CN205883641U - 基于可控硅调光器的全行程切相角调光的线性恒流电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于可控硅调光器的全行程切相角调光的线性恒流电路，其包括滤波整流电路、启动电路、泄放电路、第一恒流输出控制电路、第二恒流输出控制电路、串并联转换电路和第三恒流输出控制电路；所述滤波整流电路一端与可控硅调光器连接，所述滤波整流电路另一端与启动电路连接，所述启动电路分别与第一恒流输出控制电路、第二LED负载、第三恒流输出控制电路连接，所述第一恒流输出控制电路与第一LED负载连接，所述第二恒流输出控制电路与第二LED负载、第一LED负载连接，所述泄放电路同时与第三恒流输出控制电路、滤波整流电路、启动电路连接。该技术方案具有全行程切相角调光功能，还解决了噪音问题，更环保。

Description

基于可控硅调光器的全行程切相角调光的线性恒流电路

技术领域

本实用新型涉及一种线性恒流电路，尤其涉及一种基于可控硅调光器的全行程切相角调光的线性恒流电路。

背景技术

随着LED技术的不断发展，LED照明已经成为了人们的首选。现有的LED照明可以进行调光调色等多种功能，但是现有的调光驱动电源普遍为采用开关电源技术实现，传统的开关电源方式的切相角调光电路成本高，存在EMI、调光噪音等问题。

（1）调光噪音，特别是在前切可控硅应用时，由于开关电源与LED灯珠的非纯阻性负载特性，导致输入端输入电流存在尖峰浪涌。而交流电网为工频50HZ，整流后为100HZ，在音频20HZ-20KHZ范围内。尖峰电流通过开关电源部分的薄膜电容及功率电感产生人耳听觉可察觉的噪音。调光噪音在切相角90°、270°达到最大，且随开关电源的功率增大而增大。对于消费者而言，照明产品产生噪音显然是影响用户体验的。

（2）传统的开关电源方式的切相角调光电路存在EMI问题。开关电源本身处于50KHZ-100KHZ的工作频率，由功率开关管MOSFET和功率储能电感的导通-储能、截止-释能维持能量传递，功率开关管的开关动作产生EMI噪声。有些电源厂家为了通过EMI认证，则加入EMI滤波器元器件，增加了成本。

而普通的可控硅调光线性恒流驱动电路由于LED负载电压较高，当调光器调到低导通角时，输入电压低于LED负载电压，此时LED负载会关断，无法实现全行程调光。

实用新型内容

针对以上技术问题，本实用新型提供了一种基于可控硅调光器的全行程切相角调光的线性恒流电路，实现可控硅调光器全行程调光功能，功率因数高，在工频交流电下工作无电网污染更环保。

对此，本实用新型的技术方案为：

一种基于可控硅调光器的全行程切相角调光的线性恒流电路，其包括滤波整流电路、启动电路、泄放电路、第一恒流输出控制电路、第二恒流输出控制电路、串并联转换电路和第三恒流输出控制电路，负载包括第一LED负载和第二LED负载；所述滤波整流电路一端与可控硅调光器连接，所述滤波整流电路另一端与启动电路连接，所述启动电路分别与第一恒流输出控制电路、第二LED负载、第三恒流输出控制电路连接，所述第一恒流输出控制电路与第一LED负载连接，所述第二恒流输出控制电路与第二LED负载、第一LED负载连接，所述第一恒流输出控制电路、第二恒流输出控制电路之间通过串并联转换电路连接，所述第一恒流输出控制电路、第二恒流输出控制电路连接的并联电路与第三恒流输出控制电路连接，所述泄放电路同时与第三恒流输出控制电路、滤波整流电路、启动电路连接。

此技术方案，采用可控硅调光器与线性恒流电路结合，使得电流工作在线性恒流区域，几乎不存在上电尖峰电流，也不会产生压电效应产生的噪音。采用此技术方案在获得良好调光功能的同时，不存在令人头痛的噪音问题；同时，线性恒流电路不存在功率开关管的开关动作，也就不会产生EMI噪声污染，最省的或者无需EMI滤波器即可通过EMI认证。另外，此技术方案在可控硅调光器调到低导通角时，会自适应改变LED灯珠的串并结构，从而实现可控硅调光器全行程调光功能。

