CN104602387B - 假负载电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制系统。该控制系统包括光换能器；调光器，电性连接于所述光换能器；变压器，电性串联于所述调光器和所述光换能器之间；及假负载电路，与所述光换能器并联且包括：检测滤波电路，连接于所述变压器，且用来检测来自所述变压器的输入电压的调光角并产生调光角信号；控制电路，连接于所述检测滤波电路，且用来将所述调光角信号转换为控制信号；及开关负载电路，连接于所述控制电路，且包括负载，流过所述负载的负载电流根据所述控制信号变化。

Description

假负载电路

技术领域

本发明有关一种控制系统、假负载电路及假负载控制方法，尤其涉及一种调节灯亮度的控制系统、假负载电路及假负载控制方法。

背景技术

目前，LED（Light-Emitting Diode，发光二极管）灯因其更高的功率效率和更长的寿命而代替卤素灯被广泛运用。LED灯的效率一般是白灼卤素灯的三倍至六倍。LED灯的功率较低，因此较节能。

在节能的优点之外，用户仍然希望LED灯能够具有卤素灯的一些优点，尤其是可以调节光的亮度。目前，控制LED灯的控制系统包括调光器和变压器，调光器调节输入电压来调节LED灯的亮度，LED灯的功率越低，LED 灯的亮度越低。然而，LED灯的功率远远低于调光器和变压器的需求功率时， LED灯会闪烁。

因此，有必要提供一种控制系统、假负载电路及假负载控制方法来解决上面提及的至少一个技术问题。

发明内容

本发明的一个方面在于提供一种控制系统。该控制系统包括光换能器；调光器，电性连接于所述光换能器；变压器，电性串联于所述调光器和所述光换能器之间；及假负载电路，与所述光换能器并联且包括：检测滤波电路，连接于所述变压器，且用来检测来自所述变压器的输入电压的调光角并产生调光角信号；控制电路，连接于所述检测滤波电路，且用来将所述调光角信号转换为控制信号；及开关负载电路，连接于所述控制电路，且包括负载，流过所述负载的负载电流根据所述控制信号变化。

本发明的另一个方面在于提供一种假负载电路。该假负载电路包括：检测滤波电路，用来检测输入电压的调光角并产生调光角信号；控制电路，连接于所述检测滤波电路，且用来将所述调光角信号转换为控制信号；及开关负载电路，连接于所述控制电路，且包括负载，流过所述负载的负载电流根据所述控制信号变化。

本发明的再一个方面在于提供一种假负载控制方法。该假负载方法包括：检测输入电压的调光角并产生调光角信号；将所述调光角信号转换为控制信号；及根据所述控制信号调节流过负载的负载电流。

本发明的控制系统设置一与光换能器并联的假负载电路，根据输入电压的变化，流过假负载电路的负载的负载电流变化，该负载的功率改变，来满足变压器所需求的功率，从而降低灯的闪烁。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1所示为本发明控制系统的一个实施例的模块图；

图2所示为图1所示的控制系统的假负载电路的一个实施例的模块图；

图3所示为本发明输入电压和调光角信号的一个实施例的波形图；

图4所示为图1所示的假负载电路的一个实施例的电路图；

图5所示为调光角信号、PWM信号和控制信号的一个实施例的波形图；

图6所示为图1所示的假负载电路的另一个实施例的电路图；

图7所示为本发明假负载控制方法一个实施例的流程图。

具体实施方式

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

图1所示为一个实施例的控制系统100的模块图。控制系统100用来控制LED（Light-Emitting Diode，发光二极管）灯，可调节LED灯的亮度。控制系统100包括调光器11、变压器13和灯驱动装置15。灯驱动装置15包括光换能器17和与光换能器17并联的假负载电路19。调光器11电性连接于光换能器17，可安装于墙上。调光器11电性串联于电源21和光换能器17 之间，调光器11通过控制来自电源21的交流输入电压的相位来控制灯的输出。在一实施例中，调光器11可以是相控调光器。在一实施例中，调光器11 包括三端双向可控硅开关元件，其为双向开关器件且仅需一个短脉冲来开通。电源21为交流电源。

变压器13电性串联于调光器11和光换能器17之间。变压器13电性连接于整流桥电路23，光换能器17和假负载电路19分别连接于整流桥电路23。光换能器17连接LED灯（未图示），用来调整来自整流桥电路23的功率给 LED灯。本实施例中，LED灯为低电压灯。假负载电路19可动态地变化其负载，其并联于光换能器17和LED灯。LED灯的电压较低时，LED灯的功率远远低于调光器11和变压器13所需求的功率。假负载电路19吸收来自变压器13的部分电流，增加功率给调光器11和变压器13，从而满足调光器11 和变压器13所需求的功率，如此降低LED灯的闪烁。

