CN111010030B - 一种功率控制电路以及照明电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种功率控制电路以及照明电路，所述功率控制电路包括：电压控制模块，用于控制第一电压；所述电压生成模块，用于生成第二电压，所述第二电压为输出电压，所述电压生成模块输入端接入所述第一电压；稳压模块，与所述电压生成模块连接，用于稳定所述第二电压；反馈模块，与所述电压控制模块和所述电压生成模块连接，用于根据反馈信号对所述第一电压进行控制。通过本申请中的功率控制电路，有效的抑制可控硅调光器中电流震荡至维持电流以下，避免因可控硅调光器中的电流震荡导致的严重闪烁。

Description

一种功率控制电路以及照明电路

技术领域

本申请涉及开关电源技术领域，特别是涉及一种功率控制电路以及照明电路。

背景技术

可控硅调光器作为一种简单可靠的调光方法，在室内照明应用中有广泛的应用，不仅新建筑选用可控硅作为光源控制方案，在大量的现有建筑中，可控硅调光器也大量存在。可控硅调光器在每个工频周期中，通过控制可控硅导通和关闭，对交流市电进行斩波。在可控硅导通以后，可控硅调光器需要一定的维持电流来维持可控硅导通。

传统可控硅调光器为驱动白炽灯而设计，因为白炽灯为纯阻性负载，且功率较大，所以多数传统可控硅调光器在导通后需要较大的持续的维持电流，如果可控硅调光器中的负载电流小于维持电流时，可控硅调光器就会触发误关断信号，从而使光源出现严重闪烁。

现代新型照明灯具，如LED和CFL等光源，功率较小，且输入阻抗呈容性。在可控硅调光器由关闭转为导通的瞬间，在光源的输入侧体现为一个迅速增加的电压阶跃，该电压阶跃会在电缆感抗以及光源的输入阻抗中产生谐振，使可控硅调光器中的电流发生震荡而不稳定，从而易产生可控硅调光器误关断且光源严重闪烁的故障。

因此，现有技术有待改进。

发明内容

本申请要解决的技术问题是，提供一种功率控制电路以及照明电路，有效的抑制可控硅调光器中电流震荡至维持电流以下，避免因可控硅调光器中的电流震荡导致的严重闪烁。

第一方面，本申请实施例提供了一种功率控制电路，所述电路包括：电压控制模块，用于控制第一电压；所述电压生成模块，用于生成第二电压，所述第二电压为输出电压，所述电压生成模块输入端接入所述第一电压；稳压模块，与所述电压生成模块连接，用于稳定所述第二电压；反馈模块，与所述电压控制模块和所述电压生成模块连接，用于根据反馈信号对所述第一电压进行控制。

可选地，所述电压控制模块，包括：第一开关、基准电流源和模拟参考电源；其中，所述基准电流源的输入端与所述模拟参考电源连接，所述基准电流源的输出端与所述第一开关的第一端连接。

可选地，所述电压生成模块，包括：缓冲器、上分压电阻和下分压电阻；其中，所述缓冲器的同相输入端与所述第一开关的第二端连接，所述缓冲器的输出端与所述上分压电阻的第一端连接，所述缓冲器的反相输入端与所述缓冲器的输出端连接，所述上分压电阻的第二端与所述下分压电阻的第一端连接；所述下分压电阻的第二端接地。

可选地，所述稳压模块，包括：边沿触发脉冲产生器、第二开关、微分电容、放电电阻、斜坡电容和模拟参考电源；其中，所述边沿触发脉冲产生器受输入信号控制，所述边沿触发脉冲产生器产生的控制信号控制所述第二开关；所述第二开关的第一端与所述模拟参考电源连接，所述第二开关的第二端与所述微分电容的第一端连接，所述微分电容的第二端与所述上分压电阻的第二端连接；所述放电电阻的第一端与所述第二开关的第二端连接，所述放电电阻的第二端接地；所述斜坡电容的第一端与所述放电电阻的第一端连接，所述斜坡电容的第二端接地。

