CN115499975A - 一种恒功率无频闪高压模组 - Google Patents

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CN115499975A CN202210987592.5A CN202210987592A CN115499975A CN 115499975 A CN115499975 A CN 115499975A CN 202210987592 A CN202210987592 A CN 202210987592A CN 115499975 A CN115499975 A CN 115499975A
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Abstract

本发明提供了一种恒功率无频闪高压模组，包括：交流输入火线ACL和交流输入零线ACN；整流滤波电路，连接交流输入火线ACL和交流输入零线ACN，用于对交流输入进行整流滤波；AD采样电路，用于对输入的工频信号进行采样；过零检测电路，用于去除交流信号干扰；信号转换电路，用于将采样的工频PWM信号转化为高频PWM信号；开关恒压电路，用于提供一个标准的5V恒压供电电压；本发明采用单片机三极管控制，单片机AD采样检测输入交流电压变化，PWM开关模式进行电压电流控制，从而实现交流电压变化时高压模组的一个恒功率技术，专利的高频技术对电容充放电，所以输出只需要一个极小容量的电容就能解决屏闪问题。

Description

一种恒功率无频闪高压模组
技术领域
本发明涉及高压模组技术领域，具体涉及一种恒功率无频闪高压模组。
背景技术
灯具，是指能透光、分配和改变光源光分布的器具，包括除光源外所有用于固定和保护光源所需的全部零部件，以及与电源连接所必需的线路附件；随着人们生活水平的不断提高，多种LED灯结合在一起，生成视觉效果更好的LED灯具，其需要高压模组以保证高压线性灯具的正常运行。
现有技术针对LED如何实现恒功率和无频闪问题给出了相关的改进，例如：
一、CN109327036B公开了一种用于提高电网电能质量的级联型储能系统及控制方法，其包括：分布式储能单元、低压模组和高压模组；所述低压模组包括若干级联的H桥电路，所述低压模组通过滤波器接入低压交流母线；所述高压模组包括若干级联的H桥电路，所述高压模组通过滤波器并联在低压母线和高压母线之间；每一个分布式储能单元均通过其中一个H桥电路接入低压模组或者高压模组，每一个分布式储能单元通过H桥电路接入相应的模组构成三相独立结构；高压模组通过LCL滤波器接入高压交流母线，通过谐波电流补偿保证接入高压电网的电流质量。通过级联H桥串联结构使得储能系统能够无需隔离变压器直接接入中压甚至高压电网，而CHB的直流侧接入储能系统的电压不用很高，提高了储能系统运行的灵活性和可靠性；
二、CN203656856U公开了一种通过220V交流电驱动的LED高压模组，其包括由承载AC/DC转换电路的电源盒(1)和至少一个通过模组连接线(4)连接的LED模组(2)组成的长条灯箱主体，以及位于该LED模组(2)上并与所述AC/DC转换电路相连的LED灯珠(3)；其中，所述AC/DC转换电路包括两端分别与市电连接的压敏电阻，连接于该压敏电阻一端与市电之间的保险管，连接于该压敏电阻另一端与市电之间的热敏电阻，与所述压敏电阻并联的整流器，以及与该整流器的输出端相连的降压恒流电路；所述LED灯珠(3)与该降压恒流电路串联，优化了LED广告灯箱的安装难度，提高了使用方便性，又节省了现有技术的低压直流电源，降低了产品成本，具有结构简单、成本低廉的优点，并可大大减小故障率；
三、CN206100554U公开了一种高压模组，其包括整流滤波电路、控制集成电路、储能续流电路、过零检测及电压反馈电路、电流取样电路、负载，所述整流滤波电路用于接入市电；所述整流滤波电路的输出端连接着控制集成电路的输入端；所述控制集成电路的输出端连接着过零检测及电压反馈电路的输入端；所述控制集成电路的输出端连接着电流取样电路的输入端；所述储能续流电路的输出端连接着负载的输入端，不需传统AC-DC直流电源供应器，直接输入市电AC100-240V/50-60Hz(范围：90-264V/47-63Hz)供电驱动低压LED灯。
