宽输入电压切相调光电路的制作方法

本发明涉及一种切相调光电路，尤其是涉及一种宽输入电压切相调光电路。

背景技术：

切相调光有着用户安装布线方便以及旧建筑内已铺设照明线路改造成具有调光功能的LED照明方案简单等优点而运用得越来越多。然而，目前的切相调光电源输入电压范围都比较窄，例如适用中国、欧洲、澳洲等地区的切相调光电源输入电压范围都是在170-265V内，适用于北美、日本等地区的切相调光电源输入电压范围都是在90-130V范围内，缺少一种适用于全球大部分电网的输入电压范围在90-305V的切相调光电源。

技术实现要素：

本发明所要解决的问提是克服现有技术的不足，提供一种能使适用于全球大部分电网、输入电压范围可适应90-305V之间，并且适用于前切相和后切相的切相调光电源电路。

本发明的技术方案是：一种宽输入电压切相调光电路，它连接并工作在整体调光电路中，所述整体调光电路包括依次连接的切相调光器、调光电路、LED灯或LED灯具，所述切相调光器的输入端连接电源相线L，所述调光电路包括宽输入电压切相调光电路、开关电源、场效应管，所述切相调光器的输出端连接所述宽输入电压切相调光电路输入端的一端、所述开关电源输入端的一端，所述宽输入电压切相调光电路输入端的另一端、所述开关电源输入端的另一端连接电源零线N，所述开关电源输出正端与所述LED灯或LED灯具的正端连接，所述场效应管的源极和漏极串联在所述开关电源输出负端与所述LED灯或LED灯具的负端间，所述宽输入电压切相调光电路输出端连接所述场效应管的栅极。

所述宽输入电压切相调光电路包括二极管Ⅰ、二极管Ⅱ、电阻Ⅰ、电阻Ⅱ、电阻Ⅲ、电阻Ⅳ、晶体管、光电耦合器、PWM信号转换电路，所述二极管Ⅰ、二极管Ⅱ的正极分别连接电源的相线L、零线N，所述二极管Ⅰ、二极管Ⅱ的负极相连接并连接所述电阻Ⅰ的一端，所述电阻Ⅰ的另一端连接所述电阻Ⅱ的一端、所述晶体管的基极，所述电阻Ⅱ的另一端连接所述晶体管的发射极和电路共地，所述晶体管的集电极连接所述电阻Ⅲ的一端、所述光电耦合器中发光管的负极连接端，所述电阻Ⅲ的另一端连接所述光电耦合器中发光管的正极连接端、所述电阻Ⅳ的一端，所述电阻Ⅳ的另一端连接电源VCC，所述光电耦合器的控制输出端连接所述PWM信号转换电路的输入端，所述PWM信号转换电路的输出端连接所述场效应管的栅极。

所述PWM信号转换电路可以包括PWM信号转直流电信号电路和直流电信号转PWM信号电路，还可以是MCU信号转换电路。

本发明的有益效果是：由于本发明包括二极管Ⅰ、二极管Ⅱ、电阻Ⅰ、电阻Ⅱ、电阻Ⅲ、电阻Ⅳ、晶体管、光电耦合器、PWM信号转换电路，所述二极管Ⅰ、二极管Ⅱ的正极分别连接电源的相线L、零线N，所述二极管Ⅰ、二极管Ⅱ的负极相连接并连接所述电阻Ⅰ的一端，所述电阻Ⅰ的另一端连接所述电阻Ⅱ的一端、所述晶体管的基极，所述电阻Ⅱ的另一端连接所述晶体管的发射极和电路共地，所述晶体管的集电极连接所述电阻Ⅲ的一端、所述光电耦合器中发光管的负极连接端，所述电阻Ⅲ的另一端连接所述光电耦合器中发光管的正极连接端、所述电阻Ⅳ的一端，所述电阻Ⅳ的另一端连接电源VCC，所述光电耦合器的控制输出端连接所述PWM信号转换电路的输入端，所述PWM信号转换电路的输出端连接所述场效应管的栅极。本发明将输入的交流电信号通过所述二极管、二极管Ⅱ、电阻Ⅰ、电阻Ⅱ、电阻Ⅲ、电阻Ⅳ、晶体管、光电耦合器后，在所述光电耦合器的三极管端产生一个和整流后交流电同频率的PWM信号，斩波后的交流电决定PWM信号的占空比即脉冲宽度，且这个PWM信号的占空比和交流电的电压幅度没有关系，由于这个PWM信号的频率较低，如果直接用于调光控制，人眼会感觉到明显的频闪，并且不能实现0-100%的调光范围，所以所述PWM信号转换电路将这个PWM信号再转换成一个频率高于200Hz的PWM信号，且可以实现0-100%的调光范围，由于PWM信号和交流电的电压幅度没有关系，所以是一种能使适用于全球大部分电网、输入电压范围可适应90-305V之间，并且适用于前切相和后切相的切相调光电源。