作为本实用新型的进一步改进，所述启动电路同时与第二LED负载、第一恒流输出控制电路连接，所述第一恒流输出控制电路与第一LED负载串联，所述第二恒流输出控制电路与与所述第二LED负载串联，所述第一恒流输出控制电路、第一LED负载通过串并联转换电路与第二LED负载、第二恒流输出控制电路连接，所述第二恒流输出控制电路与第三恒流输出控制电路连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述滤波整流电路包括绕线电阻FR1和桥堆DB1，所述绕线电阻FR1的一端与可控硅调光器连接，所述绕线电阻FR1的另一端与桥堆DB1一输入端连接，所述桥堆DB1的另一输入端接零线。

作为本实用新型的进一步改进，所述滤波整流电路还包括压敏电阻RV1、安规电容CX1，所述压敏电阻RV1一端与绕线电阻FR1、安规电容CX1连接，所述压敏电阻RV1另一端与安规电容CX1另一端连接并接零线。

作为本实用新型的进一步改进，所述启动电路包括电阻R1、电容C1、稳压二极管DZ1，所述电阻R1的一端与桥堆DB1的输出正端连接，所述电阻R1的另一端与稳压二极管DZ1串联后接地，所述稳压二极管DZ1的两端并联电容C1。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一恒流输出控制电路包括第一恒流驱动控制芯片U1、电阻R3和二极管D1，所述第一恒流驱动控制芯片U1包括第一OUT管脚、第一GND管脚和第一REXT管脚；所述第二恒流输出控制电路包括第二恒流驱动控制芯片U2、电阻R4和二极管D3，所述第二恒流驱动控制芯片U2包括第二OUT管脚、第二GND管脚和第二REXT管脚；

所述串并联转换电路包括二极管D2；所述第三恒流输出控制电路包括第三恒流驱动控制芯片U3、电阻R5、NMOS管Q2和二极管D4，所述第三恒流驱动控制芯片U3包括第三OUT管脚、第三GND管脚和第三REXT管脚；所述泄放电路包括第四恒流驱动控制芯片U4、电阻R6、电阻R7和NMOS管Q1，所述第四恒流驱动控制芯片U4包括第四OUT管脚、第四GND管脚和第四REXT管脚；

所述二极管D1的正极同时与电阻R1、桥堆DB1的输出正端、第二LED负载的一端连接，所述二极管D1的负极与第一OUT管脚连接，第一REXT管脚与二极管D2的负极、电阻R3的一端连接，所述第一GND管脚与电阻R3的另一端、第一LED负载的一端连接；所述第二LED负载的另一端与二极管D2的正极、二极管D3的正极连接，所述二极管D3的负极与第二OUT管脚连接，所述第二REXT管脚与第一LED负载的另一端、电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与第二GND管脚、NMOS管Q2的第一端连接，所述NMOS管Q2的第二端与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极与第三OUT管脚连接，所述第三REXT管脚与电阻R5的一端连接，所述第三GND管脚与电阻R5的另一端连接后同时与电阻R7、电阻R6连接；所述电阻R7与第四GND管脚连接，所述R6与第四REXT管脚连接；

所述NMOS管Q2的第三端同时与电阻R1、稳压二极管DZ1、电容C1、NMOS管Q1的第三端连接，所述NMOS管Q1的第一端与桥堆DB1的输出正端、电阻R1、第二LED负载连接；所述NMOS管Q1的第二端与第四OUT管脚连接；所述第四GND管脚与桥堆DB1的输出负端连接并接地。

其中，二极管D1、二极管D3和二极管D4起到防浪涌的作用，更好的保护第一恒流驱动控制芯片U1、第二恒流驱动控制芯片U2、第三恒流驱动控制芯片U3。

作为本实用新型的进一步改进，所述负载还包括第三LED负载，所述第三LED负载的一端与启动电路连接，第三LED负载的另一端与所述第一恒流输出控制电路、第二恒流输出控制电路连接的并联电路连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述第三LED负载的一端与电阻R1、桥堆DB1的输出正端连接，所述第三LED负载的另一端与所述二极管D1的正极、第二LED负载连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一恒流驱动控制芯片U1、第二恒流驱动控制芯片U2、第三恒流驱动控制芯片U3、第四恒流驱动控制芯片U4的型号为SM2082D。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

第一，采用本实用新型的技术方案，在获得良好调光功能的同时，不存在令人头痛的噪音问题，也没有EMI噪声污染，可替代白炽灯，实现基于可控硅控制的室内照明光源驱动。

第二，采用本实用新型的技术方案，在可控硅调光器调到低导通角时，能自适应改变LED负载的串并联结构，从而实现可控硅调光器全行程调光功能。

第三，采用本实用新型的技术方案，同相输入电压、电流，功率因数高，大于0.95，工作在工频交流电下，无电网污染更环保。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的使用连接示意图。