但是，现有技术的改进，存在可以部分解决恒功率难以实现、频闪较高和电压不稳的问题，但依然存在结构复杂、工作条件要求较高、成本较高等问题，具体包括：
1、以现有技术“一”为例，现有技术中，虽然通过级联H桥串联结构使得储能系统能够无需隔离变压器直接接入中压甚至高压电网，而CHB的直流侧接入储能系统的电压不用很高，提高了储能系统运行的灵活性和可靠性，但是在输入电压变化时，输出功率变化大。造成亮度低(输入交流电压低时)或者高压模组温度过高损坏(输入交流电压高时)。
2、以现有技术“二”为例，现有技术中，虽然通过所述LED灯珠(3)与该降压恒流电路串联，优化了LED广告灯箱的安装难度，提高了使用方便性，又节省了现有技术的低压直流电源，降低了产品成本，但是在交流电输入时，交流电信号会影响会对频率造成干扰，功率不能恒定；
3、以现有技术“三”为例，现有技术中，虽然通过储能续流电路的输出端连接着负载的输入端，不需传统AC-DC直流电源供应器，直接输入市电AC100-240V/50-60Hz(范围：90-264V/47-63Hz)供电驱动低压LED灯，但是现有的线性降压或电阻恒流模式，不用电容，屏闪问题难以解决。用电容，由于充放电频率低，需要用到一个很大容量的电解电容来进行滤波，THD问题难以解决；
为此，本发明提出一种恒功率无频闪高压模组。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例希望提供一种恒功率无频闪高压模组，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种恒功率无频闪高压模组，包括：
交流输入火线ACL和交流输入零线ACN；
整流滤波电路，连接交流输入火线ACL和交流输入零线ACN，用于对交流输入进行整流滤波；
AD采样电路，用于对输入的工频信号进行采样；
过零检测电路，用于去除交流信号干扰；
信号转换电路，用于将采样的工频PWM信号转化为高频PWM信号；
开关恒压电路，用于提供一个标准的5V恒压供电电压；
滤波电容C4，用于在高频率电压对电容C4充放电时，把谐波电流降到最小，输出至LED。
进一步优选的：所述整流滤波电路包括滑动变阻器VR1、保险丝F1、电感L1、缓冲电容CX1、双向触发二极管DB1和电容C3；
所述交流输入火线ACL和交流输入零线ACN分别连接在滑动变阻器VR1的两端，且滑动变阻器VR1的两端分别连接在并联的电感L1和保险丝F1的一端，并联的电感L1和保险丝F1的另一端分别连接在缓冲电容CX1的两端和双向触发二极管DB1的2、3引脚，双向触发二极管DB1的1引脚接地且连接在电容C3的正极，双向触发二极管DB1的4引脚连接在电容C3的负极。
进一步优选的：所述AD采样电路包括串联的分压电阻R3、分压电阻R4和电容C2，所述分压电阻R3的一端连接在整流滤波电路的输出端。
进一步优选的：所述过零检测电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、三极管Q1和三极管Q2，所述电阻R8和电阻R9并联，所述三极管Q1的3引脚连接电阻R8，所述三极管Q1的2引脚连接电阻R10，所述三极管Q2的3引脚连接电阻R9，所述三极管Q2的2引脚连接电阻R11，所述所述三极管Q2的1引脚与三极管Q2的1引脚连接。
进一步优选的：所述信号转换电路包括单片机U1、单片机U2、电阻R5、电压输入VCC和三极管Q3；
所述单片机U1的AD脚6引脚连接电压输入VCC，并输出频率为50-60HZ的PWM方波至单片机U2的输入端6引脚，单片机U2将低频信号转化为高频信号，并输出至三极管Q3的2引脚。
进一步优选的：所述单片机U2与三极管Q3的2引脚间串联有用于限流的电阻R6，单片机U1与单片机U2的输入端之间串联有用于限流的电阻R5。
进一步优选的：所述开关恒压电路包括芯片U3,所述芯片U3的的输入端连接AD采样电路，所述芯片U3的输出端连接单片机U2的1引脚。
