CN202455604U - 一种相角检测电路、负载驱动器以及光源调节器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种相角检测电路、负载驱动器和光源调节器，相角检测电路包括：对斩波电压进行整流的整流单元、通过阻抗的变化对所在支路进行恒流控制的恒流单元以及根据自身所在支路是否流过电流生成对应电平的输出电压的输出单元；其中，所述恒流单元以及输出单元串接于整流单元的两个输出端之间。该实用新型实施例对于斩波电压中斩波相角的检测精度高，损耗小。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路领域，尤其涉及一种相角检测电路以及负载驱动器。
背景技术
在照明领域，很多场合需要调节光源的亮度和/或颜色，这就要求照明系统具有调节功能。
目前较为常用的是斩波调光技术，如图1所示为一种常用的光源调节器的电路实现结构，该光源调节器包括斩波调光器以及负载驱动器两部分，由斩波调光器对电网电压进行斩波，得到斩波电压，传输给负载驱动器，负载驱动器接收到所述斩波电压，通过相角检测电路对斩波电压的相角进行检测，主电路根据相角检测电路所检测到的相角对负载驱动器向光源负载输出电流或输出电压进行相应调节，达到对光源(如图1中所示为LED)进行颜色和/或亮度调节的目的。
现有的相角检测电路的相角检测精度低、损耗高。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是，提供一种相角检测电路、负载驱动电路以及光源调节器，检测精度高，损耗小。
为此，本实用新型实施例采用如下技术方案：
本实用新型实施例提供一种相角检测电路，包括：对斩波电压进行整流的整流单元、通过阻抗的变化对所在支路进行恒流控制的恒流单元以及根据自身所在支路是否流过电流生成对应电平的输出电压的输出单元；其中，
所述恒流单元以及输出单元串接于整流单元的两个输出端之间。
其中，所述恒流单元包括：
调整管，采样电阻，采样电阻采样到的电流信号大于预设值时控制调整管的阻抗变大、采样电阻采样到的电流信号不大于预设值时控制调整管的阻抗变小的调整管控制器；
调整管与采样电阻串接于恒流单元的第一端和第二端之间；
调整管控制器的第一输入端和第二输入端分别连接采样电阻的两端，输出端连接调整管的控制端。
所述调整管控制器包括：
调整管控制器的第一输入端通过第二电阻连接第一三极管的基极，第一三极管的发射极连接调整管控制器的第二输入端，第一三极管的集电极通过第三电阻连接第一电源电压；并且，第一三极管的集电极还作为调整管控制器的输出端，连接调整管的控制端。
所述调整管通过场效应管实现，或者，通过基极串接电阻的三极管实现。
所述恒流单元包括：
恒流二极管串接于恒流单元的第一端和第二端之间。
所述输出单元包括：
光电耦合器中的发光二极管串接于输出单元的第一输入端和第二输入端之间；
光电耦合器中光敏三极管的集电极通过第四电阻连接第二电源电压，发射极接地；其中，所述光敏三极管的集电极和发射极分别作为输出单元的第一输出端和第二输出端。
所述输出单元包括：
光电耦合器中的发光二极管串接于输出单元的第一输入端和第二输入端之间；
光电耦合器中光敏三极管的集电极连接第二电源电压，发射极通过第五电阻接地；所述第五电阻的两端分别作为输出单元的第一输出端和第二输出端。
所述输出单元包括：
第二三极管的基极连接输出单元的第一输入端，第二三极管的射极连接输出单元的第二输入端；
第二三极管的集电极通过第七电阻连接第二电源电压；且，第二三极管的集电极和射极分别作为输出单元的第一输出端和第二输出端。
所述整流单元包括：整流单元的第一输入端连接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极连接第二二极管的阴极，第二二极管的阳极连接第四二极管的阴极，第四二极管的阳极连接第三二极管的阳极，第三二极管的阴极连接所述整流单元的第一输入端；整流单元的第二输入端连接第二二极管的阳极；第二二极管的阴极以及第四二极管的阳极分别作为整流单元的第一输出端和第二输出端。
整流单元包括：
整流单元的第一输入端连接第五二极管的阴极，第五二极管的阳极连接第六二极管的阳极，第六二极管的阴极连接整流单元的第二输入端；
第五二极管的阴极作为整流单元的第一输出端，第五二极管的阳极作为整流单元的第二输出端，第六二极管的阴极作为整流单元的第三输出端；
相应的，整流单元的第一输出端和第二输出端之间依次串接有恒流单元以及输出单元；整流单元的第二输出端和第三输出端之间依次串接有输出单元以及恒流单元。
