CN102612211B

CN102612211B - 一种调光电路

Info

Publication number: CN102612211B
Application number: CN201210029987.0A
Authority: CN
Inventors: ***
Original assignee: GUANGZHOU FINEART LIGHTING CO Ltd
Current assignee: Guangzhou Caiyi Light Co Ltd
Priority date: 2012-02-11
Filing date: 2012-02-11
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2032-02-11
Also published as: CN102612211A

Abstract

本发明公开了一种调光电路，包括电压采样电路、过零检测电路、S曲线发生电路、PWM波发生电路和负载驱动电路，所述电压采样电路的输入端和输出端分别与220V交流电和过零检测电路的输入端连接，所述过零检测电路的输出端连接S曲线发生电路的输入端，所述S曲线发生电路的输出端与所述PWM波发生电路的比较器连接，所述PWM波发生电路的比较器的输出信号控制所述负载驱动电路，本发明通过设置一个附属电路与单片机的输出PWM波控制信号比较，然后控制负载驱动电路，能最多同时控制48个回路，该电路结构简单，信号过零检测准确，产生S曲线的电路抗干扰能力强，即使是电网有波动，也不会有波动。

Description

一种调光电路

技术领域

本发明设置一种调光电路，具体涉及一种能控制48通道后相沿的调光电路。

背景技术

调光电路是用来改变电光源的光通量的电路，调节灯具的照度，主要用于家庭照明、剧场照明、酒店照明等场所。

调光电路原理主要是改变电光源的电流，来获得不同强度的光照，控制方法主要有两种：一种是调幅，一种是调相。前者直接改变电流有效值，后者改变电流流经负载的时间。

调幅主要有电阻式和自耦式。电阻式是通过在回路串接一个大功率电阻，改变电阻大小来调光，串接的电阻功耗大，发热大，一般只能做简单的控制或演示，对于大功率调光无法实现。自耦式调压是通过改变电刷的位置来调光，这种很笨重，噪声大。

调相式主要有前沿和后沿两种。前沿调光具有调节精度高、效率高、体积小等优点,在市场上占主导地位,多数产品都是这种类型调光电路.前沿相位控制调光一般使用可控硅作为开关器件,所以又称为可控硅调光器. 可控硅调光器虽然电路简单、成本低廉,但由于可控硅开关时会产生较强的无线电干扰,若不采取有效的滤波措施,将会妨碍许多电器的使用.另外,可控硅调光器在开通时有一个很陡的前沿,电压波形从零电压突然跳高,这对电阻性负载的影响不大,但却不适合气体放电光源的调光使用，因为多数气体放电光源都需要驱动电路来配合工作,而驱动电路是一种容性负载,可控硅调光器产生的电压跳变会在容性负载上产生很大的浪涌电流,使电路工作不稳定,甚至造成驱动电路烧毁的故障。

后沿相位控制调光除了具有可控硅调光的优点外,一个重要的特性就是放电灯的调光需要.随着世界范围内对白炽灯的淘汰不断加快,用户对呈容性阻能灯等光源进行调光的需求开始逐渐增多,而后沿调光正好适应这种市场变化，但是目前市场上应用的后相沿调光器不多，并且成本很高，对于回路多，6回路以上就很复杂，需要使用多个单片机才能实现，同时过零检测电路，在检测过零点时易发生漂移现象，漂移带来的后果是多个回路大电流启动时灯光会有闪烁现象，严重时，会对整个电网影响。

发明内容

本发明的发明目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种能最多同时控制48个回路，且结构简单、成本低廉的调光电路。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种调光电路，包括电压采样电路、过零检测电路、S曲线发生电路、PWM波发生电路和负载驱动电路，所述电压采样电路的输入端和输出端分别与220V交流电和过零电路的输入端连接，所述过零电路的输出端连接S曲线发生电路的输入端，所述PWM波发生电路的输出信号与S曲线发生电路的输出信号比较后的输出信号控制所述负载驱动电路。

所述电压采样电路包括采样变压器和桥式整流电路，采样变压器的输入端和输出端分别与220V交流电和桥式整流电路的输入端连接，桥式整流电路的输出端与过零检测电路的输入端连接。

