CN105208703B - 一种抑制冲击电流的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抑制冲击电流的装置，本装置包括可控硅调光器、整流电路、容性负载、电阻、开关管和控制单元，控制单元通过检测变化斜率确定可控硅调光器导通时刻，使得无论多小的斩波相角对应多小的电压变化幅度，都能被控制单元检测到，确保电阻在可控硅调光器导通时刻连接在容性负载的充电回路中，有效抑制冲击电流。而在可控硅调光器导通之后的导通相角内，闭合开关管使电阻被短路，达到有效抑制可控硅调光器导通作用于容性负载时产生的冲击电流的同时将损耗减小到最小的有益效果。

Description

一种抑制冲击电流的装置

技术领域

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种抑制冲击电流的装置。

背景技术

传统应用中，可控硅调光器一般用于白炽灯调光的场合，白炽灯相当于阻性负载，两者配合使用时调光效果良好。当可控硅调光器带容性负载时，输入电压突变作用于所述容性负载时，带来较大冲击电流，冲击电流在可控硅调光器和容性负载之间振荡，当冲击电流振荡至可控硅调光器的维持电流以下时，会造成可控硅调光器非正常关断，引起灯闪。

因此现在需要一种装置，以解决可控硅调光器带容性负载调光时，冲击电流过大造成可控硅调光器非正常关断引起灯闪的问题。

发明内容

本发明提供了一种抑制冲击电流的装置，本装置能够解决可控硅调光器带容性负载调光时，冲击电流过大造成可控硅调光器非正常关断引起灯闪的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术手段：

一种抑制冲击电流的装置，包括可控硅调光器，与所述可控硅调光器输出端相连的整流电路，与所述整流电路输出端相连的容性负载，还包括：

串联在所述整流电路与所述容性负载之间的电阻；

与所述电阻并联的开关管；

输出端与所述开关管的控制端相连，输入端与所述整流电路输出端相连的控制单元，所述控制单元用于当检测到整流电路的输出电压或输出电流的变化斜率大于第一预设值时控制所述开关管断开，当检测到所述整流电路输出电压大于第二预设值时控制所述开关管闭合。

