CN101707836B

CN101707836B - 一种通过电源开关调光的电路

Info

Publication number: CN101707836B
Application number: CN 200910222268
Authority: CN
Inventors: 葛良安; 华桂潮
Original assignee: Led One Hangzhou Co Ltd
Current assignee: Inventronics Hangzhou Co Ltd
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2029-11-12
Also published as: CN101707836A

Abstract

本发明公开了一种通过电源开关实现调光的电路，包括电网、电源开关S0、主电路、快速开关检测电路、计数器、逻辑控制电路、电流控制环和LED负载，快速开关检测电路检测电源开关S0快速动作次数，其输出结果给计数器，计数器将计数的结果输出给逻辑控制电路，经逻辑控制电路的逻辑控制，输出控制信号给电流控制环；电流控制环一方面根据采样的主电路输出电流信号对主电路进行恒流控制，另一方面对逻辑控制电路输出的控制信号进行处理，输出电流控制信号给主电路，通过主电路实现对输出电流的分级调节。本发明通过对电源开关的快速开关实现对LED、卤素灯等由开关电源作为驱动器的光源的分级调光，同时本明电路简单、成本低。

Description

一种通过电源开关调光的电路

技术领域

本发明涉及一种通过电源开关实现调光的电路。具体的说应该是一种利用电源开关的快速动作作为调光信号，实现对光源的分级调光。

背景技术

对于LED、卤素灯等由开关电源作为驱动器的光源，在驱动器不增加额外调光信号线的情况下实现低成本的调光功能，最常见方法是在电源线上串接可控硅调光器。但是利用可控硅实现对开关电源驱动器的调光要比白炽灯困难得多，开关电源驱动器通常是整流性负载而不是白炽灯的纯阻性负载，并且开关电源因电磁兼容的需要一般都在输入交流侧L、N线间有滤波电容，这就相当于为可控硅调光器增加了容性负载，这些都给可控硅调光应用于开关电源驱动器带来了很大的挑战，要克服这些挑战需要在驱动器的成本及效率上付出相当的代价。同时可控硅调光将大大降低驱动器的功率因数，造成对电网的谐波污染。

发明内容

本发明针对现有可控硅调光技术存在的上述问题，提出一种简单的利用电源开关实现调光的电路，实现了对LED、卤素灯等由开关电源作为驱动器的光源的低成本分级调光。

解决上述问题采用的技术方案是：一种通过电源开关实现调光的电路，包括电网，电源开关S0，主电路，快速开关检测电路，计数器，逻辑控制电路，电流控制环，LED负载，其特征在于：

所述的电网为主电路的输入，在主电路的输入侧还串联电源开关S0，所述的电源开关S0快速动作的次数，将决定主电路输出电流的等级大小；

所述的快速开关检测电路检测电源开关S0快速动作次数，其输出结果给计数器，计数器将计数的结果输出给逻辑控制电路，经逻辑控制电路的逻辑控制，输出控制信号给电流控制环中的开关管S1，……，S_N的第三端；电流控制环一方面根据采样的主电路输出电流信号对主电路进行恒流控制，另一方面其开关管S1，……，S_N由逻辑控制电路控制其通断状态，设定和当前计数结果相匹配的电流参考电压，并输出电流控制信号给主电路，通过主电路实现对输出电流的分级调节；

所述的主电路接受电流控制环电路的控制和调节，输出相应的电流给LED负载。

当电源开关进行一次快速断开-闭合的动作，则在主电路输入端出现一次短时掉电。电源开关每进行一次快速断开-闭合的动作，快速开关检测电路的输出信号将完成一次高电平-低电平的转换，产生一个时钟信号。该时钟信号传递到计数器的时钟脚使其完成一次“加一”的计数。也就是说，电源开关每进行一次快速断开-闭合的动作，计数器的值就累计加1，计数器根据当前计数值通过逻辑控制电路的控制，设定和当前计数值匹配的电流参考电压，也就设定了LED灯和当前计数值匹配的亮度。反复快速断开-闭合电源开关，计数器将在一定范围内循环计数，光源的亮度也将循环变化，从而实现分级调光。

本发明的有益效果：

1.通过对电源开关的快速开关实现对LED、卤素灯等由开关电源作为驱动器的光源的分级调光。

2.实现调光功能的电路简单、成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1本发明的电路结构框图之一。