所述过零检测电路包括NPN型三极管开关电路和PNP型三极管开关电路；所述NPN型三极管开关电路包括电阻R5、电阻R7和NPN型三极管TR1，电阻R5的一端接三极管TR1基极，另一端接电源，电阻R7一端接电源，另一端接三极管TR1的集电极，三极管TR1的发射极接地；所述PNP型三极管开关电路包括电阻R6、电阻R8和PNP型三极管TR2，电阻R6的一端接三极管TR2基极，另一端接电源，电阻R8一端接电源，另一端接三极管TR2的发射极，三极管TR2的集电极接地；所述三极管TR1和三极管TR2的基极与桥式整流电路的输出端连接，所述三极管TR1和三极管TR2的集电极分别与S曲线发生电路连接。

所述过零检测电路还包括分压电路；所述分压电路包括电阻R20、R21和R12，电阻R20一端与所述三极管TR1和三极管TR2的基极连接，电阻R20的另一端与电阻R12和电阻21连接，电阻R21的另一端接地，电阻R12的另一端与三极管TR2的集电极连接。

所述S曲线发生电路包括第一单稳态多谐振荡器、第二单稳态多谐振荡器、第三单稳态多谐振荡器、第一电子开关、第二电子开关、射极跟随器、第一运算放大器、第一比较器和反相积分电路，所述第一单稳态多谐振荡器的输入端和输出端分别与三极管TR1的集电极和第二单稳态多谐振荡器的输入端连接，第一电子开关的控制端、输出端和输入端分别与第二单稳态多谐振荡器的输出端、射极跟随器的输入端和反相积分电路的输出端连接，第一运算放大器的输入端和输出端分别与射极跟随器的输出端和第一比较器的输入端之一连接，第三单稳态多谐振荡器的输入端和输出端分别与第二单稳态多谐振荡器的输出端和第二电子开关的控制端连接，第二电子开关的输入端和输出端分别与三极管TR2的集电极和反相积分电路的输出端连接，三极管TR2的集电极与反相积分电路的输入端连接，反相积分电路的输出端与第一比较器的另一输入端连接，第一比较器的输出端与PWM波发生电路连接。

所述PWM波发生电路包括单片机、第一RC滤波电路、第三运算放大器、第二RC滤波电路和第二比较器，所述第一RC滤波电路的输入端和输出端分别与单片机的PWM波输出端与第三运算放大器的输入端连接，第二RC滤波电路的输入端和输出端分别与第三运算放大器的输出端和第二比较器的一个输入端连接，第二比较器的另一输入端和输出端分别与第一比较器的输出端和负载驱动电路的输入端连接。

所述负载驱动电路包括光隔离器、MOSFET管M1和MOSFET管M2；所述光隔离器的输入端与第二比较器的输出端连接；光隔离器的输出端与MOSFET管M1的G极和MOSFET管M2的G极连接，MOSFET管M1的S极与MOSFET管M2的S极连接，MOSFET管M1的D极与火线连接，MOSFET管M2的D极与负载连接后接零线。

在所述光隔离器的输出端与MOSFET管M1的G极之间设置有分压电阻R9；在所述的光隔离器的输出端与MOSFET管M2的G极之间设置有分压电阻R10。

本发明的有益效果：本发明通过设置一个附属电路与单片机的输出PWM波控制信号比较，然后控制伏在驱动电路，能最多同时控制48个回路，该电路结构简单，信号过零检测准确，产生S曲线的电路抗干扰能力强，即使是电网有波动，也不会有波动。

