CN203086786U - 泄放电路和可控硅调光电路以及 led 照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种泄放电路和具有该泄放电路的可控硅调光电路，以及一种LED照明装置。根据本实用新型的泄放电路的一端通过整流单元连接至交流电源并且另一端连接至控制器，该泄放电路包括：稳压单元；开关单元；开关控制单元；以及反向截止单元，其中，稳压单元连接在整流单元的输出端和开关单元之间，开关控制单元的一端连接控制器的控制端，另一端连接至开关单元，控制器的电压源端通过反向截止单元连接至开关单元，其中，在低于预设的温度时，开关单元上产生双正温度系数特性，泄放电路还包括对双正温度系数特性进行补偿的补偿单元，该补偿单元包括连接在稳压单元和地之间的至少一个可变电阻。

Description

泄放电路和可控硅调光电路以及 LED 照明装置

技术领域

本实用新型涉及一种泄放电路。此外，本实用新型还涉及一种具有上述类型的泄放电路的可控硅调光电路以及一种LED照明装置。

背景技术

目前，在可控硅调光LED照明装置中广泛使用的泄放电路在低温环境中，例如-20℃，会因为其稳压二极管的正温度系数特性和其场效应管的负温度系数特性而产生所谓的双正温度系数特性，其造成调光器的控制器无法获得正常启动电压。

现有技术的一个解决方案中提出，增大泄放电路中的齐纳二极管的齐纳电压来保证场效应管产生足够大的参考电压，以确保控制器启动。但与此同时，参考电压会持续大于辅助绕组提供的供电电压，而使得场效应管持续工作在过饱和状态并且过热导致烧毁。例如，当输入电压为230V的时候，场效应管的漏极电压平均值为146V，源极电压为12V，假设控制器的电压源的消耗电流为1mA，则场效应管上的消耗功率为13.4W，但是一般T0-251封装的1N60MOS金属氧化物半导体晶体管（MOS管）的最大功率为1W，所以场效应管会很容易烧毁。于是，为了避免上述情况，需要增大辅助绕组供电电压并且额外添加一个线性限压电路来减小并限制辅助绕组供电电压，这就使得电路成本加大并且效率降低。

现有技术的另一个解决方案中提出，添加一个具有负温度系数特性的齐纳二极管与原齐纳二极管串联连接来解决所谓的双正温度系数特性带来的问题。由于此技术中所添加的齐纳二极管的电压变化范围较小并且其所具有的非线性温度特性，所以使得设计出在低温环境中启动调光器并且限制辅助绕组供电电压所需的温度曲线较为困难。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种新型的泄放电路，该泄放电路在低温下能够可靠地为控制器提供启动电压，并且其结构简单，成本低廉。此外，本实用新型还涉及一种具有上述类型的泄放电路的可控硅调光电路以及一种具有该可控硅调光电路的LED照明装置。

本实用新型的第一个目的通过这样一种泄放电路实现，即该泄放电路的一端通过整流单元连接至交流电源并且另一端连接至控制器，其中，泄放电路包括：稳压单元；开关单元；开关控制单元；以及反向截止单元，其中，稳压单元连接在整流单元的输出端和开关单元之间，开关控制单元的一端连接控制器的控制端，另一端连接至开关单元，控制器的电压源端通过反向截止单元连接至开关单元，其中，在低于预设的温度时，开关单元上产生双正温度系数特性。另外，根据本实用新型的泄放电路还包括对双正温度系数特性进行补偿的补偿单元，该补偿单元包括连接在稳压单元和地之间的至少一个可变电阻。

在本实用新型的设计方案中，补偿单元通过简单地添加彼此并联地连接在稳压单元和地之间的至少一个可变电阻以实现对该泄放电路在低温下，例如-20℃所出现的双正温度系数特性进行补偿，避免了泄放电路中的场效应管因为其参考电极的电压增大，并持续大于辅助绕组的供电电压而造成反向截止单元持续导通，使得场效应管一直工作在过饱和状态而导致其过热并且烧毁，从而使得根据本实用新型的泄放电路在确保低成本和高可靠性的同时，还能为可控硅调光电路中的控制器提供正常的启动电压。