可选地，所述反馈模块，包括：压控电流源和积分电容；其中，所述压控电流源的输入端与所述第一开关的第二端连接，所述压控电流源的输出端接地；所述积分电容的第一端与所述缓冲器的同相输入端连接，所述积分电容的第二端接地。

可选地，所述电路还包括：上下钳位单元，所述上下钳位单元与上分压电阻的第二端连接。

第二方面，本申请实施例提供了一种照明电路，包括：

可控硅调光器、EMI滤波器、整流桥、相角检测电路、功率控制电路、照明驱动器、光源和二极管；所述功率控制电路为上述的功率控制电路。

可选地，所述照明电路，包括：所述可控硅调光器与所述EMI滤波器连接，所述EMI滤波器与所述整流桥连接，所述整流桥与所述相角检测电路连接，所述相角检测电路与所述功率控制电路连接，所述功率控制电路与所述照明驱动器连接，所述照明驱动器与光源连接；所述二极管的正极与所述相角检测电路连接，所述二极管的负极与光源连接。

可选地，所述照明电路，包括：相角检测电路的输出信号，输入至所述功率控制电路，所述相角检测电路的输出信号控制所述功率控制电路中的第一开关，所述功率控制电路中的边沿触发脉冲器根据所述输出信号控制所述第二开关；所述功率控制电路的输出信号输出至照明驱动器。

可选地，所述照明电路，包括：所述照明驱动器的负载电流转换为光源电流反馈信号，所述光源电流反馈信号控制所述功率控制电路中压控电流源中的电流。

与现有技术相比，本申请实施例具有以下优点：

根据本申请实施方式提供的功率控制电路，电压控制模块，用于控制第一电压；所述电压生成模块，用于生成第二电压，所述第二电压为输出电压，所述电压生成模块输入端接入所述第一电压；稳压模块，与所述电压生成模块连接，用于稳定所述第二电压；反馈模块，与所述电压控制模块和所述电压生成模块连接，用于根据反馈信号对所述第一电压进行控制。通过本申请中的功率控制电路，有效的抑制可控硅调光器中电流震荡至维持电流以下，避免因可控硅调光器中的电流震荡导致的严重闪烁。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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为本申请实施例中一种照明电路的结构示意图；

图2为本申请实施例中一种功率控制电路的结构示意图；

图3为本申请实施例中一种功率控制电路在照明电路中连接的示意图。

图4为本申请实施例中一种VBUS电压，第一开关S1，第二开关S2，VCOMP电压、VSHAPE电压和VSLOPE电压以及光源电流的时序图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

发明人经过研究发现，现代新型照明灯具功率较小且输入阻抗呈容性。在可控硅调光器由关闭转为导通的瞬间，在光源的输入侧体现为一个迅速增加的电压阶跃，该电压阶跃会在电缆感抗以及光源的输入阻抗中产生谐振，使可控硅调光器中的电流发生震荡而不稳定，从而易产生可控硅调光器误关断且光源严重闪烁的故障。

为了解决上述问题，在本申请实施例中，通过本申请实施例中功率控制电路，有效的抑制可控硅调光器中电流震荡至维持电流以下，避免因可控硅调光器中的电流震荡导致的严重闪烁。

下面结合附图，详细说明本申请的各种非限制性实施方式。

本申请提供了一种照明电路，如图1所示，所述照明电路包括：可控硅调光器102、EMI滤波器110、整流桥103、相角检测电路104、功率控制电路106、照明驱动器107、光源108和二极管105。

在本申请实施例的一种可选方式中，如图1所示，照明电路中各元器件的连接方式如下：所述可控硅调光器102与所述EMI滤波器110连接，所述EMI滤波器110与所述整流桥103连接，所述整流桥103与所述相角检测电路104连接，所述相角检测电路104与所述功率控制电路106连接，所述功率控制电路106与所述照明驱动器107连接，所述照明驱动器107与光源108连接；所述二极管105的正极与所述相角检测电路104连接，所述二极管105的负极与光源108连接。