附图说明

图1为本发明的整体电路原理图；

图2为本发明的采压电路电路图；

图3为本发明的过零电路与S曲线发生电路图；

图4为本发明的PWM波发生电路图；

图5为本发明的负载驱动电路图；

图6为本发明电路工作时a、b、c、d、e 点的波形图；

图7为本发明电路工作时g、m、h、i、j、f点的波形图；

图8为本发明电路工作时o、l、n、k点的波形图。

具体实施方式

参照图1-8所示，本发明所述的调光电路，包括电压采样电路、过零检测电路、S曲线发生电路、PWM波发生电路和负载驱动电路。电压采样电路包括采样变压器和桥式整流电路，采样变压器的输入端和输出端分别与220V交流电和桥式整流电路的输入端连接，桥式整流电路的输出端与过零检测电路的输入端连接。所述过零检测电路包括NPN型三极管开关电路、PNP型三极管开关电路和分压电路；所述NPN型三极管开关电路包括电阻R5、电阻R7和NPN型三极管TR1，电阻R5的一端接三极管TR1基极，另一端接电源，电阻R7一端接电源，另一端接三极管TR1的集电极，三极管TR1的发射极接地；所述PNP型三极管开关电路包括电阻R6、电阻R8和PNP型三极管TR2，电阻R6的一端接三极管TR2基极，另一端接电源，电阻R8一端接电源，另一端接三极管TR2的发射极，三极管TR2的集电极与电阻R2连接后接地；所述分压电路包括电阻R20、R21和R12，电阻R20一端与所述三极管TR1和三极管TR2的基极连接，电阻R20的另一端与电阻R12和电阻21连接，电阻R21的另一端接地，电阻R12的另一端与三极管TR2的集电极连接；所述NPN型三极管TR1和PNP型三极管TR2的基极与桥式整流电路的输出端连接，所述NPN型三极管TR1和PNP型三极管TR2的集电极分别与S曲线发生电路连接。所述S曲线发生电路包括第一单稳态多谐振荡器、第二单稳态多谐振荡器、第三单稳态多谐振荡器、第一电子开关、第二电子开关、射极跟随器、第一运算放大器、第一比较器和反相积分电路，所述第一单稳态多谐振荡器的输入端和输出端分别与NPN型三极管TR1的集电极和第二单稳态多谐振荡器的输入端连接，第一电子开关的控制端、输出端和输入端分别与第二单稳态多谐振荡器的输出端、射极跟随器的输入端和反相积分电路的输出端连接，第一运算放大器的输入端和输出端分别与射极跟随器的输出端和第一比较器的输入端之一连接，第三单稳态多谐振荡器的输入端和输出端分别与第二单稳态多谐振荡器的输出端和第二电子开关的控制端连接，第二电子开关的输入端和输出端分别与三极管TR2的集电极和反相积分电路的输出端连接，三极管TR2的集电极与反相积分电路的输入端连接，反相积分电路的输出端与第一比较器的另一输入端连接，第一比较器的输出端与PWM波发生电路连接。所述PWM波发生电路包括单片机、第一RC滤波电路、第三运算放大器、第二RC滤波电路和第二比较器，所述第一RC滤波电路的输入端和输出端分别与单片机的PWM波输出端与第三运算放大器的输入端连接，第二RC滤波电路的输入端和输出端分别与第三运算放大器的输出端和第二比较器的一个输入端连接，第二比较器的另一输入端和输出端分别与第一比较器的输出端和负载驱动电路的输入端连接。所述负载驱动电路包括光隔离器、MOSFET管M1和MOSFET管M2；所述光隔离器的输入端与第二比较器的输出端连接；在所述光隔离器的输出端与MOSFET管M1的G极之间设置有；在所述的光隔离器的输出端与MOSFET管M2的G极之间设置有分压电阻R10；光隔离器的输出端与分压电阻R9的一端连接，分压电阻R9的另一端与MOSFET管M1的G极连接；光隔离器的输出端与分压电阻R10的一端连接，分压电阻R10的另一端与MOSFET管M2的G极连接， MOSFET管M1的S极与MOSFET管M2的S极连接，MOSFET管M1的D极与火线连接，MOSFET管M2的D极与负载连接后接零线。

下面以一路灯控制过程来说明本发明：图2中电压采样电路输入AC 220V，经过采样变压器输出AC 12V，从整流桥输出波形如图6中的a点；a点得到100Hz负波形，经过三极管TR1从b点输出，三极管TR1在此起开关作用，由R3和R5组合分压，只有a点在0.7V以上时才能导通。这样在b点输出的是脉冲信号，波形如图6中的b点波形，频率为100Hz。b点经过第一级单稳态多谐振荡器产生T1ms宽度的脉冲，频率100Hz，波形如图6中的c点。c点经过第二级单稳态多谐振荡器产生T2ms宽度的脉冲，频率100Hz，波形如图6中的d点。d点信号输出控制第一电子开关，使第一电子开关产生100Hz的开关动作，d点信号同时输出到第三级单稳态多谐振荡器产生T3ms宽度的脉冲，频率100Hz，波形如图6中的e点。此脉冲信号作为第二电子开关的控制信号，使第二电子开关产生100Hz的开关动作。同时a点信号经过R20、R21分压与a点没有分压信号从三极管TR2的基极输入，集电极输出电压信号叠加，变成了图7中的f点波形，三极管TR2在此起开关作用。然后再经过C4和第二运算放大器组成的反相积分电路整形变成了一个图7的g点的S曲线波形。d点信号再经过第一电子开关，电容整形，射极跟随，分压变成图7的j点波形。g点s曲线通过减法运算电路和一个直流电压信号j，经过整形后输出图7的m点输出曲线，即正S形曲线。如图4控制器在o点输出PWM波经过滤波、放大、再滤波，在l点产生一个稳定的直流电压信号。图7的m点正S曲线波形与图7中l点直流波形进行比较产生图8中的n点波形，n点波形经过一个光电耦合器隔离驱动MOSFET管M1\M2，n点波形直接驱动图5中的负载驱动电路，负载电路中高压与低压电路分离。以上介绍了其中一个回路的信号流程工作原理，控制其他47个回路时，只需将第一比较器的输出信号与其它47个PWM波输出电路的信号比较，然后将比较后的信号控制对应的负载驱动电路即可。

