專利名稱：一種自適應(yīng)可控硅調(diào)光信號發(fā)生電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可控硅調(diào)光信號發(fā)生電路及方法。
背景技術(shù)：
LED是一種新型節(jié)能照明設(shè)備，產(chǎn)生相同光亮所需電能遠(yuǎn)比白熾燈小，LED與節(jié)能燈和白熾燈相比具有體積小，不易損壞等優(yōu)點(diǎn)。LED的亮度與流過的電流直接相關(guān)，在照明應(yīng)用中，需要一個(gè)驅(qū)動器將市電轉(zhuǎn)換成恒定電流輸出或者恒定電壓輸出用來驅(qū)動LED。在一些應(yīng)用場合，對LED需要有亮度調(diào)節(jié)的功能，即調(diào)光功能。目前一種傳統(tǒng)的做法是直接用 LED去替代傳統(tǒng)的照明燈具，如白熾燈，因此對LED的調(diào)光也常直接利用原有的傳統(tǒng)的調(diào)光器，如可控硅調(diào)光。可控硅調(diào)光器直接串在交流進(jìn)線火線上，所以這種調(diào)光也稱為火線調(diào)光。通常LED可控硅調(diào)光的做法是檢測可控硅調(diào)光器的切相角或被切相之后交流輸入電壓寬度來送入LED驅(qū)動器來實(shí)現(xiàn)對LED輸出電流的控制。由于LED驅(qū)動器整流橋的輸出電壓波形反映了交流輸入信號的導(dǎo)通相角，因此一種比較常用的做法是檢測LED驅(qū)動器整流橋的輸出電壓波形來提取可控硅調(diào)光信號，如圖1所示。調(diào)光信號脈寬直接體現(xiàn)了被切相之后交流輸入電壓寬度，如圖2所示，其中，Vin是交流輸入電壓被切相后的波形，Vtriac是對應(yīng)的波形調(diào)光信號波形，可控硅調(diào)光器的切相角用β表示，交流輸入信號的導(dǎo)通相角用α 表不。傳統(tǒng)的可控硅調(diào)光器存在一個(gè)最小導(dǎo)通角，即將可控硅調(diào)光器的調(diào)光角調(diào)至最大到完全關(guān)掉之前，交流輸入波形并不能全部被切相到零。即可控硅最小導(dǎo)通角時(shí)，仍存在有輸入功率，導(dǎo)致LED輸出電流不完全調(diào)到零，LED不能實(shí)現(xiàn)全范圍內(nèi)調(diào)光，而且輸入電壓越高，輸入功率越大，LED最小輸出電流越大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種自適應(yīng)可控硅調(diào)光信號發(fā)生電路及方法，可降低可控硅調(diào)光器最小導(dǎo)通角時(shí)對應(yīng)的調(diào)光信號的寬度及LED的最小輸出電流，而對可控硅調(diào)光器導(dǎo)通角較大時(shí)的調(diào)光信號寬度影響較小，從而增大LED 了可控硅調(diào)光范圍。一種自適應(yīng)可控硅調(diào)光信號發(fā)生電路包括相角檢測模塊，所述相角檢測模塊輸入并檢測LED驅(qū)動電路的交流輸入信號的導(dǎo)通相角信號，產(chǎn)生頻率等于兩倍交流輸入電壓頻率、脈寬等于被切相之后交流輸入電壓寬度、幅值固定的矩形波信號；反相器，所述反相器將相角檢測模塊輸出的矩形波信號進(jìn)行反相；波形發(fā)生模塊，所述波形發(fā)生模塊根據(jù)相角檢測模塊輸出的矩形波信號生成的信號逐漸由低電平上升到高電平，信號的寬度等于交流輸入信號的導(dǎo)通相角的特定波形信號；濾波器，所述濾波器將反相器輸出的信號進(jìn)行濾波之后得到一直流電平；比較器，所述比較器對波形發(fā)生模塊的輸出的特定波形信號和濾波器的輸出信號進(jìn)行比較，輸出一脈寬小于所述交流輸入信號的導(dǎo)通相角的矩形波信號。其中，相角檢測模塊輸入的交流輸入信號的導(dǎo)通相角信號來自LED驅(qū)動電路中能反映交流輸入信號的導(dǎo)通角或相角信號可控硅切相角的信號。其中，濾波器輸出的直流電平與交流輸入信號的切相角成正比的自適應(yīng)信號，亦即與導(dǎo)通相角成反比當(dāng)切相角較小，濾波器輸出的直流電平也較小，產(chǎn)生可控硅調(diào)光信號與交流輸入信號的導(dǎo)通相角之間的差值較??；當(dāng)切相角變大，濾波器輸出的直流電平相應(yīng)增大，產(chǎn)生的可控硅調(diào)光信號與交流輸入信號的導(dǎo)通相角之間的差值變大。