附图说明

图1是本发明的系统结构方框示意图；

图2是本发明的电路原理示意图；

图3是本发明实施例1的电路示意图；

图4是本发明实施例2的电路示意图；

图5是本发明波形示意图。

具体实施方式

如图1至图5所示，一种宽输入电压切相调光电路，它连接并工作在整体调光电路中，所述整体调光电路包括依次连接的切相调光器1、调光电路2、LED灯或LED灯具3，所述切相调光器1的输入端连接电源相线L，所述调光电路2包括宽输入电压切相调光电路21、开关电源22、场效应管Q2，所述切相调光器1的输出端连接所述宽输入电压切相调光电路21输入端的一端、所述开关电源22输入端的一端，所述宽输入电压切相调光电路21输入端的另一端、所述开关电源22输入端的另一端连接电源零线N，所述开关电源22输出正端与所述LED灯或LED灯具3的正端连接，所述场效应管Q2的源极和漏极串联在所述开关电源22输出负端与所述LED灯或LED灯具3的负端间，所述宽输入电压切相调光电路21输出端连接所述场效应管Q2的栅极。

所述宽输入电压切相调光电路21包括二极管ⅠD1、二极管ⅡD2、电阻ⅠR1、电阻ⅡR2、电阻Ⅲ R3、电阻ⅣR4、晶体管Q1、光电耦合器U1、PWM信号转换电路201，所述二极管ⅠD1、二极管ⅡD2的正极分别连接电源的相线L、零线N，所述二极管ⅠD1、二极管ⅡD2的负极相连接并连接所述电阻ⅠR1的一端，所述电阻ⅠR1的另一端连接所述电阻ⅡR2的一端、所述晶体管Q1的基极，所述电阻ⅡR2的另一端连接所述晶体管Q1的发射极和电路共地，所述晶体管Q1的集电极连接所述电阻Ⅲ R3的一端、所述光电耦合器U1中发光管的负极连接端，所述电阻Ⅲ R3的另一端连接所述光电耦合器U1中发光管的正极连接端、所述电阻ⅣR4的一端，所述电阻ⅣR4的另一端连接电源VCC，所述光电耦合器U1的控制输出端连接所述PWM信号转换电路201的输入端，所述PWM信号转换电路201的输出端连接所述场效应管Q2的栅极。

所述PWM信号转换电路201可以包括PWM信号转直流电信号电路211和直流电信号转PWM信号电路212，还可以是MCU信号转换电路213。

本实施例中，图1所示为本发明的应用环境，图1中宽输入电压切相调光电路21为本发明。市电通过切相调光器1斩波后输入到切相调光电源2后分别输入到开关电源22和本发明即宽输入电压切相调光电路21，开关电源22转成一个恒压或恒流的直流电供给LED灯3，并给宽输入电压切相调光电路21提供供电，宽输入电压切相调光电路21把经过切相调光器1斩波后输入的交流电先转换成和整流后交流电同频率的PWM信号，然后再将PWM信号转换成一个频率大于等于200Hz的PWM信号，然后用这个PWM信号控制场效应管Q2 ，从而实现控制切相调光电源2的输出，来实现控制LED灯3的亮度。一般这个PWM信号的频率会大于等于200Hz，因为开关频率的周期大于5mS时人眼能感觉到灯光闪烁。

