调光驱动电路及使用该调光驱动电路的照明装置的制作方法

本发明涉及高频开关驱动电源领域及照明装置领域，特别涉及照明装置的调光驱动电路的降噪技术。

背景技术：

led照明作为全球极具发展前景的新兴照明产业，近年来它迅速成为国际科技经济竞争的新焦点。由于led具有高光效、长寿命、节能环保等优势，使得led在照明领域使用越来越广泛；同时随着小型化和低成本的led电源系统不断开发和完善，led电源系统不断向轻、薄、小和高效率的方向发展，调光技术在led照明系统中的应用将进一步提高节能减排的成效。

现有技术中，一般切相调光电路中ac交流侧通常需要x电容或差模电感与x电容组合，用以改善电磁干扰(electromagneticinterference，简称emi)效果，交流侧具体如图1和图2所示，其中图1中r3、r4电阻用于给lx1，lx2线圈类电感提供放电路径的。具体来说，r3、r4正常工频下几乎不起作用，但当输入电压瞬降等异常状况下，lx1和lx2线圈类电感因为电流不能突变，因此会产生瞬间尖峰电压，并接在两端的电阻r3、r4可提供释放电流放电路径。另外，由于在led球泡灯的供电电路设计阶段，考虑led球泡灯为两线输入(live&neutral)，差模干扰信号较强，差模传导干扰信号的抑制则成为主要研究对象，基于此所设计的开关电源的回路架构中，至少存在如下问题：led的驱动电路的噪声较大，有的甚至达到可听级别，所以本发明针对led驱动电源的传导干扰特点进行研究，对其降噪技术进行了深入研究，并提出了改进技术方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种调光驱动电路以及使用了该调光驱动电路的照明装置，解决现有调光驱动电路可听噪声大的问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种调光驱动电路，包括：交流侧和直流侧，所述交流侧包括调光器和整流桥，所述直流侧包括驱动芯片，所述整流桥的第一输出端作为母线高压端，第二输出端作为母线低压端，所述驱动芯片通过所述母线高压端和所述母线低压端获得电能，所述调光器的一端接入交流电源的一端，所述整流桥的第一输入端连接所述调光器，第二输入端连接所述交流电源的另一端；所述调光驱动电路还包括：滤波器，所述滤波器连接在所述母线高压端和所述母线低压端之间，所述滤波器的转折频率fc根据所述调光驱动电路的干扰频谱设定。

本发明实施方式相对于现有技术而言，主要区别及其效果在于：在直流侧增加滤波器件，实现emi滤波，使得交流侧的emi滤波器件得以去除，而电路噪音中以交流侧的emi滤波器件发出的噪音为主，所以去除后解决了现有调光驱动电路可听噪声大的问题，还能减小电路体积。

作为进一步改进，所述滤波器包括：lc滤波器，所述lc滤波器为二阶低通滤波器。利用滤波器滤除电路中的传导干扰。

作为进一步改进，还包括：第一电容，所述第一电容和所述lc滤波器并联。利用第一电容作为滤波电容，进一步滤除电路中的高频干扰。

作为进一步改进，还包括：第二电容，所述第二电容连接在所述调光驱动电路的负载单元的输入端。进一步利用第二电容作为滤波电容，有效地平滑输出电压，同时滤除电路中的高频干扰。

作为进一步改进，所述滤波器中的电容采用导线陶瓷电容。本申请实施例利用导线可吸收因电介陶瓷伸缩而产生的负荷，因此基板振动较少，使得降噪效果更好

作为进一步改进，还包括第一电阻，所述第一电阻串联在所述调光器和所述整流桥的第一输入端之间。利用第一电阻作为衰减电阻，降低电流尖峰值，同样降低电流中携带过多的干扰谐波。

作为进一步改进，还包括第二电阻，所述第二电阻串联在所述交流电源和所述整流桥的第二输入端之间。第二电阻同样作为衰减电阻，进一步降低电流尖峰值，同样降低电流中携带过多的干扰谐波。

作为进一步改进，所述fc根据以下公式计算获得：fc＝fsw/3，其中，所述fsw为所述驱动芯片的开关频率。本申请实施例利用上述公式计算出的fc设定滤波器的参数，使得滤波器更好地对抗电路中的干扰频谱。