其中，濾波器是低通濾波器；其中，濾波器的另外一種實(shí)現(xiàn)方式是數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量。所述的特定波形信號是鋸齒波、梯形波或具有指數(shù)特征的波形。自適應(yīng)可控硅調(diào)光信號發(fā)生的方法，所述的方法包括如下步驟步驟(1)檢測LED驅(qū)動電路的交流輸入信號的導(dǎo)通相角信號，產(chǎn)生一幅值固定的相角檢測信號；步驟O)根據(jù)步驟(1)產(chǎn)生的相角檢測信號產(chǎn)生一幅值與交流輸入信號的導(dǎo)通相角成反比的直流電平信號；步驟(3)進(jìn)行步驟O)的同時(shí)，根據(jù)步驟(1)的相角檢測信號產(chǎn)生一特定波形信號，該信號逐漸由低電平上升到高電平，該信號的寬度等于交流輸入信號的導(dǎo)通相角；步驟將步驟( 產(chǎn)生的直流電平信號和步驟C3)產(chǎn)生的特定波形信號進(jìn)行比較產(chǎn)生可控硅調(diào)光信號。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明是對傳統(tǒng)的可控硅調(diào)光信號的改進(jìn)，可以減小可控硅在最小導(dǎo)通角所對應(yīng)的調(diào)光信號的寬度，從而減小LED輸出電流和LED亮度，并且對可控硅導(dǎo)通角較大時(shí)調(diào)光信號的寬度影響較小，從而增加了調(diào)光范圍。


圖1為一種可控硅調(diào)光LED驅(qū)動器電路示意圖；圖2切相后的交流輸入電壓及調(diào)光信號波形圖；圖3為本發(fā)明的自適應(yīng)可控硅調(diào)光信號發(fā)生電路的示意框圖；圖4為圖3所示的本發(fā)明的自適應(yīng)可控硅調(diào)光信號發(fā)生電路在可控硅切相角較小時(shí)的波形；圖5為圖3所示的本發(fā)明的自適應(yīng)可控硅調(diào)光信號發(fā)生電路在可控硅切相角較大時(shí)的波形；圖6a和圖6b為波形發(fā)生模塊的輸出波形是指數(shù)波時(shí)的波形；圖7a和圖7b為波形發(fā)生模塊的輸出波形是指數(shù)波時(shí)的波形；圖8為相角檢測模塊的一個(gè)具體實(shí)施例；圖9為波形發(fā)生模塊的第一具體實(shí)施例；圖10為波形發(fā)生模塊的第二具體實(shí)施例；圖11為波形發(fā)生模塊的第三具體實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合本發(fā)明框圖以及具體實(shí)施例示意圖本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說明。圖3為本發(fā)明的自適應(yīng)可控硅調(diào)光信號發(fā)生電路的示意框圖。如圖3所示，本發(fā)明的自適應(yīng)可控硅調(diào)光信號發(fā)生電路包括相角檢測模塊101，所述的相角檢測模塊輸入101為交流輸入信號的導(dǎo)通相角信號，輸出接反相器102和波形發(fā)生模塊103的輸入端；相角檢測模塊101通過檢測交流輸入信號的導(dǎo)通相角信號，產(chǎn)生頻率等于兩倍交流輸入電壓頻率、脈寬等于被切相之后交流輸入電壓寬度、幅值固定的矩形波信號；反相器102，所述的反相器102的輸出接濾波器104，將相角檢測模塊輸出的矩形波信號進(jìn)行反相；波形發(fā)生模塊103，所述的波形發(fā)生模塊103的輸出接比較器105的一個(gè)輸入端， 將相角檢測模塊101輸出的矩形波信號轉(zhuǎn)換成特定波形信號，例如鋸齒波、梯形波或者指數(shù)波形。濾波器104，所述的濾波器104的輸出接比較器105的另一個(gè)輸入端，將反相器 102輸出的矩形波信號進(jìn)行濾波之后得到其平均值；比較器105，所述的比較器105對輸入的波形發(fā)生模塊101的輸出信號和濾波器 104的輸出信號進(jìn)行比較，輸出一脈寬小于交流輸入信號的導(dǎo)通相角的矩形波信號。其中，相角檢測模塊101輸入的交流輸入信號的導(dǎo)通相角信號來自LED驅(qū)動器中能反映交流輸入信號的導(dǎo)通或相角信號可控硅切相角的信號；其中，濾波器104輸出的直流電平與交流輸入信號的導(dǎo)通相角成反比；其中，濾波器104是傳統(tǒng)意義上的低通濾波器；其中，濾波器104是數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量。