CN103957636A - 两线制调光电路 - Google Patents

Abstract

一种两线制调光电路，包括：分别与控制单元和第二连接端连接的过零检测电路、两个主端子分别与第一连接端及第二连接端连接的双向可控硅、两个交流输入端分别与第一连接端及双向可控硅的门极连接的整流桥、电流取样单元，整流桥的直流正和负输出端分别与三端可控开关元件的第一端和第二端连接，三端可控开关元件的控制端与控制单元连接，电流取样单元分别与第二连接端和双向可控硅的门极连接。第一连接端和第二连接端串联接入火线，实现单火线取电，过零检测电路反馈的过零点信号，控制单元输出斩波信号，实现对灯亮度的调节。通过三端可控开关元件和双向可控硅实现灯工作在小电流和大电流状态下的快速切换，避免灯的闪烁，兼容性较好。

Description

两线制调光电路

技术领域

本发明涉及照明电路领域，特别是涉及一种两线制调光电路。

背景技术

目前，连接在交流电力网中的灯具大多采用可控硅调光电路进行调光。可控硅调光电路的作用原理为：利用充电电容不断的充放电以及交流电流过零点的特性，使得可控硅不断的导通和断开，同时配合电位器的调节以改变充电电容的充电时间常数，从而改变可控硅的电压导通角，最终实现灯具的亮度的调节。

然而，使用可控硅调光电路进行调光时，由于可控硅的最小维持电流的限制，当灯具的实际工作电流较小时，灯具会出现闪烁现象。

再者，通常使用的调光电路较多采用三线制或四线制，尤其对于老式建筑中仅预留一条火线的接线盒，如果在所述接线盒中安装三线或四线制调光器，需要增加零线，改变原有的电力布线，给调光电路的安装使用带来不便。

发明内容

基于此，有必要提供一种对灯工作电流兼容性较佳并进行单火线取电的两线制调光电路。

一种两线制调光电路，包括：第一连接端、第二连接端、整流桥、三端可控开关元件、控制单元、调光信号输入端、过零检测电路、双向可控硅、电流取样单元，

所述整流桥的一交流输入端与所述双向可控硅的门极连接，其另一交流输入端与所述第一连接端或所述第二连接端连接，所述整流桥的直流正输出端和直流负输出端分别与所述三端可控开关元件的第一端和第二端连接，所述三端可控开关元件的控制端与所述控制单元连接，所述调光信号输入端与所述控制单元连接；

所述过零检测电路的一端与所述控制单元连接，所述过零检测电路的另一端与所述第一连接端或所述第二连接端连接；

所述双向可控硅的两个主端子分别与所述第一连接端及所述第二连接端连接，所述电流取样单元的一端与所述双向可控硅的门极连接，所述电流取样单元的另一端与所述第一连接端或所述第二连接端连接，所述电流取样单元用于在流经的电流大于预设值时向所述双向可控硅的门极提供触发信号。

其中一个实施例中，所述电流取样单元为电阻R。

其中一个实施例中，所述三端可控开关元件为MOS管，

所述MOS管的栅极与所述控制单元连接，

所述整流桥的直流正输出端和直流负输出端分别与所述MOS管的漏极和源极连接，或

所述整流桥的直流正输出端和直流负输出端分别与所述MOS管的源极和漏极连接。

其中一个实施例中，所述三端可控开关元件为IGBT，

所述整流桥的直流正输出端和直流负输出端分别与所述IGBT的集电极和发射极连接，所述IGBT的门极与所述控制单元连接。

其中一个实施例中，所述三端可控开关元件为三极管，

所述整流桥的直流正输出端和直流负输出端分别与所述三极管的集电极和发射极连接，所述三极管的基极与所述控制单元连接。

其中一个实施例中，还包括降压电路，所述降压电路分别与所述控制单元及所述整流桥的直流正输出端连接，用于将经过所述整流桥整流后的直流电流转换为所述控制单元的工作电压。

上述两线制调光电路中的第一连接端和第二连接端串联接入火线，实现单火线取电，并利用过零检测电路反馈的过零点信号，控制单元输出斩波信号，实现对灯亮度的调节。同时，通过三端可控开关元件和双向可控硅实现灯工作在小电流和大电流状态下的快速切换，避免灯的闪烁，兼容性较好。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的两线制调光电路的原理图；

图2为图1所示的两线制调光电路的一种具体电路图；

图3为图1所示的两线制调光电路的另一种具体电路图；

图4为图1所示的两线制调光电路连接负载的原理图；

图5为本发明另一较佳实施例的两线制调光电路的原理图。

具体实施方式

如图1所示，其为本发明一较佳实施例的两线制调光电路10的结构示意图，包括：第一连接端110、第二连接端120、整流桥130、三端可控开关元件140、控制单元150、调光信号输入端160、过零检测电路170、双向可控硅180、电流取样单元100。

