CN107124787A - 一种容性灯具的控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种容性灯具的控制装置，包括交流变压电路模块、过零检测电路模块、控制电路模块、第一MOS管、第一晶体二极管、保护电路模块、第二MOS管、第二晶体二极管、控制电路模块、整流滤波电路模块，本发明又涉及一种容性灯具的控制方法，包括步骤S1‑8，步骤S1为过零检测电路模块进行过零检测并将检测信号传至控制电路模块，步骤S2为控制电路模块接收外部控制指令后与过零检测信息进行实时匹配计算。本发明公开了一种容性灯具的控制装置及方法，使MOS管调光的方式不受灯具输入电容大小的影响，从而避免由于输入电容电压残留而引起保护装置误动作而导致调光闪烁、不能调光、甚至因输入的储能电容放电冲击而损毁电路。

Description

一种容性灯具的控制装置及方法

技术领域

本发明涉及灯光电子控制领域，具体涉及一种容性灯具的控制装置及方法。

背景技术

现如今的LED照明问题其实大多是控制系统和光源电器不匹配造成的，这成了行业内的通病，同时LED的多元化也对控制系统也提出了更高的挑战。由于LED的发光原理同传统照明不同，是靠P-N结发光，同功率的LED光源，因其采用的芯片不同，电流电压参数则不同，故其内部布线结构和电路分布也不同，导致了各生产厂商的光源对调光驱动的要求也不尽相同。如果控制系统和照明设备不配套，可能会造成灯光熄灭或闪烁，并可能对LED的驱动电路和光源造成损坏。市场上有五种LED照明设备控制方式：1、前沿切相(FPC)，可控硅调光；2、后沿切相(RPC)MOS管调光；3、1-10VDC；4、DALI(数字可寻址照明接口)；5、DMX512(或DMX)。

后沿切相控制调光器，采用场效应晶体管(FET)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)设备制成。后沿切相调光器一般使用MOSFET做为开关器件，所以也称为MOSFET调光器，俗称“MOS管”。MOSFET是全控开关，既可以控制开，也可以控制关，故不存在可控硅调光器不能完全关断的现象。另外MOSFET调光电路比可控硅更适合容性负载调光特别是大功率负载调光，但因为MOSFET调光电路相对复杂、控制难稳定、受储能电容冲击等问题，使得MOS管调光方式没有发展起来，可控硅调光器仍占据了绝大部分的调光系统市场。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种容性灯具的控制装置及方法，使MOS管调光的方式不受灯具输入电容大小的影响，特别适合在多灯具并联后负载输入电容变大的容性灯具，从而避免由于输入电容电压残留而引起保护装置误动作而导致调光闪烁、不能调光、甚至因输入的储能电容放电冲击而损毁电路。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一种容性灯具的控制装置，包括控制组件、交流变压电路模块、第一MOS管、第一晶体二极管、第二MOS管、第二晶体二极管；

所述交流变压电路模块的输入L端与市电火线端进行电连接，所述交流变压电路模块的输入N端与市电零线端进行电连接，交流变压电路模块的第一输出L端与第一MOS管的输入极进行电连接，第一MOS管的输出极与第二MOS管的输入极进行电连接，第二MOS管的输出极与容性灯具的正极进行电连接，交流变压电路模块的输出N端与容性灯具的负极进行电连接，控制组件的输入正端与交流变压电路模块的第二输出L端进行电连接，控制组件的输入负端与交流变压电路模块的输出N端进行电连接，控制组件第一输出端与第一MOS管的栅极进行电连接，控制组件第二输出端与第二MOS管的栅极进行电连接，第一晶体二极管的正极与第一MOS管的输入极进行电连接，第一晶体二极管的负极与第一MOS管的输出极进行电连接，第二晶体二极管的正极与第二MOS管的输出极进行电连接，第二晶体二极管的负极与第二MOS管的输入极进行电连接；

所述控制组件用于根据其内部算法与外部控制指令控制第一MOS管与第二MOS管的通断；

所述交流变压电路模块用于提供变压后的交流电给控制组件、第一MOS管与第一晶体二极管；

所述第一MOS管用于交流正弦波的正半周的斩波；

所述第二MOS管用于交流正弦波的负半周的斩波；

所述第一晶体二极管用于提供与第一MOS管极性相反的过流通道；

所述第二晶体二极管用于提供与第二MOS管极性相反的过流通道。

进一步地，所述控制组件包括过零检测电路模块、控制电路模块、整流滤波电路模块；

所述过零检测电路模块的输入正端与交流变压电路模块的第一输出L端进行电连接，所述过零检测电路模块的输入负端与交流变压电路模块的输出N端进行电连接，控制电路模块分别与过零检测电路模块的输出端、第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极、整流滤波电路模块的输出端进行电连接，整流滤波电路模块的输入L端与交流变压电路模块的第二输出L端进行电连接，整流滤波电路模块的输入N端与交流变压电路模块的输出N端进行电连接；