此电路的优点：电压采样电路简单，接线图如图2，AC 220V电压输入，经过交流变压器降压，经过整流桥整流输出如图6的a点负向的全波波形。再经过多级单稳态多谐振荡器、放大电路、积分电路，最后整形输出如图7的m点波形。单片机控制器I/O输出1KHz频率的PWM波形，经过两级滤波，一级放大，变成一个可变化的直流电压信号，最后通过比较器电路与m点的S曲线进行比较，产生与交流220V同步的同频率的脉冲信号。此电路由于采用硬件过零检测，信号过零检测准确，产生S曲线的电路抗干扰能力强，即使是电网有波动，也不会有波动。

Claims

1.一种调光电路，其特征在于：包括电压采样电路、过零检测电路、S曲线发生电路、PWM波发生电路和负载驱动电路，所述电压采样电路的输入端和输出端分别与220V交流电和过零电路的输入端连接，所述过零检测电路的输出端连接S曲线发生电路的输入端，所述PWM波发生电路的输出信号与S曲线发生电路的输出信号比较后的输出信号控制所述负载驱动电路;

所述电压采样电路包括采样变压器和桥式整流电路，采样变压器的输入端和输出端分别与220V交流电和桥式整流电路的输入端连接，桥式整流电路的输出端与过零检测电路的输入端连接;

2.根据权利要求1所述的调光电路，其特征在于：所述过零检测电路还包括分压电路；所述分压电路包括电阻R20、R21和R12，电阻R20一端与所述三极管TR2的基极连接，电阻R20的另一端与电阻R12和电阻21连接，电阻R21的另一端接地，电阻R12的另一端与三极管TR2的集电极连接。

3.根据权利要求1-2任一所述调光电路，其特征在于：所述S曲线发生电路包括第一单稳态多谐振荡器、第二单稳态多谐振荡器、第三单稳态多谐振荡器、第一电子开关、第二电子开关、射极跟随器、第一运算放大器、第一比较器和反相积分电路，所述第一单稳态多谐振荡器的输入端和输出端分别与三极管TR1的集电极和第二单稳态多谐振荡器的输入端连接，第一电子开关的控制端、输出端和输入端分别与第二单稳态多谐振荡器的输出端、射极跟随器的输入端和反相积分电路的输出端连接，第一运算放大器的输入端和输出端分别与射极跟随器的输出端和第一比较器的输入端之一连接，第三单稳态多谐振荡器的输入端和输出端分别与第二单稳态多谐振荡器的输出端和第二电子开关的控制端连接，第二电子开关的输入端和输出端分别与三极管TR2的集电极和反相积分电路的输出端连接，三极管TR2的集电极与反相积分电路的输入端连接，反相积分电路的输出端与第一比较器的另一输入端连接，第一比较器的输出端与PWM波发生电路连接。

4.根据权利要求3所述的调光电路，其特征在于：所述PWM波发生电路包括单片机、第一RC滤波电路、第三运算放大器、第二RC滤波电路和第二比较器，所述第一RC滤波电路的输入端和输出端分别与单片机的PWM波输出端与第三运算放大器的输入端连接，第二RC滤波电路的输入端和输出端分别与第三运算放大器的输出端和第二比较器的一个输入端连接，第二比较器的另一输入端和输出端分别与第一比较器的输出端和负载驱动电路的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的调光电路，其特征在于：所述负载驱动电路包括光隔离器、MOSFET管M1和MOSFET管M2；所述光隔离器的输入端与第二比较器的输出端连接；光隔离器的输出端与MOSFET管M1的G极和MOSFET管M2的G极连接，MOSFET管M1的S极与MOSFET管M2的S极连接，MOSFET管M1的D极与火线连接，MOSFET管M2的D极与负载连接后接零线。

6.根据权利要求5所述的调光电路，其特征在于：在所述光隔离器的输出端与MOSFET管M1的G极之间设置有分压电阻R9；在所述的光隔离器的输出端与MOSFET管M2的G极之间设置有分压电阻R10。