CN103997834A

CN103997834A - 一种可控硅调光电路

Info

Publication number: CN103997834A
Application number: CN201410239741.5A
Authority: CN
Inventors: 张滔; 李春太
Original assignee: Hengdian Group Tospo Lighting Co Ltd
Current assignee: Hengdian Group Tospo Lighting Co Ltd
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2014-08-20

Abstract

本发明公开了一种可控硅调光电路，包括可控硅调光器、电源控制芯片、RC串联电路及RC并联电路；所述可控硅调光器接入第一交流母线；所述RC串联电路包括第一电阻和第一电容；所述RC并联电路包括第二电阻和第二电容，所述第二电阻的第一端与所述第二电容的第一端均连接至所述电源控制芯片的COMP脚，所述第二电阻的第二端与所述第二电容的第二端均连接至地电压；所述RC串联电路为所述可控硅调光器提供开启电流；所述RC并联电路使COMP脚的充放电达到平衡。本发明通过在交流端设置RC串联电路且同时在电源控制芯片的COMP脚设置RC并联电路的方式，改善了控制效果，实现了可控硅调光电路的简化设计，降低了电路整体BOM成本。

Description

一种可控硅调光电路

技术领域

本发明涉及一种电路领域，尤其涉及调光电路，具体地说是一种可控硅调光电路。

背景技术

当前使用可控硅调光来达到LED灯二次节能的方法在北美以及其他市场已经越来越普遍。但原来使用的控制芯片都是专门设计，成本较高，电路复杂。在这种情况下，有必要设计一种较为简单的电路完成可控硅调光，在达到相同的调光性能以及兼容性的前提下，省去BLEED电路以降低电路整体BOM成本，减少元器件使用数量。

发明内容

本发明利用非专门针对可控硅调光设计的电源控制芯片，在原芯片控制模式的基础上小改以实现可控硅调光电路设计，与原有的电路相对比，此电路将省略原有的BLEED电路以达到更低的BOM成本。

为了解决上述问题，本发明采用如下解决方案：

一种可控硅调光电路，包括可控硅调光器、电源控制芯片、RC串联电路及RC并联电路；所述可控硅调光器接入第一交流母线；所述RC串联电路包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻的第一端与所述可控硅调光器连接，所述第一电阻的第二端仅与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与第二交流母线连接；所述RC并联电路包括第二电阻和第二电容，所述第二电阻的第一端与所述第二电容的第一端均连接至所述电源控制芯片的COMP脚，所述第二电阻的第二端与所述第二电容的第二端均连接至地电压；所述RC串联电路为所述可控硅调光器提供开启电流；所述RC并联电路使COMP脚的充放电达到平衡。

优选的，所述可控硅调光电路采用BUCK-BOOST拓扑、BUCK拓扑或FLYBACK拓扑结构。

优选的，所述第一电阻的电阻值为1K～10K，所述第一电容的电容值为100N～220N，所述第二电阻的电阻值为180K～300K，所述第二电容的电容值为100N～220N。

优选的，所述电源控制芯片包括引脚VDD、ZCD、COMP、CS、D1、D2、S和GND。

优选的，当采用BUCK-BOOST拓扑结构时，所述可控硅调光电路的具体结构为：可控硅调光器M接入所述第一交流母线；电阻FR1接入所述第二交流母线；可控硅调光器M的一端同时连接至所述第一电阻的第一端与桥式整流器DB1的第一端；所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接；所述第一电容的第二端同时与电阻FR1的一端及桥式整流器DB1的第三端连接；桥式整流器DB1的第四端接地，其第二端与电感L1的第一端、电阻R1的第一端及电容C1的第一端连接；电容C1的第二端接地；电感L1的第二端与电阻R1的第二端及电容C2的第一端连接；电容C2的第二端与电容C1的第二端连接并接地；电感L1的第二端与电源控制芯片的D1、D2脚连接，并且还与电阻R2的第一端连接；电阻R2的第二端与电阻R3的第一端连接；电阻R3的第二端与电容C4的第一端连接；电容C4的第二端接地电压；电源控制芯片的S脚与储能电感T1的第一端连接，CS脚与电阻R6的第二端及电容C6的第一端连接，COMP脚与所述第二电容的第一端及所述第二电阻的第一端连接，GND脚与地电压连接，VDD脚与电阻R3的第二端及二极管D6的阴极连接，ZCD脚与电阻R8的第一端连接；电阻R6的第一端与电阻R4的第一端及电阻R5的第一端连接；电容C6的第二端接地电压；电阻R4的第二端及电阻R5的第二端连接至储能电感T1的第一端；所述第二电容的第二端与所述第二电阻的第二端及地电压连接；储能电感T1的第二端与电解电容C3的正极连接并接地，其中间抽头与电阻R11的第二端及电阻R8的第二端连接；电阻R11的第一端与二极管D6的阳极连接；电阻R9的第一端分别与电解电容C3的负极、续流二极管D5的阳极及LED灯的阴极连接，其第二端分别与电解电容C3的正极及LED灯的阳极连接；续流二极管D5的阴极与电阻R4的第一端及电阻R5的第一端连接。