本实用新型实施例提供一种负载驱动器，包括前述的相角检测电路。
本实用新型实施例提供一种光源调节器，包括前述的相角检测电路。
对于上述技术方案的技术效果分析如下：
相角检测电路包括：对斩波电压进行整流的整流单元、通过阻抗的变化对所在支路进行恒流控制的恒流单元以及根据自身所在支路是否流过电流生成对应电平的输出电压的输出单元；其中，所述恒流单元以及输出单元串接于整流单元的两个输出端之间。由于恒流单元的阻抗可以随着输入电压的变化而变化，并且在输入的斩波电压为峰值附近时，输入电压的瞬时值最高，恒流单元的阻抗达到最大，根据P＝U2/R，在输入电压较高时，本实用新型实施例检测电路的损耗有效的降低；而在输入的斩波电压过零附近，输入电压的值很小，而恒流单元的阻抗达到最小，因此，在输入电压过零附近，恒流单元的阻抗变小有效的延长了输出单元中流过电流的持续时间，提高了相角检测的精确度。
附图说明
图1为现有技术光源调节器实现结构示意图；
图2为本实用新型实施例第一种相角检测电路实现结构示意图；
图3为本实用新型实施例第一种相角检测电路中输入电压和输出电压波形之间的关系示意图；
图4为本实用新型实施例第二种相角检测电路实现结构示意图；
图5为本实用新型实施例第三种相角检测电路实现结构示意图；
图6为本实用新型实施例第四种相角检测电路实现结构示意图；
图7是本实用新型实施例第五种相角检测电路实现结构示意图；
图8是本实用新型实施例第六种相角检测电路实现结构示意图；
图9是本实用新型实施例第七种相角检测电路实现结构示意图。
具体实施方式
现有的相角检测电路在整流后，通过串联连接光耦发光二极管和一电阻检测斩波电压的低电平，即通过斩波电压与光耦发光二极管的导通门槛值比较得到检测结果，而由于所述电阻的阻值不可调节，因此，若该电阻阻值较大，则在斩波电压的过零附近需要斩波电压较高才能使得光耦发光二极管导通，导致相角检测精度低；若该电阻阻值较小，则在斩波电压的峰值附近，根据P＝U2/R，在输入电压较高时，该电阻的损耗也高。
因此，本实用新型提供一种相角检测电路、负载驱动电路以及光源调节器，能够提高检测精度，减小损耗。
其中，相角检测电路可以包括：对斩波电压进行整流的整流单元、通过阻抗的变化对所在支路进行恒流控制的恒流单元以及根据自身所在支路是否流过电流生成对应电平的输出电压的输出单元；其中，
所述恒流单元以及输出单元串接于整流单元的两个输出端之间。
以下，结合附图详细说明本实用新型实施例相角检测电路、负载驱动器以及光源调节器的实现。
图2为本实用新型实施例相角检测电路实现结构示意图，如图2所示，该相角检测电路可以包括：对斩波电压进行整流的整流单元210，由调整管Q1、采样电阻R1和采样电阻R1采样到的电流信号大于预设值时控制调整管的阻抗变大、采样电阻采样到的电流信号不大于预设值时控制调整管的阻抗变小的调整管控制器2201构成的恒流单元220，以及，根据光电耦合器U1中的发光二极管中是否流过电流生成对应电平的输出电压的输出单元230；其中，
所述光电耦合器U1中的发光二极管、调整管Q1以及采样电阻R1串接于整流单元210的两个输出端之间；
调整管控制器2201的第一输入端和第二输入端分别连接采样电阻R1的两端，输出端连接调整管Q1的控制端。
如图2所示，所述输出单元230可以包括：
光电耦合器U1中的发光二极管串接于输出单元230的第一输入端和第二输入端之间；
光电耦合器U1中光敏三极管的集电极通过第四电阻R4连接第二电源电压Vcc2，发射极接地；其中，所述光敏三极管的集电极和发射极分别作为输出单元230的第一输出端和第二输出端，输出所述输出电压Vo。
所述调整管控制器2201可以包括：调整管控制器2201的第一输入端通过第二电阻R2连接第一三极管Q2的基极，第一三极管Q2的发射极连接调整管控制器2201的第二输入端，第一三极管Q2的集电极通过第三电阻R3连接第一电源电压Vccl；并且，第一三极管Q2的集电极还作为调整管控制器2201的输出端，连接调整管Q1的控制端。
如图2所示，所述整流单元210可以包括：整流单元210的第一输入端连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阳极连接第四二极管D4的阴极，第四二极管D4的阳极连接第三二极管D3的阳极，第三二极管D3的阴极连接所述整流单元210的第一输入端；整流单元220的第二输入端连接第二二极管D2的阳极；
