一种谐波调整电路、电源装置及照明设备的制作方法

1.本技术涉及电源技术领域，尤其涉及一种谐波调整电路、电源装置及照明设备。


背景技术：

2.谐波是由于电路中非线性负载的存在，导致基波电流发生畸变而产生的电压或电流分量。谐波的存在导致电路中元件的损耗增加，还可能产生过电流、过电压，造成元器件的损坏。欧洲新能效指令对电源设备的谐波提出了更加严格的要求。
3.目前，市场常规的电源设备无法满足欧洲新能效指令的谐波要求，通过谐波调整电路虽然可以实现降低电源设备的谐波，但谐波调整电路普遍采用多级电路结构，使谐波调整电路的设计复杂的并且体积较大。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种谐波调整电路、电源装置及照明设备，用以解决现有技术存在的谐波调整电路设计复杂、体积较大的问题。
5.本技术实施例提供的技术方案如下：
6.一方面，本技术实施例提供了一种谐波调整电路，包括：整流单元、滤波单元、第一电流侦测单元和功率因数调整单元；
7.整流单元的第一输入端与交流电源的第一输出端连接，整流单元的第二输入端与交流电源的第二输出端连接，整流单元的第一输出端与滤波单元的第一端连接，整流单元的第二输出端与第一电流侦测单元的第一端连接；整流单元用于将交流电源输出的交流电转换为直流电；
8.滤波单元的第二端与功率因数调整单元的第一端连接；滤波单元用于对整流单元输出的直流电进行滤波；
9.第一电流侦测单元的第二端与功率因数调整单元的第二端连接；第一电流侦测单元用于调整功率因数调整单元的输入电压的大小；
10.功率因数调整单元的第三端与第一电流侦测单元的第一端连接并接地；功率因数调整单元用于根据输入电压的大小，调整滤波单元的工作电流的大小。
11.在一种可能的实施方式中，谐波调整电路还包括第二电流侦测单元；第二电流侦测单元的第一端与滤波单元的第一端连接，第二电流侦测单元的第二端与第一电流侦测单元的第三端连接；第二电流侦测单元用于调整功率因数调整单元的输入电压的大小。
12.在一种可能的实施方式中，第二电流侦测单元包括两个电阻；两个电阻串联且串联形成的串联支路的一端与滤波单元的第一端连接，另一端与第一电流侦测单元的第三端连接。
13.在一种可能的实施方式中，第一电流侦测单元包括三个电阻；三个电阻中的两个电阻并联且并联形成的并联支路的一端与功率因数调整单元的第三端连接，另一端与三个电阻中的另一个电阻串联且连接至功率因数调整单元的第二端。
14.在一种可能的实施方式中，功率因数调整单元包括恒流芯片；恒流芯片的第一端与滤波单元的第二端连接，第二端与第一电流侦测单元的第二端连接，第三端与第一电流侦测单元的第一端连接并接地。
15.在一种可能的实施方式中，功率因数调整单元包括：恒流芯片和两个二极管；
16.恒流芯片的第一端与两个二极管中的一个二极管的第一端连接，恒流芯片的第二端与第一电流侦测单元的第二端连接，恒流芯片的第三端与第一电流侦测单元的第一端连接并接地；
17.两个二极管中的一个二极管的第二端与滤波单元的第二端连接；两个二极管中的另一个二极管并联连接在滤波单元的第二端与恒流芯片的第三端之间。
18.在一种可能的实施方式中，整流单元包括整流桥；整流桥的第一输入端与交流电源的第一输出端连接，整流桥的第二输入端与交流电源的第二输出端连接，整流桥的第一输出端与滤波单元的第一端连接，整流桥的第二输出端与第一电流侦测单元的第一端连接；
19.滤波单元包括滤波电容；滤波电容的第一端与整流单元的第一输出端连接，滤波电容的第二端与功率因数调整单元的第一端连接。
20.在一种可能的实施方式中，谐波调整电路还包括：保险丝，保险丝串联连接在交流电源的第一输出端与整流单元的第一输入端之间。
21.另一方面，本技术实施例提供了一种电源装置，包括本技术实施例提供的谐波调整电路，以及电源电路，电源电路包括开关电源电路或者线性电源电路；谐波调整电路的第一输出端与电源电路的第一输入端连接，谐波调整电路的第二输出端与电源电路的第二输入端连接。
22.另一方面，本技术实施例提供了一种照明设备，包括本技术实施例提供的电源装置，以及与电源装置连接的照明装置，电源装置为照明装置供电。
23.本技术实施例的有益效果如下：