进一步优选的：所述三极管Q3的3引脚连接LED的负极和滤波电容C4的一端，所述滤波电容C4的另一端连接LED的正极。
进一步优选的：所述滤波电容C4的一端连接串联的分压电阻R1和分压电阻R2，所述分压电阻R2和电容C1并联。
进一步优选的：所述三极管Q3的1引脚连接在电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接在分压电阻R2的一端。
本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：
一、本发明通过利用AD采样电路对输入的工频信号进行采样，此过程中开关恒压电路，提供一个标准的5V恒压供电电压，避免输入电压变化，确保输出功率恒定，不会出现输入交流电压低时亮度低或者输入交流电压高高压模组温度过高损坏的情况，有效延长了LED的使用寿命；
二、本发明在交流电输入时，使用由电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、三极管Q1和三极管Q2组成的过零检测电路，可以有效过滤交流电输入时的电磁波，去除交流信号干扰，提高检测准确性，功率可以恒定；
三、本发明在使用在电压输入时，利用电容充放电与开关频率的关系，使用信号转换电路，将采集的低频工频PWM信号转化为高频PWM信号，最终，使用175V,150K频率的电压对滤波电容C4充放电，150K的高频把谐波电流降到最小，从而解决了高压模组LED灯珠屏闪问题；
四、本发明采用单片机三极管控制，单片机AD采样检测输入交流电压变化，PWM开关模式进行电压电流控制，从而实现交流电压变化时高压模组的一个恒功率技术，专利的高频技术对电容充放电，所以输出只需要一个极小容量的电容就能解决屏闪问题。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
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为本发明的电路图；
图2为本发明的电路模块示意图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1-2所示，本发明实施例提供了一种恒功率无频闪高压模组，包括：
交流输入火线ACL和交流输入零线ACN；
整流滤波电路，连接交流输入火线ACL和交流输入零线ACN，用于对交流输入进行整流滤波；
AD采样电路，用于对输入的工频信号进行采样；
过零检测电路，用于去除交流信号干扰；
信号转换电路，用于将采样的工频PWM信号转化为高频PWM信号；
开关恒压电路，用于提供一个标准的5V恒压供电电压；
滤波电容C4，用于在高频率电压对电容C4充放电时，把谐波电流降到最小，输出至LED。
本实施例中，具体的：整流滤波电路包括滑动变阻器VR1、保险丝F1、电感L1、缓冲电容CX1、双向触发二极管DB1和电容C3；
交流输入火线ACL和交流输入零线ACN分别连接在滑动变阻器VR1的两端，且滑动变阻器VR1的两端分别连接在并联的电感L1和保险丝F1的一端，并联的电感L1和保险丝F1的另一端分别连接在缓冲电容CX1的两端和双向触发二极管DB1的2、3引脚，双向触发二极管DB1的1引脚接地且连接在电容C3的正极，双向触发二极管DB1的4引脚连接在电容C3的负极，交流输入火线ACL和交流输入零线ACN输入时，电感L1起到滤波作用，同时保险丝F1起到防止线路短路的作用，配合双向触发二极管DB1个电容C3起到整流滤波的作用。
本实施例中，具体的：AD采样电路包括串联的分压电阻R3、分压电阻R4和电容C2，分压电阻R3的一端连接在整流滤波电路的输出端，起到分压线路的作用，并进行AD采样。
本实施例中，具体的：过零检测电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、三极管Q1和三极管Q2，电阻R8和电阻R9并联，三极管Q1的3引脚连接电阻R8，三极管Q1的2引脚连接电阻R10，三极管Q2的3引脚连接电阻R9，三极管Q2的2引脚连接电阻R11，三极管Q2的1引脚与三极管Q2的1引脚连接，组成一个过零检测线路，去除交流信号干扰。