优选的，当采用BUCK拓扑结构时，所述可控硅调光电路的具体结构为：可控硅调光器M接入所述第一交流母线；电阻FR2的第一端与可控硅调光器M连接，其第二端与所述第一电阻的第一端及桥式整流器DB2的第一端连接；所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接；所述第一电容的第二端连接至所述第二交流母线及桥式整流器DB2的第三端；桥式整流器DB2的第二端分别与电感L2的第一端、电容C8的第一端以及二极管DS1的阴极连接，其第四端接地；电感L2的第二端分别与电容C9的第一端、电阻RS7的第一端及电源控制芯片的D1和D2脚连接；电容C8的第二端与电容C9的第二端连接并接地；二极管DS1的阳极接地；电阻RS7的第二端与电阻RS6的第一端连接；电阻RS6的第二端与电阻RS5的第一端连接；电阻RS5的第二端分别与电源控制芯片的VDD脚、电容CS3的第一端及电阻RS8的第一端连接；电容CS3的第二端接地电压；电源控制芯片的GND脚接地电压，其ZCD脚与电阻RS1的第一端连接，其COMP脚与所述第二电阻的第一端及所述第二电容的第一端连接，其CS脚与电阻RS2的第二端及电容CS1的第一端连接，其S脚分别与电阻RS2的第一端、二极管DS3的阴极、电阻RS4的第一端及电阻RS3的第一端连接；电阻RS8的第二端与二极管DS2的阴极连接；二极管DS2的阳极与电阻RS1的第二端及储能电感T2的中间抽头连接；储能电感T2的第一端连接至地电压，其第二端分别与电解电容C10的阳极、电阻RS9的第一端及LED灯的阳极连接；电解电容C10的阴极分别与电阻RS9的第二端及LED灯的阴极连接并接地；二极管DS3的阳极接地；电阻RS4的第二端、电阻RS3的第二端、电容CS1的第二端、所述第二电阻的第二端以及所述第二电容的第二端均连接至地电压。

优选的，所述电源控制芯片型号为Oz8022系列等具备COMP、ZCD回路的芯片。

本发明中采用RC电路加上BUCK-BOOST，BUCK，FLYBACK拓扑。RC电路能为可控硅调光电路提供一个启动电流。BUCK-BOOST，FLYBACK拓扑能在母线电压较低即在低相位角时为可控硅提供续流电流，相较于原有的BUCK拓扑可以省去一个BLEED电路，达到简化电路的目的。由于高PF值的电源控制芯片往往会以特殊运算方法的方式来控制MOS的开关以做到电路的输入电流的高导通角以达到整个电路的高PF值，这种芯片架构往往需要COMP脚外接一个电容来做一个补偿。而在调光过程中会将COMP电容电压值拉高导致MOS管会在很大时间内一直导通，并导致驱动烧毁。所以将COMP脚变换为RC并联电路，以完成电容的充放电平衡，使COMP脚电压不至于过高而导致驱动烧毁。

本发明采用峰值电流控制、峰值电流控制加芯片内部固定导通时间控制以及芯片内部固定导通时间控制的电源控制芯片。此类芯片在调光过程中不会引起功率异常，所以整个电路只需要在AC端或者整流后增加RC电路以提供可控硅的开启电流，整个电路就可以根据可控硅的切相角的大小完成对输出电流大小的控制最终完成整灯光通量的调整。