24.本技术实施例中，通过利用功率因数调整单元根据第一电流侦测单元调整的输入电压的大小，调整滤波单元的工作电流的大小，通过调整滤波单元的工作电流可以使滤波单元工作电流的相位跟随交流电源输出电压的相位，有效的减小谐波调整电路的输出电压与输出电流之间的相位差，即功率因数，进一步降低电路中的扰动，从而减小电路中的谐波，而且，仅仅在滤波电容所在支路上加入功率因数调整单元，并在功率因数调整单元的第二端与第三端之间加入第一电流侦测单元即可以实现电路中谐波的减少，谐波调整电路的结构简单，体积较小。
25.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地可以从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
26.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
27.图1为本技术实施例中谐波调整电路的第一种电路结构示意图；
28.图2为本技术实施例中谐波调整电路的第二种电路结构示意图；
29.图3为本技术实施例中谐波调整电路的第三种电路结构示意图；
30.图4为本技术实施例中谐波调整电路的第四种电路结构示意图；
31.图5为本技术实施例中谐波调整电路的第五种电路结构示意图；
32.图6为本技术实施例中谐波调整电路的第六种电路结构示意图；
33.图7为本技术实施例中谐波调整电路的第七种电路结构示意图；
34.图8为本技术实施例中谐波调整电路的第八种电路结构示意图；
35.图9为本技术实施例中电源装置的结构示意图。
具体实施方式
36.为了使本技术的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
37.需要说明的是，本技术中提及的“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样的用语在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。
38.为了解决现有技术中存在的谐波调整电路设计复杂、体积较大的问题，本技术实施例提供了一种谐波调整电路，参阅图1所示，本技术实施例提供的谐波调整电路至少包括：整流单元110、滤波单元120、第一电流侦测单元130和功率因数调整单元140，其中：
39.整流单元110的第一输入端与交流电源的第一输出端连接，整流单元110的第二输入端与交流电源的第二输出端连接，整流单元110的第一输出端与滤波单元120的第一端连接，整流单元110的第二输出端与第一电流侦测单元130的第一端连接；整流单元110用于将交流电源输出的交流电转换为直流电；
40.滤波单元120的第二端与功率因数调整单元140的第一端连接；滤波单元120用于对整流单元110输出的直流电进行滤波；
41.第一电流侦测单元130的第二端与功率因数调整单元140的第二端连接；第一电流侦测单元130用于调整功率因数调整单元140的输入电压的大小；
42.功率因数调整单元140的第三端与第一电流侦测单元130的第一端连接并接地；功率因数调整单元140用于根据输入电压的大小，调整滤波单元120的工作电流的大小。
43.实际应用中，整流单元110将交流电源输出的交流电转换为直流电，滤波单元120对整流单元110输出的直流电进行滤波，在滤波单元120工作的过程中，功率因数调整单元140可以根据由第一电流侦测单元130调整的输入电压的大小调整滤波单元120的工作电流的大小。功率因数调整单元140可以是由分立器件组成的线性恒流电路，也可以是线性恒流芯片，第一电流侦测单元130中有设定的电流流过，第一电流侦测单元130两端可以产生压降输入至功率因数调整单元140，以使功率因数调整单元140根据第一电流侦测单元130输入的电压大小调整输出的电流大小，即，整滤波单元120的工作电流的大小。通过调整滤波单元120工作电流，可以使得滤波单元120工作电流的相位跟随交流电源输出电压的相位有
效的减小谐波调整电路的输出电压与输出电流之间的相位差，即功率因数，进一步降低电路中的扰动，从而减小电路中的谐波。
44.在一种可能的实施方式中，第一电流侦测单元130包括三个电阻；三个电阻中的两个电阻并联且并联形成的并联支路的一端与功率因数调整单元140的第三端连接，另一端与三个电阻中的另一个电阻串联且连接至功率因数调整单元140的第二端。