第二二极管的阴极以及第四二极管的阳极分别作为整流单元210的第一输出端和第二输出端。
该电路的工作原理说明如下：
参照图2，R1为采样电阻，采样由光电耦合器U1中的发光二极管、调整管Q1以及采样电阻R1串联的支路的电流，第二电阻R2、第三电阻R3和第一三极管Q2组成调整管控制电路，当采样电阻R1上的电流信号过高时，第一三极管Q2的基极电流升高，使第一三极管Q2的工作状态更趋向于饱和，其集电极和发射极的压降减小，使调整管Q1的控制端的电压降低，使调整管Q1的工作状态更趋向于线性，其第一端和第二端之间的电压升高，发光二极管、调整管Q1以及采样电阻R1构成的串联支路的阻抗变大，该串联支路的电流下降，限制了支路电流的最大值；当采样电阻R1上的电流信号过低时，第一三极管Q2的基极电流降低，使第一三极管Q2的工作状态更趋向于线性，其集电极和发射极之间的压降升高，使调整管Q1的控制端电压升高，使调整管Q1的工作状态更趋向于饱和，其第一端和第二端之间的电压趋近于饱和电压，所述串联支路的阻抗变小，使所述串联支路的电流的最小值出现在输入电压Vin较低的情况下。
输出单元包括第二电源电压Vcc2、第四电阻R4以及光电耦合器U1，当有电流流过光电耦合器U1中的发光二极管时，光电耦合器U1中的光敏三极管的基极有电流，使光敏三极管饱和导通，输出单元输出电压Vo为零电平；当光电耦合器U1的发光二极管截止时，光敏三极管基极无电流，使其集电极和发射极开路，输出单元输出电压Vo等于第二电源电压Vcc2，因此，输入电压Vin的斩波相角持续时间等于了输出电压Vo的高电平时间，如图3所示，为图2所示的本实用新型实施例相角检测电路的输入电压波形和输出电压波形关系举例，输入电压Vin的斩波相角持续时间等于输出电压Vo的高电平时间。在图3中以输入电压的波形为前沿斩波为例，在实际应用中，输入电压的波形还可以为后沿斩波或者前后沿斩波等等，这里并不限制。
相角检测电路输出所述输出电压Vo，则在后续的电路中，将通过输出电压Vo的高电平时间去调节主电路的输出电流或电压。
在图2所示的相角检测电路中，由于调整管Q1的阻抗可以随着输入电压Vin的变化而变化，并且在输入的斩波电压为峰值附近时，输入电压Vin的瞬时值最高，调整管Q1的阻抗达到最大，根据P＝U2/R，在输入电压Vin较高时，本实用新型实施例检测电路的损耗有效的降低了；而在输入的斩波电压过零附近，输入电压的值很小，而调整管Q1在调整管控制器的控制下饱和导通，阻抗达到最小为饱和压降，因此，在输入电压过零附近，调整管Q1的阻抗变小有效的延长了光电耦合器的发光二极管的电流持续时间，提高了相角检测的精确度。
如图4所示为本实用新型实施例另一种相角检测电路结构示意图，图4与图2的区别仅在于，输出单元的实现结构不同，在图4中，所述输出单元230包括：
光电耦合器U1中的发光二极管的阳极连接整流单元210的第一输出端，阴极连接调整管Q1的第一端；光电耦合器U1中光敏三极管的集电极连接第二电源电压Vcc2，发射极通过第五电阻R5接地；其中，所述第五电阻R5的两端分别作为输出单元230的第一输出端和第二输出端。
图4所示的相角检测电路工作原理与图2类似，区别仅在于输出单元的输出电压与输入电压之间的关系发生了变化，具体的：
当有电流流过光电耦合器U1的发光二极管时，其饱和导通，输出单元230的输出电压Vo为高电平，电平值等于第二电源电压Vcc2，当光电耦合器U1的发光二极管截止时，光敏三极管集电极和发射极开路，输出电压Vo为零电平，因此，输入电压Vin的斩波相角持续时间等于输出电压Vo的低电平时间。从而，在后级的电路中，将通过输出电压Vo的低电平时间去调节主电路的输出电流或电压。
在本实用新型实施例中，所述调整管Q1可以通过场效应管实现，此时，调整管Q1的控制端也即为场效应管的栅极，而第一端和第二端则分别为场效应管的源极和漏极，在图2和图4所示的本实用新型实施例中，即以场效应管为例示出了调整管Q1与其他结构之间的连接关系。
如图5和图6中所示，所述调整管Q1还可以通过基极串接电阻的三极管实现。其中，图5所示的相角检测电路中，将图2所示相角检测电路中的调整管Q1替换为基极串接第六电阻R6的三极管，此时，三极管的基极串接第六电阻后作为调整管Q1的控制端，而三极管的集电极和发射极则分别作为调整管Q1的第一端和第二端。
图6所示的相角检测电路中，将图4所示相角检测电路中的调整管Q1替换为了基极串接第六电阻R6的三极管，此时，三极管的基极串接第六电阻后作为调整管Q1的控制端，而三极管的集电极和发射极则分别作为调整管Q1的第一端和第二端。
