CN206542605U - 多功能led调光降噪电路及led调光电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子电路领域。本实用新型公开了一种多功能LED降噪电路，包括一个时间控制单元、一个多电阻单元和使该多电阻单元的阻值渐变的一个阻值渐变延时导通单元，该阻值渐变延时导通单元包括一个半导体开关和一个电容充电单元，该电容充电单元连接控制该半导体开关的导通，该电容充电单元输入端连接至该时间控制单元的电流输出端，充电到该半导体开关的导通电压后使该半导体开关导通，从而使该多电阻单元中的整体电阻变小。本实用新型还公开了一种LED调光电源。本实用新型降低了LED灯的调光噪音，并提升了传统调光器的调光效果、扩大传统调光器的通用性，展宽了LED灯的低亮度范围、实现传统调光器基本全兼容具有非常好的效果。

Description

多功能LED调光降噪电路及LED调光电源

技术领域

本实用新型属于电子电路领域，主要涉及交流(AC)可控硅调光的LED调光驱动(电源)，具体地涉及一种多功能LED调光降噪电路及LED调光电源。

背景技术

目前用于照明调光的串联插入式的AC调光器形状各异，种类繁杂：按用途分，有专门针对LED灯的新型调光器，也有调白炽灯的传统调光器；按调光器输出波形分，有前切型、后切型，甚至还有中切型；按调光功率分，有0－300W、0－600W、10－400W、40－800W……；按调光器的控制原理分，有简易阻容延时开型调光器（前切型）、又有精密IC延时关型调光器（后切型）；按开关管类型分：有可控硅，有场效应管；按调控方法分，有机械电位器的旋转或推拉，也有电子感应的触摸或按压。此外，还有部分智能调光器，当负载功率小于10W、负载的非线性严重时，还会自动切断输出，它是根据白炽灯的特点而设计的全智能保护型调光器，这个“保护功能”，对调光LED灯来说，这种调光器容易误保护，进入无输出状态，从而影响LED灯的正常调光。

现在多数只要3－16W的LED灯就能代替以往多数用25－100W的白炽灯，功率小，光效高本是好事，但对如此繁杂的AC调光器，面对功率和线性都与传统调光器都不易匹配的LED灯，如何让上述各种传统调光器能普遍适应于调光LED灯，是设计LED调光驱动必须要面对的问题。所以LED调光驱动至少有三点要解决：一是LED灯功率小，要通过电路补偿来适应部分调光器不启动或启动后线性不好，不稳定、闪烁的问题；二是调光器输出的100Hz（或120Hz）低频脉冲所引起的LED驱动噪音问题要解决；三是传统的白炽灯在调光器输出功率为25%时就基本不亮了，而LED灯在调光器输出10%时，仍然有10%的亮度，因此，LED驱动应有低端展宽电路（能够把功率调得更小些），否则会感觉LED灯的调光范围太小、亮度调不暗、功率调不小……，可见LED灯的调光驱动不但要解决开关电源的非线性问题，而且要解决启动、线性、展宽、降噪、闪烁、纹波等一系列问题。

其中噪音问题最突出，没有人会喜欢噪音大的LED灯，同时，调光性能也很重要。因此提供一种在降噪电路上增加启动、线性、展宽、防闪等功能的电路则显得非常有必要。

发明内容

本实用新型的目的在于为解决上述问题而提供一种具有降低可控硅100Hz(120Hz)脉冲电流冲击噪声，展宽LED低亮度的调光深度，提升传统调光器的调光线性、兼容性和稳定性等功能的LED调光降噪电路及LED调光电源。

为此，本实用新型公开了一种多功能LED降噪电路，包括时间控制单元(以下简称：时控单元)、一个多电阻单元和使该多电阻单元的阻值改变的一个阻值渐变延时导通单元(简称：渐通单元)，时间控制单元能够产生一加载于其电流输出端的电流，该渐通单元包括一个半导体开关和一个电容充电单元，该电容充电单元连接控制该半导体开关的阻值渐变与延时导通，该电容充电单元输入端连接至该时控单元的电流输出端，该电容的电压值决定了所连的半导体开关的工作状态(电阻由大变小，直至完全导通)，从而使恒流开关电源电路所获得的电源供电电压是由小逐渐变大的，而不是突然变大，于是压制了噪声。同时，延时导通，使恒流开关电源的供电时间缩短，从而扩大了LED低亮度时的调光深度，渐变使交流供电电流不会突变，调光器的导通变得容易稳定，于是调光器的兼容性大大提高，EMC也变好。