45.实际应用中，如图2所示，第一侦测单元中的电阻r1和电阻r2并联形成并联支路，并联支路的一端连接功率因数调整单元140的第三端，另一端与电阻r3串联并连接至功率因数调整单元140的第二端。采用这种连接方式时，第一侦测单元的等效电阻ra为：ra＝r1//r2+r3，第一侦测单元输入功率因数调整单元140的电压v
ina
为等效电阻ra两端的电压，也就是功率因数调整单元140的输入电压v
ra
。第一侦测单元通过调整电阻r1、电阻r2和电阻r3的大小可以调整功率因数调整单元140的输入电压，通过采用这种设置方式设置第一侦测单元，可以有效并准确的实现对功率因数调整单元140的输入电压的调整。第一侦测单元的设置不限于采用电阻r1、电阻r2和电阻r3，可以通过增加电阻与电阻r1并联实现对功率因数调整单元140的输入电压的更为精准的调整，也可以在满足调整功率因数调整单元140的输入电压的前提下，通过减少第一侦测单元中电阻的数量以实现电路的简化。
46.在一种可能的实施方式中，谐波调整电路还包括第二电流侦测单元150；第二电流侦测单元150的第一端与滤波单元120的第一端连接，第二电流侦测单元150的第二端与第一电流侦测单元130的第三端连接；第二电流侦测单元150用于调整功率因数调整单元140的输入电压的大小。
47.实际应用中，参阅图3所示，谐波调整电路中将第二电流侦测单元150的第一端与滤波单元120的第一端连接，第二端与第一电流侦测单元130的第三端连接，可以通过第一电流侦测单元130和第二电流侦测单元150的共同调整功率因数调整单元140的输入电压的大小，并且，由于交流电源输出的交流电是随时间按照正弦函数规律变化的电压和电流，经整流单元110整流后得到的是按照正弦正半周期函数规律变化的电压和电流，输入至滤波单元120的电压存在波动，而加入第二电流侦测单元150调整功率因数调整单元140的输入电压的大小就是为了在功率因数调整单元140调整滤波单元120的工作电流时考虑电压的波动。
48.在一种可能的实施方式中，第二电流侦测单元150包括两个电阻；两个电阻串联且串联形成的串联支路的一端与滤波单元120的第一端连接，另一端与第一电流侦测单元130的第三端连接。
49.实际应用中，谐波调整电路中加入的第二电流侦测单元150中两个电阻的连接方式如图4所示，第二电流侦测单元150中两个电阻r4和r5串联形成的串联支路，串联支路的一端与滤波单元120的第一端连接，另一端连接于第一电流侦测单元130中阻r1和电阻r2并联形成并联支路的一端与电阻r3之间。采用这种连接方式时，第二侦测单元的等效电阻rb为：rb＝r4+r5，第二侦测单元输入功率因数调整单元140的电压v
inb
为r1与r2并联后与rb串联这条支路上r1与r2并联后分担的电压，功率因数调整单元140的输入电压v
rb
为第一侦测单元输入功率因数调整单元140的电压v
ina
与第二侦测单元输入功率因数调整单元140的电压v
inb
的叠加，即r1与r2并联后与rb串联的这条支路上r1与r2并联后分担的电压的与等效电阻ra两端的电压的叠加。通过计算可以得到第二侦测单元输入功率因数调整单元140的电压vinb
为：其中，vr为整流单元110输出的将交流输入电压整流后的电压，加入第二电流侦测单元150调整功率因数调整单元140的输入电压的大小就是为了在功率因数调整单元140调整滤波单元120的工作电流时考虑电压的波动。第二侦测单元的设置不限于采用电阻r4和电阻r5，可以通过增加电阻与电阻r4和电阻r5串联实现对功率因数调整单元140的输入电压的更为精准的调整，也可以在满足调整功率因数调整单元140的输入电压的前提下，通过减少第二侦测单元中串联电阻的数量以实现电路的简化。
50.在具体实施时，本发明实施例提供的谐波调整电路中，功率因数调整单元140可以有多种具体结构实现其功能，例如5所示，功率因数调整单元140可以具体包括恒流芯片；恒流芯片的第一端与滤波单元120的第二端连接，第二端与第一电流侦测单元130的第二端连接，第三端与第一电流侦测单元130的第一端连接并接地。