此处需要说明的是切相调光电源2包含本发明即所述宽输入电压切相调光电路21与开关电源22以及一些其他辅助电路，为了更好的说明本发明的原理，在图1、图3和图4中只列出了开关电源22、宽输入电压切相调光电路21、场效应管Q2，与本发明没有太多关联的电路就没有一一列出。另外开关电源22可以是具有主动PFC校正的开关电源也可以是无PFC校正的开关电源，当然这些都不是本发明的重点，在此就不做过多叙述。

本实施例中，如图2所示，所述二极管ⅠD1、二极管ⅡD2的阳极端分别连接切相调光电源的输入L、N端，所述二极管ⅠD1、二极管ⅡD2的阴极端连接所述电阻ⅠR1的一端，所述电阻ⅠR1的另一端连接所述电阻ⅡR2的一端和所述晶体管Q1的基极（或栅极），所述电阻ⅡR2的另一端、所述晶体管Q1的发射极（或源极）连接地，所述晶体管Q1的集电极（或漏极）连接所述电阻Ⅲ R3的一端和所述光电耦合器U1的发光二极管阴极端，所述电阻Ⅲ R3的另一端和所述光电耦合器U1的发光二极管阳极端连接所述电阻Ⅳ R4的一端，所述电阻Ⅳ R4的另一端连接供电VCC，所述光电耦合器U1的三极管端连接所述PWM信号转换电路201，所述PWM信号转换电路201转换并输出频率大于等于200Hz的PWM信号。

图3所示为本发明典型实施例1，典型实施例1中所述PWM信号转换电路201由PWM信号转直流电信号电路211和直流电信号转PWM信号电路212组成。斩波后的交流电一部分输入到开关电源22，另一部分输入到本发明即所述宽输入电压切相调光电路21。开关电源22通过能量转换输出一个恒压或者恒流的直流电，为LED灯3提供工作电压，并且为所述宽输入电压切相调光电路21提供工作电压。斩波后的交流电输入到所述宽输入电压切相调光电路21的所述二极管ⅠD1、二极管ⅡD2的阴极端，所述二极管ⅠD1、二极管ⅡD2进行整流，再经过所述电阻ⅠR1、电阻Ⅱ R2分压，并输入到晶体管Q1的基极（或栅极）。一旦所述晶体管Q1基极（或栅极）的电压达到导通电压，所述晶体管Q1就导通，供电VCC通过所述电阻Ⅳ R4、所述光电耦合器U1，再通过所述晶体管的集电极（或漏极）到发射极（或源极），再到地，形成一个电流回路，所述光电耦合器U1的发光二极管端发光，所述光电耦合器U1的三极管端导通，在所述光电耦合器U1的三极管端形成一个低电平；当所述晶体管Q1基极（或栅极）的电压低于导通电压，所述晶体管Q1截止，所述光电耦合器U1发光二极管端无电流通过，所述光电耦合器U1的三极管端也截止，在所述光电耦合器U1的三极管端形成一个高电平；当输入到晶体管Q1基极（或栅极）的电压又达到导通电压时，所述晶体管Q1再次导通，所述光电耦合器发光二极管端发光，所述光电耦合器三极管端再次导通，在所述光电耦合器U1的三极管端又形成一个低电平，如此反复，在所述光电耦合器U1的三极管端产生一个频率和整流后交流电的频率相同的PWM信号，PWM信号的反相脉冲宽度略等于斩波后的交流电正电压波形宽度，由此也可以看出PWM信号和交流电的电压幅度没有直接关系，因此本发明可以用在宽输入电压的切相调光电源中，90-305V输入电压范围内均可适用。所述电阻Ⅲ R3并联在所述光电耦合器U1的发光二极管两端起到分流作用。由于一般使用的交流电的频率都在47-63Hz内，这个频率较低，所以所述光电耦合器U1的三极管端产生的PWM信号频率也比较低，如果直接用于控制灯光人眼容易发现闪烁，所以需要将PWM信号再转换成频率更高的PWM信号。所述光电耦合器U1三极管端产生的PWM信号，输入到所述PWM信号转换电路201的所述PWM信号转直流电信号电路211，所述PWM信号转直流电信号电路211一般情况下会先将PWM信号反相，然后通过积分电路等方式将PWM信号转换成直流电信号，然后再将直流电信号进行电压调整，所述PWM信号转直流电信号电路211输出一个经过调整的直流电信号提供给所述直流电信号转PWM信号电路212，所述直流电信号转PWM信号电路212再将直流电信号转换成一个频率大于等于200Hz的PWM信号，并用这个PWM信号去控制场效应管Q2的开和关，从而实现控制切相调光电源的输出，并实现控制LED灯3的亮度。所述直流电信号转PWM信号电路212可以是由运放等分离元件组成，也可以是由单片机和一些外围元件组成。