进一步的，所述多电阻单元和渐通单元包括电阻Rn1、电阻Rn2、晶体管开关Qn和电容Cn1，所述电阻Rn2和晶体管开关Qn串联再与电阻Rn1并联后，其两端分别为该多功能LED降噪电路的第一连接端和第二连接端，所述电容Cn1的第一端接第一连接端，第二端分别接晶体管开关Qn的控制端和时间控制单元的电流输出端。

进一步的，所述多电阻单元和渐通单元包括电阻Rn1、电阻Rn2、晶体管开关Qn和电容Cn1，所述电阻Rn2和晶体管开关Qn并联再与电阻Rn1串联后，其两端分别为该多功能LED降噪电路的第一连接端和第二连接端，所述电容Cn1的第一端接第一连接端，第二端分别接晶体管开关Qn的控制端和时间控制单元的电流输出端。

进一步的，所述晶体管开关Qn为MOS管。

进一步的，所述时控单元由控制芯片U2、二极管Dn2和电阻Rn4组成，所述控制芯片U2的电流输出端正向串联二极管Dn2和电阻Rn4接电容Cn1的第二端。

进一步的，所述时控单元由恒流开关电源电路中变压器T1的辅助绕组N2、二极管Dn2和电阻Rn4组成，所述辅助绕组N2的一端连接二极管Dn2的正极，另一端接地，二极管Dn2的负极与电阻Rn4的一端连接，电阻Rn4的另一端接电容Cn1的第二端。

本实用新型还公开了一种LED调光电源，包括整流滤波电路、恒流开关电源电路和上述的多功能LED降噪电路，所述整流滤波电路的输入端接调光器的输出端，所述整流滤波电路的输出端接恒流开关电源电路的输入端，所述多功能LED降噪电路的第一连接端和第二连接端串接在整流滤波电路的回路中，并根据该时控单元改变串接在所述的整流滤波电路的回路的阻值，以延长整流滤波电路输出电流的上升沿时间。

本实用新型的有益技术效果：

本实用新型降低了LED灯的调光噪音，并提升了传统调光器的调光效果、扩大了传统调光器的通用性，而且还大大降低了电源的传导和辐射干扰，使EMC更容易通过。具有本实用新型电路的可调光LED灯，既可适应新型LED调光器，又可适应传统白炽灯调光器，特别是在降低驱动器的交流噪声、展宽LED灯的功率可调范围、实现传统调光器基本全兼容具有非常好的效果，从而有利于可调光LED灯的产品标准化，进而降低可调光LED灯的生产、库存、流通等成本，并大幅度提升LED灯的调光效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的电路原理图；

图2为本实用新型实施例二的电路原理图；

图3为本实用新型的多功能LED降噪电路的另一电路原理图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

本实用新型的多功能LED降噪电路是应用于LED调光电源当中，从而达到降噪、调光、低亮度展宽等功能，下面将以具有本实用新型的多功能LED降噪电路的LED调光电源为例详细说明本实用新型。

实施例一

如图1所示，一种LED调光电源，包括整流滤波电路1、恒流开关电源电路2和多功能LED降噪电路3，所述整流滤波电路1的输入端接调光器的输出端，所述整流滤波电路1的输出端接恒流开关电源电路2的输入端，所述多功能LED降噪电路3串接在整流滤波电路1的回路中，并根据时控单元改变串接在所述的整流滤波电路1的回路的阻值，以延长整流滤波电路1输出电流的上升沿时间，从而降低了LED调光噪音，同时展宽了调光的低亮度范围。

具体的，所述多功能LED降噪电路3包括一个时控单元、一个多电阻单元和使该多电阻单元的阻值改变的一个渐通单元，时间控制单元能够产生一加载于其电流输出端的电流，该渐通单元包括一个半导体开关和一个电容充电单元，该电容充电单元输入端连接至该时控单元的电流输出端，充电到该半导体开关的导通电压后使该半导体开关阻值逐渐变小直至导通，从而使该多电阻单元中的整体电阻由大变小直至该半导体开关完全导通。