图2本发明实现电路结构的第一种实施方式。

图3本发明实现电路结构的第二种实施方式。

图4本发明实现电路结构的第三种实施方式。

图5本发明实现电路结构的第四种实施方式。

图6本发明实现电路结构的第五种实施方式。

图7本发明实现电路结构的第六种实施方式。

具体实施例

参照图1，本发明的一种通过电源开关实现调光的电路，包括电网，电源开关S0，主电路，快速开关检测电路，计数器，逻辑控制电路，电流控制环，LED负载。

所述的快速开关检测电路检测电源开关S0快速动作次数，其输出结果给计数器，计数器将计数的结果输出给逻辑控制电路，经逻辑控制电路的逻辑控制，输出控制信号给电流控制环；电流控制环一方面根据采样的主电路输出电流信号对主电路进行恒流控制，另一方面对逻辑控制电路输出的控制信号进行处理，输出电流控制信号给主电路，通过主电路实现对输出电流的分级调节；

参照图2，一种通过电源开关实现调光的电路的第一种实施方式，包含电网，电源开关S0，整流桥，隔离型主电路，快速开关检测电路，计数器，逻辑控制电路，电流控制环，LED负载，所述的电网串联电源开关S0之后接到主电路的整流桥输入侧，整流桥的输出接主电路的输入，主电路输出接LED负载；

所述的快速开关检测电路包括二极管D1、二极管D2，电阻R1、电阻R2、电阻R3，电容C，稳压管ZD，MOS管Q，光电耦合器IC1，所述的二极管D1和D2的阳极分别接整流桥的两个输入端，其阴极相连并接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电阻R2的一端，电容C的一端，稳压管ZD的阴极和MOS管Q的门极，电阻R2的另一端，电容C的另一端，稳压管ZD的阳极和MOS管Q的源极均接整流桥输出地，MOS管Q的漏极接光电耦合器IC1的发光二极管阴极，光电耦合器IC1的发光二极管阳极接第一电源Vcc1正端，光电耦合器IC1的光敏三极管发射极接电阻R3的一端和计数器的CLK脚，电阻R3的另一端接主电路输出地，光电耦合器IC1的光敏三极管集电极接第二电源Vcc2正端；

所述的计数器的输入接光电耦合器IC1的光敏三极管发射极，计数器的输出信号为Q1，Q2，……，Qn，且其输出为逻辑控制电路的输入，所述的逻辑控制电路的输出信号为K1，K2，……，KN；

所述的电流控制环包括运放IC2，电阻R4、电阻R5、电阻Rs，和电阻R_k1,……,R_kN，开关管S₁,……,S_N，所述的电流控制环的开关管S₁,……,S_N的第三端接逻辑控制电路的输出，开关管S₁,……,S_N的第一端分别对应的接电阻R_k1,……,R_kN的一端，电阻R_k1,……,R_kN的另一端相连并接电阻R5和电阻R4的一端和运放IC2的正向输入端，电阻R5的另一端和开关管S₁,……,S_N的第二端均接主电路输出地，电阻R4的另一端接基准电源Vref正端，运放IC2的反向输入端接电阻Rs的一端和LED负载的阴极，运放IC2的输出端接到主电路中，电阻Rs的另一端接主电路输出地。

在所述的快速开关检测电路中，在电源开关S0正常闭合的情况下Q导通，电源开关进行一次快速断开-闭合的动作，则在LED驱动器输入端出现一次短时掉电，电源开关断开时Q门极电压延迟很短时间后降低到导通域值电压以下，Q关断，当电源开关快速再次闭合时Q再次导通。因此电源开关在闭合的情况下，每进行一次快速断开-闭合的动作，Q1的漏极将完成一次低电平-高电平-低电平的转换，产生一个时钟信号。该时钟信号通过光电耦合器传递到计数器的时钟脚CLK使计数器完成一次“加一”的计数。也就是说，电源开关每进行一次快速断开-闭合的动作计数器的值就累计加1，计数器根据当前计数值通过逻辑控制电路控制S1,……,SN的通断状态，设定和当前计数值匹配的电流参考电压，也就设定了和当前计数值匹配的亮度。反复快速断开-闭合电源开关，计数器将在一定范围内循环计数，光源的亮度也将循环变化，从而实现分级调光。

参照图3，一种通过电源开关实现调光的电路的第二种实施方式，所述的电网，电源开关S0，整流桥，隔离型主电路，计数器，逻辑控制电路，电流控制环，LED负载均与图2的实施方式相同。不同的是：

所述的快速开关检测电路，包括二极管D1、二极管D2，电阻R1、电阻R2、电阻R3，电容C，光电耦合器IC1，所述的二极管D1和D2的阳极分别接整流桥的两个输入端，其阴极相连并接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电阻R2的一端和电容C的一端，电容C的另一端接整流桥输出地，电阻R2的另一端接光电耦合器IC1的发光二极管阳极，光电耦合器IC1的发光二极管阴极接整流桥输出地，光电耦合器IC1的光敏三极管发射极接电阻R3的一端和计数器的CLK脚，电阻R3的另一端接主电路输出地，光电耦合器IC1的光敏三极管集电极接第一电源Vcc1正端。

