CN210868259U - 一种隔离调光线路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种隔离调光线路，包括依次连接的电源输入端、大功率控制电路和电源输出端，大功率控制电路和电源输出端之间连接有调光信号转换电路和副边控制电路，所述调光信号转换电路和副边控制电路通过第一光耦进行信号传输，所述大功率控制电路和副边控制电路通过第二光耦进行信号传输。本实用新型实现了输入与输出隔离，调光信号与输出隔离的调光功能。

Description

一种隔离调光线路

技术领域

本实用新型涉及调光线路技术领域，尤其是涉及一种隔离调光线路。

背景技术

随着传统的可控硅调光逐渐落寞，更稳定可靠的0-10V调光技术开始兴起。相应的法律法规逐步完善，安全规定标准开始要求0-10V调光器需要与原边高压安全隔离，需要与电源输出SELV安全隔离。

同时，各大芯片厂商推出的0-10V调光方案大多集中在小功率反激拓扑，或者是单独的调光信号接收通用芯片。而像LLC，LCC等较为复杂的大功率线路，还没有芯片厂商推出一整套0-10V控制方案。也有电源厂家直接使用运放接收0-10V信号，但是无法与电源输出端安全隔离，不满足新的安全规定标准要求，而且电源厂家直接使用运放接收0-10V信号，通常不兼容0-10V,PWM,可调电阻三种调光方式。

实用新型内容

针对大功率线路无法同时满足0-10V调光和调光端口安全隔离的问题，本实用新型提出了一种隔离调光线路，通过光耦隔离，双运放副边控制，只需使用传统的光耦隔离、副边控制芯片就能实现0-10V调光功能。

为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：一种由运放搭建的隔离调光线路包括依次连接的电源输入端、大功率控制电路和电源输出端，大功率控制电路和电源输出端之间连接有调光信号转换电路和副边控制电路，所述调光信号转换电路和副边控制电路通过第一光耦进行信号传输，所述大功率控制电路和副边控制电路通过第二光耦进行信号传输。

调光信号转换电路接收0-10V的调光信号，通过第一光耦传输到副边控制电路，副边控制电路处理调光信号，通过第二光耦反馈到大功率控制电路。调光信号转换电路将调光信号转化为PWM信号，通过第一光耦将PWM信号传输到副边控制电路，副边控制电路经过系列控制转换后得到最终PWM信号，副边控制电路再通过第二光耦将最终PWM信号传输到大功率控制电路实现0-10V调节。

作为优选，所述调光信号转换电路包括第一光耦输入部U81B，调光芯片US91和电阻RS96，调光芯片US91的PWN信号输出端接于电阻RS96的一端，电阻RS96的另一端接于第一光耦输入部U81B的正极，第一光耦输入部U81B的负极接地，电源输出端接有功率主变压器L41，电源输出端与调光信号转换电路之间设有小型安全隔离变压器L91，小型安全隔离变压器L91的一个绕组L91A并联在功率主变压器L41的辅助绕组L41D上，另一个绕组L91B为调光芯片US91供电，因此，调光芯片的供电是隔离的。

作为优选，所述副边控制电路包括稳压芯片US82、第一光耦接收部U81A、二阶低通滤波器、双运放芯片US71和第二光耦输入部U41B；

电源输出端连接稳压芯片US82稳压前电压输入端，稳压芯片US82稳压后电压输出端接于第一光耦接收部U81A的集电极，第一光耦接收部U81A的发射极通过下拉电阻RS84接地；

第一光耦接收部U81A的发射极接于二阶低通滤波器输入端，二阶低通滤波电路输出端接于双运放芯片US71的2号运放信号数据正输入端，通过第一光耦接收调光端的信号，实现了调光端与电源输出端的安全隔离。

电源输出端通过电阻RS77接到第二光耦输入部U41B的正极，第二光耦输入部U41B负极接于高速开关二极管DS83的正极端，高速开关二极管DS83的负极端接到双运放芯片US71的2号运放信号输出端，通过第二光耦，实现了大功率控制电路与副边控制电路的安全隔离。

双运放芯片US71接有常规的电压检测环路，电源输出端并联有功率电阻R71和电阻R72，电阻R71和电阻R72接于双运放芯片US71的2号运放信号数据负输入端，电阻R71和电阻R72用于检测输出电流；

利用双运放芯片US71控制输出的电压电流，将检测到的电流信号与可调的基准电压比较，实现电流可调；利用双运放芯片将最终信号通过第二光耦输入部U41B反馈到大功率控制电路，实现闭环调节。