具体地，交流市电电源101的L端与可控硅调光器102串联，可控硅调光器102一般安装在墙壁开关上，同时具有开关灯和调光的功能。整流桥103的输入端连接交流输入电源101的N端和可控硅调光器102。整流桥103将经过斩波的交流输入信号整流为一个幅值为正的电压信号VBUS。二极管105阳极连接VBUS，阴极连接光源108。相角检测电路104连接于整流桥103的正负输出端之间，该相角检测电路104可以由分压电阻对构成。相角检测电路104输出信号VDET输出至功率控制电路106。功率控制电路106输出信号控制照明驱动器107。照明驱动器107驱动光源108并且控制光源108的负载电流和功率。

本申请实施例还提供了一种灯具，所述灯具包括：EMI滤波器110，整流桥103，相角检测电路104，二极管105，功率控制电路106，照明驱动器107，光源108，其中，灯具内的各个元器件的连接方式如上所述。

本申请实施例提供了一种功率控制电路106，如图2所示，所述功率控制电路包括：电压控制模块20、电压生成模块22、稳压模块24、反馈模块26。

电压控制模块20，用于控制第一电压VCOMP，所述第一电压VCOMP为电压生成模块22输入端的电压。

所述电压生成模块22，用于生成第二电压VSHAPE，所述第二电压为输出电压，所述电压生成模块22输入端接入所述第一电压VCOMP。

稳压模块24，与所述电压生成模块22连接，用于稳定所述第二电压VSHAPE。

反馈模块26，与所述电压控制模块20和所述电压生成模块22连接，用于根据反馈信号对所述第一电压VCOMP进行控制。

在本申请实施例中，反馈信号为电压信号。

如图3所示，上下钳位单元207，所述上下钳位单元207与上分压电阻R1的第二端连接，上下钳位单元207将第二电压(输出电压)VSHAPE钳制，上下钳位单元的输出信号控制照明驱动器107的驱动功率。

在本申请实施例中，电压控制模块20包括：第一开关S1、基准电流源201和模拟参考电源VDD。其中，所述基准电流源201的输入端与所述模拟参考电源VDD连接，所述基准电流源201的输出端与所述第一开关S1的第一端连接，第一开关S1的第二端与压控电流源202的输入端连接，第一开关S1受相角检测电路104的输出信号VDET控制。基准电流源201由模拟参考电源VDD供电。

在本申请实施例中，所述电压生成模块22包括：缓冲器204、上分压电阻R1和下分压电阻R2。其中，所述缓冲器204的同相输入端与所述第一开关S1的第二端连接，所述缓冲器204的输出端与所述上分压电阻R1的第一端连接，所述缓冲器204的反相输入端与所述缓冲器204的输出端连接，所述上分压电阻R1的第二端与所述下分压电阻R2的第一端连接，所述下分压电阻R2的第二端接地。

在本申请实施例中，所述稳压模块24，包括：边沿触发脉冲产生器205、第二开关S2、微分电容206、放电电阻R3、斜坡电容208和模拟参考电源VDD。其中，所述边沿触发脉冲产生器205受输入信号控制，所述边沿触发脉冲产生器205产生的控制信号控制所述第二开关S2；所述第二开关S2的第一端与所述模拟参考电源VDD连接，所述第二开关S2的第二端与所述微分电容206的第一端连接，所述微分电容206的第二端与所述上分压电阻R1的第二端连接；所述放电电阻R3的第一端与所述第二开关S2的第二端连接，所述放电电阻R3的第二端接地；所述斜坡电容208的第一端与所述放电电阻R3的第一端连接，所述斜坡电容208的第二端接地。

在本申请实施例中，所述反馈模块26包括：压控电流源202和积分电容203；其中，所述压控电流源202的输入端与所述第一开关S1的第二端连接，所述压控电流源202的输出端接地；所述积分电容203的第一端与所述缓冲器204的同相输入端连接，所述积分电容203的第二端接地。如图3所示，照明驱动器107的负载电流转换为反馈信号，该反馈信号控制压控电流源202中的电流。

