一种可控硅调光控制电路和LED灯具系统的制作方法

本实用新型涉及可控硅调光领域，尤其是一种可控硅调光控制电路，还涉及一种LED灯具系统。

背景技术：

可控硅调光电源用于白炽灯，技术成熟，深受人们的喜欢，在人们的心目中用于灯具调光已根深蒂固，可控硅调光是靠斩波切相来实现调光的，可控硅用于调节白炽灯不会出现闪烁有两个原因，第一，白炽灯是纯阻性，其纯阻性可以保持可控硅的维持电流；第二，白炽灯是靠灯丝发热达到白炽状态来发光的，当切相时灯丝不会马上冷却，所以人眼不会感觉闪烁。

而当可控硅电源用于LED调光时，调光器并不一定支持LED驱动，因为LED可控硅电源调光效果很难像白炽灯那样令人满意；当可控硅用于调节LED时，存在几大难以解决的问题，第一，LED由于非纯阻性，不能保持可控硅的维持电流；第二，LED发光是靠电子与空穴复合得到的能量以光子的形式释放，掉电光子立即失去能量，所以会使可控硅出现多次重起造成闪烁，第三，白炽灯对电压要求不是很高，而LED则对电压要求相当高，如果超过额定电压10%，LED基本会马上坏掉，所以LED一般都要恒流。目前，普通的LED调光电源多以专业的芯片从前面检测输入的相位去调节电流，由于市面上的调光器所用的可控硅型型号不一，内部电路参数更是数不尽数，这就使得LED可控硅驱动芯片不能兼容所有的可控硅调光器，这是众多从事LED业界一直以来难以突破的一大难题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种适应多种不同可控硅调光器的可控硅调光控制电路，相应地，还提供了一种LED灯具系统。

本实用新型所采用的技术方案是：一种可控硅调光控制电路，包括恒压电路，用于为恒流电路、调光信号采集电路和控制电路提供稳定的电压；

恒流电路，用于接收控制电路的控制信号并输出相应的稳定的电流；

调光信号采集电路，用于采集可控硅调光器的调光信号并将其发送至控制电路；

控制电路，用于处理可控硅调光器的调光信号以输出控制恒流电路的控制信号；

所述恒压电路的输出端分别与恒流电路的第一输入端、调光信号采集电路的输入端和控制电路的第一输入端连接，所述调光信号采集电路的输出端与控制电路的第二输入端连接，所述控制电路的输出端与恒流电路的第二输入端连接。

进一步地，所述可控硅调光控制电路还包括反馈电路，所述恒流电路的输出端与反馈电路的输入端连接，所述反馈电路的输出端与控制电路的输入端连接。

进一步地，所述恒压电路包括整流桥、第一NMOS开关管、电源芯片、变压器和整流滤波电路，所述可控硅调光器与整流桥连接，所述整流桥与变压器连接，所述变压器分别与电源芯片、第一NMOS开关管和整流滤波电路连接，所述电源芯片与第一NMOS开关管连接。

进一步地，所述调光信号采集电路包括电压比较器和光耦，所述整流桥的输出端与电压比较器的同相输入端连接，所述电源芯片的输出端与电压比较器的电源端连接，所述电压比较器的输出端与光耦的输入端连接，所述光耦的输出端与控制电路的输入端连接。

进一步地，所述控制电路包括稳压器和单片机，所述整流滤波电路的输出端与稳压器的输入端连接，所述稳压器的输出端、光耦的输出端分别与单片机的输入端连接，所述单片机的输出端与恒流电路的输入端连接。

进一步地，所述恒流电路包括恒流源芯片和第二NMOS开关管，所述单片机的输出端与恒流源芯片的第一输入端连接，所述整流滤波电路的输出端与恒流源芯片的第二输入端连接，所述恒流源芯片的输出端与第二NMOS开关管连接。