51.实际应用中，当谐波调整电路中只设置有一个电流侦测单元，即第一电流侦测单元130时，恒流芯片的输入电压v
ra
。恒流芯片通过内部电路对进输入电压v
ra
进行预处理后得到目标输入电压v
ra1
，其中，预处理包括等比例缩小输入电压v
ra
。通过将目标输入电压v
ra1
与恒流芯片的基准电压v
ref
比较得到比较结果，并根据比较结果确定恒流芯片的工作模式。
52.在具体实施时，当目标输入电压v
ra1
小于基准电压v
ref
时，恒流芯片进入第一工作模式，即恒流芯片通过内部的驱动电路将增加输出电流，恒流芯片输出电流的增加会使第一侦测单元输入功率因数调整单元140的电压v
ina
增加，即恒流芯片的输入电压v
ra
增加，从而使目标输入电压v
ra1
增加。当目标输入电压v
ra1
增加至基准电压v
ref
时，恒流芯片保持当前的输出电流，即进入第二工作模式。当目标输入电压v
ra1
等于基准电压v
ref
时，恒流芯片进入第二工作模式，恒流芯片保持当前的输出电流。当目标输入电压v
ra1
大于基准电压v
ref
时，恒流芯片进入第三工作模式，即恒流芯片通过内部的驱动电路将减小输出电流，恒流芯片输出电流的减小会使第一侦测单元输入功率因数调整单元140的电压v
ina
减小，即恒流芯片的输入电压v
ra
减小，从而使目标输入电压v
ra1
减小。当目标输入电压v
ra1
减小至基准电压v
ref
时，恒流芯片保持当前的输出电流，即进入第二工作模式。
53.实际应用中，当谐波调整电路中设置有第一电流侦测单元130和第二电流侦测单元150时，功率因数调整单元140的输入电压v
rb
为第一侦测单元输入功率因数调整单元140的电压v
ina
与第二侦测单元输入功率因数调整单元140的电压v
inb
的叠加，恒流芯片通过内部电路对进输入电压v
rb
进行预处理后得到目标输入电压v
rb1
，其中，预处理包括等比例缩小输入电压v
rb
。由于整流单元110整流后的电压存在波动，导致第二侦测单元输入功率因数调整单元140的电压是波动的，可以将第二侦测单元输入功率因数调整单元140的电压v
inb
处于最大值与最小值之间的某一中间值作为基准值，通过调整第一侦测单元和第二侦测单元中电阻的阻值，使第二侦测单元输入功率因数调整单元140的电压v
inb
处于基准值时，目标输入电压v
rb1
与恒流芯片的基准电压v
ref
相等。恒流芯片将目标输入电压v
rb1
与恒流芯片的基准电压v
ref
比较得到比较结果，并根据比较结果确定恒流芯片的工作模式。
54.在具体实施时，当目标输入电压v
rb1
低于基准电压v
ref
时，对应着第二侦测单元输入功率因数调整单元140的电压v
inb
低于基准值，恒流芯片进入第一工作模式，恒流芯片通过内部的驱动电路将增加输出电流，恒流芯片输出电流的增加会使第一侦测单元输入功率因数调整单元140的电压v
ina
增加，功率因数调整单元140的输入电压v
rb
增加，进而增加目标
输入电压v
rb1
。当目标输入电压v
rb1
增加至基准电压v
ref
时，恒流芯片保持当前的输出电流，即进入第二工作模式。当目标输入电压v
rb1
等于基准电压v
ref
时，恒流芯片进入第二工作模式，保持当前的输出电流。当目标输入电压v
rb1
大于基准电压v
ref
时，对应着第二侦测单元输入功率因数调整单元140的电压v
inb
高于基准值，恒流芯片进入第三工作模式，恒流芯片通过内部的驱动电路将减小输出电流，恒流芯片输出电流的减小会使第一侦测单元输入功率因数调整单元140的电压v
ina
减小，功率因数调整单元140的输入电压v
rb
减小，进而减小目标输入电压v
rb1
，当目标输入电压v
rb1
减小至基准电压v
ref
时，恒流芯片保持当前的输出电流，即进入第二工作模式。恒流芯片消耗的能量为芯片两端电压与流经芯片电流的乘积，通过在对应着第二侦测单元输入功率因数调整单元140的电压v
inb
高于基准值时，恒流芯片减小输出电流，并在对应着第二侦测单元输入功率因数调整单元140的电压v
inb
低于基准值时，恒流芯片增加输出电流，可以有效减少恒流单元消耗的能量，提高谐波调整电路的效率。
55.此外，为了避免在实际使用过程中功率因数调整单元140中的恒流芯片无法满足电流的双向传输的问题，本发明实施例还提供了另一种结构的功率因数调整单元140，例如图6所示，功率因数调整单元140可以具体包括：恒流芯片和两个二极管；