根據(jù)上述一種自適應(yīng)可控硅調(diào)光信號發(fā)生電路的工作過程，可以得出一種自適應(yīng)可控硅調(diào)光信號發(fā)生的方法，所述的方法包括如下步驟步驟(1)檢測LED驅(qū)動電路的交流輸入信號的導(dǎo)通相角信號，產(chǎn)生一幅值固定的相角檢測信號；步驟O)根據(jù)步驟(1)產(chǎn)生的相角檢測信號產(chǎn)生一幅值與交流輸入信號的導(dǎo)通相角成反比的直流電平信號；步驟(3)進(jìn)行步驟O)的同時(shí)，根據(jù)步驟(1)的相角檢測信號產(chǎn)生一特定波形信號，該信號逐漸由低電平上升到高電平，該信號的寬度等于交流輸入信號的導(dǎo)通相角；步驟將步驟( 產(chǎn)生的直流電平信號和步驟C3)產(chǎn)生的特定波形信號進(jìn)行比較產(chǎn)生可控硅調(diào)光信號。圖4為圖3所示的本發(fā)明的自適應(yīng)可控硅調(diào)光信號發(fā)生電路在可控硅切相角較小時(shí)的波形，圖5為圖3所示的本發(fā)明的自適應(yīng)可控硅調(diào)光信號發(fā)生電路在可控硅切相角較大時(shí)的波形；其中，Vin是交流進(jìn)線電壓經(jīng)過可控硅切相之后的波形，VlOl是相角檢測模塊101的輸出波形，V102是反相器102的輸出波形，V103是波形發(fā)生模塊103的輸出波形，V104是濾波器104的輸出波形，Vtriac是比較器105的輸出波形。在可控硅切相角較小時(shí)，波形發(fā)生模塊103的輸出波形V103為梯形波，在可控硅切相角較大時(shí)，波形發(fā)生模塊103的輸出波形V103為鋸齒波；波形發(fā)生模塊103的輸出波形V103也可以實(shí)現(xiàn)如圖6a、圖 6b和圖7a、圖7b所示的指數(shù)波，其中，圖6a和圖7a對應(yīng)可控硅切相角較小V103的波形， 圖6b和圖7b對應(yīng)可控硅切相角較大時(shí)V103的波形。圖8為相角檢測模塊101的一個(gè)具體實(shí)施例，其中第一電阻Rl的一端接主電路整流橋的正輸出端，第一電阻Rl的另一端接第二電阻R2的一端和第三電阻R3的一端，第二電阻R2的另一端接地，第三電阻R3的另一端接比較器Uc的正輸入端，比較器Uc的負(fù)輸入端接直流電源VDC的正端，直流電源VDC的負(fù)端接地，比較器Uc的輸出為相角檢測模塊101 的輸出；由于整流橋電壓存在一定直流偏置，因此直流電源VDC用來提供比較的偏置電壓。圖9為波形發(fā)生模塊103的一個(gè)具體實(shí)施例。其中，第一開關(guān)管Sl的控制端和反相器Uf的輸入端接波形發(fā)生模塊103的輸入端，反相器Uf的輸出端接第二開關(guān)管S2的控制端，第一開關(guān)管Sl的一端接電流源IDC的輸出端，電流源IDC的輸入端接直流電壓源 Vcc，第一開關(guān)管Sl的另一端接第二開關(guān)管S2的一端和電容Cs的一端，第一開關(guān)管Si、第二開關(guān)管S2和電容Cs公共連接點(diǎn)作為波形發(fā)生模塊103的輸出端，第二開關(guān)管S2的另一端和電容Cs的另一端接地；其中第一開關(guān)管Sl和第二開關(guān)管S2在控制端輸入高電平時(shí)導(dǎo)通，輸入低電平時(shí)關(guān)斷；參照圖4、圖5和圖9，當(dāng)波形發(fā)生模塊103的輸入端的電平為高電平時(shí)，第一開關(guān)管Sl導(dǎo)通、第二開關(guān)管S2關(guān)斷，電流源IDC給電容Cs充電，電容Cs兩端電壓上升，電容Cs兩端電壓最大值為Vcc ；當(dāng)波形發(fā)生模塊103的輸入端的電平為低電平時(shí)， 第一開關(guān)管Sl關(guān)斷、第二開關(guān)管S2導(dǎo)通，電容Cs電荷經(jīng)第二開關(guān)管S2放電，電容Cs兩端電壓放電到零并保持。圖10為波形發(fā)生模塊103的另一個(gè)具體實(shí)施例。其中，波形發(fā)生模塊103的輸入端接電阻Rc的一端和二極管Dc的陰極，電阻Rc的另一端和二極管Dc的陽極接電容Cc的一端，電阻Re、二極管Dc和電容Cc的公共連接點(diǎn)作為波形發(fā)生模塊103的輸出端，電容Cc 的另一端接地；圖9中二極管Dc可以用開關(guān)管替代掉，或者用圖11所示等效電路替代，圖 10和圖11所示的波形發(fā)生模塊103的輸出波形為一種指數(shù)波，如圖6a和圖6b所示。