在所述的快速开关检测电路中，在电源开关S0正常闭合的情况下，光电耦合器IC1的光敏三极管饱和导通，电源开关进行一次快速断开-闭合的动作，则在LED驱动器输入端出现一次短时掉电，电源开关断开时光电耦合器IC1的光敏三极管发射极电压延迟很短时间后降到零，当电源开关快速再次闭合时光电耦合器IC1的光敏三极管饱和导通，且其发射极电平为高。因此电源开关在闭合的情况下，每进行一次快速断开-闭合的动作，光电耦合器IC1的光敏三极管发射极将完成一次低电平-高电平-低电平的转换，产生一个时钟信号。该时钟信号传递到计数器的时钟脚CLK使计数器完成一次“加一”的计数。也就是说，电源开关每进行一次快速断开-闭合的动作计数器的值就累计加1，计数器根据当前计数值通过逻辑控制电路控制S1,……,SN的通断状态，设定和当前计数值匹配的电流参考电压，也就设定了和当前计数值匹配的亮度。反复快速断开-闭合电源开关，计数器将在一定范围内循环计数，光源的亮度也将循环变化，从而实现分级调光。

参照图4，一种通过电源开关实现调光的电路的第三种实施方式，所述的电网，电源开关S0，整流桥，隔离型主电路，计数器，逻辑控制电路，电流控制环，LED负载均与图2的实施方式相同。不同的是：

所述的整流桥和隔离型主电路之间串联一二极管D1；

所述的快速开关检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3，电容C，稳压管ZD，MOS管Q，光电耦合器IC1，所述的电阻R1的一端接主电路中二极管D1的阳极，电阻R1的另一端接电阻R2的一端，电容C的一端，稳压管ZD的阴极和MOS管Q的门极，电阻R2的另一端，电容C的另一端，稳压管ZD的阳极和MOS管Q的源极均接整流桥输出地，MOS管Q的漏极接光电耦合器IC1的发光二极管阴极，光电耦合器IC1的发光二极管阳极接第一电源Vcc1正端，光电耦合器IC1的光敏三极管集电极接第二电源Vcc2正端，光电耦合器IC1的光敏三极管发射极接电阻R3的一端和计数器的CLK脚电阻R3的另一端接主电路输出地。

参照图5，一种通过电源开关实现调光的电路的第四种实施方式，所述的电网，电源开关S0，整流桥，隔离型主电路，计数器，逻辑控制电路，电流控制环，LED负载均与图2的实施方式相同。不同的是：

所述的整流桥和隔离型主电路之间串联一二极管D1；

所述的快速开关检测电路，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3，电容C，光电耦合器IC1，所述的电阻R1的一端接主电路中二极管D1的阳极，电阻R1的另一端接电阻R2的一端和电容C的一端，电容C的另一端接整流桥输出地，电阻R2的另一端接光电耦合器IC1的发光二极管阳极，光电耦合器IC1的发光二极管阴极接整流桥输出地，光电耦合器IC1的光敏三极管发射极接电阻R3的一端和计数器的CLK脚，电阻R3的另一端接主电路输出地，光电耦合器IC1的光敏三极管集电极接第一电源Vcc1正端。

参照图6，一种通过电源开关实现调光的电路的第五种实施方式，所述的电网，电源开关S0，整流桥，计数器，逻辑控制电路，电流控制环，LED负载均与图2的实施方式相同。不同的是：

所述的主电路为非隔离型主电路。

所述的快速开关检测电路包括二极管D1、二极管D2，电阻R1、电阻R2、电阻R3，电容C，稳压管ZD，MOS管Q，所述的二极管D1和D2的阳极分别接整流桥的两个输入端，其阴极相连并接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电阻R2的一端，电容C的一端，稳压管ZD的阴极和MOS管Q的门极，电阻R2的另一端，电容C的另一端，稳压管ZD的阳极和MOS管Q的源极均接地，电阻R3的一端接第一电源Vcc正端，MOS管Q的漏极接电阻R3的另一端和计数器的CLK脚。

