CN108040403A - 调光器 - Google Patents

Abstract

一种调光器，用于与负载灯串联，包括串联的MOS管开关电路、全波整流电路、滤波电路、降压电路和微控制器，所述MOS管开关电路用于与单火线供电端电连接，还包括过零检测电路和电压检测电路，所述过零检测电路分别与全波整流电路的输出端和微控制器电连接，所述电压检测电路分别与滤波电路的输出端和微控制器电连接；所述微控制器用于依据电压检测电路输出的电压检测值调整PWM的值至调光器的输入电压与负载灯的电压匹配。提高了调光器的负载兼容性，最大限度的提高了负载灯的最大亮度而又不会造成负载灯闪烁，并且不会影响开灯的响应速度，提高了用户体验。

Description

调光器

技术领域

本发明涉及调光技术领域，尤其涉及一种调光器。

背景技术

单火线供电是指仅仅利用与灯具串联的开关控制火线(相线)，在不直接连接零线的前提下实现对墙面安装的电子开关、智能开关和超级开关的直接供电。随着单火线供电技术的发展，市面上的单火线供电调光器品种越来越多样化。而大多数单火线供电的调光器都无法同时兼容所有的负载灯，这是因为传统的单火线后切调光器，其输出的最大切相角度都是固定的，在接入有些负载灯的时候容易造成调光器供电不足而出现闪烁或者掉电的现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种负载兼容性高的调光器，能够避免负载灯出现闪烁现象。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种调光器，用于与负载灯串联，包括串联的MOS管开关电路、全波整流电路、滤波电路、降压电路和微控制器，所述MOS管开关电路用于与单火线供电端电连接，还包括过零检测电路和电压检测电路，所述过零检测电路分别与全波整流电路的输出端和微控制器电连接，所述电压检测电路分别与滤波电路的输出端和微控制器电连接；

所述微控制器用于依据电压检测电路输出的电压检测值调整PWM占空比至调光器的输入电压与负载灯的电压匹配。

本发明的有益效果在于：通过对全波整流输出进行过零检测和对调光器的输入电压进行检测，根据调光器的输入电压调整PWM占空比，即调整负载灯的亮度，使得调光器的输入电压与负载灯的亮度处于一个平衡的状态。这样就能够在保证调光器正常工作的同时，最大限度的提高了负载灯的最大亮度而又不造成最大亮度闪烁，提高了调光器的负载兼容性。

附图说明

图1为本发明实施例的调光器的结构连接示意图；

图2为本发明实施例一的调光器的过零检测电路的电路图；

图3为本发明实施例一的调光器的电压检测电路的电路图；

图4为本发明实实例一的调光器的微控制器执行的程序的流程图。

标号说明：

1、MOS管开关电路；2、全波整流电路；3、滤波电路；4、降压电路；

5、微控制器；6、过零检测电路；7、电压检测电路；200、单火线供电端。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：设置过零检测电路和电压检测电路，微控制器依据电压检测电路输出的电压检测值调整PWM占空比至调光器的输入电压与负载灯的电压匹配。

本发明涉及的技术术语解释：

请参照图1，本发明提供：

一种调光器，用于与负载灯串联，包括串联的MOS管开关电路1、全波整流电路2、滤波电路3、降压电路4和微控制器5，所述MOS管开关电路1用于与单火线供电端200电连接，还包括过零检测电路6和电压检测电路7，所述过零检测电路6分别与全波整流电路2的输出端和微控制器5电连接，所述电压检测电路7分别与滤波电路3的输出端和微控制器5电连接；

所述微控制器5用于依据电压检测电路7输出的电压检测值调整PWM占空比至调光器的输入电压与负载灯的电压匹配。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提高了调光器的负载兼容性，最大限度的提高了负载灯的最大亮度而又不会造成负载灯闪烁，并且不会影响开灯的响应速度，提高了用户体验。

