一种可控硅调光线性恒流电路的制作方法

本实用新型涉及线性恒流驱动领域，尤其涉及一种具有调光全过程抑制频闪功能的可控硅调光线性恒流电路。

背景技术：

可控硅调光电路是采用相位控制方法来实现调光，输入交流整流后不能直接加电解电容来滤波。所以在整流滤波后，电路中仍然存在交流成分的纹波电流，纹波电流叠加在输出直流上，具有不同的频率和曲线。该纹波电流会使LED灯珠的功率产生波动，造成LED的光通量发生变化，此种光通量的波动就是频闪。光源频闪对人的视觉系统有刺激作用，会产生不舒适的感觉。通常闪烁按人的感受分为可见闪烁和不可见闪烁。频率大于100Hz时，人眼感受不到闪烁现象，但仍会造成眼睛疲劳、头痛等，这就是频闪导致的后果。而室内照明LED灯具直接用于50Hz或60Hz交流电。它的频闪为100Hz或120Hz。

另外，传统的开关电源方式的切相角调光电路存在EMI问题。开关电源本身处于50KHZ-100KHZ的工作频率，由功率开关管MOSFET和功率储能电感的导通-储能、截止-释能维持能量传递，功率开关管的开关动作产生EMI噪声。电源为了通过EMI认证则需要增加成本，加入EMI滤波器元器件。但线性电源不存在功率开关管的开关动作，不会产生EMI噪声污染，最省的或者无需EMI滤波器即可通过EMI认证。

可见，现有的可控硅调光驱动电源普遍存在频闪、调光噪音问题。而无频闪恒流电源普遍用于非调光室内通用照明。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种低噪声的具有调光全过程抑制频闪功能的可控硅调光线性恒流电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种可控硅调光线性恒流电路，包括滤波整流电路、泄放电路、第一恒流输出控制电路、第二恒流输出控制电路、第三恒流输出控制电路、串并联转换电路、与第一LED负载并联的第一LED滤波电路、与第二LED负载并联的第二LED滤波电路；所述滤波整流电路的一端与可控硅调光器连接，所述滤波整流电路的另一端与第一恒流输出控制电路、第二LED负载连接，第一恒流输出控制电路与第一LED负载连接，第二恒流输出控制电路与第二LED负载、第一LED负载连接，第一恒流输出控制电路和第二恒流输出控制电路之间通过串并联转换电路连接，所述泄放电路同时与滤波整流电路、第二恒流输出控制电路连接，所述第三恒流输出控制电路设置于滤波整流电路与泄放电路之间的包含串并联转换电路的通路中。

可选的，第一LED滤波电路包括与分别第一LED负载并联的第一电解电容、第一放电电阻，第二LED滤波电路包括分别与第二LED负载并联的第二电解电容、第二放电电阻。

可选的，第一恒流输出控制电路与滤波整流电路之间设置有第一抗浪涌电路，第二LED负载与第二恒流输出控制电路之间设置有第二抗浪涌电路。

可选的，第一抗浪涌电路包括二极管D1，第二抗浪涌电路包括二极管D2。

可选的，串并联转换电路包括二极管D3，所述第一恒流输出控制电路包括运算放大器U1、电阻R1、开关管M1，第二恒流输出控制电路包括运算放大器U2、电阻R2、开关管M2，第三恒流输出控制电路包括运算放大器U3、电阻R3、开关管M3，

滤波整流电路的正输出端连接至二极管D1的正极以及通过第二LED负载连接至二极管D2、二极管D3的正极，二极管D1的负极通过开关管M1连接至电阻R1的第一端，运算放大器U1的同相输入端接收参考电压Vref1，运算放大器U1的输出端连接开关管M1的控制端，运算放大器U1的异相输入端连接电阻R1的第一端，二极管D3的负极通过开关管M3连接至电阻R3的第一端，运算放大器U3的同相输入端接收参考电压Vref3，运算放大器U3的输出端连接开关管M3的控制端，运算放大器U3的异相输入端连接电阻R3的第一端，电阻R3的第二端连接电阻R1的第一端，电阻R1的第二端通过第一LED负载连接至电阻R2的第一端，二极管D2的负极通过开关管M2连接至电阻R2的第一端，运算放大器U2的同相输入端接收参考电压Vref2，运算放大器U2的输出端连接开关管M2的控制端，运算放大器U2的异相输入端连接电阻R2的第一端，电阻R2的第二端连接至泄放电路。