进一步地，所述恒流源芯片包括MPS24894型号的恒流源芯片。

本实用新型所采用的另一技术方案是：一种LED灯具系统，包括可控硅调光器、LED灯具和所述的可控硅调光控制电路，所述可控硅调光器连接电源，所述可控硅调光器的输出端与可控硅调光控制电路的输入端连接，所述可控硅调光控制电路的输出端与LED灯具的输入端连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中一种可控硅调光控制电路中恒压电路为可控硅调光控制电路中的其他电路提供恒定的工作电压，控制电路控制恒压电路依然保持能量，保持可控硅的最小导通电流，调光信号采集电路采集可控硅调光器的调光信号并将其发送至控制电路处理，控制电路根据调光信号控制恒流电路的输出的稳定电流的大小，本实用新型的可控硅调光控制电路可适应不同的可控硅调光器，实用性高。

本实用新型的另一有益效果是：本实用新型中一种LED灯具系统，利用可控硅调光控制电路控制LED灯具的工作，LED灯具系统不仅对可控硅调光器的兼容性良好，而且对LED灯具的调光控制效果稳定。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

图1是本实用新型中一种可控硅调光控制电路的结构框图；

图2是本实用新型中一种可控硅调光控制电路的恒压电路的一具体实施例电路图；

图3是本实用新型中一种可控硅调光控制电路的调光信号采集电路的一具体实施例电路图；

图4是本实用新型中一种可控硅调光控制电路的调光信号采集电路的一具体实施例波形图；

图5是本实用新型中一种可控硅调光控制电路的控制电路的一具体实施例电路图；

图6是本实用新型中一种可控硅调光控制电路的恒流电路的一具体实施例电路图；

图7是本实用新型中一种LED灯具系统的结构框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种可控硅调光控制电路，参考图1，图1是本实用新型中一种可控硅调光控制电路的结构框图，

包括恒压电路，用于为恒流电路、调光信号采集电路和控制电路提供稳定的电压；

恒流电路，用于接收控制电路的控制信号并输出相应的稳定的电流；

调光信号采集电路，用于采集可控硅调光器的调光信号并将其发送至控制电路；

控制电路，用于处理可控硅调光器的调光信号以输出控制恒流电路的控制信号；

可控硅调光器连接电源，电源为市电；可控硅调光器的输出端与恒压电路的输入端连接，恒压电路的输出端分别与恒流电路的第一输入端、调光信号采集电路的输入端和控制电路的第一输入端连接，调光信号采集电路的输出端与控制电路的第二输入端连接，控制电路的输出端与恒流电路的第二输入端连接。

一种可控硅调光控制电路通过恒压电路为可控硅调光控制电路中的其他电路提供恒定的工作电压，控制电路控制恒压电路依然保持能量，保持可控硅的最小导通电流，调光信号采集电路采集可控硅调光器的调光信号并将其发送至控制电路处理，控制电路根据调光信号控制恒流电路输出的稳定电流的大小，本实用新型的可控硅调光控制电路可适应不同的可控硅调光器，实用性高。

作为技术方案的进一步改进，参考图1，图1是本实用新型中一种可控硅调光控制电路的结构框图，控硅调光控制电路还包括反馈电路，恒流电路的输出端与反馈电路的输入端连接，反馈电路的输出端与控制电路的输入端连接；增加反馈电路用于反馈恒流电路输出的电压的稳定情况至控制电路，则控制电路可调节恒流电路输出的电压更趋稳定。

作为技术方案的进一步改进，恒压电路包括整流桥、第一NMOS开关管、电源芯片、变压器和整流滤波电路，可控硅调光器与整流桥连接，整流桥与变压器连接，变压器分别与电源芯片、第一NMOS开关管和整流滤波电路连接，电源芯片与第一NMOS开关管连接。