無論上文說明如何詳細(xì)，還有可以有許多方式實(shí)施本發(fā)明，說明書中所述的只是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例子。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明實(shí)施例的上述詳細(xì)說明并不是窮舉的或者用于將本發(fā)明限制在上述明確的形式上。在上述以示意性目的說明本發(fā)明的特定實(shí)施例和實(shí)例的同時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種等同修改。在上述說明描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例并且描述了預(yù)期最佳模式的同時(shí)，無論在上文中出現(xiàn)了如何詳細(xì)的說明，也可以許多方式實(shí)施本發(fā)明。上述電路結(jié)構(gòu)及其控制方式的細(xì)節(jié)在其執(zhí)行細(xì)節(jié)中可以進(jìn)行相當(dāng)多的變化，然而其仍然包含在這里所公開的本發(fā)明中。如上述一樣應(yīng)當(dāng)注意，在說明本發(fā)明的某些特征或者方案時(shí)所使用的特殊術(shù)語不應(yīng)當(dāng)用于表示在這里重新定義該術(shù)語以限制與該術(shù)語相關(guān)的本發(fā)明的某些特定特點(diǎn)、特征或者方案?？傊粦?yīng)當(dāng)將在隨附的權(quán)利要求書中使用的術(shù)語解釋為將本發(fā)明限定在說明書中公開的特定實(shí)施例，除非上述詳細(xì)說明部分明確地限定了這些術(shù)語。因此，本發(fā)明的實(shí)際范圍不僅包括所公開的實(shí)施例，還包括在權(quán)利要求書之下實(shí)施或者執(zhí)行本發(fā)明的所有等效方案。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)可控硅調(diào)光信號發(fā)生電路，其特征在于所述的電路包括相角檢測模塊，所述相角檢測模塊輸入并檢測LED驅(qū)動電路的交流輸入信號的導(dǎo)通相角信號，產(chǎn)生頻率等于兩倍交流輸入電壓頻率、脈寬等于被切相之后交流輸入電壓寬度、幅值固定的矩形波信號；反相器，所述反相器將相角檢測模塊輸出的矩形波信號進(jìn)行反相；波形發(fā)生模塊，所述波形發(fā)生模塊根據(jù)相角檢測模塊輸出的矩形波信號生成的信號逐漸由低電平上升到高電平，信號的寬度等于交流輸入信號的導(dǎo)通相角的特定波形信號；濾波器，所述濾波器將反相器輸出的信號進(jìn)行濾波之后得到一直流電平；比較器，所述比較器對波形發(fā)生模塊的輸出的特定波形信號和濾波器的輸出信號進(jìn)行比較，輸出一脈寬小于所述交流輸入信號的導(dǎo)通相角的矩形波信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于所述的特定波形信號是鋸齒波、梯形波或具有指數(shù)特征的波形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路，其特征在于所述的相角檢測模塊輸入的交流輸入信號的導(dǎo)通相角信號來自LED驅(qū)動電路中能反映交流輸入信號的導(dǎo)通角或相角信號可控硅切相角的信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于所述的濾波器輸出的直流電平與交流輸入信號的切相角成正比的自適應(yīng)信號，亦即與導(dǎo)通相角成反比當(dāng)切相角較小，濾波器輸出的直流電平也較小，產(chǎn)生可控硅調(diào)光信號與交流輸入信號的導(dǎo)通相角之間的差值較??；當(dāng)切相角變大，濾波器輸出的直流電平相應(yīng)增大，產(chǎn)生的可控硅調(diào)光信號與交流輸入信號的導(dǎo)通相角之間的差值變大。