图2是本实用新型实施例1的模块图。

图3是本实用新型实施例1的电路图。

图4是本实用新型实施例1的系统工作电流波形图。

图5是本实用新型实施例2的电路图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种基于可控硅调光器的全行程切相角调光的线性恒流电路，其包括滤波整流电路、启动电路、泄放电路、第一恒流输出控制电路、第二恒流输出控制电路、串并联转换电路和第三恒流输出控制电路，负载包括第一LED负载和第二LED负载；所述滤波整流电路一端与可控硅调光器连接，所述滤波整流电路另一端与启动电路连接，所述启动电路分别与第一恒流输出控制电路、第二LED负载、第三恒流输出控制电路连接，所述第一恒流输出控制电路与第一LED负载连接，所述第二恒流输出控制电路与第二LED负载、第一LED负载连接，所述第一恒流输出控制电路、第二恒流输出控制电路之间通过串并联转换电路连接，所述第一恒流输出控制电路、第二恒流输出控制电路连接的并联电路与第三恒流输出控制电路连接，所述泄放电路同时与第三恒流输出控制电路、滤波整流电路、启动电路连接。使用时，如图1所示，可控硅调光器与市电电网连接后，与所述基于可控硅调光器的全行程切相角调光的线性恒流电路连接，所述基于可控硅调光器的全行程切相角调光的线性恒流电路与LED负载连接实现驱动。

如图2所示，所述启动电路同时与第二LED负载、第一恒流输出控制电路连接，所述第一恒流输出控制电路与第一LED负载串联，所述第二恒流输出控制电路与第二LED负载串联，所述第一恒流输出控制电路、第一LED负载通过串并联转换电路与第二LED负载、第二恒流输出控制电路连接，所述第二恒流输出控制电路与第一LED负载、第三恒流输出控制电路连接。所述第三恒流输出控制电路与启动电路连接。

如图3所示，所述滤波整流电路包括绕线电阻FR1、桥堆DB1、压敏电阻RV1和安规电容CX1，所述绕线电阻FR1的一端与可控硅调光器连接，所述绕线电阻FR1的另一端与安规电容CX1的一端、桥堆DB1的一输入端连接，所述安规电容CX1另一端、桥堆DB1的另一输入端接零线；所述压敏电阻RV1一端与绕线电阻FR1、安规电容CX1的一端连接，所述压敏电阻RV1另一端接零线。

如图3所示，所述启动电路包括电阻R1、电容C1、稳压二极管DZ1，所述电阻R1的一端与桥堆DB1的输出正端连接，所述电阻R1的另一端与稳压二极管DZ1串联后接地，所述稳压二极管DZ1的两端并联电容C1。

如图3所示，所述第一恒流输出控制电路包括第一恒流驱动控制芯片U1、电阻R3和二极管D1，所述第一恒流驱动控制芯片U1包括第一OUT管脚、第一GND管脚和第一REXT管脚；所述第二恒流输出控制电路包括第二恒流驱动控制芯片U2、电阻R4和二极管D3，所述第二恒流驱动控制芯片U2包括第二OUT管脚、第二GND管脚和第二REXT管脚；所述串并联转换电路包括二极管D2；所述第三恒流输出控制电路包括第三恒流驱动控制芯片U3、电阻R5、NMOS管Q2和二极管D4，所述第三恒流驱动控制芯片U3包括第三OUT管脚、第三GND管脚和第三REXT管脚；所述泄放电路包括第四恒流驱动控制芯片U4、电阻R6、电阻R7和NMOS管Q1，所述第四恒流驱动控制芯片U4包括第四OUT管脚、第四GND管脚和第四REXT管脚；

所述二极管D1的正极同时与电阻R1、桥堆DB1的输出正端、第二LED负载的一端连接，所述二极管D1的负极与第一OUT管脚连接，第一REXT管脚与二极管D2的负极、电阻R3的一端连接，所述第一GND管脚与电阻R3的另一端、第一LED负载的一端连接；所述第二LED负载的另一端与二极管D2的正极、二极管D3的正极连接，所述二极管D3的负极与第二OUT管脚连接，所述第二REXT管脚与第一LED负载的另一端、电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与第二GND管脚、NMOS管Q2的第一端连接，所述NMOS管Q2的第二端与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极与第三OUT管脚连接，所述第三REXT管脚与电阻R5的一端连接，所述第三GND管脚与电阻R5的另一端连接后同时与电阻R7、电阻R6连接；所述电阻R7与第四GND管脚连接，所述R6与第四REXT管脚连接；