在所述的快速开关检测电路中，在电源开关S0正常闭合的情况下Q导通，电源开关进行一次快速断开-闭合的动作，则在LED驱动器输入端出现一次短时掉电，电源开关断开时Q门极电压延迟很短时间后降低到导通域值电压以下，Q关断，当电源开关快速再次闭合时Q再次导通。因此电源开关在闭合的情况下，每进行一次快速断开-闭合的动作，Q1的漏极将完成一次低电平-高电平-低电平的转换，产生一个时钟信号。该时钟信号传递到计数器的时钟脚CLK，使计数器完成一次“加一”的计数。也就是说，电源开关每进行一次快速断开-闭合的动作计数器的值就累计加1，计数器根据当前计数值通过逻辑控制电路控制S1,……,SN的通断状态，设定和当前计数值匹配的电流参考电压，也就设定了和当前计数值匹配的亮度。反复快速断开-闭合电源开关，计数器将在一定范围内循环计数，光源的亮度也将循环变化，从而实现分级调光。

参照图7，一种通过电源开关实现调光的电路的第六种实施方式，所述的电网，电源开关S0，整流桥，计数器，逻辑控制电路，电流控制环，LED负载均与图2的实施方式相同。不同的是：

所述的主电路为非隔离型主电路；

所述的整流桥和非隔离型主电路之间串联一二极管D1；

所述的快速开关检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3，电容C，稳压管ZD，MOS管Q，所述的电阻R1的一端接主电路中二极管D1的阳极，电阻R1的另一端接电阻R2的一端，电容C的一端，稳压管ZD的阴极和MOS管Q的门极，电阻R2的另一端，电容C的另一端，稳压管ZD的阳极和MOS管Q的源极均接地，MOS管Q的漏极接接电阻R3的一端和计数器的CLK脚，电阻R3的另一端接接第一电源Vcc1正端。

在所述的快速开关检测电路中，在电源开关S0正常闭合的情况下Q导通，电源开关进行一次快速断开-闭合的动作，则在LED驱动器输入端出现一次短时掉电，电源开关断开时Q门极电压延迟很短时间后降低到导通域值电压以下，Q关断，当电源开关快速再次闭合时Q再次导通。因此电源开关在闭合的情况下，每进行一次快速断开-闭合的动作，Q1的漏极将完成一次低电平-高电平-低电平的转换，产生一个时钟信号。该时钟信号传递到计数器的时钟脚CLK使计数器完成一次“加一”的计数。也就是说，电源开关每进行一次快速断开-闭合的动作计数器的值就累计加1，计数器根据当前计数值通过逻辑控制电路控制S1,……,SN的通断状态，设定和当前计数值匹配的电流参考电压，也就设定了和当前计数值匹配的亮度。反复快速断开-闭合电源开关，计数器将在一定范围内循环计数，光源的亮度也将循环变化，从而实现分级调光。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是发明的保护范围。

Claims

1.一种通过电源开关实现调光的电路，包括电源开关S0、主电路、快速开关检测电路、计数器、逻辑控制电路和电流控制环，其特征在于：

主电路的输入侧串联电源开关S0后接电网，主电路的输出侧接LED负载；

所述的快速开关检测电路检测电源开关S0快速动作次数，其输出结果给计数器，计数器将计数的结果输出给逻辑控制电路，经逻辑控制电路的逻辑控制，输出控制信号给电流控制环中的开关管S₁，……，S_N的第三端；电流控制环一方面根据采样的主电路输出电流信号对主电路进行恒流控制，另一方面其开关管S₁，……，S_N由逻辑控制电路控制其通断状态，设定和当前计数结果相匹配的电流参考电压，并输出电流控制信号给主电路，通过主电路实现对输出电流的分级调节；

2.如权利要求1所述的通过电源开关实现调光的电路，其特征在于所述的主电路为隔离型主电路或非隔离主电路。

3.如权利要求2所述的通过电源开关实现调光的电路，其特征在于所述的主电路前端还设有整流桥。

4.如权利要求1-3任何一项所述的通过电源开关实现调光的电路，其特征在于所述的计数器的输入接快速开关检测电路的输出，计数器的输出信号为Q1，Q2，……，Qn，且其输出为逻辑控制电路的输入，所述的逻辑控制电路的输出信号为K1，K2，……，KN；所述的电流控制环包括运放IC2、电阻R4、电阻R5、电阻Rs、电阻R_k1,……,R_kN和开关管S₁,……,S_N，所述的电流控制环的开关管S₁,……,S_N的第三端接逻辑控制电路的输出，开关管S₁,……,S_N的第一端分别对应的接电阻R_k1,……,R_kN的一端，电阻R_k1,……,R_kN的另一端相连并接电阻R5和电阻R4的一端和运放IC2的正向输入端，电阻R5的另一端和开关管S₁,……,S_N的第二端均接主电路输出地，电阻R4的另一端接基准电源Vref正端，运放IC2的反向输入端接电阻Rs的一端和LED负载的阴极，运放IC2的输出端接到主电路中，电阻Rs的另一端接主电路输出地。