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其特征在于所述的濾波器是低通濾波器或者是數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于所述的相角檢測模塊的構(gòu)成是第一電阻 Rl的一端接主電路整流橋的正輸出端，第一電阻Rl的另一端接第二電阻R2的一端和第三電阻R3的一端，第二電阻R2的另一端接地，第三電阻R3的另一端接比較器Uc的正輸入端， 比較器Uc的負(fù)輸入端接直流電源VDC的正端，直流電源VDC的負(fù)端接地，比較器Uc的輸出為相角檢測模塊的輸出；由于整流橋電壓存在一定直流偏置，因此直流電源VDC用來提供比較的偏置電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電路，其特征在于所述的波形發(fā)生模塊的構(gòu)成是第一開關(guān)管Sl的控制端和反相器Uf的輸入端接波形發(fā)生模塊的輸入端，反相器Uf的輸出端接第二開關(guān)管S2的控制端，第一開關(guān)管Sl的一端接電流源IDC的輸出端，電流源IDC的輸入端接直流電壓源Vcc，第一開關(guān)管Sl的另一端接第二開關(guān)管S2的一端和電容Cs的一端，第一開關(guān)管Sl、第二開關(guān)管S2和電容Cs公共連接點(diǎn)作為波形發(fā)生模塊103的輸出端，第二開關(guān)管S2的另一端和電容Cs的另一端接地；其中第一開關(guān)管Sl和第二開關(guān)管S2在控制端輸入高電平時(shí)導(dǎo)通，輸入低電平時(shí)關(guān)斷；當(dāng)波形發(fā)生模塊的輸入端的電平為高電平時(shí)，第一開關(guān)管Sl導(dǎo)通、第二開關(guān)管S2關(guān)斷，電流源IDC給電容Cs充電，電容Cs兩端電壓上升，電容Cs兩端電壓最大值為Vcc ；當(dāng)波形發(fā)生模塊的輸入端的電平為低電平時(shí)，第一開關(guān)管Sl 關(guān)斷、第二開關(guān)管S2導(dǎo)通，電容Cs電荷經(jīng)第二開關(guān)管S2放電，電容Cs兩端電壓放電到零并保持。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電路，其特征在于所述的波形發(fā)生模塊的構(gòu)成是波形發(fā)生模塊的輸入端接電阻Rc的一端和二極管Dc的陰極，電阻Rc的另一端和二極管Dc的陽極接電容Cc的一端，電阻Re、二極管Dc和電容Cc的公共連接點(diǎn)作為波形發(fā)生模塊的輸出端，電容Cc的另一端接地。
9.一種自適應(yīng)可控硅調(diào)光信號發(fā)生的方法，所述的方法包括如下步驟步驟(1)檢測LED驅(qū)動電路的交流輸入信號的導(dǎo)通相角信號，產(chǎn)生一幅值固定的相角檢測信號；步驟O)根據(jù)步驟(1)產(chǎn)生的相角檢測信號產(chǎn)生一幅值與交流輸入信號的導(dǎo)通相角成反比的直流電平信號；步驟(3)進(jìn)行步驟O)的同時(shí)，根據(jù)步驟(1)的相角檢測信號產(chǎn)生一特定波形信號， 該信號逐漸由低電平上升到高電平，該信號的寬度等于交流輸入信號的導(dǎo)通相角；步驟將步驟( 產(chǎn)生的直流電平信號和步驟C3)產(chǎn)生的特定波形信號進(jìn)行比較產(chǎn)生可控硅調(diào)光信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述的特定波形信號是鋸齒波、梯形波或具有指數(shù)特征的波形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)可控硅調(diào)光信號發(fā)生電路及方法，所述的電路包括相角檢測模塊、反相器、濾波器和比較器。該電路能夠根據(jù)輸入信號的導(dǎo)通相角信號產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)光信號。本發(fā)明是對傳統(tǒng)的可控硅調(diào)光信號的改進(jìn)，可以減小可控硅在最小導(dǎo)通角所對應(yīng)的調(diào)光信號的寬度，從而減小LED輸出電流和LED亮度，并且對可控硅導(dǎo)通角較大時(shí)調(diào)光信號的寬度影響較小，從而增加了調(diào)光范圍。
文檔編號H05B37/02GK102364992SQ201110148120
公開日2012年2月29日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者葉美盼, 吳建興, 蔡擁軍, 謝小高 申請人:杭州士蘭微電子股份有限公司