可选的，所述泄放电路包括运算放大器U4、电阻R4、电阻R7、开关管M4，滤波整流电路的正输出端依次通过电阻R7、开关管M4连接至电阻R4的第一端，运算放大器U4的同相输入端接收参考电压Vref4，运算放大器U4的输出端连接开关管M4的控制端，运算放大器U4的异相输入端连接电阻R4的第一端，电阻R4的第一端还连接所述第二恒流输出控制电路，电阻R4的第二端连接滤波整流电路的负输出端。

可选的，所述滤波整流电路包括绕线电阻FR1、安规电容CX1、整流桥DB1，整流桥DB1的正输入端经由绕线电阻FR1、可控硅调光器连接火线，整流桥DB1的负输入端连接零线，安规电容CX1分别与整流桥DB1的正输入端、负输入端连接，泄放电路连接在整流桥DB1的正输出端和负输出端之间。

可选的，所述整流桥DB1的正输入端、负输入端还连接有一防雷器件RV1。

实施本实用新型的可控硅调光线性恒流电路，具有以下有益效果：

第一，在可控硅调到高导通角时，两个LED负载串联，在可控硅调到低导通角时，两个LED负载并联，以提升LED负载的开启占空比，从而使得LED滤波电路抑制频闪的功能得以实现，从而实现调光全过程抑制频闪。

第二，在获得良好调光功能的同时，可控硅调光不存在令人头痛的噪音问题，也没有EMI噪声污染，可替代白炽灯，实现基于可控硅控制的室内照明光源驱动，而且节省EMI元器件，低成本。

第三、同相输入电压电流，功率因数高，功率因数大于0.95，工作在工频交流电下，无电网污染更环保。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是本实用新型可控硅调光线性恒流电路的结构框图；

图2是本实用新型实施例一的电路原理图；

图3是本实用新型实施例二的电路原理图；

图4是本实用新型实施例三的电路原理图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的典型实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，词语“相等”、“相同”“同时”或者其他类似的用语，不限于数学术语中的绝对相等或相同，在实施本专利所述权利时，可以是工程意义上的相近或者在可接受的误差范围内。词语“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型总的思路是：利用串并联转换电路实现两个LED电路的串并联切换。一方面，在可控硅调到高导通角时，串并联转换电路导通，两个LED负载串联，两个LED负载共同通过第三个恒流输出控制电路控制实现恒流；另一方面，在可控硅调到低导通角时，串并联转换电路断开，两个LED负载并联，且两个LED负载通过两个恒流输出控制电路分别对应控制实现恒流，以提升LED负载的开启占空比，从而使得LED滤波电路抑制频闪的功能得以实现，从而实现调光全过程抑制频闪。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参考图1，是本实用新型可控硅调光线性恒流电路的结构框图。

本实用新型的可控硅调光线性恒流电路包括：滤波整流电路1、泄放电路2、第一恒流输出控制电路31、第二恒流输出控制电路32、第三恒流输出控制电路33、串并联转换电路4、与第一LED负载并联的第一LED滤波电路51、与第二LED负载并联的第二LED滤波电路52；所述滤波整流电路1的一端与可控硅调光器连接，所述滤波整流电路1的另一端与第一恒流输出控制电路31、第二LED负载连接，第一恒流输出控制电路31与第一LED负载连接，第二恒流输出控制电路32与第二LED负载、第一LED负载连接，第一恒流输出控制电路31和第二恒流输出控制电路32之间通过串并联转换电路4连接，所述泄放电路2同时与滤波整流电路1、第二恒流输出控制电路32连接，所述第三恒流输出控制电路33设置于滤波整流电路1与泄放电路2之间的包含串并联转换电路4的通路中。