优选的，所述控制单元包括：

与整流电路输出端相连的斜率检测单元，用于检测整流电路的输出电压或输出电流的变化斜率并输出变化斜率信号；

输入端与所述斜率检测单元输出端相连，其余两端分别与所述开关管的控制端和参考地相连的关断单元，判断所述变化斜率信号大于第一预设值时将所述控制端和所述参考地短接；

与所述整流电路输出端并联的导通单元，用于采集所述整流电路的输出电压将预设比例的分压信号输出至所述开关管的控制端。

优选的，所述斜率检测单元与所述整流电路输出端相连包括：

当检测所述整流电路的输出电压的变化斜率时，所述斜率检测单元的输入端并联接在所述整流电路的输出端；

当检测所述整流电路的输出电流的变化斜率时，所述斜率检测单元的输入端与所述整流电路输出电流的采样端相连。

优选的，所述开关管包括：

电压型开关管或电流型开关管。

优选的，所述电压型开关管包括场效应管MOS或绝缘栅双极型晶体管IGBT；

所述电流型开关管包括三极管。

优选的，所述斜率检测单元包括：

一端与所述整流电路输出端的正极相连的电容；

一端与所述电容另一端相连，另一端与所述整流电路输出端的负极相连的电阻；

所述电阻和电容的公共连接点与所述关断单元的输入端相连。

优选的，所述导通单元包括：

相互串联的两个电阻；

两个电阻的公共连接点与所述开关管的控制端相连。

优选的，所述关断单元包括三极管。

优选的，当所述关断单元的三极管为NPN型时，所述三极管的基极与所述斜率检测单元的输出端相连；

所述三极管的集电极与所述开关管的控制端相连；

所述三极管的发射极与所述整流电路的输出端相连。

优选的，所述容性负载包括：

LED驱动器；

与所述LED驱动器输入端并联的滤波电容；

与所述LED驱动器输出端并联的LED光源。

本发明提供了一种抑制冲击电流的装置，本装置包括可控硅调光器、整流电路、容性负载、电阻、开关管和控制单元，控制单元通过检测变化斜率确定可控硅调光器导通时刻，使得无论多小的斩波相角对应多小的电压变化幅度，都能被控制单元检测到，确保电阻在可控硅调光器导通时刻连接在容性负载的充电回路中，有效抑制冲击电流。而在可控硅调光器导通之后的导通相角内，闭合开关管使电阻被短路，达到有效抑制可控硅调光器导通作用于容性负载时产生的冲击电流的同时将损耗减小到最小的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的抑制冲击电流的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的抑制冲击电流的装置各个部分的电压示意图；

图3为本发明实施例公开的又一抑制冲击电流的装置的结构示意图；

图4为本发明实施例公开的又一抑制冲击电流的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种抑制冲击电流的装置，包括可控硅调光器100，与所述可控硅调光器输出端相连的整流电路200，与所述整流电路输出端相连的容性负载300，还包括：

串联在所述整流电路200与所述容性负载300之间的电阻400；

与所述电阻400并联的开关管500；

输出端与所述开关管500的控制端相连，输入端与所述整流电路200输出端相连的控制单元600，所述控制单元600用于当检测到整流电路200的输出电压或输出电流的变化斜率大于第一预设值时控制所述开关管500断开，当检测到所述整流电路200输出电压大于第二预设值时控制所述开关管500闭合。

如图2所示，为本装置中各个部分的电压示意图，结合图2，可控硅调光器100将输入端的交流电压(Vac)转换成斩波电压(V1)输出至整流电路200，即斩波相角内电压为零，剩余导通相角内的电压幅值等于输入交流电压幅值，整流电路200将输入端的斩波电压(V1)转换为直流电压(V2)输出至容性负载300；在交流电压达到可控硅调光器100的导通相角时可控硅调光器便导通，在可控硅调光器100导通时刻整流电路200的输出电压由0突变至V2，带来较大的冲击电流，为了抑制直流电压突变在容性负载300引起的冲击电流，本发明在整流电路200和容性负载300之间增加电阻400，使电阻400在可控硅调光器100导通时刻连接在容性负载300的充电回路中，以抑制冲击电流，电阻400两端的电压波形参见图2中的R两端电压。

当整流电路200和容性负载300之间只增加电阻400时，确实能够有效抑制冲击电流，解决可控硅调光器100非正常关断引起灯闪的问题，但是可控硅调光器100导通之后，便不存在电压突变引起灯闪的问题，但电阻400仍串联其中会损耗一部分电能，因此在可控硅调光器100导通之后便不希望电阻400连接在整流电路200和容性负载300之间。

为了实现该目的本发明除了增加电阻之外，还提供开关管500和控制单元600，在可控硅调光器100导通时刻，控制单元600控制开关管500断开，以使电阻400接入整流电路200和容性负载300之间，当可控硅调光器100导通之后，控制单元600控制开关管500闭合，将电阻400短路，使整流电路200通过开关管500与容性负载300相连。

下面具体介绍控制单元600如何控制开关管500，优选的采用如下方式：

当检测到整流电路200的输出电压或输出电流的变化斜率大于第一预设值时控制所述开关管500断开，当检测到所述整流电路200输出电压大于第二预设值时控制所述开关管500闭合。

当可控硅调光器100导通时刻，由于整流单元200输出电压突然由0增加至V2，引起输出电流也会发生变化，所以输出电压和输出电流的变化斜率巨大，因此通过判断变化斜率可以准确的获知可控硅调光器100的导通时刻。在导通时刻过后变化斜率便会趋于平稳，输出电压越来越大，因此通过判断输出电压是否大于第二预设值来确定可控硅调光器100是否导通。