本实施例中，具体的：信号转换电路包括单片机U1、单片机U2、电阻R5、电压输入VCC和三极管Q3；
单片机U1的AD脚6引脚连接电压输入VCC，并输出频率为50-60HZ的PWM方波至单片机U2的输入端6引脚，单片机U2将低频信号转化为高频信号，并输出至三极管Q3的2引脚；
1.当输入电压为220V时，单片机U1的AD脚6脚电压大约为2.4V,此时单片机U1的3脚输出一个占空比0.8的PWM方波，频率为50-60HZ，单片机U2为一个提频单片机，把50-60HZ低频信号转化为一个20K以上的高频信号，导通三极管Q3，从而输出一个约175V，频率为20K的一个非连续模式电压。
2.当输入电压为185V时，单片机U1的AD脚6脚电压大约为2.0V,此时单片机U1的3脚输出一个占空比0.95的PWM方波，频率为50-60HZ，单片机U2为一个提频单片机，把50-60HZ低频信号转化为一个20K以上的高频信号，导通三极管)Q3，从而输出一个约175V，频率为20K的一个非连续模式电压。
3.当输入电压为265V时，单片机U1的AD脚6脚电压大约为2.9V,此时单片机U1的3脚输出一个占空比0.65的PWM方波，频率为50-60HZ，单片机U2为一个提频单片机，把50-60HZ低频信号转化为一个20K以上的高频信号，导通三极管Q3，从而输出一个约175V，频率为20K的一个非连续模式电压。
本实施例中，具体的：单片机U2与三极管Q3的2引脚间串联有用于限流的电阻R6，单片机U1与单片机U2的输入端之间串联有用于限流的电阻R5。
本实施例中，具体的：开关恒压电路包括芯片U3,芯片U3的的输入端连接AD采样电路，芯片U3的输出端连接单片机U2的1引脚，芯片U3为78L05稳压管器件，给单片机提供一个标准的5V恒压供电电压。
本实施例中，具体的：三极管Q3的3引脚连接LED的负极和滤波电容C4的一端，滤波电容C4的另一端连接LED的正极。
本实施例中，具体的：滤波电容C4的一端连接串联的分压电阻R1和分压电阻R2，分压电阻R2和电容C1并联，通过分压电阻R1和分压电阻R2分压此线路，得到一个0.1-3V分压比电压，电容C1为单片机AD信号的滤波电容，容量不能太大，利用分压此电压给单片机作信号,进行输入电压变化检测和输出功率调整。
本实施例中，具体的：三极管Q3的1引脚连接在电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接在分压电阻R2的一端。
本发明在工作时：通过分压电阻R1和分压电阻R2分压此线路，得到一个0.1-3V分压比电压，电容C1为单片机AD信号的滤波电容，容量不能太大，利用分压此电压给单片机作信号,进行输入电压变化检测和输出功率调整。
1.当输入电压为220V时，单片机U1的AD脚6脚电压大约为2.4V,此时单片机U1的3脚输出一个占空比0.8的PWM方波，频率为50-60HZ，单片机U2为一个提频单片机，把50-60HZ低频信号转化为一个20K以上的高频信号，导通三极管Q3，从而输出一个约175V，频率为20K的一个非连续模式电压。
2.当输入电压为185V时，单片机U1的AD脚6脚电压大约为2.0V,此时单片机U1的3脚输出一个占空比0.95的PWM方波，频率为50-60HZ，单片机U2为一个提频单片机，把50-60HZ低频信号转化为一个20K以上的高频信号，导通三极管)Q3，从而输出一个约175V，频率为20K的一个非连续模式电压。
3.当输入电压为265V时，单片机U1的AD脚6脚电压大约为2.9V,此时单片机U1的3脚输出一个占空比0.65的PWM方波，频率为50-60HZ，单片机U2为一个提频单片机，把50-60HZ低频信号转化为一个20K以上的高频信号，导通三极管Q3，从而输出一个约175V，频率为20K的一个非连续模式电压。
175V,150K频率的电压对滤波电容C4充放电，150K的高频把谐波电流降到最小，从而解决了高压模组LED灯珠屏闪问题。