在可控硅调到高导通角时，串并联转换电路4导通，两个LED负载串联，在可控硅调到低导通角时，串并联转换电路4断开，两个LED负载并联，以提升LED负载的开启占空比，从而使得LED滤波电路抑制频闪的功能得以实现，从而实现调光全过程抑制频闪。

下面将结合具体实施例详细说明本实用新型的实现方式。

实施例一

参考图2，实施例一中第一LED滤波电路51包括与分别第一LED负载并联的第一电解电容E1、第一放电电阻R5，第二LED滤波电路52包括分别与第二LED负载并联的第二电解电容E2、第二放电电阻R6。

较佳的，第一恒流输出控制电路31与滤波整流电路1之间设置有第一抗浪涌电路61，第二LED负载与第二恒流输出控制电路32之间设置有第二抗浪涌电路62。

本实施例中，所述滤波整流电路1包括绕线电阻FR1、安规电容CX1、整流桥DB1、防雷器件RV1，所述泄放电路2包括运算放大器U4、电阻R4、电阻R7、开关管M4，第一抗浪涌电路61包括二极管D1，第二抗浪涌电路62包括二极管D2，串并联转换电路4包括二极管D3，所述第一恒流输出控制电路31包括运算放大器U1、电阻R1、开关管M1，第二恒流输出控制电路32包括运算放大器U2、电阻R2、开关管M2，第三恒流输出控制电路33包括运算放大器U3、电阻R3、开关管M3。其中，开关管M1-M4，都是采用的NMOS管。

具体的，整流桥DB1的正输入端经由绕线电阻FR1、可控硅调光器连接火线，即L线，整流桥DB1的负输入端连接零线，即N线，安规电容CX1和防雷器件RV1分别与整流桥DB1的正输入端、负输入端连接，整流桥DB1的正输出端依次通过电阻R7、开关管M4连接至电阻R4的第一端，运算放大器U4的同相输入端接收参考电压Vref4，运算放大器U4的输出端连接开关管M4的栅极，运算放大器U4的异相输入端连接电阻R4的第一端，电阻R4的第二端连接整流桥DB1的负输出端。整流桥DB1的正输入端还连接至二极管D1的正极以及通过第二LED负载连接至二极管D2、二极管D3的正极，二极管D1的负极通过开关管M1连接至电阻R1的第一端，运算放大器U1的同相输入端接收参考电压Vref1，运算放大器U1的输出端连接开关管M1的栅极，运算放大器U1的异相输入端连接电阻R1的第一端，二极管D3的负极通过开关管M3连接至电阻R3的第一端，运算放大器U3的同相输入端接收参考电压Vref3，运算放大器U3的输出端连接开关管M3的栅极，运算放大器U3的异相输入端连接电阻R3的第一端，电阻R3的第二端连接电阻R1的第一端，电阻R1的第二端通过第一LED负载连接至电阻R2的第一端，二极管D2的负极通过开关管M2连接至电阻R2的第一端，运算放大器U2的同相输入端接收参考电压Vref2，运算放大器U2的输出端连接开关管M2的栅极，运算放大器U2的异相输入端连接电阻R2的第一端，电阻R2的第二端连接至电阻R4的第一端。

需要说明的是，抗浪涌器件和防雷器件可根据实际使用场合省略或用其他具有类似功能的器件替代。本文中所提到的开关管包括各种等效开关电子器件，不限于二极管或者三极管。

本实施例的工作原理如下：

将L线连接可控硅调光器接入市电电网，上电后电路开始工作。电流经绕线电阻FR1流入，由CX1滤波后经整流桥DB1整流，整流后高压经R7电阻降压后，通过U4和M4、R4组成泄放电路，并通过R4电阻设置一个恒定的泄放电流，用来使可控硅有一个稳定的最小维持电流保证可控硅能正常工作。电解电容E1、电解电容E2分别对第一LED负载、第二LED负载起到滤波作用，R5电阻、R6电阻分别为E1、E2的放电电阻。