将整流电路200的输出电压或输出电流的变化斜率大于第一预设值记为第一条件，整流电路200的输出电压大于第二预设值记为第二条件。关于第一预设值和第二预设值的设置需符合如下情况：在合理设置第一预设值和第二预设值之后，控制单元通过检测第一条件能够确定可控硅调光器100导通时刻，从而在可控硅调光器100导通时刻控制开关管断开，在可控硅调光器100导通之后便不再满足第一条件而只满足第二条件，从而控制开关管100导通，在可控硅调光器100导通之后的导通相角内，始终满足第二条件，进而使得开关管在可控硅调光器100的导通相角内始终导通。当同时满足第一条件和第二条件时，执行满足第一条件的动作，即控制开关管500断开。

由上述内容可知，本发明既能够在可控硅调光器100导通时刻抑制冲击电流，解决可控硅调光器100非正常关断引起灯闪的问题，又能够在可控硅调光器100导通之后将电阻400短路，降低电阻400带来的损耗。

下面详细说明控制单元600的结构，如图3所示，本发明中控制单元600具体包括：

与整流电路200输出端相连的斜率检测单元601，用于检测整流电路200的输出电压或输出电流的变化斜率并输出变化斜率信号；

输入端与所述斜率检测单元601输出端相连，其余两端分别与所述开关管的控制端和参考地端相连的关断单元602，判断所述变化斜率信号大于第一预设值时，将所述控制端和所述参考地端短接；

斜率检测单元601与整流电路200有两种连接方式，具体的包括：当检测所述整流电路200的输出电压的变化斜率时，所述斜率检测单元601的输入端并联接在所述整流电路200的输出端；当检测所述整流电路200的输出电流的变化斜率时，所述斜率检测单元601的输入端与所述整流电路200输出电流的采样端相连。

与所述整流电路200输出端并联的导通单元603，用于采集所述整流电路200的输出电压将预设比例的分压信号输出至所述开关管500的控制端。

所述参考地是指电阻400流经电流后的低电位端。

斜率检测单元601检测输出电压或输出电流的变化斜率并输出变化斜率信号，关断单元602判断所述变化斜率信号大于第一预设值时将开关管500断开，导通单元603采集输出电压，并将输出电压按预设比例进行分压，将分压后的电压作用于开关管500，所述预设比例的设置需满足以下条件：当所述整流单元的输出电压大于所述第二预设值时，按预设比例对输出电压进行分压后获得分压信号，分压信号的电压需大于开关管500的饱和导通时的控制端电压，从而导通开关管500。

控制单元600通过检测变化斜率确定可控硅调光器100导通时刻，使得无论多小的斩波相角对应多小的电压变化幅度，都能被控制单元600检测到，确保电阻400在可控硅调光器100导通时刻连接在容性负载300的充电回路中，有效抑制冲击电流。而在可控硅调光器100导通之后的导通相角内，电阻400被短路，达到有效抑制可控硅调光器100导通作用于容性负载300时产生的冲击电流的同时将损耗减小到最小的有益效果。

优选的上述实施例中的开关管包括：电压型开关管或电流型开关管。

所述电压型开关管包括场效应管MOS或绝缘栅双极型晶体管IGBT；

所述电流型开关管包括三极管。

本申请实际上提供的技术方案可以分为以下两部分内容：1、检测并确定所述开关管开通时刻和关断时刻；2、提供所述开关管开通通知信号和关断通知信号，所述开关管的关断通知信号是指大于第一预设值的变化斜率信号，所述开关管的开通通知信号是指所述导通单元输出的分压信号。

不同的类型的开关管(比如电压型、电流型、P型、N型)需要不同的开通信号和关断信号，比如P沟道增强型MOS管的开通信号为栅源极电压为正电压，N沟道增强型MOS管的开通信号为栅源极电压为负电压，开通信号和关断信号可通过所述开通通知信号和关断通知信号转换得到，该类信号转换技术属于现有技术，在此不再赘述。

下面介绍本发明抑制冲击电流的装置的具体实施例，以开关管为MOS管为例，如图4所示，包括：

可控硅调光器100，整流电路200，斜率检测单元601，关断单元602，导通单元603，容性负载300，电阻R400，开关管S500。

优选的，所述斜率检测单元601包括：与所述整流电路200输出端的正极相连的电容C1；一端与所述电容C1相连，另一端与所述整流电路200输出端的负极相连的电阻R3；所述电阻R3和电容C1之间的公共连接点与所述关断单元的输入端S1相连，关断单元602为三极管S1，即电阻R3和电容C1之间引出导线与所述三极管S1的基极相连。