本具体实施例中，多电阻单元和渐通单元包括电阻Rn1、电阻Rn2、晶体管开关Qn和电容Cn1，其中，晶体管开关Qn优选为MOS管，当然，在其它实施例中，也可以是三极管等其他开关管，时控单元由恒流开关电源电路2中变压器T1的辅助绕组N2组成，整流滤波电路1包括电感L1、电感L2、整流桥Br1、电容C1、电容C2、电容C3、电容Cz1和电阻Rz1，恒流开关电源电路2包括变压器T1、MOS管Qk和控制芯片U1。整流桥Br1的一输入端依次串联电感L1、保险丝F1和调光器接交流电源的L端acL，整流桥Br1的另一输入端接交流电源的N端acN，电容C1一端接交流电源的N端acN，另一端接在电感L1和保险丝F1之间的节点上，整流桥Br1的输出正极依次串联电感L2、变压器T1的原边绕组N1、MOS管Qk和电阻Rs接地，变压器T1的副边绕组N3的第一端直接接负载LED灯的一输入端，变压器T1的副边绕组N3的第二端正向串联二极管D31接负载LED灯的另一输入端，电容C31接在二极管D31的负端与变压器T1的副边绕组N3的第一端之间，MOS管Qk的栅极接控制芯片U1的控制输出端，控制芯片U1的电源端接在电感L2和变压器T1之间的节点上，电容C3接在电感L2和变压器T1之间的节点与地之间，电容Cz1和电阻Rz1串联再与电容C2并联后接在整流桥Br1的输出正极与地之间，电阻Rn2和MOS管Qn串联再与电阻Rn1并联后接在整流桥Br1的输出负极与地之间，电容Cn1的第一端接整流桥Br1的输出负极，第二端接MOS管Qn的栅极，辅助绕组N3的一端接地，另一端依次串联正向二极管Dn2和电阻Rn4接电容Cn1的第二端，电阻Rn3与稳压二极管Dn1分别与电容Cn1并联。

工作原理：

一、降噪过程：当调光器输出电压瞬间，通过电感L1、电阻Rn1、电容C2、电感L2、电容C3的缓冲和吸收，特别是电阻Rn1的缓冲，电阻Rn1的阻值较大，一般为1KΩ左右，电容C3的电压上升速度较慢，恒流开关电源电路2通常有最大导通时间的限制，即MOS管Qk的等宽导通时间，使得变压器T1原边绕组N1的电流会因电容C3两端的电压Vc的逐步上升，而逐步加大电流，从而副边绕组N3的电流也逐步加大，负载LED灯得到的电流就逐步加大而逐步增亮。同时，辅助绕组N2有了电压，经二极管Dn2、电阻Rn4给电容Cn1充电，随着电容Cn1两端电压的逐步升高，MOS管Qn随后也开始逐步导通，经电阻Rn2限流，MOS管Qn给电容C3的充电电流逐步加大，直到MOS管Qk工作若干周（如5周）后MOS管Qn进入完全导通状态，防止MOS管Qn和电阻Rn1的损耗过大，从而完成在调光器给LED调光电源供电瞬间，变压器T1的电流不会突然增大，而是在前若干周逐步加大电流，之后再进入正常工作电流，从而达到降噪目的。一般MOS管Qn及其降噪电路的总插入损耗＜1.5%，用很小的MOS管即可，对电路的效率影响不大，增加成本也不高。

二、线性低亮度展宽过程：传统调光器本是用于白炽灯的，大家知道，当白炽灯的获得功率仅为其标称功率的1/4时，它的功率基本上都变成了热，没有什么亮度了，如果调光器设计的调节范围太大，反而调节手感不好，线性较差，但它用于LED调光，情况就不同了，LED的发光是亮度基本是与它的驱动电流成正比的，即使只有1/10的电流，它的亮度也有1/10，因此，如果能将只能调小至1/3的普通调光器，展宽至1/5，甚至是1/10，这是多数用户所期盼的，而且希望其展宽过程是线性逐渐展宽的，而不是突然展宽，否则调节手感不好，调节线性也很差。本电路的工作原理是：通过MOS管Qn的延时逐步导通，使得经过整流滤波电路1输出到恒流开关电源电路的电源功率小于调光器输出的功率，从而实现功率调小，达到展宽低亮度范围的目的。例如，假设调光器输出功率为其标称功率的1/4时，频率为100Hz，则调光器的每次输出时间为10毫秒的1/4,即2.5毫秒，当MOS管Qn延时1.25毫秒导通，则整流滤波电路1的每次输出时间降到为1.25毫秒，即实际输出到恒流开关电源的电压脉冲宽度仅为调光器输出脉冲电压宽度的1/2，如果延时2毫秒导通，则实际输出电压脉宽仅为调光器输出电压脉宽的1/5，从而可实现线性低亮度的展宽，因为辅助绕组N2电压是与AC整流后的正弦脉冲成正比的，电压越低，充电速度越慢，因而能自动实现线性展宽的目的。通过控制MOS管Qn的延时导通时间，则可以调整线性低亮度展宽的范围。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于：时控单元由控制芯片U2组成，控制芯片U2的电流输出端正向串联二极管Dn2和电阻Rn4接电容Cn1的第二端，控制芯片U2的电源端接在电感L2和变压器T1之间的节点上。其工作过程可以参照实施例一，此不再细说。通过控制芯片U2可以精确控制电容Cn1充电电流的大小，从而精确控制变压器T1电流的上升沿时间，具有更好降噪效果，且可以精确控制展宽低亮度范围，具有更好的展宽效果。