进一步的，所述微控制器5用于当过零检测电路6检测到过零点时，依据所述电压检测值调整PWM占空比。

从上述描述可知，只有当过零检测电路检测到过零点时，才开始依据电压检测值调整PWM的值，能够有效降低微控制器的工作负荷，减少能量消耗。

进一步的，所述微控制器5内存储有程序，所述程序被微控制器5执行时实现以下步骤：

若过零检测电路检测到过零点，则依据所述电压检测值修改负载灯的亮度限制值或修改PWM占空比的调整速度。

从上述描述可知，正常情况下，通过将PWM占空比调整至负载灯的亮度限定值，以将负载灯调至最亮。但是由于调光器与负载灯是串联，负载灯被调亮，则调光器的输入电压将降低，因此通过修改负载灯亮度限定值或PWM占空比的调整速度，改变负载灯的可调幅度和调整步进，从而适应调光器的输入电压，使得调光器和负载灯匹配工作。优选的，所述微控制器为单片机。

进一步的，所述“依据所述电压检测值修改负载灯的亮度限制值或修改PWM占空比的调整速度”包括：

若设定的亮度值小于或等于亮度限定值，则判断PWM占空比是否已调整至设定的亮度值；

若否，则调整PWM占空比，判断所述电压检测值是否小于第一电压阈值；若是，则判断所述电压检测值是否小于第一电压阈值；

若否，则将负载灯的亮度限定值修改为最大亮度设定值，所述最大亮度设定值大于或等于设定的亮度值；若是，则判断所述电压检测值是否小于第二电压阈值；

若否，则减小所述PWM占空比的调整速度；若是，则判断所述电压检测值是否小于第三电压阈值；所述第一电压阈值、第二电压阈值和第三电压阈值依次减小；

若否，则将所述亮度限制值修改为实际的亮度值；若是，则减小所述亮度限制值。

从上述描述可知，当负载灯的亮度未达到一定亮度(PWM占空比达到设定的亮度值)时，则控制PWM占空比递增，以达到该设定的亮度值，并且在递增过程中需要实时检测电压检测值，根据电压检测值的大小判断是否需要限制亮度，如果亮度限制值比设定的亮度值小的话，说明实际调整是亮度无法提高到设定的亮度值，如果亮度限制值比设定的亮度值大的话，说明实际调整时亮度值可以达到设定的亮度值。如果电压检测值大于或等于第一电压阈值，说明负载灯的可调余量较多，因此将直接将默认的一个较大值(最大亮度设定值)作为所述最大亮度值；而电压检测值小于第一电压阈值，则进一步比较该电压检测值与第二电压阈值的关系。如果该电压检测值大于或等于第二电压阈值，则说明负载灯还有可调余量，但可调余量不多，因此减小PWM占空比的调整速度，进入微调模式，避免负载灯和调光器的输入电压变化过快导致两者不能稳定工作；而电压检测值小于第二电压阈值，则进一步判断该电压检测值是否小于第三电压阈值，若否，由于该第三电压阈值通常为趋近调光器正常工作所要求的最低输入电压值，因此，当前实际的亮度值可以说是调光器与负载灯匹配工作的最大临界值，因此将该实际的亮度值作为所述的亮度限制值，该电压检测值小于第三电压阈值，则说明调光器供电不足，需降低负载灯亮度，因此减小所述亮度限制值。

进一步的，若设定的亮度值大于亮度限定值，则将亮度限定值修改为设定的亮度值调整步进。

进一步的，所述过零检测电路6包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容和第一稳压管，第三电阻、电容和第一稳压管并联后与第一电阻和第二电阻串联。

进一步的，所述电压检测电路7包括二极管、电解电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第二稳压管，所述电解电容与串联的第四电阻、第五电阻和第六电阻并联后再与二极管串联，所述第二稳压管与第六电阻并联。