所述NMOS管Q2的第三端同时与电阻R1、稳压二极管DZ1、电容C1、NMOS管Q1的第三端连接，所述NMOS管Q1的第一端与桥堆DB1的输出正端、电阻R1、第二LED负载连接；所述NMOS管Q1的第二端与第四OUT管脚连接；所述第四GND管脚与桥堆DB1的输出负端连接并接地。

如图3所示，所述第一恒流驱动控制芯片U1、第二恒流驱动控制芯片U2、第三恒流驱动控制芯片U3、第四恒流驱动控制芯片U4的型号为SM2082D。

电路的工作原理为：

1、当L线连接可控硅调光器接入市电电网，上电后电路开始工作。电流经绕线电阻FR1流入由安规电容CX1滤波后经整流桥堆DB1整流，RV1为防雷器件，整流后高压经电阻R1降压后，并经过稳压二极管DZ1和电容C1提供一个稳定的18V电压驱动Q1、Q2两个NMOS管导通。整流后电流经Q1进入U4芯片OUT脚进入恒流芯片并通过电阻R6、电阻R7两个电阻设置一个恒定的泄放电流，用来使可控硅有一个稳定的最小维持电流保证可控硅能正常工作。

2、可控硅调光器工作在低导通角时，电流在A点分为两路：

①1路电流经二极管D1、流进芯片U1，再经过第一LED负载、电阻R4，经过NMOS管Q2、二极管D4到芯片U3形成LED恒流输出回路，此回路工作电流由U1芯片设定恒流输出。

②另1路电流经第二LED负载、二极管D3经过芯片U2、经过NMOS管Q2、二极管D4到芯片U3形成LED恒流输出回路，此回路工作电流由U2芯片设定恒流输出。当调光器在低导通角时，相对于D点，C点电位高于B点电位，此时二极管D2反向截止。故此时第二LED负载与第一LED负载为并联连接方式。此时LED负载电压较低，保证系统在可控硅调光器调到低导通角时仍能正常工作。芯片U1和芯片U2的恒流输出电流由电阻R3、电阻R4两个电阻来设定。

3、当可控硅调光器往上调到高导通角时，此时相对于D点，C点电位低于B点电位，D2二极管正向导通。此时C点电位被抬高，芯片U1被关断，同时电流由B点流向C点后经第一LED负载到E点，E点电位也被抬高，此时芯片U2被关断。当芯片U1、U2关断后，LED输出负载变为第一LED负载、第二LED负载串联。电流经第二LED负载到第一LED负载经过NMOS管Q2后进入芯片U3形成负载恒流输出，此时恒流输出电流由芯片U3设定。

4、当可控硅调光器从低导通角调整到高导通角时，LED负载恒流输出电流较大,此时电流流经电阻R7时，会抬高F点电压，此时泄放回路中通过芯片U4设定的泄放电流会逐渐减小直至关断，此方法可有效的提高电源驱动效率；当可控硅调光器调到低导通角后，LED负载恒流输出电流会变小，流经电阻R7后无法在F点建立足够的电压降，泄放回路恢复工作，可在小导通角时、LED负载工作在轻载状态，补偿可控硅所需之最小维持电流，不异常关断可控硅调光器产生闪烁。

采用该技术方案得到的系统工作电流波形图如图4所示。

实施例2

如图5所示，在实施例1的基础上，所述负载还包括第三LED负载，所述第三LED负载一端与电阻R1、桥堆DB1的输出正端连接，所述第三LED负载的另一端与所述二极管D1的正极、第二LED负载连接。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于可控硅调光器的全行程切相角调光的线性恒流电路，其特征在于：其包括滤波整流电路、启动电路、泄放电路、第一恒流输出控制电路、第二恒流输出控制电路、串并联转换电路和第三恒流输出控制电路，负载包括第一LED负载和第二LED负载；所述滤波整流电路一端与可控硅调光器连接，所述滤波整流电路另一端与启动电路连接，所述启动电路分别与第一恒流输出控制电路、第二LED负载、第三恒流输出控制电路连接，所述第一恒流输出控制电路与第一LED负载连接，所述第二恒流输出控制电路与第二LED负载、第一LED负载连接，所述第一恒流输出控制电路、第二恒流输出控制电路之间通过串并联转换电路连接，所述第一恒流输出控制电路、第二恒流输出控制电路连接的并联电路与第三恒流输出控制电路连接，所述泄放电路同时与第三恒流输出控制电路、滤波整流电路、启动电路连接。