所述大功率控制电路采用LLC或LCC半桥拓扑电路，LLC或LCC半桥拓扑电路接有第二光耦接收部U41A。

作为优选，所述电源输出端包括电感L41D，二极管DS81和电容CD81，电感L41D正极端接于二极管DS81正极端，二极管DS81负极端接于电容CD81一端，电容CD81另一端接信号地，二极管DS81负极端作为输出端。

作为优选，所述电源输出端通过射随电路接于稳压芯片US82稳压前电压输入端，所述射随电路包括电阻RS81，三极管QS81和稳压二极管ZS81，电压源输出端接电阻RS81的一端，电阻RS81另一端接于三极管QS81的基极，三极管QS81的基极接于稳压二极管ZS81的负极，稳压二极管ZS81的正极接信号地，三极管QS81的集电极接于电压源输出端，三极管QS81的的发射极接于稳压芯片US82稳压前电压输入端，通过连接射随线路获得稳定22V电压。

作为优选，所述稳压芯片US82设有稳压电路，所述稳压电路包括，稳压芯片US82的稳压前电压输入端和接地端间接有电容CS86，稳压芯片US82稳压后电压输出端接有电阻RS82A的一端、电阻RS82B的一端和电容CS87的一端，电容CS87的另一端接信号地，电阻RS82A的另一端和电阻RS82B的另一端接于电阻RS82C的一端，电阻RS82C的另一端接信号地。利用稳压芯片US82接入稳压电路，为第一光耦接收端U81A提供稳定的供电电压，电压为18V。

作为优选，所述稳压芯片US82稳压后电压输出端接于第一光耦接收部U81A的集电极前，所述稳压芯片US82稳压后电压输出端还接有分压调节电阻，分压调节电阻包括电阻RS82A和电阻RS82B，稳压芯片US82稳压后电压输出端接于电阻RS82A的一端和电阻RS82B的一端，电阻RS83A的另一端和电阻RS83B的另一端接于第一光耦接收部U81A的发射极。分压调节电阻实现分压和调节调光深度。

作为优选，所述二阶低通滤波器包括电阻RS85A、电容CS81、电阻RS85B和电容CS82，电阻RS85A引出一端作为输入端，电阻RS85A另一端接于电容CS81的一端，电容CS81的另一端接于信号地，电容CS82的一端接于电阻RS85A另一端，电容CS82的另一端接于信号地，电阻RS85B的一端接于电容CS82的一端，电阻RS85B的另一端引出作为输出端。在第二光耦接收端U81A的下拉电阻位置会得到一个跟随调光信号变化的PWM信号，二阶低通滤波器，将PWM滤波成跟随调光信号的直流电平，实现电流可调。

作为优选，所述二阶低通滤波器输出端接有分压电路，分压电路包括高速开关二极管DS85和上下拉分压电阻，上下拉分压电阻包括电阻RS86A、电阻RS86B和电阻RS86C，二阶低通滤波器输出端接于高速开关二极管DS85的正极端，高速开关二极管DS85的度极端接于电阻RS86A的一端，电阻RS86B的一端接于电阻RS86A的另一端，电阻RS86B的另一端接于信号地，电阻RS86C的一端接于电阻RS86A的一端，电阻RS86C的另一端接于电阻RS86B的一端，电阻RS86B的另一端引出作为分压电路的输出端，通过分压电路的再次分压，得到更加干净平稳的基准电平。

作为优选，所述分压电路的输出端接有滤波电路，滤波电路包括电阻RS87和电容CS84，所述分压电路的输出端接于电阻RS87的一端，电阻RS87的另一端接于双运放芯片US71的2号运放信号数据正输入端，电容CS84的一端接于电阻RS87的另一端，电容CS84的另一端接地，滤波电路滤除干扰，使输入双运放芯片的电平更加干净平稳。

本实用新型利用第一光耦和第二光耦实现了调光信号转换电路与副边控制电路的安全隔离和大功率控制电路与副边控制电路的安全隔离，副边控制电路利用射随电路和稳压电路实现电压稳定输出，二阶低通滤波器将PWM滤波成跟随调光信号的直流电平，实现电流可调，分压电路和滤波电路使得输出的直流电平更加平稳干净，实现了输入与输出隔离，调光信号与输出隔离的调光功能。