参考图2，图2是本实用新型中一种可控硅调光控制电路的恒压电路的一具体实施例电路图，恒压电路通过功率因数（PF）高的电源芯片U2将输入电压降压并稳压输出。具体地，ACL端和ACN端为市电输入，经过保险丝F1后再由整流桥BD1整流；由二极管D1将输入电源隔离，防止变压器T1并联的电容产生干扰信号，对恒压电路的正常工作造成不良影响；电源芯片U2由变压器T1的辅助绕组供电以驱动第一NMOS开关管Q1；再由第八电阻R8、第十三电阻R13、第十五电阻R15和第六电容C6检查相位，使电源芯片U2能保持电压和电流同步，从而实现高PF；再经变压器T1降压后，变压器T1的次级再通过第三二极管D3和第二电解电容E2整流滤波，再由第一光耦U1（图2中的U1A、U1B）和可控精密稳压源U3形成反馈，使得恒压电路输出恒定的直流电压，即通过图2中的V1端、Fs端和Ui端输出电压。在本实施例中，控制电路在可控硅切相后，控制恒压电路仍然保持可控硅的最小导通电流，在次级部分电容依然保持能量，控制电路控制恒流电路仍然输出稳定的电流，以达到不闪烁的调光效果。

作为技术方案的进一步改进，调光信号采集电路包括电压比较器和光耦，所述整流桥的输出端与电压比较器的同相输入端连接，电源芯片的输出端与电压比较器的电源端连接，电压比较器的输出端与光耦的输入端连接，光耦的输出端与控制电路的输入端连接。

参考图3，图3是本实用新型中一种可控硅调光控制电路的调光信号采集电路的一具体实施例电路图，调光信号采集电路通过光耦U5将可控硅切相值传递到次级，继而传送至控制电路。控制电路一般会采用微处理器进行信号处理和系统控制，但微处理器很难准确检测市电的正弦波形，所以需要借助于运算放大器将其处理并整形，本实施例中，运算放大器采用电压比较器U4。恒压电路的Fs端为电压比较器U4供电，恒压电路的Ui端输入的是输入电源经整流桥整流后的信号，电源信号的频率由原来的50Hz的正负半周，变为100Hz的正电压波形，第二稳压二极管ZD2为电压比较器U4提供参考基准电压，输入信号经第十八电阻R18和第二十一电阻R21分压后进入电压比较器U4比较，当无可控硅调光器存在时，输入市电后，输入电压比较器U4的是一个正弦波，参考图4，图4是本实用新型中一种可控硅调光控制电路的调光信号采集电路的一具体实施例波形图，图4（a）为正常的市电波形，这时电压比较器U4输出占空比几乎接近100%；当市电归零或有可控硅调光器存在并且存在调光信号，如图4（b）、（c）所示，图4（b）为存在可控硅调光器并且存在切相时的波形，图4（c）为图4（b）的波形整流后的波形，市电的波形电压会出现一段低于设定的参考基准电压的波形，这时电压比较器U4输出的信号会在一定的时间内无电压，当电压比较器U4的同相输入端输入的电压超过反相输入端输入的参考基准电压时，电压比较器U4的输出端才会有电压输出，电压比较器U4的输出端输出一个100Hz的方波信号，如图4（d）所示，图4（d）为电压比较器U4输出的方波波形，则可以得出可控硅调光器切相的比值和电压比较器U4输出的波形的占空比成正比，电压比较器U4输出的方波信号携带可控硅的切相值信息，即调光信号，再由光耦U5将电压比较器U4的输出信号传到次级，经过图3中的Uo端，供控制电路处理。

作为技术方案的进一步改进，控制电路包括稳压器和单片机，整流滤波电路的输出端与稳压器的输入端连接，稳压器的输出端、光耦的输出端分别与单片机的输入端连接，单片机的输出端与恒流电路的输入端连接。