在本申请实施例中，反馈模块中的压控电流源受到反馈信号控制。反馈信号为电压信号，该电压信号反馈的是光源电流的大小，利用该反馈信号控制压控电流源中的电流。

本申请实施例中功率控制电路106中的工作原理为：相角检测电路104的输出信号，输入至所述功率控制电路106，所述相角检测电路104的输出信号VDET控制所述功率控制电路中的第一开关S1，所述功率控制电路106中的边沿触发脉冲器205根据所述输出信号VDET控制所述第二开关S2。所述功率控制电路106的输出信号输出至照明驱动器107。

第二开关S2受连接于可控硅相角检测电路104的沿触发脉冲产生器控制。可控硅相角检测电路104将可控硅调光器102的导通相位转换为一脉宽信号，边沿触发脉冲产生器205将可控硅相角检测电路104的上升沿转换为一固定时间的窄脉宽信号。

具体地，当第一开关S1导通时，基准电流源201给积分电容203充电。通过开关S1的电流和导通时间成正比，也即通过开关S1的电流和可控硅调光器102的导通相角成正比。压控电流源202中的电流和光源108中的电流成正比，压控电流源202给积分电容203放电。当电路闭环时，积分电容203的充放电净电荷为零，也即光源电流和可控硅调光器102的导通相角成正比。上述电路大部分时间均工作在闭环状态，仅在可控硅调光器102的导通相角很小时可能工作在开环状态。

积分电容203的电压信号连接缓冲器204的输入端，缓冲器204的输入为高阻抗，输出为低阻抗，也即在不影响积分电容203的电压信号的基础上输出一个和积分电容203电压相等的低阻电压信号。

第二开关S2另一端连接模拟参考电源VDD，第二开关S2受到边沿触发脉冲产生器205控制，边沿触发脉冲产生器205将来自相角检测电路104的VDET信号转化为一个固定时间的高电平。

上分压电阻R1和下分压电阻R2的中点电压记为VSHAPE，VSHAPE连接上下钳位单元207，上下钳位单元207将VSHAPE信号的最高值和最低值进行钳位。如图3所示，上下钳位单元207的输出信号连接照明驱动器107，并且控制照明驱动器107中的电流也即光源108电流。

本申请实施例中在可控硅调光器打开和关闭时，如图4所示，功率控制电路的工作过程如下：

在每个工频周期中，可控硅调光器102交替关闭和导通，其在整流桥103的输出端产生一电压信号VBUS，VBUS信号被相角检测电路104采样，得到VDET信号，也即第一开关S1的驱动信号。

积分电容203为容值较大的电容，在一个工频周期中，积分电容203上的电压为一基本稳定的直流信号。缓冲器204的输出信号等于积分电容203上的电压信号，在可控硅调光器102关闭时，即VDET信号为低电平时，VSHAPE电压等于VCOMP经过上分压电阻R1和下分压电阻R2的分压结果，为一稳定的电平。

当可控硅调光器102由关闭转为导通的瞬间，即VDET信号由低电平转换为高电平时，沿触发脉冲产生器205输出一脉宽信号，该信号驱动第二开关S2使其闭合，则微分电容206的正端电压被上拉至VDD，微分电容206和上分压电阻R1及下分压电阻R2的并联阻抗形成一个微分电路。VSHAPE电压在S2闭合瞬间被上拉至较高值，之后随着微分电容206和斜坡电容208上的电压缓慢下降，VSHAPE也缓慢回落。

上下钳位单元207将VSHAPE电压峰值钳制后，输出信号给照明驱动器107，照明驱动器107根据此信号控制光源108的电流。

在可控硅调光器102导通瞬间时，电缆感抗，EMI滤波器110以及光源108的输入容性阻抗易产生谐振，使可控硅调光器102中的电流产生波动，根据本申请中调制的调光光源驱动电流在此时处于最大值，有效减小了可控硅调光器102中电流振荡至其维持电流以下的风险。在交流市电输入电压较高时，根据本发明方法调制的调光光源电流处于较小值，有效减小了照明驱动器107中的功率损耗。