从上述描述可知，上述过零检测而电路和电压检测电路为本发明的优选设计，具有电路结构简单、电气性能好的优点。

下面对上述调光器设计原理进行说明：

调光器与负载灯串联接入零火线，调光器采用MOS管开关电路控制负载灯的切相角度。调光器的输入电压经全波整流电路后，再经滤波电路得到一直流电压信号，接着通过降压电路得到一低压电源，作为微控制器(单片机)的供电电源和微控制器的外围电路的供电电压。微控制器通过输出PWM信号来控制MOS管的开关状态。PWM占空比越大时，调光器的输入电压就会变小，负载灯的切相角度变大，即灯越亮。当PWM占空比越小时，调光器的输入电压就会变大，负载灯的切相角度变小，即灯越暗。所以，要使得调光器电路正常运行，保证调光器输入电压足够大，PWM的占空比就不能太大，否则容易造成调光器掉电。因此，根据不同的负载灯，合理的控制最大切相角度是非常关键的。微控制器通过AD检测得到调光器当前输入电压的大小，一旦检测到输入电压过低，就根据电压值偏低的程度来限制亮度。在保证调光器供电足够的情况下，自适应调整并限制最大切相角度，而又不影响开灯的响应速度。这样就能够在保证调光器正常工作的同时，最大限度的提高最大亮度而又不造成最大亮度闪烁。由于PWM占空比的改变会导致输入电压的改变，输入电压的改变滞后于PWM占空比的改变，所以还需要根据输入电压的偏低程度来对PWM占空比的递增速度进行限制，即对PWM占空比的步进值进行限制，防止PWM递增的过快导致输入电压一下子掉得太低，使得单片机掉电不工作。

请参照图1至图4，本发明的实施例一为：

一种调光器，可通过蓝牙控制，用于与负载灯串联，包括过零检测电路6、电压检测电路7以及串联的MOS管开关电路1、全波整流电路2、滤波电路3、降压电路4和单片机，所述MOS管开关电路1用于与单火线供电端200电连接，所述过零检测电路6分别与全波整流电路2的输出端和单片机电连接，所述电压检测电路7分别与滤波电路3的输出端和单片机电连接；所述单片机电连接有匹配的外围电路，所述单片机还用于与蓝牙设备通讯连接。

所述过零检测电路6包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、电容C和第一稳压管DZ1，第一电阻R1、第二电阻R2以及并联后的第三电阻R3、电容C和第一稳压管DZ1串联。

所述电压检测电路7包括二极管D、电解电容CE、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第二稳压管DZ2，所述电解电容CE与串联的第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6并联后再与二极管D串联，所述第二稳压管DZ2与第六电阻R6并联。

如图1至图3所示，Uin1是调光器输入电压经全波整流后的信号，Uout是该输入电压经电阻分压限位之后的信号，Uout接入单片机外部中断检测引脚。Uin2经过电容滤波电路之后得到一直流电压信号，经电阻分压电路，得到一低压信号Uad(即上述的电压检测值)接入单片机的AD检测引脚，用于检测当前输入电压大小。

所述单片机内存储有程序，如图4所示，所述程序被单片机执行时实现以下步骤：

S101：开启MOS管开关电路，实现开灯操作；PWM占空比的调整步进设为第一步进值，负载灯的亮度限制值设为最大亮度设置值；例如第一步进值为5，最大亮度设置值为100；