附图说明

图1是本实用新型的一种调光线路电路图

图2是轻载80V 调光曲线图

图3是中载95V 调光曲线图

图4是满载110V 调光曲线图

其中：1、电源输入端 2、大功率控制电路 3、副边控制电路4、电源输出端 5、调光信号转换电路。

具体实施方式

实施例：

本实用新型提出一种由运放搭建的隔离调光线路，结合图1包括依次连接的电源输入端1、大功率控制电路2和电源输出端4，大功率控制电路2和电源输出端4之间连接有调光信号转换电路5和副边控制电路3，所述调光信号转换电路5和副边控制电路3通过第一光耦进行信号传输，所述大功率控制电路2和副边控制电路3通过第二光耦进行信号传输。

调光信号转换电路5接收0-10V的调光信号，通过第一光耦传输到副边控制电路3，副边控制电路3处理调光信号，通过第二光耦反馈到大功率控制电路2。调光信号转换电路5将调光信号转化为PWM信号，通过第一光耦将PWM信号传输到副边控制电路3，副边控制电路3经过系列控制转换后得到最终PWM信号，副边控制电路3再通过第二光耦将最终PWM信号传输到大功率控制电路2实现0-10V调节。

本实用新型的一种调光线路电路图大功率控制电路2设有原边控制芯片，原边控制芯片为英飞凌ICL5102，使用LCC半桥拓扑电路。供电部分，使用一颗MPS的MP174，实现独立供电。副边控制线路，使用的双运放芯片是一颗ST的TSM103W，实现电压电流的检测反馈。调光信号转换电路5，使用的调光芯片是Dialog的IW339，实现调光信号的接收转换。

所述调光信号转换电路5包括第一光耦输入部U81B，调光芯片US91和电阻RS96，调光芯片US91的PWN信号输出端接于电阻RS96的一端，电阻RS96的另一端接于第一光耦输入部U81B的正极，第一光耦输入部U81B的负极接地，电源输出端4接有功率主变压器L41，电源输出端4与调光信号转换电路5之间设有小型安全隔离变压器L91，小型安全隔离变压器L91的一个绕组L91A并联在功率主变压器L41的辅助绕组L41D上，另一个绕组L91B为调光芯片US91供电，因此，调光芯片的供电是隔离的。

副边控制电路3包括稳压芯片US82、第一光耦接收部U81A、二阶低通滤波器、双运放芯片US71和第二光耦输入部U41B；

电源输出端4包括电感L41D，二极管DS81和电容CD81，电感L41D正极端接于二极管DS81正极端，二极管DS81负极端接于电容CD81一端，电容CD81另一端接信号地，二极管DS81负极端作为输出端。

电源输出端4通过射随电路接于稳压芯片US82稳压前电压输入端，所述射随电路包括电阻RS81，三极管QS81和稳压二极管ZS81，电压源输出端接电阻RS81的一端，电阻RS81另一端接于三极管QS81的基极，三极管QS81的基极接于稳压二极管ZS81的负极，稳压二极管ZS81的正极接信号地，三极管QS81的集电极接于电压源输出端，三极管QS81的的发射极接于稳压芯片US82稳压前电压输入端，通过连接射随线路获得稳定22V电压。

稳压芯片US82稳压后电压输出端还接有分压调节电阻，分压调节电阻包括电阻RS82A和电阻RS82B，稳压芯片US82稳压后电压输出端接于电阻RS82A的一端和电阻RS82B的一端，电阻RS83A的另一端和电阻RS83B的另一端接于第一光耦接收部U81A的发射极。分压调节电阻实现分压和调节调光深度。

第一光耦接收部U81A的发射极接于二阶低通滤波器输入端，二阶低通滤波电路输出端接于双运放芯片US71的2号运放信号数据正输入端，通过第一光耦接收调光端的信号，实现了调光端与电源输出端4的安全隔离。

所述二阶低通滤波器包括电阻RS85A、电容CS81、电阻RS85B和电容CS82，电阻RS85A引出一端作为输入端，电阻RS85A另一端接于电容CS81的一端，电容CS81的另一端接于信号地，电容CS82的一端接于电阻RS85A另一端，电容CS82的另一端接于信号地，电阻RS85B的一端接于电容CS82的一端，电阻RS85B的另一端引出作为输出端。在第二光耦接收端U81A的下拉电阻位置会得到一个跟随调光信号变化的PWM信号，二阶低通滤波器，将PWM滤波成跟随调光信号的直流电平，实现电流可调。