其中，图5和图6所示的相角检测电路的工作原理分别与图2和图4相似，这里不再赘述。
另外，前述本实用新型实施例中的输出单元还可以通过以下结构实现：第二三极管的基极连接输出单元的第一输入端，第二三极管的射极连接输出单元的第二输入端；第二三极管的集电极通过第七电阻连接第二电源电压；且，第二三极管的集电极和射极分别作为输出单元的第一输出端和第二输出端。
以图7为例，相对于图2和图4所示的本实用新型实施例相角检测电路，除了恒流单元和输出单元在整流单元两个输出端之间的串接顺序变化外，区别仅在于：
图7中的输出单元包括：第二三极管Q3的基极连接输出单元的第一输入端，第二三极管Q3的射极连接输出单元的第二输入端；
第二三极管Q3的集电极通过第七电阻R7连接第二电源电压Vcc2；且，第二三极管Q3的集电极和射极分别作为输出单元的第一输出端和第二输出端，以输出所述输出电压Vo。
该相角检测电路的工作原理与图2所示相角检测电路类似，且，该相角检测电路一般也是通过输出电压Vo的高电平时间去调节主电路的输出电流或电压。
与图7类似的，图5和图6所示的相角检测电路中，其输出单元也可以替换为图7中的所述输出单元结构，这里不赘述。
在图2、4、5、6、7所示的相角检测电路中，整流单元都是通过四个二极管的结构实现，输出单元和恒流单元串接与整流单元的两个输出端之间。如图8所示，本实用新型实施例的相角检测电路中的整流单元还可以通过以下结构实现：
整流单元的第一输入端连接第五二极管D5的阴极，第五二极管D5的阳极连接第六二极管D6的阳极，第六二极管D6的阴极连接整流单元的第二输入端；
第五二极管D5的阴极作为整流单元的第一输出端，第五二极管D5的阳极作为整流单元的第二输出端，第六二极管D6的阴极作为整流单元的第三输出端。
由于该结构的整流单元包括三个输出端，此时，如图8所示，整流单元的第一输出端和第二输出端之间需要依次串接有恒流单元以及输出单元；整流单元的第二输出端和第三输出端之间需要依次串接有输出单元以及恒流单元，且，两个输出单元的输出端对应连接，共同作为相角检测电路的输出端，输出所述输出电压Vo。
另外，图8所示相角检测电路中的输出单元的实现结构仅为示例，在实际应用中可以采用前述三种输出单元实现结构中的任一种实现，这里并不限制。
另外，在图2、4～8中，由调整管、采样电阻以及调整管控制器构成的恒流单元还可以替换为仅由恒流二极管实现的恒流单元，如图9，即为图2所示相角检测电路中恒流单元替换为由恒流二极管U2实现的恒流单元时，得到的相角检测电路结构。
图2、图4～6、图9所示相角检测电路一般应用于隔离型主电路，而图7和图8所示相角检测电路一般应用于非隔离型主电路。
本实用新型实施例相角检测电路可以应用于图1所示的负载驱动器和光源调节器中，从而协助负载驱动器实现光源调节器对光源的颜色和/或亮度的调节。
另外，在实际应用中，本实用新型实施例相角检测电路的输入电压的波形可以为前沿斩波、后沿斩波或者前后沿斩波等各种斩波波形，这里并不限制。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (12)
1.一种相角检测电路，其特征在于，包括：对斩波电压进行整流的整流单元、通过阻抗的变化对所在支路进行恒流控制的恒流单元以及根据自身所在支路是否流过电流生成对应电平的输出电压的输出单元；其中，
所述恒流单元以及输出单元串接于整流单元的两个输出端之间。
2.根据权利要求1所述的相角检测电路，其特征在于，所述恒流单元包括：
调整管，采样电阻，采样电阻采样到的电流信号大于预设值时控制调整管的阻抗变大、采样电阻采样到的电流信号不大于预设值时控制调整管的阻抗变小的调整管控制器；
调整管与采样电阻串接于恒流单元的第一端和第二端之间；
调整管控制器的第一输入端和第二输入端分别连接采样电阻的两端，输出端连接调整管的控制端。
3.根据权利要求2所述的相角检测电路，其特征在于，所述调整管控制器包括：
调整管控制器的第一输入端通过第二电阻连接第一三极管的基极，第一三极管的发射极连接调整管控制器的第二输入端，第一三极管的集电极通过第三电阻连接第一电源电压；并且，第一三极管的集电极还作为调整管控制器的输出端，连接调整管的控制端。
4.根据权利要求2或3所述的相角检测电路，其特征在于，所述调整管通过场效应管实现，或者，通过基极串接电阻的三极管实现。
5.根据权利要求1所述的相角检测电路，其特征在于，所述恒流单元包括：
恒流二极管串接于恒流单元的第一端和第二端之间。