当然，在其它实施例中，多功能LED降噪电路3也可以采用其它的电路结构，如图3所示，电阻Rn2和MOS管Qn并联再与电阻Rn1串联后接在整流桥Br1的输出负极与地之间，电容Cn1的第一端接整流桥Br1的输出负极，第二端接MOS管Qn的栅极，同时接控制电流源的电流输出端，电阻Rn3与稳压二极管Dn1分别与电容Cn1并联。

本实用新型降低了LED灯的调光噪音，并提升了传统调光器的调光效果、扩大了传统调光器的通用性，而且还大大降低了电源的传导和辐射干扰，使EMC更容易通过。具有本实用新型电路的可调光LED灯，既可适应新型LED调光器，又可适应传统白炽灯调光器，特别是在降低驱动器的交流噪声、展宽LED灯的低亮度范围、实现传统调光器基本全兼容具有非常好的效果，从而有利于可调光LED灯的产品标准化，进而降低LED灯的生产、库存、流通等成本，并大幅度提升LED灯的调光效果。

当然，本领域的技术人员应该知道，本实用新型的多功能LED降噪电路3也可以用于其它的LED调光电源，从而达到降噪、调光、低亮度展宽等功能。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.多功能LED降噪电路，其特征在于：包括一个时间控制单元、一个多电阻单元和使该多电阻单元的阻值改变的一个阻值渐变延时导通单元，时间控制单元能够产生一加载于其电流输出端的电流，该阻值渐变延时导通单元包括一个半导体开关和一个电容充电单元，该电容充电单元连接控制该半导体开关的导通，该电容充电单元输入端连接至该时间控制单元的电流输出端，充电到该半导体开关的导通电压后使该半导体开关导通，从而使该多电阻单元中的整体电阻变小。

2.根据权利要求1所述的多功能LED降噪电路，其特征在于：所述多电阻单元和阻值渐变延时导通单元包括电阻Rn1、电阻Rn2、晶体管开关Qn和电容Cn1，所述电阻Rn2和晶体管开关Qn串联再与电阻Rn1并联后，其两端分别为该多功能LED降噪电路的第一连接端和第二连接端，所述电容Cn1的第一端接第一连接端，第二端分别接晶体管开关Qn的控制端和时间控制单元的电流输出端。

3.根据权利要求1所述的多功能LED降噪电路，其特征在于：所述多电阻单元和阻值渐变延时导通单元包括电阻Rn1、电阻Rn2、晶体管开关Qn和电容Cn1，所述电阻Rn2和晶体管开关Qn并联再与电阻Rn1串联后，其两端分别为该多功能LED降噪电路的第一连接端和第二连接端，所述电容Cn1的第一端接第一连接端，第二端分别接晶体管开关Qn的控制端和时间控制单元的电流输出端。

4.根据权利要求2或3所述的多功能LED降噪电路，其特征在于：所述晶体管开关Qn为MOS管。

5.根据权利要求2或3所述的多功能LED降噪电路，其特征在于：所述时间控制单元由控制芯片U2、二极管Dn2和电阻Rn4组成，所述控制芯片U2的电流输出端正向串联二极管Dn2和电阻Rn4接电容Cn1的第二端。

6.根据权利要求2或3所述的多功能LED降噪电路，其特征在于：所述时间控制单元由恒流开关电源电路中变压器T1的辅助绕组N2、二极管Dn2和电阻Rn4组成，所述辅助绕组N2的一端连接二极管Dn2的正极，另一端接地，二极管Dn2的负极与电阻Rn4的一端连接，电阻Rn4的另一端接电容Cn1的第二端。

7.LED调光电源，其特征在于：包括整流滤波电路、恒流开关电源电路和权利要求1-6任意一项所述的多功能LED降噪电路，所述整流滤波电路的输入端接调光器的输出端，所述整流滤波电路的输出端接恒流开关电源电路的输入端，所述多功能LED降噪电路的第一连接端和第二连接端串接在整流滤波电路的回路中，并根据该时间控制单元改变串接在所述的整流滤波电路的回路的阻值，以延长整流滤波电路输出电流的上升沿时间。