当可控硅调光器工作在低导通角时，整流后的高压在在A点分为两路：一路电流经第二LED负载、二极管D2，再经过U2和M2、电阻R2组成的第二恒流输出控制电路32，然后通过R4电阻到整流后大地形成工作回路，此回路输出电流为ILED2＝Vref2/R2；另一路电流经二极管D1，再经过U1和M1、电阻R1组成第一恒流输出控制电路32，然后经过第一LED负载，通过R2电阻后经过R4电阻到整流后大地形成工作回路，此回路输出电流为ILED1＝Vref1/R1。同时，当调光器在低导通角时，C点电位高于B点电位，此时D3二极管反向截止。此时由B点到C点回路不通，故此时第一LED负载与第二LED负载为并联连接方式，此时输出电流峰值为Iout＝ILED1+ILED2；

当可控硅调光器往上调到高导通角时，此时B点电位相对于C点电位会逐渐升高，二极管D3正向导通，当B点电压大于C点电压6V后，U3和M3、电阻R3组成的第三恒流输出控制电路33开始工作。电流由B点经第三恒流输出控制电路33到达C点，会抬高C点电压，当Vref3*R1/R3>Vref1时，第一恒流输出控制电路31关闭，同时C点电流通过R1电阻经第一LED负载到R2，当Vref3*R2/R3>Vref2时，第二恒流输出控制电路32关闭，当第一恒流输出控制电路31和第二恒流输出控制电路32均关闭时，此时整个电流回路变为A点电流经第二LED负载、D3、第三恒流输出控制电路33、R1、第一LED负载、R2、通过R4电阻到整流后大地形成工作回路，此时输出峰值电流为Vref3/R3。

当可控硅调光器从低导通角调整到高导通角时，LED负载恒流输出电流逐渐变大,此时电流流经R4时，会减小泄放电流直到关闭泄放电流，此电路结构可有效的提高电源驱动效率；当可控硅调光器调到低导通角后，LED负载恒流输出电流会逐渐变小，流经R4后无法使泄放电路关闭，泄放回路恢复工作，可在小导通角时、LED负载工作在轻载状态，补偿可控硅所需之最小维持电流，不异常关断可控硅调光器产生闪烁。

实施例二

参考图3是本实用新型实施例二的电路原理图。实施例二与实施例一的不同在于，第三恒流输出控制电路33的位置不同。本实施例中将第三恒流输出控制电路33设置在整流桥DB1的正输出端之后，第二LED负载以及第一恒流输出控制电路31之前。本实施例中第三恒流输出控制电路33具体的电路结构可以参考实施例一，此处不再赘述。

实施例三

图4是本实用新型实施例三的电路原理图。实施例三给出了第三恒流输出控制电路33的另一种位置设置方式。本实施例中将第三恒流输出控制电路33设置在电阻R2与泄放电路2中的电阻R4之间，另外，本实施例还在电阻R2和第三恒流输出控制电路33设置了第三抗浪涌电路63，第三抗浪涌电路63具体为一二极管D4。同理，本实施例中第三恒流输出控制电路33具体的电路结构可以参考实施例一，此处不再赘述。

综上所述，实施本实用新型的可控硅调光线性恒流电路，具有以下有益效果：第一，在可控硅调到高导通角时，两个LED负载串联，在可控硅调到低导通角时，两个LED负载并联，以提升LED负载的开启占空比，从而使得LED滤波电路抑制频闪的功能得以实现，从而实现调光全过程抑制频闪。第二，在获得良好调光功能的同时，可控硅调光不存在令人头痛的噪音问题，也没有EMI噪声污染，可替代白炽灯，实现基于可控硅控制的室内照明光源驱动，而且节省EMI元器件，低成本。第三、同相输入电压电流，功率因数高，功率因数大于0.95，工作在工频交流电下，无电网污染更环保。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。