整流桥130的一交流输入端与双向可控硅180的门极连接，其另一交流输入端与第一连接端110或第二连接端120连接，整流桥130的直流正输出端和直流负输出端分别与三端可控开关元件140的第一端141和第二端142连接，三端可控开关元件140的控制端143与控制单元150连接，调光信号输入端160与控制单元150连接。

过零检测电路170的一端与控制单元150连接，过零检测电路170的另一端与第一连接端110或第二连接端120连接。

双向可控硅180的两个主端子分别与第一连接端110及第二连接端120连接，电流取样单元100的一端与双向可控硅180的门极连接，电流取样单元100的另一端与第一连接端110或第二连接端120连接，所述电流取样单元100用于在流经的电流大于预设值时向双向可控硅180的门极提供触发信号。本实施例中，控制单元150为CPU(中央控制单元)，也可以为单片机。电流取样单元100优选为电阻R，也可以为组合或集成性的阻性元器件。

如图2所示，其为图1所示的两线制调光电路10的一种具体电路图，其中，三端可控开关元件140为MOS管，MOS管的栅极与控制单元150连接，整流桥130的直流正输出端和直流负输出端分别与MOS管的漏极和源极连接，或整流桥的直流正输出端和直流负输出端分别与MOS管的源极和漏极连接。

如图3所示，其为图1所示的两线制调光电路10的另一种具体电路图，其中，三端可控开关元件140为IGBT(绝缘栅双极型晶体管)，整流桥130的直流正输出端和直流负输出端分别与IGBT的集电极和发射极连接，IGBT的门极与控制单元150连接。

在两线制调光电路10的其它具体电路图中，三端可控开关元件140也可以为三极管，整流桥130的直流正输出端和直流负输出端分别与三极管的集电极和发射极连接，三极管的基极与控制单元150连接。

如图4所示，其为图1所示的两线制调光电路10连接灯210的原理图，灯210分别与第二连接端120及第三连接端220连接，第一连接端110与火线连接，第三连接端220与零线连接。其它实施例中，灯210的一端与第一连接端110连接，灯210的另一端与零线连接，第二连接端120与火线连接。

第一连接端110接收交流电流，由于此时加载在双向可控硅180的门极的电压较小，双向可控硅180的两个主端子之间处于截止状态，因此所述交流电流流向整流桥130的交流输入端及过零检测电路170。过零检测电路170用于检测所述交流电流是否过零点，若是，则反馈一个过零点信号至控制单元150，控制单元150响应所述过零点信号输出用于前沿切相的斩波信号至三端可控开关元件140的控制端143，用以控制三端可控开关元件140的第一端141和第二端142不断的导通和截止。

整流桥130将所述交流电流进行整流后输出直流电流至三端可控开关元件140的第一端141，当控制单元150控制三端可控开关元件140导通时，完成前沿切相的所述交流电流经过电流取样单元100流向第二连接端120，从而驱动灯210通电点亮。当控制单元150控制三端可控开关元件140截止时，实现灯210断电熄灭。

由于一个所述斩波信号周期较短，且当所述斩波信号触发灯210点亮的时间相对灯210熄灭的时间较长时，因为人眼的视觉暂留效应，不易觉察到灯210的熄灭状态，从而观察到灯210一直处于点亮状态。

当流过电流取样单元100的所述交流电流增大到一定值时，通过电流取样单元100加载在双向可控硅180的门极的电压触发双向可控硅180的两个主端子迅速实现导通，第一连接端110接收的所述交流电流较快的切换为通过双向可控硅180流向第二连接端120，由双向可控硅180驱动灯210工作在大电流状态。所述交流电流过零点时，双向可控硅180截止，第一连接端110接收的所述交流电流再次流向整流桥130的交流输入端，从而实现了驱动灯210分别工作在小电流和大电流状态下的快速切换，避免了灯210的闪烁。

调光信号输入端160用于接收调光信号，控制单元150响应所述调光信号调整所述斩波信号的占空比，用以改变所述交流电流的导通角大小，从而起到调节灯210亮度的作用。

所述调光信号可以为大小可调的模拟电压信号，控制单元150对大小不同的所述模拟电压信号依次进行采样、保持、量化、编码，实现大小不同的所述模拟电压信号对应不同的所述编码；将不同的所述编码对应不同占空比的所述斩波信号，实现大小不同的所述模拟电压信号对应不同占空比的所述斩波信号，最终实现利用所述调光信号改变所述交流电流的导通角，调节灯210亮度的作用。容易理解，所述调光信号也可以为可调的数字电压信号。