图2所示为一个实施例的假负载电路19的模块图。假负载电路19包括检测滤波电路30、控制电路32和开关负载电路34。来自变压器13的输入电压经过整流桥电路23整流后给检测滤波电路30。在一实施例中，输入电压为12V。在其他实施例中，输入电压根据实际的应用可为其他电压值。检测滤波电路30连接于变压器13，用来检测来自变压器13的输入电压的调光角，并产生调光角信号。根据该调光角信号来调节LED灯的亮度。在一实施例中，检测滤波电路30用来对输入电压进行滤波，滤除低于变压器13正常输出电压的电压。当调光器11关闭后，变压器13仍有低电压输出，检测滤波电路 30滤除该部分电压。检测滤波电路30从滤波之后的输入电压获得调光角信号。如此，调光角信号较精确。

如图3所示，波形300表示来自变压器13的输入电压。波形310表示调光角信号，该调光角信号从滤波之后的输入电压获得。当调光器11关闭后，变压器13仍有低电压输出，如图中标号320所示。该低电压被滤除后，当调光器11关闭后，调光角信号310为0。如此假负载可以从0开始变化。

继续参考图2，控制电路32连接于检测滤波电路30，用来将调光角信号转换为控制信号。一实施例中，控制信号为模拟直流电压。控制电路32将调光角信号转换为PWM（Pulse-Width Modulation，脉宽调制）信号，且将PWM 信号转换为控制信号。开关负载电路34连接于控制电路32且并联于整流桥电路23。开关负载电路34包括一负载，在一实施例中，负载为电阻。流过负载的负载电流根据控制信号变化。调光角变小时，控制信号增大，且负载电流变大。

图4所示为一个实施例的假负载电路19的电路图。整流桥电路23包括桥式连接的多个二极管D1-D4，用来整流输入电压。在此实施例中，检测滤波电路30包括连接整流桥电路23的稳压管D5，用来对输入电压进行滤波，滤除调光器11关闭后变压器13输出的电压。检测滤波电路30包括连接于稳压管D5的RC滤波器，用来获得调光角信号。RC滤波器包括电阻R1和R2，和电容C1，电阻R1与电容C1并联后与电阻R2串联，调光角信号从电容 C1和电阻R2的连接端40输出给控制电路32。

控制电路32包括场效应管或闸流管Q1。场效应管Q1的栅极与检测滤波电路30的电容C1连接，用来接收调光角信号。控制电路32包括电阻R3-R5 和电容C2。在一实施例中，控制电路32可为LDO（Low Dropout Regulator，低压差线性稳压管）。场效应管Q1的漏极通过电阻R3连接至低压直流源。在一实施例中，低压直流源的电压VCC大约为15V，但不限于此。电阻R3 和场效应管Q1将调光角信号转换为PWM信号从场效应管Q1的漏极输出。电阻R5与电容C2并联后与电阻R4串联，且电阻R4连接于场效应管Q1的漏极。电阻R4、R3和电容C2形成RC滤波电路，将PWM信号转换为直流电压从电容C2、电阻R4和R5的连接端42输出给开关负载电路34。

如图5所示，调光角信号大于0时，PWM信号为高电平，调光角信号为 0时，PWM信号为低电平。PWM信号的占空比根据调光角的大小变化。当调光角变小时，PWM信号的占空变大，根据PWM信号产生的控制信号的电压变大。

继续参考图4，开关负载电路34包括运算放大器OP1、基准电压源VS1、场效应管（或闸流管）Q2、负载电阻R8和电阻R6、R7。在一实施例中，基准电压源VS1可采用TL431或其他基准电压源。在本实施例中，基准电压源VS1的电压U1可设置为1.25V或2.5V。在其他实施例中，可根据具体的应用设置基准电压源VS1的电压U1。基准电压源VS1的阳极和参考极通过电阻R7连接至低压直流源。基准电压源VS1的阴极通过负载电阻R8接地。

