一种利用电源开关实现调光的电路和灯具的制作方法_4

文档序号:10213708阅读:来源:国知局
理子单元的输入端为输出电流控制单元220的输入端、连接状态机Ul的输出端,所述信号处理子单元的第一输出端通过功率开关驱动子单元连接功率开关管Q7的栅极,所述信号处理子单元的第二输出端连接第二比较器Q8的反相输入端,所述第二比较器Q8的输出端连接信号处理子单元的反馈输入端,所述功率开关管Q7的源极连接第二比较器Q8的正相输入端、输入电压检测模块40的输入端、还通过第二电阻R2接地,所述功率开关管Q7的漏极为输出电流控制单元220的输出端、连接第一二极管D2的正极和电感LI的一端。
[0070]由此可知,所述输出电流控制单元220通过改变输入到功率开关管Q7栅极的信号的占空比和/或电感电流的方式使得电源转换模块30输出特定的输出电流,从而实现对光源的调光。
[0071]所述整流滤波单元110包括整流桥和第三电容C3,所述整流桥的输出正极连接第三电容C3的一端、第一电阻Rl的一端、第一二极管D2的负极和第二电容C2的一端,所述整流桥的输出负极接地,所述第三电容C3的另一端接地。
[0072]请一并参阅图3,电源开关SI长时间断开后,第一电阻Rl —端的电压Vin (第一供电电压)与供电单元120的输出电压VCC都将会下降到低电压。当电源开关SI闭合后,Vin上升为高电压,并且会通过第一电阻Rl (启动电阻)对第一电容Cl进行充电,VCC开始上升,VCC上升斜率为Kl= (Vin-VCC) /(R1*C1)。在VCC上升到Voff以前,第一比较器Ql的输出Vreset为低电平,对所有控制模块进行复位,S卩,计时器Tl被清零,状态机Ul被复位成初始状态(第一状态),等待VCC上升到Von使得第一滞回比较器Q2的输出Vwork出现从低电平到高电平的时钟信号触发状态机Ul进入第二状态。图4为本实用新型中状态机Ul的转换图,Pl为初始状态,P2为第二状态,P3为第三状态,分别对应电源转换模块30输出10%的电流,100%的电流,40%的电流,每经过一次快速的断开/闭合电源开关SI的调光操作,使Vwork出现一个上升沿使状态机Ul跳转到下一状态,输出相应的电流给光源;为了使得第一次输出100%的电流,需要在VCC低于Voff时把状态机Ul复位成初始状态PlJb时Vwork信号为低电平,输出电流控制单元220停止工作,直到VCC上升到Von后由Vwork信号上升沿把状态机Ul的状态改为第二状态P2,同时输出电流控制单元220开始工作,使电源转换模块30输出对应100%的电流。
[0073]当VCC上升到满足Vhigh〈VCC〈Von,第一滞回比较器Q2输出低电平,第二滞回比较器Q3输出高电平使得第二与门Q6的输出Vdis为高电平,放电模块50以大小为第一电流的电流对VCC放电,导致VCC上升斜率减小,此时VCC上升斜率变为K2=[ (Vin-VCC) /R1-12]/C1,由于Vin较高(Vin-VCC)/Rl大于12,故VCC能继续上升;当VCC上升到Von时,第一滞回比较器Q2的输出Vwork从低电平变为高电平产生一上升沿触发状态机Ul改变为状态P2,同时Vdis变为低电平停止对VCC放电以减小功耗;输出电流控制单元220和电源转换模块30开始工作。在VCC从VofT上升到Von期间计时器Tl在计时,但是通常VCC从Voff上升到Von所需时间(本实用新型小于I秒)小于计时器Tl的定时时间(即预定时间,为4秒),故计时器Tl没到计时结束已经被Vwork信号复位,故不会产生对状态机Ul复位的信号。
[0074]输出电流控制单元220中的信号处理子单元接受到状态机Ul输出的状态信号(输出电流需求信息),根据预先设定好的方法,通过调整合适的Vth和/或PffM信号的占空比和/或开关频率输出到电源转换模块30,使得电源转换模块30输出预定好的电流。
[0075]本实例中输入电压检测模块40是通过检测Vcs信号的上升斜率判断Vin电压是否掉电,其原理是:Vcs的上升斜率K3=R2* (Vin-Vout)/LI,其波形如图5所示;对于某一特定设计R2,Vout和LI均为已知恒定参数,故上升斜率K3与(Vin-Vout)成正比,可通过检测K3的数值间接得到Vin的情况。当K3小于某一设定数值说明Vin出现掉电(电源开关SI断开),输入电压检测模块40输出一放电信号至放电模块50使得放电模块50以大小为