6.根据权利要求1至5任一项所述的相角检测电路，其特征在于，所述输出单元包括：
光电耦合器中的发光二极管串接于输出单元的第一输入端和第二输入端之间；
光电耦合器中光敏三极管的集电极通过第四电阻连接第二电源电压，发射极接地；其中，所述光敏三极管的集电极和发射极分别作为输出单元的第一输出端和第二输出端。
7.根据权利要求1至5任一项所述的相角检测电路，其特征在于，所述输出单元包括：
光电耦合器中的发光二极管串接于输出单元的第一输入端和第二输入端之间；
光电耦合器中光敏三极管的集电极连接第二电源电压，发射极通过第五电阻接地；所述第五电阻的两端分别作为输出单元的第一输出端和第二输出端。
8.根据权利要求1至5任一项所述的相角检测电路，其特征在于，所述输出单元包括：
第二三极管的基极连接输出单元的第一输入端，第二三极管的射极连接输出单元的第二输入端；
第二三极管的集电极通过第七电阻连接第二电源电压；且，第二三极管的集电极和射极分别作为输出单元的第一输出端和第二输出端。
9.根据权利要求1至5任一项所述的相角检测电路，其特征在于，所述整流单元包括：整流单元的第一输入端连接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极连接第二二极管的阴极，第二二极管的阳极连接第四二极管的阴极，第四二极管的阳极连接第三二极管的阳极，第三二极管的阴极连接所述整流单元的第一输入端；整流单元的第二输入端连接第二二极管的阳极；第二二极管的阴极以及第四二极管的阳极分别作为整流单元的第一输出端和第二输出端。
10.根据权利要求1至5任一项所述的相角检测电路，其特征在于，整流单元包括：
整流单元的第一输入端连接第五二极管的阴极，第五二极管的阳极连接第六二极管的阳极，第六二极管的阴极连接整流单元的第二输入端；
第五二极管的阴极作为整流单元的第一输出端，第五二极管的阳极作为整流单元的第二输出端，第六二极管的阴极作为整流单元的第三输出端；
相应的，整流单元的第一输出端和第二输出端之间依次串接有恒流单元以及输出单元；整流单元的第二输出端和第三输出端之间依次串接有输出单元以及恒流单元。
11.一种负载驱动器，其特征在于，包括权利要求1至10任一项所述的相角检测电路。
12.一种光源调节器，其特征在于，包括权利要求1至10任一项所述的相角检测电路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170728 Address after: Hangzhou City, Zhejiang province 315002 Binjiang District West Street Chutian Road No. 266 Building No. 5 layer 1-3 Patentee after: Thinklux (Zhejiang) Lighting Technology Co., Ltd. Address before: Hangzhou City, Zhejiang province 310053 Binjiang District Dongxin Road No. 66 building B Room 309 A Patentee before: Zhejiang Yingfeite Energy-saving Technology Co., Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201130 Address after: 310052 block a, infight building, 459 Jianghong Road, Changhe street, Binjiang District, Hangzhou City, Zhejiang Province Patentee after: INVENTRONICS (HANGZHOU), Inc. Address before: 315002 1-3, 5 building, 266 Chutian Road, Binjiang District, Hangzhou, Zhejiang. Patentee before: Zhejiang Silang Lighting Co.,Ltd. |
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| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20120926 |