所述过零检测电路模块用于将交流频率转换成过零脉冲电压信号给控制电路模块；

所述控制电路模块用于根据其内部算法与外部控制指令控制第一MOS管与第二MOS管的通断；

所述整流滤波电路模块用于提供稳定的直流电给控制电路模块。

进一步地，所述容性灯具的控制装置还包括保护电路模块，第一MOS管的输出极与保护电路模块的一端进行电连接，保护电路模块的另一端与第二MOS管的输入极进行电连接；

所述控制电路模块又与保护电路模块的输出端进行电连接；

所述保护电路模块用于在发生过流过压等问题时即时断开电路以及将报警保护信号传输给控制电路模块。

一种容性灯具的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1，过零检测电路模块进行过零检测，并将检测信号传至控制电路模块；

步骤S2，控制电路模块接收外部控制指令后与过零检测信息进行实时匹配计算；

步骤S3，控制电路模块根据步骤S2的实时匹配计算状况，设定控制第一MOS管与第二MOS管打开到关闭之间的时间T；

步骤S4，当到达交流正弦波的正半周零点后，立即打开第一MOS管；

步骤S5，当交流正弦波的正半周沿波经过时间T后，立即打开第二MOS管并关闭第一MOS管；

步骤S6，当到达交流正弦波的负半周零点后控制电路模块开始计时；

步骤S7，当交流正弦波的负半周波形经过时间T后，立即打开第一个MOS管并关闭第二MOS管，并循环到步骤S4。

进一步地，在执行所述步骤S4至步骤S6时，控制电路模块判断输入交流电与输出波形是否正常，如果正常则重复开始执行S1-S8步骤，否则停止控制输出。

进一步地，所述输入交流电与输出波形的判断流程包括以下步骤：

步骤S61，控制电路模块通过过零检测电路判断输入交流电是否过零；

步骤S62，控制电路模块通过过零检测电路判断输入交流电的电压极性是否正常；

步骤S63，控制电路模块判断输出波形的极性是否正常；

步骤S64，控制电路模块判断电网是否正常；

步骤S65，当步骤S61、步骤S62、步骤S63与步骤S64所得的判断结果都为是时，则输入交流电与输出波形被控制电路模块判断为正常；

当步骤S61、步骤S62、步骤S63或步骤S64所得的判断结果为否时，则输入交流电与输出波形被控制电路模块判断为不正常。

与现有技术相比，本发明一种容性灯具的控制装置及方法通过一种双MOS管串联调光电路装置以及适应容性灯具的时序控制方法使MOS管调光的方式不受灯具输入电容大小的影响，特别适合在多灯具并联后负载输入电容变大的容性灯具，从而避免由于输入电容电压残留而引起保护装置误动作而导致调光闪烁、不能调光、甚至因输入的储能电容放电冲击而损毁电路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明的一种容性灯具的控制装置的结构与连接示意图；

图2是本发明的一种容性灯具的控制装置的控制组件的结构与连接示意图；

图3是本发明的一种容性灯具的控制装置的保护电路模块的连接示意图；

图4是本发明的一种容性灯具的控制方法的工作流程图；

图5是本发明的一种容性灯具的控制方法的循环控制与停止输出的工作流程图；

图6是本发明的一种容性灯具的控制方法的控制与输出的波形图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，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。

实施例

如图1所示，一种容性灯具的控制装置，包括控制组件、交流变压电路模块、第一MOS管、第一晶体二极管、第二MOS管、第二晶体二极管；

所述交流变压电路模块的输入L端与市电火线端进行电连接，所述交流变压电路模块的输入N端与市电零线端进行电连接，交流变压电路模块的第一输出L端与第一MOS管的输入极(例如N沟道MOS管的D极)进行电连接，第一MOS管的输出极(例如N沟道MOS管的S极)与第二MOS管的输入极(例如N沟道MOS管的D极)进行电连接，第二MOS管的输出极(例如N沟道MOS管的S极)与容性灯具(或者为包含储能电容的灯具，或者为并联有储能电容的灯具)的正极进行电连接，交流变压电路模块的输出N端与容性灯具的负极进行电连接，控制组件的输入正端与交流变压电路模块的第二输出L端进行电连接，控制组件的输入负端与交流变压电路模块的输出N端进行电连接，控制组件第一输出端与第一MOS管的栅极进行电连接，控制组件第二输出端与第二MOS管的栅极进行电连接，第一晶体二极管的正极与第一MOS管的输入极进行电连接，第一晶体二极管的负极与第一MOS管的输出极进行电连接，第二晶体二极管的正极与第二MOS管的输出极进行电连接，第二晶体二极管的负极与第二MOS管的输入极进行电连接。