根据本发明方法调制的光源平均驱动电流随着可控硅调光器102的导通相角线性变化，可实现优秀的调光曲线。

本发明实施例提供的驱动电路，应用于可控硅调光照明电源电路。通过简洁实用的控制方式，实现了判断可控硅调光器102是否接入的功能，为照明电源的进一步控制提供了必要的信息，实现提升驱动效率，减小损耗的性能和目的。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种功率控制电路，其特征在于，所述电路包括：

电压控制模块，用于控制第一电压；

电压生成模块，用于生成第二电压，所述第二电压为输出电压，所述电压生成模块输入端接入所述第一电压；

稳压模块，与所述电压生成模块连接，用于稳定所述第二电压；

反馈模块，与所述电压控制模块和所述电压生成模块连接，用于根据反馈信号对所述第一电压进行控制；

所述电压控制模块，包括：第一开关、基准电流源和模拟参考电源；

其中，所述基准电流源的输入端与所述模拟参考电源连接，所述基准电流源的输出端与所述第一开关的第一端连接；

所述电压生成模块，包括：缓冲器、上分压电阻和下分压电阻；

其中，所述缓冲器的同相输入端与所述第一开关的第二端连接，所述缓冲器的输出端与所述上分压电阻的第一端连接，所述缓冲器的反相输入端与所述缓冲器的输出端连接，所述上分压电阻的第二端与所述下分压电阻的第一端连接；

所述下分压电阻的第二端接地；

所述稳压模块，包括：

边沿触发脉冲产生器、第二开关、微分电容、放电电阻、斜坡电容和模拟参考电源；

其中，所述边沿触发脉冲产生器受输入信号控制，所述边沿触发脉冲产生器产生的控制信号控制所述第二开关；

所述第二开关的第一端与所述模拟参考电源连接，所述第二开关的第二端与所述微分电容的第一端连接，所述微分电容的第二端与所述上分压电阻的第二端连接；

所述放电电阻的第一端与所述第二开关的第二端连接，所述放电电阻的第二端接地；

所述斜坡电容的第一端与所述放电电阻的第一端连接，所述斜坡电容的第二端接地；

所述反馈模块，包括：压控电流源和积分电容；

其中，所述压控电流源的输入端与所述第一开关的第二端连接，所述压控电流源的输出端接地；

所述积分电容的第一端与所述缓冲器的同相输入端连接，所述积分电容的第二端接地。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：

上下钳位单元，所述上下钳位单元与上分压电阻的第二端连接。

3.一种照明电路，其特征在于，所述照明电路包括：

可控硅调光器、EMI滤波器、整流桥、相角检测电路、功率控制电路、照明驱动器、光源和二极管；

所述功率控制电路为权利要求1-2中任意一项所述的功率控制电路。

4.根据权利要求3所述的照明电路，其特征在于，所述照明电路，包括：

所述可控硅调光器与所述EMI滤波器连接，所述EMI滤波器与所述整流桥连接，所述整流桥与所述相角检测电路连接，所述相角检测电路与所述功率控制电路连接，所述功率控制电路与所述照明驱动器连接，所述照明驱动器与光源连接；

所述二极管的正极与所述相角检测电路连接，所述二极管的负极与光源连接。

5.根据权利要求4所述的照明电路，其特征在于，所述照明电路，包括：

相角检测电路的输出信号，输入至所述功率控制电路，所述相角检测电路的输出信号控制所述功率控制电路中的第一开关，所述功率控制电路中的边沿触发脉冲器根据所述输出信号控制所述第二开关；

所述功率控制电路的输出信号输出至照明驱动器。

6.根据权利要求4所述的照明电路，其特征在于，所述照明电路，包括：

所述照明驱动器的负载电流转换为反馈信号，所述反馈信号控制所述功率控制电路中压控电流源中的电流。

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