2.根据权利要求1所述的基于可控硅调光器的全行程切相角调光的线性恒流电路，其特征在于：所述启动电路同时与第二LED负载、第一恒流输出控制电路连接，所述第一恒流输出控制电路与第一LED负载串联，所述第二恒流输出控制电路与第二LED负载串联，所述第一恒流输出控制电路、第一LED负载通过串并联转换电路与第二LED负载、第二恒流输出控制电路连接，所述第二恒流输出控制电路与第三恒流输出控制电路连接。

3.根据权利要求2所述的基于可控硅调光器的全行程切相角调光的线性恒流电路，其特征在于：所述滤波整流电路包括绕线电阻FR1和桥堆DB1，所述绕线电阻FR1的一端与可控硅调光器连接，所述绕线电阻FR1的另一端与桥堆DB1一输入端连接，所述桥堆DB1的另一输入端接零线。

4.根据权利要求3所述的基于可控硅调光器的全行程切相角调光的线性恒流电路，其特征在于：所述滤波整流电路还包括压敏电阻RV1、安规电容CX1，所述压敏电阻RV1一端与绕线电阻FR1、安规电容CX1连接，所述压敏电阻RV1另一端与安规电容CX1的另一端连接并接零线。

5.根据权利要求4所述的基于可控硅调光器的全行程切相角调光的线性恒流电路，其特征在于：所述启动电路包括电阻R1、电容C1和稳压二极管DZ1，所述电阻R1的一端与桥堆DB1的输出正端连接，所述电阻R1的另一端与稳压二极管DZ1串联后接地，所述稳压二极管DZ1的两端并联电容C1。

6.根据权利要求5所述的基于可控硅调光器的全行程切相角调光的线性恒流电路，其特征在于：所述第一恒流输出控制电路包括第一恒流驱动控制芯片U1、电阻R3和二极管D1，所述第一恒流驱动控制芯片U1包括第一OUT管脚、第一GND管脚和第一REXT管脚；所述第二恒流输出控制电路包括第二恒流驱动控制芯片U2、电阻R4和二极管D3，所述第二恒流驱动控制芯片U2包括第二OUT管脚、第二GND管脚和第二REXT管脚；

所述串并联转换电路包括二极管D2；所述第三恒流输出控制电路包括第三恒流驱动控制芯片U3、电阻R5、NMOS管Q2和二极管D4，所述第三恒流驱动控制芯片U3包括第三OUT管脚、第三GND管脚和第三REXT管脚；所述泄放电路包括第四恒流驱动控制芯片U4、电阻R6、电阻R7和NMOS管Q1，所述第四恒流驱动控制芯片U4包括第四OUT管脚、第四GND管脚和第四REXT管脚；

所述二极管D1的正极同时与电阻R1、桥堆DB1的输出正端、第二LED负载的一端连接，所述二极管D1的负极与第一OUT管脚连接，第一REXT管脚与二极管D2的负极、电阻R3的一端连接，所述第一GND管脚与电阻R3的另一端、第一LED负载的一端连接；所述第二LED负载的另一端与二极管D2的正极、二极管D3的正极连接，所述二极管D3的负极与第二OUT管脚连接，所述第二REXT管脚与第一LED负载的另一端、电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与第二GND管脚、NMOS管Q2的第一端连接，所述NMOS管Q2的第二端与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极与第三OUT管脚连接，所述第三REXT管脚与电阻R5的一端连接，所述第三GND管脚与电阻R5的另一端连接后同时与电阻R7、电阻R6连接；所述电阻R7与第四GND管脚连接，所述R6与第四REXT管脚连接；

所述NMOS管Q2的第三端同时与电阻R1、稳压二极管DZ1、电容C1、NMOS管Q1的第三端连接，所述NMOS管Q1的第一端与桥堆DB1的输出正端、电阻R1、第二LED负载连接；所述NMOS管Q1的第二端与第四OUT管脚连接；所述第四GND管脚与桥堆DB1的输出负端连接并接地。

7.根据权利要求6所述的基于可控硅调光器的全行程切相角调光的线性恒流电路，其特征在于：所述负载还包括第三LED负载，所述第三LED负载的一端与电阻R1、桥堆DB1的输出正端连接，所述第三LED负载的另一端与所述二极管D1的正极、第二LED负载连接。

8.根据权利要求7所述的基于可控硅调光器的全行程切相角调光的线性恒流电路，其特征在于：所述第一恒流驱动控制芯片U1、第二恒流驱动控制芯片U2、第三恒流驱动控制芯片U3、第四恒流驱动控制芯片U4的型号为SM2082D。