S102：判断过零点下降沿是否到达；若是，则进入S103；若否，则返回S102，等待过零点；

S103：判断设定的亮度值是否大于亮度限定值；若是，则转入S104；若否，则进入S105；

S104：将设定的亮度值修改为亮度限定值；例如亮度限定值为70，则将70作为设定的亮度值；

S105：判断PWM占空比是否已经调整至设定的亮度值；若是，则进入S107；若否，则进入S106；

S106：根据第一步进值调整PWM占空比，以达到设定的亮度值，并进入S107；

S107：判断电压检测电路输出的电压检测值Uad是否小于第一电压阈值U1；若是，则进入S109；若否，则进入S108；

S108：将负载灯的亮度限定值修改为最大亮度设定值，并返回S102，所述最大亮度设定值大于或等于设定的亮度值；例如，将负载灯的亮度限定值恢复至100；

S109：判断所述电压检测值Uad是否小于第二电压阈值U2；若是，则进入S111；若否，则进入S110；

S110：将调整速度修改为第二步进值，所述第二步进值小于第一步进值，并返回S102；例如，将步进值5调整为1；

S111：判断所述电压检测值Uad是否小于第三电压阈值U3；所述第一电压阈值U1、第二电压阈值U2和第三电压阈值U3依次减小，所述第三电压阈值U3为调光器正常工作的最低输入电压值；若是，则进入S113；若否，则进入S112；

S112：则将所述亮度限制值修改为实际的亮度值，并返回S102；

S113：减小所述亮度限制值，并返回S102。

综上所述，本发明提供的调光器，可以做到最大切相角自适应调整，使得调光器能够连接不同负载驱动灯，并合理的输出最大角度，保证调光器在最大切相角度下负载灯不闪烁，提高了调光器的负载兼容性。合理选择最大角度，又保证了输入电压不会过低，有些防止调光器由于供电不足而产生掉电复位。还能保证接入负载灯时候，不影响开灯的响应速度，提高了用户的体验。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种调光器，用于与负载灯串联，包括串联的MOS管开关电路、全波整流电路、滤波电路、降压电路和微控制器，所述MOS管开关电路用于与单火线供电端电连接，其特征在于，还包括过零检测电路和电压检测电路，所述过零检测电路分别与全波整流电路的输出端和微控制器电连接，所述电压检测电路分别与滤波电路的输出端和微控制器电连接；

所述微控制器用于依据电压检测电路输出的电压检测值调整PWM占空比至调光器的输入电压与负载灯的电压匹配。

2.根据权利要求1所述的调光器，其特征在于，所述微控制器用于当过零检测电路检测到过零点时，依据所述电压检测值调整PWM占空比。

3.根据权利要求1所述的调光器，其特征在于，所述微控制器内存储有程序，所述程序被微控制器执行时实现以下步骤：

若过零检测电路检测到过零点，则依据所述电压检测值修改负载灯的亮度限制值或修改PWM占空比的调整速度。

4.根据权利要求3所述的调光器，其特征在于，所述“依据所述电压检测值修改负载灯的亮度限制值或修改PWM占空比的调整速度”包括：

若设定的亮度值小于或等于亮度限定值，则判断PWM占空比是否已调整至设定的亮度值；

若否，则调整PWM占空比，判断所述电压检测值是否小于第一电压阈值；若是，则判断所述电压检测值是否小于第一电压阈值；

若否，则将负载灯的亮度限制值修改为最大亮度设定值，所述最大亮度设定值大于或等于设定的亮度值；若是，则判断所述电压检测值是否小于第二电压阈值；

若否，则减小所述PWM占空比的调整速度；若是，则判断所述电压检测值是否小于第三电压阈值；所述第一电压阈值、第二电压阈值和第三电压阈值依次减小；

若否，则将所述亮度限制值修改为实际的亮度值；若是，则减小所述亮度限制值。

5.根据权利要求4所述的调光器，其特征在于，若设定的亮度值大于亮度限定值，则将亮度限定值修改为设定的亮度值调整步进。

6.根据权利要求1所述的调光器，其特征在于，所述过零检测电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容和第一稳压管，第三电阻、电容和第一稳压管并联后与第一电阻和第二电阻串联。

7.根据权利要求1所述的调光器，其特征在于，所述电压检测电路包括二极管、电解电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第二稳压管，所述电解电容与串联的第四电阻、第五电阻和第六电阻并联后再与二极管串联，所述第二稳压管与第六电阻并联。