56.恒流芯片的第一端与两个二极管中的一个二极管的第一端连接，恒流芯片的第二端与第一电流侦测单元130的第二端连接，恒流芯片的第三端与第一电流侦测单元130的第一端连接并接地；
57.两个二极管中的一个二极管的第二端与滤波单元120的第二端连接；两个二极管中的另一个二极管并联连接在滤波单元120的第二端与恒流芯片的第三端之间。
58.实际应用中，大部分恒流芯片可以实现电流的双向流通，即在滤波单元120的存储能量过程中提供设置的充电电流，并且可以使滤波单元120通过恒流芯片所在支路释放能量，即恒流芯片可以满足电流的双向流通。但针对无法满足这一要求的恒流芯片，可以在功率因数调整单元140中额外加入两个二极管，为滤波单元120的存储能量与释放能量的过程提供相应回路。参阅图5所示，滤波单元120可以通过二极管d1、恒流芯片、整流单元110和交流电源构成的回路实现存储能量，并通过二极管d2实现释放能量。
59.在一种可能的实施方式中，参阅图6所示，整流单元110可以包括整流桥；整流桥的第一输入端与交流电源的第一输出端连接，整流桥的第二输入端与交流电源的第二输出端连接，整流桥的第一输出端与滤波单元120的第一端连接，整流桥的第二输出端与第一电流侦测单元130的第一端连接。通过采用整流桥可以将交流电源输入的交流电整流得到直流电，并且整流桥电路结构简单，无需复杂的接线与控制，简化谐波调整电路中的整流单元110结构，并得到良好的整流效果。
60.在一种可能的实施方式中，参阅图7所示，滤波单元120包括滤波电容；滤波电容的第一端与整流单元110的第一输出端连接，滤波电容的第二端与功率因数调整单元140的第一端连接。
61.实际应用中，谐波调整电路的滤波单元120可以是滤波电容c1，交流电源提供的交流电经整流单元110转换为直流电后给滤波电容c1充电，滤波电容c1的阳极板的负电荷经恒流芯片、整流单元110和交流电源移动到滤波电容c1阴极板，阳极板由于失去负电荷而带正电，阴极板由于获得负电荷而带负电，在滤波电容c1充电过程中，功率因数调整单元140通过调整滤波电容c1的工作电流，可以延长电容的充电时间，增大周期内电流的相位角，使滤
波单元工作电流的相位跟随交流电源输出电压的相位，从而减小谐波调整电路的输出电压与输出电流之间的相位差，即功率因数，进一步降低电路中的扰动，从而减小电路中的谐波。滤波单元120可以采用一个滤波电容c1，还可是多个滤波电容c1的串并联连接，或者采用电阻和电容共同滤波等结构。
62.在一种可能的实施方式中，参阅图8所示，谐波调整电路还包括：保险丝160，保险丝160串联连接在交流电源的第一输出端与整流单元110的第一输入端之间。通过在交流电源的第一输出端与整流单元110的第一输入端之间串入保险丝160，可以在保险丝160后连接的电路发生电路故障导致交流电源的第一输出端与整流单元110的第一输入端之间的电流过高时，断开交流电源的第一输出端与整流单元110的第一输入端之间连接，对谐波调整电路起到保护作用。
63.基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电源装置，参阅图9所示，该电源装置可以包括本发明实施例提供的上述任一种谐波调整电路，以及电源电路，电源电路包括开关电源电路或者线性电源电路；谐波调整电路的第一输出端与电源电路的第一输入端连接，谐波调整电路的第二输出端与电源电路的第二输入端连接，其功能详见上述载波抵消电路实施例，在此不再赘述。
64.基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种照明设备，其特征在于，包括本发明实施例提供的电源装置，以及与电源装置连接的照明装置，电源装置为照明装置供电。
65.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
66.显然，本领域的技术人员可以对本技术实施例进行各种改动和变型而不脱离本技术实施例的精神和范围。这样，倘若本技术实施例的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。