在根据本实用新型的一个优选的设计方案中，可变电阻为负温度系数电阻，该负温度系数电阻具有随着温度下降其电阻呈指数关系增大的特性，其在室温下阻值变化范围大，100欧到1000千欧之间，其精度高以及其温度系数变化较现有技术中所采用的齐纳二极管而言变化较大，并且其避免了齐纳二极管的非线性温度变化特性，从而使得设计出启动电压并且限制辅助绕组供电电压所需的温度曲线较为容易，并且确保了泄放电路的良好的可控性和高的可靠性。

优选的是，补偿单元还包括阻值限定子单元，可变电阻通过阻值限定子单元连接在稳压单元和地之间。有利的是，阻值限定子单元包括彼此串联地连接第一固定电阻和第二固定电阻，其中，可变电阻的一端连接至第一固定电阻和第二固定电阻之间，另一端接地。由于本实用新型采用了负温度系数电阻来补偿双正温度系数特性，因此有必要对负温度系数电阻的最大和最小阻值进行限定，从而使得电路能够正常工作。也就是说，负温度系数电阻与第一固定电阻并联连接后再与第二固定电阻串联连接，通过设计第一和第二固定电阻的预定阻值，从而限定补偿单元的最大和最小电阻阻值，使得补偿单元可控性更高。

优选的，稳压单元包括至少一个第三固定电阻和第一二极管，第三固定电阻的一端连接至整流单元的输出端，另一端连接第一二极管的负极，该第一二极管的正极连接至补偿单元。有利的是，稳压单元包括三个彼此串联连接的第三固定电阻。在该稳压单元中，由于单个固定电阻耐压能力有限，所以该稳压单元可以采用三个彼此串联连接的大额固定电阻与稳压二极管串联连接，构成线性稳压电路，这些固定电阻对该泄放电路进行限流并且提供电流给稳压二极管，使其工作于稳定状态。

优选的是，开关单元包括第一晶体管、第四固定电阻，第一晶体管的控制电极连接第三固定电阻和第一二极管的负极之间，第一晶体管的工作电极连接整流单元的输出端，并且第一晶体管的参考电极通过第四固定电阻连接至地，该第四固定电阻使第一晶体管能在电路启动后顺利地导通并持续保持在放大工作状态。

有利的是，开关控制单元包括第五固定电阻、第二晶体管，第二晶体管的工作电极通过第五固定电阻连接至第一晶体管的参考电极，第二晶体管的参考电极连接至地，并且第二晶体管的控制电极连接至控制器的控制端。在本实用新型的设计方案中，第二晶体管是控制泄放的开关，保证只有在可控硅关闭的时候开启泄放电路的泄放功能，并通过调节第五固定电阻的大小，从而调节泄放电流的大小，从而确保该泄放电路的可控性和可靠性。

根据本实用新型提出中，反向截止单元包括第二二极管，该第二二极管的正极连接第一晶体管的参考电极，并且第二二极管的负极连接控制器的电压源端。该反向截止单元防止电流从控制器一侧反向流回第一晶体管的参考电极并且防止电压源端的电压被第五固定电阻拉低，进而使得泄放电路得以顺利运行。

本实用新型的第二个目的通过一种可控硅调光电路实现，该可控硅调光电路包括连接至交流电源的整流单元和控制器，以及上述类型的泄放电路，该泄放电路的一端通过整流单元连接至交流电源并且另一端连接至控制器。这种可控硅调光电路具有在低温环境中依然良好的启动性能和可控性以及高的可靠性的优点。

根据本实用新型提出，可控硅调光电路还包括供电单元，该供电单元的输出端连接至控制器的电压源端。该供电单元确保控制器正常启动后完全独立地为控制器提供正常运行的电能。

优选的是，供电单元包括第三二极管、第六固定电阻、第一电容器和变压器辅助绕组，该变压器辅助绕组通过第六固定电阻连接至第三二极管的正极，并且第三二极管的负极连接至控制器的电压源端，第一电容器连接在控制器的电压源端和地之间。该供电单元向控制器提供稳定平滑的电能，确保可控硅调光电路的工作稳定性。

