LED可控硅调光电路的制作方法

本发明涉及LED电路技术领域，特别是涉及一种LED可控硅调光电路。

背景技术：

作为第四代照明光源-LED，有着高光效，长寿命，无污染的特点。随着国家颁布条令禁止生产和使用白炽灯的计划的推进，LED照明的市场渗透率逐渐提高。

随着技术的进步，LED照明产品逐渐走向智能化，为灯具实现二次节能提供了条件，带有调光功能的LED灯具应用越来越广泛。市场LED灯具调光方式有三种，分别是：模拟调光，PWM调光，可控硅调光。其中，可控硅调光电路简单，易操作，对LED替代灯调光使用，不需要对原有的调光电路作变动，故此调光方式普遍看好。

市面上传统LED可控硅调光电路，接上可控硅调光器后，可控硅导通时，AC市电(工频交流电)的电压几乎瞬间施加到LED灯电源的LC输入滤波器。施加到电感的电压阶跃会导致振荡。如果调光器电流在振荡期间低于可控硅维持电流，可控硅将停止导通。可控硅触发电路充电，然后再次导通可控硅。这种不规则的多次可控硅重启动，可使LED驱动产生音讯噪声或LED闪烁。

为了避免误触发或过早关断可控硅引起的音讯噪声或LED闪烁的问题，输入的EMI滤波器电感和电容须尽可能地小，这样有助于降低此类不必要的振荡。在深度调光的时候，为了维持可控硅的导通维持电流，会在回路接上电阻，在可控硅调至最大调光位置时，电阻上的损耗最大，因此这种架构的电源效率偏低，尤其在大功率的LED照明设备的调光应用时，电阻的发热量更大，这大大降低LED电源的可靠性。

技术实现要素：

基于此，有必要针对大功率的LED照明设备的电源效率低的问题，提供一种提高电源的效率的可控硅调光电路。能够用于大功率的LED可控硅调光照明设备中，既可以保证LED照明的发光效率，又能满足可控硅调光的照明设备在低亮度时不闪烁。

一种LED可控硅调光电路，包括：可控硅调光器、EMI滤波电路、整流桥、泄放电路、电源管理电路和变压器；

所述可控硅调光器的输入端用于连接市电AC的火线L，所述可控硅调光器的输出端连接所述EMI滤波电路的第一输入端；

所述EMI滤波电路的第二输入端用于连接所述市电AC的零线N，所述EMI滤波电路的第一输出端连接所述整流桥的第一输入端，所述EMI滤波电路的第二输出端连接整流桥的第二输入端；

所述整流桥的第一输出端连接所述泄放电路的输出端，所述泄放电路的两个电压输入端分别连接所述变压器的初级绕组的第一端与第二端，所述整流桥的第二输出端用于接地；

所述电源管理电路的输入端连接所述初级绕组的第一端，所述电源管理电路的电源端连接所述变压器的辅助绕组的第一端，所述变压器的辅助绕组的第二端用于接地；

所述变压器的次级绕组用于连接LED光源。

在其中一个实施例中，所述泄放电路包括泄放模块、射极跟随模块和分压限流模块，其中，所述泄放模块分别连接所述整流桥的第一输出端和所述射极跟随模块，所述射极跟随模块连接所述分压限流模块，所述分压限流模块还分别连接所述初级绕组的第一端与第二端。

在其中一个实施例中，所述泄放模块包括第一电压输入端、第二电压输入端、MOS管Q2及并联的电阻R1和电阻R2，所述MOS管Q2的漏极连接所述整流桥的第一输入端，所述MOS管Q2的源极连接所述第二电压输入端，所述MOS管Q2的栅极连接所述第一电压输入端，并联的电阻R1和电阻R2两端分别连接所述MOS管Q2的漏极和所述MOS管Q2的源极，所述第二电压输入端连接所述初级绕组的第一端；

所述射极跟随模块包括电阻R23、三极管Q4、电阻C12和电阻R3，所述三极管Q4的发射极连接所述MOS管Q2的栅极，所述三极管Q4的集电极连接所述MOS管Q2的源极，所述三极管Q4的基极连接所述分压限流模块，所述电阻R23的两端分别连接所述三极管Q4的发射极和所述三极管Q4的基极，所述电容C12的两端分别连接所述三极管Q的发射极和所述三极管Q4的集电极，所述电阻R3与所述电容C12并联；