如图2所示，所述控制组件包括过零检测电路模块、控制电路模块、整流滤波电路模块；

所述过零检测电路模块的输入正端与交流变压电路模块的第一输出L端进行电连接，所述过零检测电路模块的输入负端与交流变压电路模块的输出N端进行电连接，控制电路模块分别与过零检测电路模块的输出端、第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极、整流滤波电路模块的输出端进行电连接，整流滤波电路模块的输入L端与交流变压电路模块的第二输出L端进行电连接(第一输出L端与第二输出L端的区别在于输出不同的电压值)，整流滤波电路模块的输入N端与交流变压电路模块的输出N端进行电连接。

如图3所示，所述容性灯具的控制装置还包括保护电路模块，第一MOS管的输出极与保护电路模块的一端进行电连接，保护电路模块的另一端与第二MOS管的输入极进行电连接；

所述控制电路模块又与保护电路模块的输出端进行电连接。

如图4、6所示，一种容性灯具的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1，过零检测电路模块进行过零检测，并将检测信号传至控制电路模块；

步骤S2，控制电路模块接收外部控制指令后与过零检测信息进行实时匹配计算；

步骤S3，控制电路模块根据步骤S2的实时匹配计算状况，设定控制第一MOS管与第二MOS管打开到关闭之间的时间T；

步骤S4，当到达交流正弦波的正半周零点后，立即打开第一MOS管；

步骤S5，当交流正弦波的正半周沿波经过时间T后，立即打开第二MOS管并关闭第一MOS管；

步骤S6，当到达交流正弦波的负半周零点后控制电路模块开始计时；

步骤S7，当交流正弦波的负半周波形经过时间T后，立即打开第一个MOS管并关闭第二MOS管，并循环到步骤S4。

如图5所示，在执行所述步骤S4至步骤S6时，控制电路模块判断输入交流电与输出波形是否正常，如果正常则重复开始执行S1-S8步骤，否则停止控制输出；

所述输入交流电与输出波形的判断流程包括以下步骤：

步骤S61，控制电路模块通过过零检测电路判断输入交流电是否过零；

步骤S62，控制电路模块通过过零检测电路判断输入交流电的电压极性是否正常；

步骤S63，控制电路模块判断输出波形的极性是否正常；

步骤S64，控制电路模块判断电网是否正常；

步骤S65，当步骤S61、步骤S62、步骤S63与步骤S64所得的判断结果都为是时，则输入交流电与输出波形被控制电路模块判断为正常；

当步骤S61、步骤S62、步骤S63或步骤S64所得的判断结果为否时，则输入交流电与输出波形被控制电路模块判断为不正常。

如图6所示，当电网过零点时，第一MOS管在电网正半周打开后，负载电容电压跟随电源电压，容性灯具负载在时间T内获得电压工作，时间T结束后，关闭第一MOS管，在第一MOS管关闭前，第二M0S管打开后给到容性灯具负载上的输入电容的电能通过第二M0S管以及第一晶体二极管反向泄放到电网，使容性灯具负载上的输入电容的正电压保持与电网同步，从而使执行步骤6时于负半周工作的第二MOS管在打开时不会承受由于负载输入电容在时间T后第一MOS管关闭而导致的负载输入电容所保持的正电压的冲击；

同理，当电网过零点时，第二MOS管在电网负半周打开后，负载电容电压跟随电源电压，容性灯具负载在T时间内获得电压工作，T时间结束后，关闭第二MOS管，在第二MOS管关闭前，第一MOS管打开后给容性灯具负载上的输入电容的电能通过第一MOS管以及第二晶体二极管反向泄放到电网，使容性灯具负载上的输入电容的负电压保持与电网同步，从而使执行步骤4时于正半周工作的第一MOS管在打开时不会承受由于负载输入电容在时间T后第二MOS管关闭而导致的负载输入电容所保持的负电压的冲击；