根据本实用新型提出，可控硅调光电路还包括输出滤波单元，该单元连接在整流单元的输出端和负载之间，该输出滤波单元确保向负载提供稳定平滑的电流，促使负载工作稳定。

有利的是，该输出滤波单元包括第四二极管和第二电容器，第四二极管的正极连接至整流单元的输出端并且负极连接所述负载，第二电容器的一端连接在第四二极管的负极和负载之间并且另一端连接至地。

本实用新型的最后一个目的通过一种LED照明装置实现，该LED照明装置包括上述类型的可控硅调光电路。根据本实用新型的LED照明装置在低温下也能够正常启动，并实现调光功能，同时其结构紧凑、成本低、可靠性高。

应该理解的是，如果没有其它特别注明，这里描述的不同的示例性实施例的特征可以彼此结合。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本实用新型。这些附图图解了本实用新型的实施例，并与说明书一起用来说明本实用新型的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出：

图1示出了包括有根据本实用新型的泄放电路的可控硅调光电路的模块图。

图2示出了图1中示出的可控硅调光电路的具体电路图。

具体实施方式

图1示出了包括有根据本实用新型的泄放电路100本实用新型的可控硅调光电路的模块图。如图1所示，该可控硅调光电路包括连接至交流电源AC的整流单元200、泄放电路100、控制器300、作为后级供电电路的滤波单元500，以及包括向控制器300供电的供电单元400。从图1中进一步可见，整流单元200的输入端连接至交流电源AC，输出端分别为泄放电路100和滤波单元500提供直流输出电压，而滤波单元500则通过DC-DC恒流电路（未示出）连接至LED照明装置的负载，例如作为光源的LED芯片。此外，泄放电路100与控制器300连接，控制器300在可控硅关闭的时候开启泄放电路100的泄放功能，使得泄放电路100为控制器300提供正常的启动电压。

图2示出了图1中示出的可控硅调光电路的具体电路图。从图中可见，泄放电路100还进一步包括稳压单元1、开关单元2、开关控制单元3以及反向截止单元4和补偿单元5。稳压单元1连接在整流单元200的输出端和开关单元2之间，开关控制单元3的一端连接控制器300的控制端，另一端连接至开关单元2，控制器300的电压源端Vcc通过反向截止单元4连接至开关单元2。

此外，从图2中进一步可见，稳压单元1包括至少一个第三固定电阻R3，R3′，R3″和第一二极管D1，其中，第三固定电阻R3，R3′，R3″的一端连接至整流单元200的输出端，另一端连接至第一二极管D1的负极，第一二极管D1的正极连接至补偿单元5。在本实施例中，稳压单元1包括三个彼此串联连接的第三固定电阻R3，R3′，R3″。在该稳压单元1中，由于单个固定电阻耐压能力有限，所以该稳压单元1可以采用三个彼此串联连接的大额固定电阻（例如阻值1000K）与第一二极管D1串联连接，构成线性稳压电路，这些固定电阻对该泄放电路进行限流并且提供电流给稳压二极管，使其工作于稳定状态。当然，也可以采用其他数量的固定电阻彼此串联。

开关单元2包括第一晶体管Q1、第四固定电阻R4，其中，第一晶体管Q1的控制电极连接在第三固定电阻R3，R3′，R3″和第一二极管D1的负极之间，第一晶体管Q1的工作电极连接整流单元200的输出端，第一晶体管Q1的参考电极通过第四固定电阻R4连接至地。

开关控制单元3包括第五固定电阻R5、第二晶体管Q2，第二晶体管Q2的工作电极通过第五固定电阻R5连接至第一晶体管Q1的参考电极，第二晶体管Q2的参考电极连接至地，并且第二晶体管Q2的控制电极连接至控制器300的控制端。另外，反向截止单元4包括第二二极管D2，所述第二二极管D2的正极连接第一晶体管Q1的参考电极，并且第二二极管D2的负极连接至控制器300的电压源端Vcc。在本实用新型的设计方案中，反向截止单元4采用了一个简单的第二二极管D2实现电流的反向截止功能，但是在其他的实施例中也可以采用其他的电路来实现该反向截止功能。