当采用BUCK拓扑时，电路的基本原理与BUCK-BOOST，FLYBACK的工作原理相同，但因为BUCK拓扑中，当输出电压大于输入电压时，电源的开关动作将不进行，也就是不能为可控硅提供一个续流电流。所以在用BUCK拓扑，省去BLEED电路的前提下完成可控硅调光电源设计的时候，输出电压不建议超过40V。

本发明通过在交流端设置RC串联电路且同时在电源控制芯片的COMP脚设置RC并联电路的方式，改善了控制效果，实现了可控硅调光电路的简化设计，降低了电路整体BOM成本。

附图说明

图1是本发明采用BUCK-BOOST拓扑结构的调光电路原理图。

图2是本发明采用BUCK拓扑结构的调光电路原理图。

图3是本发明采用的电源控制芯片架构示意图。

图4和图5为现有技术的电路设计。

具体实施方式

图3所示为本发明各实施例中采用的电源控制芯片U1，该芯片包括8个引脚，分别为：VDD、ZCD、COMP、CS、D1、D2、S、GND。

图1为本发明第一实施例采用的BUCK-BOOST拓扑结构的调光电路。调光器M的第一端接入火线L；电阻FR1的第一端接入零线N；调光器M的第二端同时连接至电阻R10的第一端与桥式整流器DB1的第一端；电阻R10的第二端与电容CX1的第一端连接；电容CX1的第二端同时与电阻FR1的第二端及桥式整流器DB1的第三端连接；桥式整流器DB1的第四端接地，其第二端与电感L1的第一端、电阻R1的第一端及电容C1的第一端连接；电容C1的第二端接地；电感L1的第二端与电阻R1的第二端及电容C2的第一端连接；电容C2的第二端与电容C1的第二端连接并接地；电感L1的第二端与电源控制芯片U1的D1、D2脚连接，并且还与电阻R2的第一端连接；电阻R2的第二端与电阻R3的第一端连接；电阻R3的第二端与电容C4的第一端连接，电容C4的第二端接地电压；电源控制芯片U1的S脚与储能电感T1的第一端连接，CS脚与电阻R6的第二端及电容C6的第一端连接，COMP脚与电容C5的第一端及电阻R7的第一端连接，GND脚与地电压连接，VDD脚与电阻R3的第二端及二极管D6的阴极连接，ZCD脚与电阻R8的第一端连接；电阻R6的第一端与电阻R4的第一端及电阻R5的第一端连接；电容C6的第二端接地电压；电阻R4的第二端及电阻R5的第二端连接至储能电感T1的第一端；电容C5的第二端与电阻R7的第二端及地电压连接；储能电感T1的第二端与电解电容C3的正极连接并接地，其中间抽头与电阻R11的第二端及电阻R8的第二端连接；电阻R11的第一端与二极管D6的阳极连接；电阻R9的第一端分别与电解电容C3的负极、续流二极管D5的阳极及LED灯的阴极连接，其第二端分别与电解电容C3的正极及LED灯的阳极连接；续流二极管D5的阴极与电阻R4的第一端及电阻R5的第一端连接。

其中，电阻R10的电阻值优选为1K～10K，电容CX1的电容值优选为100N～220N；电阻R7的电阻值优选为180K～300K，电容C5的电容值优选为100N～220N。

本发明的特点是由电阻R10和电容CX1构成RC串联电路，为所述可控硅调光器提供开启电流，以达到更好的调光兼容性；所述电容C5和电阻R7构成RC并联电路，使COMP脚的充放电达到平衡。

下面结合图1和图3介绍调光电路的工作原理。接入调光器后，火线L给电源控制芯片U1的VDD脚充电，当VDD脚达到一定阀值后，芯片U1开始启动，芯片中的启动电路(Startup circuit)会提供第一个触发信号，经过或门传递到RS触发器的S级，此时RS触发器中的Q级会输出一个正的驱动信号来打开MOS管Q1。此时MOS管开启，储能电感T1流过电流并存储能量，CS脚链接的电阻采样一个电压值，并通过与芯片内部ADJ的一个比较后，给COMP脚充电。当COMP脚电压升到一定值的时候，经过一定比例的缩放后的COMP脚电压与芯片内部的锯齿波交叉，此时芯片内部的比较器会输出一个正的信号到RS触发器的R脚，使MOS管Q1关断。MOS管Q1关断后储能电感T1存储的能量会通过续流二极管D5释放到LED光源以及电解电容C3中，当ZCD脚侦测到抽头绕组的电压低于一定值后，MOS管Q1重新开启，如此循环。