所述分压模块包括第三电压输入端、第四电压输入端、电阻R4、电阻R31、稳压管Z2和稳压管Z3，所述稳压管3的阳极连接所述第二电压输入端，所述稳压管Z3的阴极分别连接所述三极管Q4的基极和所述第三电压输入端，所述电阻R4的两端分别连接所述第三电压输入端和所述第二电压输入端，所述稳压管Z2的阳极通过所述电阻R31连接所述第三电压输入端，所述稳压管Z2的阴极连接第四电压输入端，所述第四电压输入端连接所述初级绕组的第二端。

在其中一个实施例中，所述LED可控硅调光电路还包括RCD吸收电路，所述RCD吸收电路包括第五电压输入端、电阻R12、电阻R19、电容C4和二极管D1，所述电容C4的一端连接所述初级绕组的第一端，所述电容C4的另一端分别连接所述二极管D1的阴极和所述第四电压输入端，所述二极管D1的阳极通过所述第五电压输入端连接所述初级绕组的第二端；所述电阻R12和所述电阻R19分别与所述电容C4并联。

在其中一个实施例中，所述LED可控硅调光电路还包括RC阻尼电路，所述RC阻尼电路包括串联的电阻R9和电容C1，所述初级绕组的第一端通过电阻R9连接所述电容C1的一端，所述电容C1的另一端用于接地。

在其中一个实施例中，所述LED可控硅调光电路还包括“π”形滤波电路，所述“π”形滤波电路包括电容C2、电容C3及电感L3，所述电感L3的两端分别连接所述泄放电路的一个电压输入端及所述初级绕组的第一端，所述电感L3的两端还分别用于通过所述电容C2及所述电容C3接地。

在其中一个实施例中，所述LED可控硅调光电路还包括二极管D3，所述二极管D3的阳极连接所述泄放电路与所述电感L3相连接的一个电压输入端，所述二极管D3的阴极通过所述电感L3连接所述初级绕组的第一端。

在其中一个实施例中，所述LED可控硅调光电路还包括输出整流电路，所述输出整流电路包括二极管D6及并联的电容C13和电阻R27，所述二极管D6的阳极连接所述变压器的次级绕组的第一端，所述二极管D6的阴极用于连接LED光源的正极；

所述并联的电容C13和电阻R27两端分别连接所述二极管D6的阴极和所述次级绕组的第二端，所述次级绕组的第二端还用于连接所述LED光源的负极。

在其中一个实施例中，所述电源管理电路包括电源管理芯片U1、VCC稳压电路和开关控制电路，所述电源管理芯片U1的输入引脚连接所述初级绕组的第一端，所述电源管理芯片U1的输出引脚及所述电源管理芯片U1的电流反馈引脚分别连接所述开关控制电路，所述电源管理芯片U1的电源引脚通过所述VCC稳压电路连接所述辅助绕组的第一端，所述辅助绕组的第二端用于接地，所述初级绕组的第二端还通过所述开关控制电路接地。

在其中一个实施例中，所述电源管理电路还包括过温保护电路及快速启动电路，所述过温保护电路分别连接所述电源管理芯片U1的电流反馈引脚及所述VCC稳压电路，所述快速启动电路分别连接所述电源管理芯片U1的输入引脚及所述初级绕组的第一端。

上述LED可控硅调光电路，输入市电AC经过可控硅调光器后，再经过EMI滤波电路，EMI滤波电路用于抑制电源工作时的传导和辐射干扰。经过整流桥，电流流经泄放电路，然后经过RC阻尼电路，RC阻尼电路目的是为了改善可控硅导通时的导通电流和EMI滤波器件发生震荡，用来衰减震荡的电流，使得调光稳定、不闪烁。再经过变压器，电源管理电路，从而达到调节输出电流，实现调光。