作为进一步改进，所述调光驱动电路的基板布局符合以下条件：所述调光驱动电路的充电回路和放电回路的共通部分设于所述充电回路和所述放电回路之间。限定充放电回路的共通部分设于两者之间，优化基板布局，使得充放电回路尽可能小且靠近，同时环路面积尽量小，并尽量减少交叉布线，降低噪声出现的可能性。

作为进一步改进，所述调光驱动电路的小信号环路和大电流环路的距离大于预设值。本申请实施例可以避免高频电力信号对控制信号的干扰。

附图说明

图1是现有技术中的调光驱动电路的交流侧结构示意图；

图2是现有技术中的另一调光驱动电路的交流侧结构示意图；

图3是根据本发明第一实施方式中的调光驱动电路的结构示意图；

图4是根据本发明第一实施方式中的调光驱动电路中lc二阶低通滤波器衰减量曲线图；

图5是根据本发明第二实施方式中的调光驱动电路的结构示意图；

图6是根据本发明第二实施方式中的所列举的改进前的输入电压和输入电流示意图；

图7是根据本发明第二实施方式中的所列举的改进后的输入电压和输入电流示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

第一实施方式

本发明的第一实施方式涉及一种调光驱动电路。该调光驱动电路可以是led照明装置的调光驱动电路，本实施方式中以led照明装置领域中的triac调光驱动电路为例，进行具体说明，其电路结构如图3所示，具体包括：交流侧(即部分表述中的“ac侧”)和直流侧(即部分表述中的“dc侧”)。

其中，交流侧进一步包括：调光器和整流桥db1，调光器的一端接入交流电源的一端，整流桥db1的第一输出端作为母线高压端，第二输出端作为母线低压端，整流桥db1用于将交流电转换为直流电。直流侧进一步包括：驱动芯片u1，驱动芯片u1通过母线高压端和母线低压端获得电能，整流桥db1的第一输入端连接调光器，第二输入端连接交流电源的另一端。其中，图3中u1的pwmlmt端表示pwm极限值设定端子，比如用于设定pwm脉冲信号的占空比最大值为duty＝60％max等。

调光驱动电路还包括：滤波器，滤波器连接在母线高压端和母线低压端之间，滤波器的转折频率(即部分表述中的“fc”)根据调光驱动电路的干扰频谱设定。具体的说，如图3所示，本实施方式中的滤波器包括：lc滤波器、第一电容c1和第二电容c3三部分组成，其中，lc滤波器为二阶低通滤波器，包括一个电感l1和一个电容c2，电感l1串联在母线上，电容c2连接在母线的高压端和低压端之间，第一电容c1和lc滤波器并联，第一电容c1可以直接连接在母线的高压端和低压端之间，第一电容c1和lc滤波器共同滤除母线电压中的传导干扰，其中包括内部传导干扰和外部传导干扰；另一方面，第二电容c3连接在调光驱动电路的负载单元的输入端，第二电容c3作为滤波电容，有效地平滑输出电压，同时滤除电路中的高频干扰。

需要说明的是，本实施方式中的lc二阶低通滤波器衰减量的示意如图4所示，本实施方式fc具体可以结合实际选取开关频率fsw的1/3处，如fsw为72khz，则fc＝24khz。具体的说，其中，结合实际就是针对一些固定的回路拓扑，比如非隔离方案、低功率(≦20w)的驱动回路而言，这类方案基本为l&n两线输入，差模干扰信号成为主要研究对象，这类方案的干扰频谱出现的频率段基本可预想到，因此可以根据实际设计fc＝fsw/3。

另外，c1选用高频特性好的电容，诸如陶瓷类等，由于整流后的线路中有叠加高频成分的干扰信号(如mos开关管引起)，如不滤除，在严重时可影响控制部正常工作，而且选用高频特性好的电容还可进一步改善emi效应。实际应用中c1的容值可以选取47nf～220nf之间，后级的lc滤波器(由l1、c2构成)，组成一个二阶滤波器，在转折频率fc附近，其对干扰信号的衰减越快，效果更好，选取时同样考虑电容c2和l1差模电感特性，依据fc＝fsw/3推算，一般优先假定好c2的容值(可以在100nf～330nf之间)，然后再计算l1的感值，c2仍可选用高频特性好的电容，完成初期方案设计，由于元器件的高频杂散参数较多，实际应用中还可以根据需要做微调。

还值得一提的是，实际应用中，上述滤波器可以完全包括这三部分滤波器件，也可以仅包含其中的一部分或两部分，甚至除了这三部分以外，再增加其他滤波器，本实施方式中在平衡经济性和滤波效率时，选择了如上的组合方案，实际应用中的其他组合方案在此不再列举。