图2为本发明第二实施例采用的BUCK拓扑结构的调光电路。调光器M的第一端接入火线L；电阻FR2的第一端与调光器的第二端连接，其第二端与电阻RS11的第一端及桥式整流器DB2的第一端连接；电阻RS11的第二端与电容C7的第一端连接；电容C7的第二端连接至零线N及桥式整流器DB2的第三端；桥式整流器DB2的第二端分别与电感L2的第一端、电容C8的第一端以及二极管DS1的阴极连接，其第四端接地；电感L2的第二端分别与电容C9的第一端、电阻RS7的第一端及电源控制芯片U1的D1和D2脚连接；电容C8的第二端与电容C9的第二端连接并接地；二极管DS1的阳极接地；电阻RS7的第二端与电阻RS6的第一端连接；电阻RS6的第二端与电阻RS5的第一端连接；电阻RS5的第二端分别与芯片U1的VDD脚、电容CS3的第一端及电阻RS8的第一端连接；电容CS3的第二端接地电压；芯片U1的GND脚接地电压，其ZCD脚与电阻RS1的第一端连接，其COMP脚与电阻RS10的第一端及电容CS2的第一端连接，其CS脚与电阻RS2的第二端及电容CS1的第一端连接，其S脚分别与电阻RS2的第一端、二极管DS3的阴极、电阻RS4的第一端及电阻RS3的第一端连接；电阻RS8的第二端与二极管DS2的阴极连接；二极管DS2的阳极与电阻RS1的第二端及储能电感T2的中间抽头连接；储能电感T2的第一端连接至地电压，其第二端分别与电解电容C10的阳极、电阻RS9的第一端及LED灯的阳极连接；电解电容C10的阴极分别与电阻RS9的第二端及LED灯的阴极连接并接地；二极管DS3的阳极接地；电阻RS4的第二端、电阻RS3的第二端、电容CS1的第二端、电阻RS10的第二端以及电容CS2的第二端均连接至地电压。

其中，电阻RS11的电阻值优选为1K～10K，电容C7的电容值优选为100N～220N；电阻RS10的电阻值优选为180K～300K，电容CS2的电容值优选为100N～220N。

本实施例的特点是由电阻RS11和电容C7构成RC串联电路，为所述可控硅调光器提供开启电流，以达到更好的调光兼容性；所述电容CS2和电阻RS10构成RC并联电路，使COMP脚的充放电达到平衡。其工作原理与前一实施方式基本相同，也能达到同样的技术效果。

虽然本发明已将两个较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的变更和润饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种可控硅调光电路，包括可控硅调光器、电源控制芯片、RC串联电路及RC并联电路，其特征在于所述可控硅调光器接入第一交流母线；所述RC串联电路包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻的第一端与所述可控硅调光器连接，所述第一电阻的第二端仅与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与第二交流母线连接；所述RC并联电路包括第二电阻和第二电容，所述第二电阻的第一端与所述第二电容的第一端均连接至所述电源控制芯片的COMP脚，所述第二电阻的第二端与所述第二电容的第二端均连接至地电压；所述RC串联电路为所述可控硅调光器提供开启电流；所述RC并联电路使COMP脚的充放电达到平衡。

2.如权利要求1所述的可控硅调光电路，其特征在于所述可控硅调光电路采用BUCK-BOOST拓扑、BUCK拓扑或FLYBACK拓扑结构。

3.如权利要求1所述的可控硅调光电路，其特征在于所述第一电阻的电阻值为1K～10K，所述第一电容的电容值为100N～220N，所述第二电阻的电阻值为180K～300K，所述第二电容的电容值为100N～220N。

4.如权利要求1所述的可控硅调光电路，其特征在于所述电源控制芯片包括引脚VDD、ZCD、COMP、CS、D1、D2、S和GND。

5.如权利要求1所述的可控硅调光电路，其特征在于所述电源控制芯片为采用峰值电流控制、峰值电流控制加芯片内部固定导通时间控制或者芯片内部固定导通时间控制的电源控制芯片。