附图说明

图1为一个实施例中的LED可控硅调光电路的结构示意图；

图2为一个实施例中的泄放电路的结构示意图；

图3为一个实施例中的泄放电路的电路图；

图4为一个实施例中的RC阻尼电路、“π”形滤波电路和二极管D3的电路图；

图5为一个实施例中的RCD吸收电路的电路图；

图6为一个实施例中的输出整流电路的电路图；

图7为一个实施例中的电源管理电路的电路图；

图8为一个实施例中的过温保护电路的电路图；

图9为一个实施例中的LED可控硅调光电路的电路图；

图10为一个实施例中可控硅调节器的输入端的电压Vin的波形的示意图；

图11为一个实施例中泄放电路中的电压的波形图；

图12为另一个实施例中可控硅调节器的输入端的电压Vin波形的示意图；

图13为另一个实施例中Vab波形和Vgb波形的对比图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

例如，一种LED可控硅调光电路，其包括：可控硅调光器、EMI滤波电路、整流桥、泄放电路、电源管理电路和变压器；所述可控硅调光器的输入端用于连接市电AC的火线L，所述可控硅调光器的输出端连接所述EMI滤波电路的第一输入端；所述EMI滤波电路的第二输入端用于连接所述市电AC的零线N，所述EMI滤波电路的第一输出端连接所述整流桥的第一输入端，所述EMI滤波电路的第二输出端连接整流桥的第二输入端；所述整流桥的第一输出端连接所述泄放电路的输出端，所述泄放电路的两个电压输入端分别连接所述变压器的初级绕组的第一端与第二端，所述整流桥的第二输出端用于接地；所述电源管理电路的输入端连接所述初级绕组的第一端，所述电源管理电路的电源端连接所述变压器的辅助绕组的第一端，所述变压器的辅助绕组的第二端用于接地；所述变压器的次级绕组用于连接LED光源。

如图1所示，一种LED可控硅调光电路10，包括：可控硅调光器110、EMI滤波电路120、整流桥BD1、泄放电路130、电源管理电路140和变压器T1。可控硅调光器110的输入端用于连接市电AC的火线L，可控硅调光器110的输出端连接EMI滤波电路120的第一输入端。EMI滤波电路120的第二输入端用于连接市电AC的零线N，EMI滤波电路120的第一输出端连接整流桥BD1的第一输入端，EMI滤波电路120的第二输出端连接整流桥BD1的第二输入端。整流桥BD1的第一输出端连接泄放电路130的输出端，所述泄放电路的两个电压输入端分别连接变压器T1的初级绕组的第一端与第二端，整流桥BD1的第二输出端用于接地。电源管理电路的输入端连接该初级绕组的第一端，电源管理电路140的电源端连接变压器T1的辅助绕组的第一端，所述变压器的辅助绕组的第二端用于接地。变压器T1的次级绕组用于连接LED光源。

上述LED可控硅调光电路，市电AC经过可控硅调光器后，再经过EMI滤波电路，EMI滤波电路120用于抑制电源工作时的传导和辐射干扰。经过整流桥BD1，电流流经泄放电路130，泄放电路130用于改善可控硅导通时的导通电流和衰减EMI滤波器件震荡所产生的震荡电流，使得调光稳定、不闪烁。再经过变压器T1和电源管理电路140，从而调节输出电流，实现调光。

如图1和图2所示，在其中一实施例中，泄放电路130包括泄放模块131、射极跟随模块132和分压限流模块133，其中，泄放模块131分别连接整流桥BD1的第一输出端和射极跟随模块132，射极跟随模块132连接分压限流模块133，分压限流模块133还分别连接该初级绕组的第一端与第二端。

请结合图1、图2和图3，在其中一实施例中，泄放模块131包括第一电压输入端Vg、第二电压输入端、MOS管Q2及并联的电阻R1和电阻R2，MOS管Q2的漏极连接整流桥BD1的第一输入端，MOS管Q2的源极连接第二电压输入端，MOS管Q2的栅极连接第一电压输入端Vg，并联的电阻R1和电阻R2两端分别连接MOS管Q2的漏极和MOS管Q2的源极，第二电压输入端Vb连接该变压器T1的初级绕组的第一端。