电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、三极管Q1和三极管Q2组成一个过零检测线路，去除交流信号干扰。
芯片U3为78L05稳压管器件，给单片机提供一个标准的5V恒压供电电压；
原理是利用电容充放电与开关频率的关系，开关频率越高，谐波电流越小。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种恒功率无频闪高压模组，其特征在于，包括：
交流输入火线ACL和交流输入零线ACN；
整流滤波电路，连接交流输入火线ACL和交流输入零线ACN，用于对交流输入进行整流滤波；
AD采样电路，用于对输入的工频信号进行采样；
过零检测电路，用于去除交流信号干扰；
信号转换电路，用于将采样的工频PWM信号转化为高频PWM信号；
开关恒压电路，用于提供一个标准的5V恒压供电电压；
滤波电容C4，用于在高频率电压对电容C4充放电时，把谐波电流降到最小，输出至LED；
所述过零检测电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、三极管Q1和三极管Q2，所述电阻R8和电阻R9并联，所述三极管Q1的3引脚连接电阻R8，所述三极管Q1的2引脚连接电阻R10，所述三极管Q2的3引脚连接电阻R9，所述三极管Q2的2引脚连接电阻R11，所述所述三极管Q2的1引脚与三极管Q2的1引脚连接；
所述整流滤波电路包括滑动变阻器VR1、保险丝F1、电感L1、缓冲电容CX1、双向触发二极管DB1和电容C3；
所述交流输入火线ACL和交流输入零线ACN分别连接在滑动变阻器VR1的两端，且滑动变阻器VR1的两端分别连接在并联的电感L1和保险丝F1的一端，并联的电感L1和保险丝F1的另一端分别连接在缓冲电容CX1的两端和双向触发二极管DB1的2、3引脚，双向触发二极管DB1的1引脚接地且连接在电容C3的正极，双向触发二极管DB1的4引脚连接在电容C3的负极。
2.根据权利要求2所述的一种恒功率无频闪高压模组，其特征在于：所述AD采样电路包括串联的分压电阻R3、分压电阻R4和电容C2，所述分压电阻R3的一端连接在整流滤波电路的输出端。
3.根据权利要求2所述的一种恒功率无频闪高压模组，其特征在于：所述信号转换电路包括单片机U1、单片机U2、电阻R5、电压输入VCC和三极管Q3。
4.根据权利要求3所述的一种恒功率无频闪高压模组，其特征在于：所述单片机U1的AD脚6引脚连接电压输入VCC，并输出频率为50-60HZ的PWM方波至单片机U2的输入端6引脚，单片机U2将低频信号转化为高频信号，并输出至三极管Q3的2引脚。
5.根据权利要求4所述的一种恒功率无频闪高压模组，其特征在于：所述单片机U2与三极管Q3的2引脚间串联有用于限流的电阻R6，单片机U1与单片机U2的输入端之间串联有用于限流的电阻R5。
6.根据权利要求5所述的一种恒功率无频闪高压模组，其特征在于：所述开关恒压电路包括芯片U3,所述芯片U3的的输入端连接AD采样电路，所述芯片U3的输出端连接单片机U2的1引脚。
7.根据权利要求6所述的一种恒功率无频闪高压模组，其特征在于：所述三极管Q3的3引脚连接LED的负极和滤波电容C4的一端，所述滤波电容C4的另一端连接LED的正极。
8.根据权利要求7所述的一种恒功率无频闪高压模组，其特征在于：所述滤波电容C4的一端连接串联的分压电阻R1和分压电阻R2，所述分压电阻R2和电容C1并联。
9.根据权利要求8所述的一种恒功率无频闪高压模组，其特征在于：所述三极管Q3的1引脚连接在电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接在分压电阻R2的一端。
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CN117693094A (zh) * 2024-01-26 2024-03-12 杭州罗莱迪思科技股份有限公司 灯具及其控制方法

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