二阶低通滤波器输出端接有分压电路，分压电路包括高速开关二极管DS85和上下拉分压电阻，上下拉分压电阻包括电阻RS86A、电阻RS86B和电阻RS86C，二阶低通滤波器输出端接于高速开关二极管DS85的正极端，高速开关二极管DS85的度极端接于电阻RS86A的一端，电阻RS86B的一端接于电阻RS86A的另一端，电阻RS86B的另一端接于信号地，电阻RS86C的一端接于电阻RS86A的一端，电阻RS86C的另一端接于电阻RS86B的一端，电阻RS86B的另一端引出作为分压电路的输出端，通过分压电路的再次分压，得到更加干净平稳的基准电平。

分压电路的输出端接有滤波电路，滤波电路包括电阻RS87和电容CS84，所述分压电路的输出端接于电阻RS87的一端，电阻RS87的另一端接于双运放芯片US71的2号运放信号数据正输入端，电容CS84的一端接于电阻RS87的另一端，电容CS84的另一端接地，滤波电路滤除干扰，使输入双运放芯片的电平更加干净平稳。

电源输出端4通过电阻RS77接到第二光耦输入部U41B的正极，第二光耦输入部U41B负极接于高速开关二极管DS83的正极端，高速开关二极管DS83的负极端接到双运放芯片US71的2号运放信号输出端，通过第二光耦，实现了大功率控制电路2与副边控制电路3的安全隔离。

双运放芯片US71接有常规的电压检测环路，电源输出端4并联有功率电阻R71和电阻R72，电阻R71和电阻R72接于双运放芯片US71的2号运放信号数据负输入端，电阻R71和电阻R72用于检测输出电流；

利用双运放芯片US71控制输出的电压电流，将检测到的电流信号与可调的基准电压比较，实现电流可调；利用双运放芯片将最终信号通过第二光耦输入部U41B反馈到大功率控制电路2，实现闭环调节。

参数如下：

输入电压：AC 90V-305V

输出电压：80V-110V

输出电流：2900mA （调光范围10%-100%）

效率：91%@100V_input ；94.5% @277V_input

利用ICL5102芯片控制LCC 半桥拓扑电路，通过光耦U41A来接收处理副边控制电路3的反馈信号。副边控制电路3中的TSM103W是一颗内置双运放的芯片，用作恒压恒流检测，2号运放的信号数据负输入端用于检测电流采样电阻上的电压，信号数据正输入端接到一个可调的基准电平，即可实现副边调光。运用调光信号转换电路5中的调光芯片IW339接收0-10V，PWM,电阻调光三种信号，并统一转换成PWM信号，通过第一光耦输入部U81B反馈到电源输出端4，再利用二阶低通滤波得到一个跟随调光信号的基准电平，接入TSM103W 的2号运放运放信号数据正输入端。从而实现了，输入与输出隔离，调光信号与输出隔离的调光功能。

本方案测试调光数据记录整理成表格和曲线图，如图2-图4所示，在输出负载范围80V-110V，均可实现线性调光，调光深度10%以内，性能稳定优越。

本实用新型利用第一光耦和第二光耦实现了调光信号转换电路5与副边控制电路3的安全隔离和大功率控制电路2与副边控制电路3的安全隔离，副边控制电路3利用射随电路和稳压电路实现电压稳定输出，二阶低通滤波器将PWM滤波成跟随调光信号的直流电平，实现电流可调，分压电路和滤波电路使得输出的直流电平更加平稳干净。实现了输入与输出隔离，调光信号与输出隔离的调光功能。

Claims (10)

1.一种隔离调光线路，包括依次连接的电源输入端（1）、大功率控制电路（2）和电源输出端（4），其特征是，大功率控制电路（2）和电源输出端（4）之间连接有调光信号转换电路（5）和副边控制电路（3），所述调光信号转换电路（5）和副边控制电路（3）通过第一光耦进行信号传输，所述大功率控制电路（2）和副边控制电路（3）通过第二光耦进行信号传输。

2.根据权利要求1所述的一种隔离调光线路，其特征是，所述调光信号转换电路（5）包括第一光耦输入部U81B，调光芯片US91和电阻RS96，调光芯片US91的PWN信号输出端接于电阻RS96的一端，电阻RS96的另一端接于第一光耦输入部U81B的正极，第一光耦输入部U81B的负极接地，电源输出端（4）接有功率主变压器L41，电源输出端（4）与调光信号转换电路（5）之间设有小型安全隔离变压器L91，小型安全隔离变压器L91的一个绕组L91A并联在功率主变压器L41的辅助绕组L41D上，另一个绕组L91B为调光芯片US91供电。

3.根据权利要求1所述的一种隔离调光线路，其特征是，所述副边控制电路（3）包括稳压芯片US82、第一光耦接收部U81A、二阶低通滤波器、双运放芯片US71和第二光耦输入部U41B，