射极跟随模块包括电阻R23、三极管Q4、电阻C12和电阻R3，三极管Q4的发射极连接MOS管Q2的栅极，三极管Q4的集电极连接MOS管Q2的源极，三极管Q4的基极连接分压限流模块133，电阻R23的两端分别连接三极管Q4的发射极和三极管Q4的基极，电容C12的两端分别连接三极管Q4的发射极和三极管Q4的集电极，电阻R3与电容C12并联。射极跟随模块用于通过三极管Q4和电容C12减少输入电压信号Vcb对输出信号Vgb的干扰，使得Vgb的电压更稳定，动态响应更好。

分压模块包括第三电压输入端Vc、第四电压输入端Va、电阻R4、电阻R31、稳压管Z2和稳压管Z3，稳压管Z3的阳极连接第二电压输入端Vc，稳压管Z3的阴极分别连接三极管Q4的基极和第三电压输入端Vc，电阻R4的两端分别连接第三电压输入端Vc和第二电压输入端Vb，稳压管Z2的阳极通过电阻R31连接第三电压输入端Vc，稳压管Z2的阴极连接第四电压输入端Va，第四电压输入端Va连接该初级绕组的第二端。分压模块用于将第四电压输入端Va的电压进行分压、限流后，得到一个合适的电压Vcb。Vcb的电压再经过电阻R3和R23分压出来栅极电压Vgb。

可以说明的是，发明人通过抓取一些工作波形体现工作原理。当输入的可控硅在最大调光位置时，输入端电压Vin的波形如图10所示，此时MOS管Q2的漏极和源极之间的电压Vds经二极管D1整流之后，得到如图11所示的电压Vab。电压Vab经过稳压管Z2和电阻Z3的分压，以及电阻R4和电阻R31的限流，得到电压Vcb；Vcb的电压信号，再经过射极跟随电路，此电路减少了输入电压信号Vcb对输出信号Vgb干扰的影响，使得Vgb的电压更稳定，动态响应更好。从图10和图11的波形图中可以看出，输入电压切相角变化和Vab、Vgb同步变化。从此时的Vgb波形来看，MOS管Q2大部分时间是导通的，因此电路回路里的电流Iin，大部分流经MOS管Q2，只有极少一部分电流流经电阻R1和电阻R2。所以此时LED照明设备在可控硅最大调光位置的时候，电源的效率既得到了提高，调光效果又能得到满足。

同样，可控硅调光器在最小位置的时候，此时输入端电压Vin的波形如图11所示。图12为Vab和Vgb的波形对比图，即Vds电压经过整流、分压后，得到如图12所示的Vab和Vgb。从Vgb的波形来看，此时MOS管Q2关断时间最长，因此在最小调光的时候，回路的输入电流Iin，极大部分流经电阻R1和电阻R2。根据图11和图12可知，切相角与Vab，Vgb同步变化。这样，在最小调光的时候，加大了电阻R1和电阻R2的损耗，维持可控硅导通电流，LED照明在最小调光的时候，也没有闪烁和异常噪音。

例如，当灯具接入到可控硅调光器时改变交流输入电压的切相角，电压Vab的导通角会因为输入电压切相角改变而同步改变，这样MOS管Q2的栅极波形Vgb随着输入电压切相角的变压而变化，MOS管Q2的开关闭合时间长短随可控硅调光输入电压切相角变化。可控硅改变输入电压的切相角越大，栅极Vgb的高电平的时间就越短，MOS管Q2的关断的时间就越长，回路里的电流流经电阻R1和电阻R2的损耗就越大，可控硅的维持电流变得稳定，调光效果变得更好；可控硅改变输入电压的切相角越小，MOS管Q2栅极为高电平的时间就越长，MOS管Q2的关断的时间就越短，回路里的电流流经电阻R1和电阻R2损耗就越小，而MOS管Q2导通阻值很小，这样电源效率得到了提高，又保证了调光效果。

其中，电压Vab为第四电压输入端和第二电压输入端之间的压差，即Vab＝Va-Vb；同理，Vgb＝Vg-Vb。

如图4所示，在其中一实施例中，LED可控硅调光电路还包括RC阻尼电路，RC阻尼电路包括串联的电阻R9和电容C1，初级绕组的第一端通过电阻R9连接电容C1的一端，电容C1的另一端用于接地。RC阻尼电路衰减了可控硅导通时的导通电流和EMI滤波器件发生的震荡所产生的震荡的电流，使得可控硅调光器110调光稳定，避免LED灯闪烁。