图4所示为本发明典型实施例2，和典型实施例1的不同点在于，所述PWM信号转换电路201是由MCU信号转换电路213组成，所述MCU信号转换电路213是由一个单片机和一些外围器件组成。在所述光电耦合器U1的三极管端产生的PWM信号输入到所述MCU信号转换电路213的单片机后，经过内部程序处理，直接可以利用PWM信号的占空比转换出一个相应占空比的PWM信号，且转换出的PWM信号同典型实施例1一样频率一般会大于等于200Hz。典型实施例2不用像典型实施例1那样，需要先将所述光电耦合器U1三极管端产生的PWM信号转换成直流电信号，再转换成频率大于等于200Hz的PWM信号，而是直接将PWM信号经过所述MCU信号转换电路213的单片机程序处理后就输出频率大于等于200Hz的PWM信号。

以下结合图5所示波形示意图，对本发明原理做进一步说明，图5中所示波形a为经前沿切相调光器斩波后的交流电再经过所述二极管ⅠD1、二极管ⅡD2整流后的波形，波形a的电压经过所述电阻ⅠR1、电阻Ⅱ R2分压后输入到所述晶体管Q1的基极（或栅极），控制所述晶体管Q1的开关，一般所述晶体管Q1的基极（或栅极）导通电压只有零点几伏到几伏，所以使得所述晶体管Q1的导通时间几乎等于波形a正电压波形宽度。当波形a的正电压波形分压后输入到所述晶体管Q1的基极（或栅极）时，所述晶体管Q1导通，所述光电耦合器U1发光二极管端发光，所述光电耦合器U1三极管端导通，所述光电耦合器U1三极管端产生一个低电平;当处于波形a零电压时，所述晶体管Q1截止，所述光电耦合器U1发光二极管不发光，所述光电耦合器U1三极管端截止，所述光电耦合器U1三极管端产生一个高电平；当波形a的下一个正电压波形到来时，所述晶体管Q1又导通，所述光电耦合器U1三极管端也因此导通，所述光电耦合器U1三极管端又产生一个低电平，如此反复，在所述光电耦合器U1三极管端将产生一个如图5中所示波形b的PWM信号，其频率和波形a的频率相同，由图5中所示波形a和波形b可以看出，这个PWM信号和交流电的电压幅度没有直接关系，因此能实现90-305V宽范围的输入电压。在典型实施例1 中所述PWM信号转换电路201的所述PWM信号转直流电信号电路211将波形b的PWM信号先反相后得到图5中所示波形c的PWM信号，然后经过积分电路或其他电路处理后转换成一个如图5中所示波形d的直流电信号，直流电信号的幅度和波形c所示的PWM信号的占空比成一定比例关系，所述PWM信号转直流电信号电路211并对直流电信号进行电压调整后输入到所述PWM信号转换电路201的所述直流电信号转PWM信号电路212，所述直流电信号转PWM信号电路212再将直流电信号转换成频率大于等于200Hz如图5中所示波形e的PWM信号，而这个PWM信号的占空比和直流电信号的幅值成一定比例关系，所述直流电信号转PWM信号电路212产生的如波形e所示的PWM信号将控制场效应管Q2的开和关，从而实现控制切相调光电源的输出，并实现控制LED灯3的亮度。而在典型实施例2中所述PWM信号转换电路201的所述MCU信号转换电路213，无需将波形b的PWM信号转换成直流电信号，而是通过单片机内部程序直接将波形b所示的PWM信号转换成一个频率大于等于200Hz如波形e所示的PWM信号。

综上所述，本发明可广泛运用于宽输入电压的切相调光电源中，任何在本发明的思路、内容中做修改、改进或等同替换都落入本发明的权利要求保护范围内。