优选的，所述导通单元603包括：相互串联的两个电阻R1和R2；两个电阻公共连接点与所述开关管的控制端相连。电阻R1和电阻R2的公共连接点输出分压信号，并将分压信号发送至开关管500，预设比例＝R2/(R1+R2)。

优选的，当所述关断单元602的三极管为NPN型时，所述三极管的基极与所述斜率检测单元601的输出端相连；

所述三极管S1的集电极与所述开关管S的控制端相连；

所述三极管S1的发射极与所述整流电路200的输出端相连。

优选的，所述容性负载300包括：LED驱动器301；与所述LED驱动器输入端并联的滤波电容302；与所述LED驱动器301输出端并联的LED光源303。

图4所示的实施例中开关管为N沟道的MOS管，三极管为NPN型，可以理解的是本发明中的MOS管还可以为P沟道的MOS管，三极管为PNP型，只需修改一下连接方式即可，当开关管为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)时，其连接方式和作用与MOS管一致，在此不再赘述。

本实施例提供的抑制冲击电流的装置中，控制单元600通过检测变化斜率确定可控硅调光器100导通时刻，使得无论多小的斩波相角对应多小的电压变化幅度，都能被控制单元600检测到，确保电阻400在可控硅调光器100导通时刻连接在容性负载300的充电回路中，有效抑制冲击电流。而在可控硅调光器100导通之后的导通相角内，电阻400被短路，达到有效抑制可控硅调光器100导通作用于容性负载300时产生的冲击电流的同时将损耗减小到最小的有益效果。

本实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种抑制冲击电流的装置，包括可控硅调光器，与所述可控硅调光器输出端相连的整流电路，与所述整流电路输出端相连的容性负载，其特征在于，还包括：

串联在所述整流电路与所述容性负载之间的电阻；

与所述电阻并联的开关管；

输出端与所述开关管的控制端相连，输入端与所述整流电路输出端相连的控制单元，所述控制单元用于当检测到整流电路的输出电压的变化斜率大于第一预设值时控制所述开关管断开，当检测到所述整流电路输出电压大于第二预设值时控制所述开关管闭合；

其中，所述控制单元包括：

与整流电路输出端相连的斜率检测单元，用于检测整流电路的输出电压的变化斜率并输出变化斜率信号；

输入端与所述斜率检测单元输出端相连，其余两端分别与所述开关管的控制端和参考地相连的关断单元，判断所述变化斜率信号大于第一预设值时将所述控制端和所述参考地短接；

与所述整流电路输出端并联的导通单元，用于采集所述整流电路的输出电压将预设比例的分压信号输出至所述开关管的控制端。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述斜率检测单元与所述整流电路输出端相连包括：

当检测所述整流电路的输出电压的变化斜率时，所述斜率检测单元的输入端并联接在所述整流电路的输出端。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关管包括：

电压型开关管或电流型开关管。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述电压型开关管包括场效应管MOS或绝缘栅双极型晶体管IGBT；

所述电流型开关管包括三极管。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述斜率检测单元包括：

一端与所述整流电路输出端的正极相连的电容；

一端与所述电容另一端相连，另一端与所述整流电路输出端的负极相连的电阻；

所述电阻和电容的公共连接点与所述关断单元的输入端相连。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导通单元包括：

相互串联的两个电阻；

两个电阻的公共连接点与所述开关管的控制端相连。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述关断单元包括三极管。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，当所述关断单元的三极管为NPN型时，所述三极管的基极与所述斜率检测单元的输出端相连；

所述三极管的集电极与所述开关管的控制端相连；

所述三极管的发射极与所述整流电路的输出端相连。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容性负载包括：

LED驱动器；

与所述LED驱动器输入端并联的滤波电容；

与所述LED驱动器输出端并联的LED光源。