所述过零检测电路模块提供如图6所示的过零脉冲电压给控制电路模块，控制电路模块根据过零脉冲电压与时间T计算出控制第一、第二MOS管的时序控制指令，第一、第二MOS管的栅极控制电压的波形如图6所示，从而得出控制容性灯具的输出电压。

与现有技术相比，本发明一种容性灯具的控制装置及方法通过一种双MOS管串联调光电路装置以及适应容性灯具的时序控制方法使MOS管调光的方式不受灯具输入电容大小的影响，特别适合在多灯具并联后负载输入电容变大的容性灯具，从而避免由于输入电容电压残留而引起保护装置误动作而导致调光闪烁、不能调光、甚至因输入的储能电容放电冲击而损毁电路。

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)

1.一种容性灯具的控制装置，其特征在于，包括控制组件、交流变压电路模块、第一MOS管、第一晶体二极管、第二MOS管、第二晶体二极管；

所述交流变压电路模块的输入L端与市电火线端进行电连接，所述交流变压电路模块的输入N端与市电零线端进行电连接，交流变压电路模块的第一输出L端与第一MOS管的输入极进行电连接，第一MOS管的输出极与第二MOS管的输入极进行电连接，第二MOS管的输出极与容性灯具的正极进行电连接，交流变压电路模块的输出N端与容性灯具的负极进行电连接，控制组件的输入正端与交流变压电路模块的第二输出L端进行电连接，控制组件的输入负端与交流变压电路模块的输出N端进行电连接，控制组件第一输出端与第一MOS管的栅极进行电连接，控制组件第二输出端与第二MOS管的栅极进行电连接，第一晶体二极管的正极与第一MOS管的输入极进行电连接，第一晶体二极管的负极与第一MOS管的输出极进行电连接，第二晶体二极管的正极与第二MOS管的输出极进行电连接，第二晶体二极管的负极与第二MOS管的输入极进行电连接。

2.根据权利要求1所述的一种容性灯具的控制装置，其特征在于，所述控制组件包括过零检测电路模块、控制电路模块、整流滤波电路模块；

所述过零检测电路模块的输入正端与交流变压电路模块的第一输出L端进行电连接，所述过零检测电路模块的输入负端与交流变压电路模块的输出N端进行电连接，控制电路模块分别与过零检测电路模块的输出端、第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极、整流滤波电路模块的输出端进行电连接，整流滤波电路模块的输入L端与交流变压电路模块的第二输出L端进行电连接，整流滤波电路模块的输入N端与交流变压电路模块的输出N端进行电连接。

3.根据权利要求2所述的一种容性灯具的控制装置，其特征在于，还包括保护电路模块，第一MOS管的输出极与保护电路模块的一端进行电连接，保护电路模块的另一端与第二MOS管的输入极进行电连接；

所述控制电路模块又与保护电路模块的输出端进行电连接。

4.一种容性灯具的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，过零检测电路模块进行过零检测，并将检测信号传至控制电路模块；

步骤S2，控制电路模块接收外部控制指令后与过零检测信息进行实时匹配计算；

步骤S3，控制电路模块根据步骤S2的实时匹配计算状况，设定控制第一MOS管与第二MOS管打开到关闭之间的时间T；

步骤S4，当到达交流正弦波的正半周零点后，立即打开第一MOS管；

步骤S5，当交流正弦波的正半周沿波经过时间T后，立即打开第二MOS管并关闭第一MOS管；

步骤S6，当到达交流正弦波的负半周零点后控制电路模块开始计时；

步骤S7，当交流正弦波的负半周波形经过时间T后，立即打开第一个MOS管并关闭第二MOS管，并循环到步骤S4。

5.根据权利要求4所述的一种容性灯具的控制方法，其特征在于，在执行所述步骤S4至步骤S6时，控制电路模块判断输入交流电与输出波形是否正常，如果正常则重复开始执行S1-S8步骤，否则停止控制输出。

6.根据权利要求5所述的一种容性灯具的控制方法，其特征在于，输入交流电与输出波形的判断流程包括以下步骤：

步骤S61，控制电路模块通过过零检测电路判断输入交流电是否过零；

步骤S62，控制电路模块通过过零检测电路判断输入交流电的电压极性是否正常；

步骤S63，控制电路模块判断输出波形的极性是否正常；

步骤S64，控制电路模块判断电网是否正常；

步骤S65，当步骤S61、步骤S62、步骤S63与步骤S64所得的判断结果都为是时，则输入交流电与输出波形被控制电路模块判断为正常；

当步骤S61、步骤S62、步骤S63或步骤S64所得的判断结果为否时，则输入交流电与输出波形被控制电路模块判断为不正常。