在一实施例中，运算放大器OP1可用比较器代替。运算放大器OP1的一输入端连接于控制电路32的RC滤波电路，接收控制信号，该输入端的电压值为控制信号的电压值。运算放大器OP1的另一输入端连接于基准电压源 VS1的阳极。运算放大器OP1的输出端连接场效应管Q2。场效应管Q2的栅极连接于运算放大器OP1的输出端，源极连接于负载电阻R8，漏极通过电阻 R6连接于整流桥电路23。本实施例中，运算放大器OP1的正极输入端接收控制信号。当控制信号的电压值高于基准电压源VS1的电压U1时，运算放大器OP1输出高电平，场效应管Q2导通，电流从整流桥电路23流过电阻 R6和负载电阻R8。负载电阻R8的电压值等于控制信号的电压值减去基准电压源VS1的电压值U1，负载电阻R8的电流值等于其电压值除以其电阻值。如此，当控制信号的电压值变大时，负载电阻R8的电压和电流变大，从而负载电阻R8的功率变大。因此，当需要调低LED灯的亮度的时候，将调光角调小，LED灯的功率变小，控制信号变大，负载电阻R8的电流和功率变大，从而给调光器11和变压器13增加了负载功率来满足调光器11和变压器13 的需求功率，如此降低LED灯的闪烁。

图6所示为另一个实施例的假负载电路19的电路图。本实施例的假负载电路19类似于图4所示的实施例的假负载电路19。本实施例的假负载电路 19与图4所示的假负载电路19的区别在于开关负载电路34。本实施例中的开关负载电路34包括场效应管或闸流管Q2及负载电阻R6。场效应管Q2和负载电阻R6串联后并联于整流桥电路23。场效应管Q2的栅极连接至控制电路32来接收控制信号，漏极连接于负载电阻R6，源极接地。调光角变小时，控制信号增大，场效应管Q2的栅极和源极之间的电压Vgs增大，漏极电流 Id增大，漏极和源极之间的电压Vds降低。负载电阻R6的电压等于整流桥电路23的输出电压减去漏极和源极之间的电压Vds。因此漏极和源极之间的电压Vds降低时，负载电阻R6的电压增大，负载电阻R6的功率增大。当 Vds<Vgs-Vth时，场效应管Q2导通。其中，Vth为电压Vgs的门限值。此时流过负载电阻R6和场效应管Q2的电流达到最大值。在该电流达到最大值之前，由于场效应管Q2的饱和区域，电流逐步变化。此实施例的负载电路34 结构简单，成本较低，且减小电路尺寸。

图7所示为一个实施例的假负载控制方法700的流程图。模块710中，获得输入电压的调光角并产生调光角信号。通过调节调光角来调节LED灯的亮度。在一实施例中，对输入电压进行滤波，滤除调光器关闭后变压器输出的电压。然后获得滤波之后的输入电压的调光角。如此获得较精确的调光角。模块720中，将调光角信号转换为控制信号。先将调光角信号调制为PWM 信号，接着将PWM信号转换为控制信号。在一实施例中，控制信号为模拟直流电压。模块730中，根据控制信号调节流过负载的电流。调节流过负载的电流逐步变化。调光角变小时，控制信号变大，流过负载的电流变大，负载的功率增大。负载与LED灯并联，调光角变小时，LED灯的功率降低，亮度降低，负载的功率变大，从而LED灯的功率和负载的功率共同满足调光器和变压器的需求功率，如此降低LED灯的闪烁。

控制方法700的动作以功能模块的形式图示，图7所示的模块的先后顺序和模块中动作的划分并非限于图示的实施例。例如，模块可以按照不同的顺序进行；一个模块中的动作可以与另一个或多个模块中的动作组合，或拆分为多个模块。

虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于涵盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (3)

1.一种并联入光换能器的假负载电路，其特征在于，其包括：

检测滤波电路，用来检测输入电压的调光角并产生调光角信号；

控制电路，连接于所述检测滤波电路，且用来将所述调光角信号转换为控制信号；及

开关负载电路，连接于所述控制电路，且包括负载，流过所述负载的负载电流根据所述控制信号变化，

其中，所述开关负载电路包括运算放大器OP1、基准电压源VS1、场效应管Q2、负载电阻R8和电阻R6、R7，所述基准电压源VS1的阳极和参考极通过电阻R7连接至低压直流源，所述基准电压源VS1的阴极通过负载电阻R8接地，所述运算放大器OP1的一输入端连接于所述控制电路，接收控制信号，所述运算放大器OP1的另一输入端连接于所述基准电压源VS1的阳极，所述运算放大器OP1的输出端连接场效应管Q2，所述场效应管Q2的栅极连接于运算放大器OP1的输出端，源极连接于负载电阻R8，漏极通过电阻R6连接于所述假负载电路的输入端。

2.如权利要求1所述的假负载电路，其特征在于：所述检测滤波电路对低于正常值的所述输入电压进行滤波，且从滤波之后的输入电压获得所述调光角信号。

3.如权利要求1或2所述的假负载电路，其特征在于：所述调光角变小时，所述控制信号和所述负载电流变大。