6.如权利要求2所述的可控硅调光电路，其特征在于所述可控硅调光电路采用BUCK-BOOST拓扑结构，可控硅调光器M接入所述第一交流母线；电阻FR1接入所述第二交流母线；可控硅调光器M的一端同时连接至所述第一电阻的第一端与桥式整流器DB1的第一端；所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接；所述第一电容的第二端同时与电阻FR1的一端及桥式整流器DB1的第三端连接；桥式整流器DB1的第四端接地，其第二端与电感L1的第一端、电阻R1的第一端及电容C1的第一端连接；电容C1的第二端接地；电感L1的第二端与电阻R1的第二端及电容C2的第一端连接；电容C2的第二端与电容C1的第二端连接并接地；电感L1的第二端与电源控制芯片的D1、D2脚连接，并且还与电阻R2的第一端连接；电阻R2的第二端与电阻R3的第一端连接；电阻R3的第二端与电容C4的第一端连接；电容C4的第二端接地电压；电源控制芯片的S脚与储能电感T1的第一端连接，CS脚与电阻R6的第二端及电容C6的第一端连接，COMP脚与所述第二电容的第一端及所述第二电阻的第一端连接，GND脚与地电压连接，VDD脚与电阻R3的第二端及二极管D6的阴极连接，ZCD脚与电阻R8的第一端连接；电阻R6的第一端与电阻R4的第一端及电阻R5的第一端连接；电容C6的第二端接地电压；电阻R4的第二端及电阻R5的第二端连接至储能电感T1的第一端；所述第二电容的第二端与所述第二电阻的第二端及地电压连接；储能电感T1的第二端与电解电容C3的正极连接并接地，其中间抽头与电阻R11的第二端及电阻R8的第二端连接；电阻R11的第一端与二极管D6的阳极连接；电阻R9的第一端分别与电解电容C3的负极、续流二极管D5的阳极及LED灯的阴极连接，其第二端分别与电解电容C3的正极及LED灯的阳极连接；续流二极管D5的阴极与电阻R4的第一端及电阻R5的第一端连接。

7.如权利要求2所述的可控硅调光电路，其特征在于所述可控硅调光电路采用BUCK拓扑结构，可控硅调光器M接入所述第一交流母线；电阻FR2的第一端与可控硅调光器M连接，其第二端与所述第一电阻的第一端及桥式整流器DB2的第一端连接；所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接；所述第一电容的第二端连接至所述第二交流母线及桥式整流器DB2的第三端；桥式整流器DB2的第二端分别与电感L2的第一端、电容C8的第一端以及二极管DS1的阴极连接，其第四端接地；电感L2的第二端分别与电容C9的第一端、电阻RS7的第一端及电源控制芯片的D1和D2脚连接；电容C8的第二端与电容C9的第二端连接并接地；二极管DS1的阳极接地；电阻RS7的第二端与电阻RS6的第一端连接；电阻RS6的第二端与电阻RS5的第一端连接；电阻RS5的第二端分别与电源控制芯片的VDD脚、电容CS3的第一端及电阻RS8的第一端连接；电容CS3的第二端接地电压；电源控制芯片的GND脚接地电压，其ZCD脚与电阻RS1的第一端连接，其COMP脚与所述第二电阻的第一端及所述第二电容的第一端连接，其CS脚与电阻RS2的第二端及电容CS1的第一端连接，其S脚分别与电阻RS2的第一端、二极管DS3的阴极、电阻RS4的第一端及电阻RS3的第一端连接；电阻RS8的第二端与二极管DS2的阴极连接；二极管DS2的阳极与电阻RS1的第二端及储能电感T2的中间抽头连接；储能电感T2的第一端连接至地电压，其第二端分别与电解电容C10的阳极、电阻RS9的第一端及LED灯的阳极连接；电解电容C10的阴极分别与电阻RS9的第二端及LED灯的阴极连接并接地；二极管DS3的阳极接地；电阻RS4的第二端、电阻RS3的第二端、电容CS1的第二端、所述第二电阻的第二端以及所述第二电容的第二端均连接至地电压。