本实施方式可以进一步优化的是，上述滤波器中的电容可以采用导线陶瓷电容，可以是其中一个电容采用导线陶瓷电容，也可以是全部采用导线陶瓷电容，虽说薄膜电容或钽电容或电解电容不产生噪声，但仍因体积较大或高频特性差等仍难以应用于emi对策，另一方面由于导线可以吸收因电介陶瓷伸缩而产生的负荷，使得基板振动较少，所以本实施方式中利用导线陶瓷电容使得滤波器的降噪效果更好。

本发明的发明人对调光驱动电路的噪声进行研究后发现，位于交流侧，作为emi滤波器件的差模电感和x安规电容或陶瓷电容都是发生噪音的主要器件来源，所以改变了现有交流侧的设计方案，突破行业常规思维，最终获得了发明的实施方式。

本实施方式相对于现有技术而言，主要区别及其效果在于：在直流侧增加滤波器件，去除电路中的传导干扰和高频干扰等，替代原本设置在交流侧的emi滤波器件，从而去除交流侧由emi滤波器件所发出的噪音，所以去除交流侧的emi滤波器件后在保证滤波性能的同时，解决了现有调光驱动电路可听噪声大的问题，还能减小电路体积。另外，利用电容滤波和lc滤波器滤波，不仅去除传导干扰，还能滤除高频干扰，保证了emi效果被良好改善。

第二实施方式

本发明的第二实施方式涉及一种调光驱动电路。第二实施方式是在第一实施方式的基础上做了进一步改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，新增了交流侧的电阻，使输入电流的突变更为平滑。

具体的说，如图5所示，还包括第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1串联在调光器和整流桥db2的第一输入端之间，第二电阻r2串联在交流电源和整流桥db2的第二输入端之间。这两个电阻作为衰减(damper)电阻r1、r2，以降低输入电流尖峰值，同样可降低电流中的携带过多的干扰谐波。

本发明发明人对调光驱动电路的噪声发生原因深入研究后发现，如图6所示，当接入切相调光器时，输入电压从最低突变到最高电压值(0v→vmax)，如曲线601，那么输入电流必定出现极尖峰值，如曲线602，此时线圈类磁性材料和叠层陶瓷电容特别容易发出可听噪音。改进后，增加第一电阻r1和第二电阻r2后的输入电流波形，则如图7所示，由于时间常数t＝r*c，只要r适当变大，则充电曲线603可从陡峭瞬变→转化为稍微平滑的曲线，且尖峰值明显得到抑制，使得输入电流较为平滑。

本发明发明人还想说明的是，本实施方式在基板布局时也做了优化，使调光驱动电路的基板布局符合以下条件：调光驱动电路的充电回路和放电回路的共通部分设于充电回路和放电回路之间，进一步减少电路发出噪音的可能性。具体的说，如图5所示，充电回路为：调光器——电阻r1——整流桥db2——二极管d1——电感l2——开关q1——电阻r5——从vbus低压母线回到整流桥db2——电阻r2——交流电源，同时，放电回路为：电感l2——二极管d2——负载单元再回到电感l2，可见，上述充电回路和放电回路中的共通部分为电感l2，所以将l2置于充放电回路之间，这样也能使得充放电的回路面积尽可能小。

具体的说，在基板空间狭小的情况下，因为充电和放电环路为大电流环路，所以尽量靠近，而且两者间有共通环路(充放电耦合元件l2电感)，这些环路的布线尽量短而粗，环路面积尽量小，充电和放电环路尽量不交叉布线。

将充放电环路布局完成后，再考虑控制环路，控制环路中主要传送小信号，该小信号环路尽量远离高频率大电流环路，避免例如l2电感的磁耦合，或者开关元件q1和续流二极管d2的高频杂音信号的串扰，上下左右关系倒是没有特别限定。也就是说，调光驱动电路的小信号环路和大电流环路的距离大于预设值，该预设值可由设计人员根据实际设定。

可见，本实施方式中利用在交流侧增加第一电阻和第二电阻，起到衰减电源端输入突变电流的作用，改善输入电流的极尖峰值，使得输入电流更加平滑，从而减少电路产生噪声的可能性。另外，还优化了调光驱动电路的基板布局，避免信号串扰，进一步降低电路噪声。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。