5.如权利要求4所述的通过电源开关实现调光的电路，其特征在于主电路为隔离型主电路，所述的快速开关检测电路包括二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C、稳压管ZD、MOS管Q和光电耦合器IC1，所述的二极管D1和D2的阳极分别接整流桥的两个输入端，其阴极相连并接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电阻R2的一端，电容C的一端，稳压管ZD的阴极和MOS管Q的门极，电阻R2的另一端，电容C的另一端，稳压管ZD的阳极和MOS管Q的源极均接整流桥输出地，MOS管Q的漏极接光电耦合器IC1的发光二极管阴极，光电耦合器IC1的发光二极管阳极接第一电源Vcc1正端，光电耦合器IC1的光敏三极管发射极接电阻R3的一端和计数器的CLK脚，电阻R3的另一端接主电路输出地，光电耦合器IC1的光敏三极管集电极接第二电源Vcc2正端。

6.如权利要求4所述的通过电源开关实现调光的电路，其特征在于主电路为隔离型主电路，所述的快速开关检测电路包括二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C和光电耦合器IC1，所述的二极管D1和D2的阳极分别接整流桥的两个输入端，其阴极相连并接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电阻R2的一端和电容C的一端，电容C的另一端接整流桥输出地，电阻R2的另一端接光电耦合器IC1的发光二极管阳极，光电耦合器IC1的发光二极管阴极接整流桥输出地，光电耦合器IC1的光敏三极管发射极接电阻R3的一端和计数器的CLK脚，电阻R3的另一端接主电路输出地，光电耦合器IC1的光敏三极管集电极接第一电源Vcc1正端。

7.如权利要求4所述的通过电源开关实现调光的电路，其特征在于主电路为隔离型主电路，所述的快速开关检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3，电容C、稳压管ZD，MOS管Q和光电耦合器IC1，所述的电阻R1的一端接主电路中二极管D1的阳极，电阻R1的另一端接电阻R2的一端，电容C的一端，稳压管ZD的阴极和MOS管Q的门极，电阻R2的另一端，电容C的另一端，稳压管ZD的阳极和MOS管Q的源极均接整流桥输出地，MOS管Q的漏极接光电耦合器IC1的发光二极管阴极，光电耦合器IC1的发光二极管阳极接第一电源Vcc1正端，光电耦合器IC1的光敏三极管集电极接第二电源Vcc2正端，光电耦合器IC1的光敏三极管发射极接电阻R3的一端和计数器的CLK脚电阻R3的另一端接主电路输出地。

8.如权利要求4所述的通过电源开关实现调光的电路，其特征在于主电路为隔离型主电路，所述的快速开关检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C和光电耦合器IC1，所述的电阻R1的一端接主电路中二极管D1的阳极，电阻R1的另一端接电阻R2的一端和电容C的一端，电容C的另一端接整流桥输出地，电阻R2的另一端接光电耦合器IC1的发光二极管阳极，光电耦合器IC1的发光二极管阴极接整流桥输出地，光电耦合器IC1的光敏三极管发射极接电阻R3的一端和计数器的CLK脚，电阻R3的另一端接主电路输出地，光电耦合器IC1的光敏三极管集电极接第一电源Vcc1正端。

9.如权利要求4所述的通过电源开关实现调光的电路，其特征在主电路为非隔离主电路，所述的快速开关检测电路包括二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C、稳压管ZD和MOS管Q，所述的二极管D1和D2的阳极分别接整流桥的两个输入端，其阴极相连并接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电阻R2的一端，电容C的一端，稳压管ZD的阴极和MOS管Q的门极，电阻R2的另一端，电容C的另一端，稳压管ZD的阳极和MOS管Q的源极均接地，电阻R3的一端接第一电源Vcc正端，MOS管Q的漏极接电阻R3的另一端和计数器的CLK脚。

10.如权利要求4所述的通过电源开关实现调光的电路，其特征在于主电路为非隔离型主电路，所述的快速开关检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C、稳压管ZD和MOS管Q，所述的电阻R1的一端接主电路中二极管D1的阳极，电阻R1的另一端接电阻R2的一端，电容C的一端，稳压管ZD的阴极和MOS管Q的门极，电阻R2的另一端，电容C的另一端，稳压管ZD的阳极和MOS管Q的源极均接地，MOS管Q的漏极接接电阻R3的一端和计数器的CLK脚，电阻R3的另一端接接第一电源Vcc1正端。