在其中一实施例中，LED可控硅调光电路还包括“π”形滤波电路，“π”形滤波电路包括电容C2、电容C3及电感L3，电感L3的两端分别连接泄放电路130的一个电压输入端及初级绕组的第一端，电感L3的两端还分别用于通过电容C2及电容C3接地。“π”形滤波电路用于增强RC阻尼电路的衰减震荡电流的作用。例如，电感L3的两端分别连接泄放电路130的第一电压输入端及初级绕组的第一端；或者，电感L3的两端分别连接泄放电路130的第二电压输入端及初级绕组的第一端。

在其中一实施例中，LED可控硅调光电路还包括二极管D3，二极管D3的阳极连接泄放电路，二极管D3的阴极通过电感L3连接初级绕组的第一端。例如，所述LED可控硅调光电路还包括二极管D3，所述二极管D3的阳极连接所述泄放电路与所述电感L3相连接的一个电压输入端，所述二极管D3的阴极通过所述电感L3连接所述初级绕组的第一端。例如，所述二极管D3设置于所述泄放电路与所述初级绕组的第一端所连接的一个电压输入端及所述电感L3之间，且所述二极管D3的阳极连接所述泄放电路与所述电感L3相连接的一个电压输入端，所述二极管D3的阴极通过所述电感L3连接所述初级绕组的第一端。例如，所述二极管D3设置于所述泄放电路的第一电压输入端及所述电感L3之间，且所述二极管D3的阳极连接所述泄放电路与所述电感L3相连接的第一电压输入端，所述二极管D3的阴极通过所述电感L3连接所述初级绕组的第一端。又如，所述二极管D3设置于所述泄放电路的第二电压输入端及所述电感L3之间，且所述二极管D3的阳极连接所述泄放电路与所述电感L3相连接的第二电压输入端，所述二极管D3的阴极通过所述电感L3连接所述初级绕组的第一端。

如图5所示，在其中一实施例中，LED可控硅调光电路10还包括RCD吸收电路170，RCD吸收电路170包括第五电压输入端Vd、电阻R12、电阻R19、电容C4和二极管D1，电容C4的一端连接初级绕组的第一端，电容C4的另一端分别连接二极管D1的阴极和第四电压输入端，二极管D1的阳极通过第五电压输入端Vd连接初级绕组的第二端。电阻R12和电阻R19分别与电容C4并联。第五电压输入端Vd的电压经过二极管D1整流，电容C4、电阻R12和电阻R19滤波后，变成平滑的半波电压Vab。

如图6所示，在其中一实施例中，LED可控硅调光电路10还包括输出整流电路180，输出整流电路180包括二极管D6及并联的电容C13和电阻R27，二极管D6的阳极连接变压器T1的次级绕组的第一端，二极管D6的阴极用于连接LED光源210的正极。并联的电容C13和电阻R27两端分别连接二极管D6的阴极和次级绕组的第二端，次级绕组的第二端还用于连接LED光源210的负极。输出整流电路的C13和二极管D6对电路进行整流，用于给LED光源210供电。

如图7和图9所示，在其中一实施例中，电源管理电路140包括电源管理芯片U1、VCC稳压电路141和开关控制电路142，电源管理芯片U1的输入引脚连接初级绕组的第一端，电源管理芯片U1的输出引脚及电源管理芯片U1的电流反馈引脚分别连接开关控制电路142，电源管理芯片U1的电源引脚通过VCC稳压电路141连接辅助绕组的第一端，辅助绕组的第二端用于接地，初级绕组的第二端还通过开关控制电路接地。

如图8和图9所示，在其中一实施例中，电源管理电路140还包括过温保护电路144及快速启动电路143，过温保护电路144分别连接电源管理芯片U1的电流反馈引脚及VCC稳压电路141，快速启动电路143分别连接电源管理芯片U1的输入引脚及初级绕组的第一端。过温保护电路144具体的连接结构如图9所示。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。