Il的电流对VCC进行快速的放电,VCC电压快速从钳位电压Vclamp下降到Vstop (VCC小于Vstop使得第一滞回比较器Q2输出低电平停止输入电压检测模块40的工作,Il通路停止放电),如图3电源开关SI断开时刻的波形,此后尽管电解电容上有残余电压对第一电容Cl进行充电,但是此时Vdis为高电平,放电模块50以第一电流对第一电容Cl进行放电,此放电电流大于残余电流对第一电容Cl的充电电流,故VCC电压继续下降,直到下降到Vlow,此后Vdis变为低电平,12通路停止放电,VCC电压由于残余电压对第一电容Cl的充电而变为上升,直到上升到Vhigh,12通路再次对VCC放电而变为下降,当VCC再次下降到Vlow,12放电通路再次关闭,如果此时残余电压足够大时,VCC不断的在Vhigh与Vlow之间变化,当残余电压减小到充电电流小于其它功能模块的用电,VCC电压缓慢下降,在VCC下降到Voff以前,且计时器Tl计时结束之前如果电源开关SI再次闭合,VCC电压将快速上升到Von,其过程与最初上电过程相同,当VCC上升到Von,第一滞回比较器Q2输出一上升沿使状态机UI跳转到下一输出状态,系统输出对应的电流(本实例中对应第三状态,输出电流为第二状态时的40%)。正是在Vhigh与Von之间增加一个第二电流源12的放电通路才能避免了残余电压把VCC充电至Von导致误触发状态机Ul ;而在Vlow与Voff之间关闭不必要的工作电流才能够使用较小的第一电容Cl达到较长的维持时间。至此完成了一次完整的调光过程,每次快速的电源开关SI断开/闭合将重复一次以上的调光过程,输出电流改变一次。
[0076]图3也展示了关机复位过程,当电源开关SI再次断开并且在预定时间Trst内不能再次闭合,计时器Tl将强行对状态机Ul进行复位(复位成初始状态),在状态机Ul被复位以后,无论之前状态机Ul处于何种状态,当电源开关SI再次闭合,系统再次工作时,状态机Ul必定工作于第一状态,并输出对应的电流。图3中,Vrst为状态机Ul的复位端的电压。
[0077]由此可知,本实用新型提供的利用电源开关实现调光的电路,与现有技术相比具有实现调光/调色的电路结构简单,成本低,可靠性强,一致性好的优点。
[0078]本实用新型提供的电源转换模块30有多种电路结构,请参阅图6,在实施例2中(上一实施例为实施例1),与实施I的不同在于电源转换模块30连接为升压结构,功率开关管Q7的源极电压Vcs的上升斜率变为K3=R2*Vin/Ll,输入电压检测模块40可以通过检测K3的数值得到Vin的电压情况,所述电路的其他模块以及调光原理与实施例1相同。
[0079]请参阅图7,在实施例3中,电源转换模块30连接为隔离flyback结构,功率开关管Q7的源极电压Vcs上升斜率变为K3=R2*Vin/Lp,输入电压检测模块40可以通过检测K3的数值得到Vin的电压情况,所述电路的其他模块以及调光原理与实施例1相同。
[0080]请参阅图8,在实施例4中,与实施例1的不同在于,输入电压检测模块与供电模块共用。图9为实施例4中,重要节点的波形。Vin由于电源开关SI断开而下降为低电压,VCC电压随之下降,所以可以通过检测VCC电压是否低于Vstop来判断电源开关SI是否断开;由于Vstop已经下降到Vstop故无需放电模块对VCC放电,放电模块50也就只需一路放电电路。实施例4中,电源转换模块30可以采用实施例1、实施例2和实施例3中任意一种电路结构。在实施例4中,其他模块及其调光原理与实施例1相同。
[0081]基于上述4个实施例,本实用新型还提供一种灯具,包括光源和如上所述的利用电源开关实现调光的电路。由于所述灯具的结构、调光原理在上述实施例中已进行了详细描述,在此不再赘述。
[0082]可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可
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