电源输出端（4）连接稳压芯片US82稳压前电压输入端，稳压芯片US82稳压后电压输出端接于第一光耦接收部U81A的集电极，第一光耦接收部U81A的发射极通过下拉电阻RS84接地，

第一光耦接收部U81A的发射极接于二阶低通滤波器输入端，二阶低通滤波电路输出端接于双运放芯片US71的2号运放信号数据正输入端，

电源输出端（4）通过电阻RS77接到第二光耦输入部U41B的正极，第二光耦输入部U41B负极接于高速开关二极管DS83的正极端，高速开关二极管DS83的负极端接到双运放芯片US71的2号运放信号输出端，双运放芯片US71接有常规的电压检测环路，电源输出端（4）并联有功率电阻R71和电阻R72，电阻R71和电阻R72接于双运放芯片US71的2号运放信号数据负输入端，所述大功率控制电路（2）采用LLC或LCC半桥拓扑电路，LLC或LCC半桥拓扑电路接有第二光耦接收部U41A。

4.根据权利要求1所述的一种隔离调光线路，其特征是，所述电源输出端（4）包括电感L41D，二极管DS81和电容CD81，电感L41D正极端接于二极管DS81正极端，二极管DS81负极端接于电容CD81一端，电容CD81另一端接信号地，二极管DS81负极端作为输出端。

5.根据权利要求3所述的一种隔离调光线路，其特征是，所述电源输出端（4）通过射随电路接于稳压芯片US82稳压前电压输入端，所述射随电路包括电阻RS81，三极管QS81和稳压二极管ZS81，电压源输出端接电阻RS81的一端，电阻RS81另一端接于三极管QS81的基极，三极管QS81的基极接于稳压二极管ZS81的负极，稳压二极管ZS81的正极接信号地，三极管QS81的集电极接于电压源输出端，三极管QS81的发射极接于稳压芯片US82稳压前电压输入端。

6.根据权利要求3所述的一种隔离调光线路，其特征是，所述稳压芯片US82设有稳压电路，所述稳压电路包括，稳压芯片US82的稳压前电压输入端和接地端间接有电容CS86，稳压芯片US82稳压后电压输出端接有电阻RS82A的一端、电阻RS82B的一端和电容CS87的一端，电容CS87的另一端接信号地，电阻RS82A的另一端和电阻RS82B的另一端接于电阻RS82C的一端，电阻RS82C的另一端接信号地。

7.根据权利要求3所述的一种隔离调光线路，其特征是，所述稳压芯片US82稳压后电压输出端接于第一光耦接收部U81A的集电极前，所述稳压芯片US82稳压后电压输出端还接有分压调节电阻，分压调节电阻包括电阻RS82A和电阻RS82B，稳压芯片US82稳压后电压输出端接于电阻RS82A的一端和电阻RS82B的一端，电阻RS83A的另一端和电阻RS83B的另一端接于第一光耦接收部U81A的发射极。

8.根据权利要求3所述的一种隔离调光线路，其特征是，所述二阶低通滤波器包括电阻RS85A、电容CS81、电阻RS85B和电容CS82，电阻RS85A引出一端作为输入端，电阻RS85A另一端接于电容CS81的一端，电容CS81的另一端接于信号地，电容CS82的一端接于电阻RS85A另一端，电容CS82的另一端接于信号地，电阻RS85B的一端接于电容CS82的一端，电阻RS85B的另一端引出作为输出端。

9.根据权利要求3所述的一种隔离调光线路，其特征是，所述二阶低通滤波器输出端接有分压电路，分压电路包括高速开关二极管DS85和上下拉分压电阻，上下拉分压电阻包括电阻RS86A、电阻RS86B和电阻RS86C，二阶低通滤波器输出端接于高速开关二极管DS85的正极端，高速开关二极管DS85的度极端接于电阻RS86A的一端，电阻RS86B的一端接于电阻RS86A的另一端，电阻RS86B的另一端接于信号地，电阻RS86C的一端接于电阻RS86A的一端，电阻RS86C的另一端接于电阻RS86B的一端，电阻RS86B的另一端引出作为分压电路的输出端。

10.根据权利要求9所述的一种隔离调光线路，其特征是，所述分压电路的输出端接有滤波电路，滤波电路包括电阻RS87和电容CS84，所述分压电路的输出端接于电阻RS87的一端，电阻RS87的另一端接于双运放芯片US71的2号运放信号数据正输入端，电容CS84的一端接于电阻RS87的另一端，电容CS84的另一端接地。

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