控制电路主要负责计算过零、切相值、读取内置能量释放表格，控制恒流部分输出电流。参考图5，图5是本实用新型中一种可控硅调光控制电路的控制电路的一具体实施例电路图，本实施例中，恒压电路的V1端给稳压器U6供电，稳压器U6采用输出电压为5V的稳压器，单片机采用ST公司的单片机STM8S103，稳压器U6给单片机STM1提高稳定的5V的工作电压，调光信号采集电路采集的方波信号通过Uo端输入单片机STM1中处理，处理后通过PWM端输出控制信号至恒流电路，控制恒流电路的工作；再通过Us端输入反馈电路返回的信号，反馈电路检测当前的输出电压是否稳定，如果不稳定，MCU则控制PWM占空比减小，从而降低电流，自然电压的波动率会减小。

实际使用时，单片机STM1需要进行数据处理，过程如下：如果单片机检测到有可控硅调光信号存在时，打开可控硅检测任务，由于市电的波形是一个正弦波，而正弦波分上半周和下半周，这样很容易根据正负半周的时间测量出当前的周期。假设已检测到当前周期为T，如果检测到当前调光器的输出信号是接近100%（无切相），那么其低电平的周期等于在归零时的时间，假设这个时间为TL，而这时的TL基本可以忽略不计，单片机通过算法计算可以判断是PWM为100%的输出；而当可控硅有切相存在时，这时这个低电平的TL时间会明显变长，那么输入PWM正占空比 =（T-TL）/T，从而可以得到有效的PWM，由于初级传过来的PWM频率较低，会使恒流电路的电流不稳定，再者前级PWM是一个线性，并不能准确控制次级能量释放的比例，所以需借助单片机进行运算处理以决定应当输出多少能量，MCU会做以下几个任务，第一：重新定义PMW波形的正占空比，第二：提高PWM输出频率，第三：根据US端反馈回来的信号自建能量释放表格，并校正之前的表格。事实上，恒压电路的能量先保存在第二电解电容E2上，这样可以保证可控硅在关闲时间内，恒流电路仍有能量存在。在单片机内部建立一个能量释放表格，通过当前检测到的PWM占空比、后级US电压波动率、查表对比等输出正确的PWM，保证恒流电路输出的电流在下次电容充电（能量到来之前）仍然有能量存在；另外，将输出的PWM频率提高，频率越高越不容易看到闪烁。

作为技术方案的进一步改进，恒流电路包括恒流源芯片和第二NMOS开关管，单片机的输出端与恒流源芯片的第一输入端连接，整流滤波电路的输出端与恒流源芯片的第二输入端连接，恒流源芯片的输出端与第二NMOS开关管连接。参考图6，图6是本实用新型中一种可控硅调光控制电路的恒流电路的一具体实施例电路图，恒压电路的V1端给恒流电路供电，控制电路的PWM端输入控制信号控制恒流电路的输出电流，控制信号即PWM信号，输出电流的大小取决于输入的PWM的占空比，当PWM为0%时恒流电路关闭，无电流输出，PWM为100%时电流输出最大；恒流源芯片包括MPS24894型号的恒流源芯片，通过恒流电路的输出端LED-和LED+与外接灯具连接，即可以实现对灯具的调光控制。

参考图6，图6是本实用新型中一种可控硅调光控制电路的恒流电路的一具体实施例电路图，反馈电路包括第二十八电阻R28和第二十九电阻R29，第二十八电阻R28和第二十九电阻R29分压后通过US端输出一个反馈信号给MCU，检测当前输出电压是否稳定。

一种LED灯具系统，参考图7，图7是本实用新型中一种LED灯具系统的结构框图，包括可控硅调光器、LED灯具和所述的可控硅调光控制电路，可控硅调光器连接电源，电源为市电；可控硅调光器的输出端与可控硅调光控制电路的输入端连接，即可控硅调光器的输出端与恒压电路的输入端连接，可控硅调光控制电路的输出端与LED灯具的输入端连接，即恒流电路的输出端与LED灯具的输入端连接。一种LED灯具系统利用可控硅调光控制电路控制LED灯具的工作，LED灯具系统不仅对可控硅调光器的兼容性良好，而且对LED灯具的调光控制效果稳定。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。