压降；
Uout为所述相位检测电路的输出压降。
4.如权利要求1所述的适用于单级反激前后切相调光电源的相位检测电路，其特征在于：当所述稳压管(D7)所处回路处于电性连接时，该稳压管(D7)反向导通且两端的正向压降等于该稳压管(D7)的额定稳压值。
5.如权利要求1所述的适用于单级反激前后切相调光电源的相位检测电路，其特征在于：当所述稳压管(D7)处回路处于电性连接时，该稳压管(D7)正向导通且两端的负向压降约为0.7V。
6.如权利要求1所述的适用于单级反激前后切相调光电源的相位检测电路，其特征在于：所述调光电源包括一个运算单元。
7.如权利要求6所述的适用于单级反激前后切相调光电源的相位检测电路，其特征在于：所述运算单元为一单片机，其根据所述稳压管(D7)的输出信号以输出额定的脉冲波。
8.如权利要求1所述的适用于单级反激前后切相调光电源的相位检测电路，其特征在于：所述单级反激开关控制电路为单级反激高PFC电路。
9.如权利要求1所述的适用于单级反激前后切相调光电源的相位检测电路，其特征在于：所述功率转换电路包括一个变压器绕阻，该变压器绕阻的输入与输出的相位相反，幅值与输入和输出所对应的线阻的匝比成比例。
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