如图5所示，其本发明另一较佳实施例的两线制调光电路20的原理图，包括：两线制调光电路10及降压电路190。降压电路210分别与控制单元150及整流桥130的直流正输出端连接，用于将经过整流桥130整流后的直流电流转换为控制单元150的工作电压。

在实际应用中，需要提供控制单元150工作电压，为了更好地实现两线制调光电路10的集成度，优选从第一连接端110和第二连接端120为控制单元150供电。由于控制单元150的工作电压为直流电压，且工作电压较低，降压电路190用于将经过整流桥130整流后的较高的直流电压转换为控制单元150的工作电压。可以理解，也可以用独立电源为控制单元150供电。

灯210与第二连接端120连接后，上述两线制调光电路10的工作原理如下：

第一连接端110接收交流电流，由于此时流过电流取样单元100的交流电流较小，使得双向可控硅180的两个主端子之间处于截止状态。所述交流电流流向整流桥130的交流输入端及过零检测电路170。过零检测电路170检测所述交流电流是否过零点，若是，则反馈一个过零点信号至控制单元150，控制单元150响应所述过零点信号输出用于前沿切相的斩波信号至三端可控开关元件140的控制端143，以控制三端可控开关元件140的第一端141和第二端142不断的导通和截止，而控制单元150响应所述调光信号调整所述斩波信号的占空比，改变所述交流电流的导通角的大小，从而起到调节灯210亮度的作用。

当流过电流取样单元100的所述交流电流增大到一定值时，双向可控硅180的两个主端子迅速导通，第一连接端110接收的所述交流电流较快的切换为通过双向可控硅180流向第二连接端120，由双向可控硅180驱动灯210工作在大电流状态。所述交流电流过零点时，双向可控硅180截止，第一连接端110接收的所述交流电流再次流向整流桥130的交流输入端，完成灯210分别工作在小电流和大电流状态下的快速切换，避免灯210的闪烁。

上述两线制调光电路10中的第一连接端110和第二连接端120串联接入火线，实现单火线取电，并利用过零检测电路170反馈的过零点信号，控制单元150输出斩波信号，实现对灯210亮度的调节。同时，通过三端可控开关元件140和双向可控硅180实现灯210工作在小电流和大电流状态下的快速切换，避免灯210的闪烁，兼容性较好。使用小功率的MOS管搭配大功率的可控硅，相对于单独使用大功率MOS管进行调光的方案成本低很多，产品的耐冲击性能也比单独使用MOS管的方案好。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种两线制调光电路，其特征在于，包括：第一连接端、第二连接端、整流桥、三端可控开关元件、控制单元、调光信号输入端、过零检测电路、双向可控硅、电流取样单元，

所述整流桥的一交流输入端与所述双向可控硅的门极连接，其另一交流输入端与所述第一连接端或所述第二连接端连接，所述整流桥的直流正输出端和直流负输出端分别与所述三端可控开关元件的第一端和第二端连接，所述三端可控开关元件的控制端与所述控制单元连接，所述调光信号输入端与所述控制单元连接；

所述过零检测电路的一端与所述控制单元连接，所述过零检测电路的另一端与所述第一连接端或所述第二连接端连接；

所述双向可控硅的两个主端子分别与所述第一连接端及所述第二连接端连接，所述电流取样单元的一端与所述双向可控硅的门极连接，所述电流取样单元的另一端与所述第一连接端或所述第二连接端连接，所述电流取样单元用于在流经的电流大于预设值时向所述双向可控硅的门极提供触发信号。

2.根据权利要求1所述的两线制调光电路，其特征在于，所述电流取样单元为电阻R。

3.根据权利要求1所述的两线制调光电路，其特征在于，所述三端可控开关元件为MOS管，

所述MOS管的栅极与所述控制单元连接，

所述整流桥的直流正输出端和直流负输出端分别与所述MOS管的漏极和源极连接，或

所述整流桥的直流正输出端和直流负输出端分别与所述MOS管的源极和漏极连接。

4.根据权利要求1所述的两线制调光电路，其特征在于，所述三端可控开关元件为IGBT，

所述整流桥的直流正输出端和直流负输出端分别与所述IGBT的集电极和发射极连接，所述IGBT的门极与所述控制单元连接。

5.根据权利要求1所述的两线制调光电路，其特征在于，所述三端可控开关元件为三极管，

所述整流桥的直流正输出端和直流负输出端分别与所述三极管的集电极和发射极连接，所述三极管的基极与所述控制单元连接。

6.根据权利要求1所述的两线制调光电路，其特征在于，还包括降压电路，所述降压电路分别与所述控制单元及所述整流桥的直流正输出端连接，用于将经过所述整流桥整流后的直流电流转换为所述控制单元的工作电压。