本实用新型核心在于，泄放电路100还包括补偿单元5，该补偿单元5包括彼此并联地连接在稳压单元1和地之间的至少一个可变电阻NTC和第一固定电阻R1。该可变电阻NTC设计为能够根据温度的变化调整其阻值的大小的负温度系数电阻NTC。该负温度系数电阻具有随着温度下降其电阻呈指数关系增大的特性。另外，补偿单元5还包括阻值限定子单元51，可变电阻NTC通过所述阻值限定子单元51连接在稳压单元1和地之间，其中，阻值限定子单元51包括彼此串联地连接的第一固定电阻R1和第二固定电阻R2，其中，可变电阻NTC的一端连接至第一固定电阻R1和第二固定电阻R2之间，另一端接地。该第一和第二固定电阻R1，R2可根据预定设计来限定补偿单元5的最大和最小电阻值。

此外，如图2所示，该可控硅调光电路还包括整流单元200，供电单元400和输出滤波单元500。

从图中可见整流单元200包括由四个二极管桥接所构成的单向全波整流桥，其将输入的交流电源转换成向泄放电路100输入的具有半波整流波形的驱动电压。另外，为控制器300提供运行电压的供电单元400，该供电单元400包括第三二极管D3、第六固定电阻R6、第一电容器C1和变压器辅助绕组W，其中，变压器辅助绕组W通过第六固定电阻R6连接至第三二极管D3的正极，并且第三二极管D3的负极连接至控制器300的电压源端Vcc，并且第一电容器C1连接在控制器300的电压源端Vcc和地之间。输出滤波单元500连接在所述整流单元200的输出端和负载之间并且包括第四二极管D4和第二电容器C2，其中，第四二极管D4的正极连接至整流单元200的输出端并且负极连接至负载，第二电容器C2的一端连接在第四二极管D4的负极和负载之间并且另一端连接至地。

接下来具体描述根据本实用新型的可控硅调光电路的工作原理。在输入驱动电压并且电路启动时，由三个彼此串联连接的固定电阻R3,R3′,R3″并与第一二极管D1串联后组成的线性稳压电路的稳压单元1将开关单元2中的第一晶体管Q1的控制电极的电压稳定在第一二极管D1的稳定电压，并且结合开关单元2中的作为晶体管Q1的下偏置电阻的第四固定电阻R4使得第一晶体管Q1导通，并对供电单元400中的第一电容器C1进行充电，从而使得第一晶体管Q1工作在放大状态下，在第一电容器C1充电的过程中，控制器300开始启动，从而变压器辅助绕组W电压开始上升，并给第一电容器C1充电，当第一电容器C1上的电压超过开关单元2中第一晶体管Q1所提供的参考电极电压时，反向截止单元4转为截止，于是控制器300的供电将完全由供电单元400来提供。

在本实施例中，第一晶体管Q1采用了一个T0-251封装的1N60型号的金属氧化物半导体晶体管（MOS管），但与该实施例不同的是，该MOS管还可由2N60、1N65或2N65等常用的高压MOS管或者三极管来替代。

此外，为了解决之前所述的双正温度系数特性所带来的在低温环境中无法向控制器300提供足够的启动电压的问题，在该实施例中，一个补偿单元5被添加至泄放电路100中，并与稳压单元1串联连接后接地，该补偿单元5具有一个彼此并联连接的固定电阻R1和负温度系数电阻NTC，以及一个与之串联的固定电阻R2，该负温度系数电阻NTC补偿了开关单元2中第一晶体管Q1所具有的正温度系数特性，并具有比稳压二极管的变化范围更大的电阻变化特性，较稳压二极管所不同的线性变化特性。加入该补偿单元5后，在低温环境中，例如-20℃，开关单元2中的第一晶体管Q1的参考电极的电压VA不会持续大于供电单元400所提供的电压VB，从而反向截止单元4不再导通，第一晶体管Q1不会因为持续工作在过饱和状态而过热烧毁。

在本实施例中，应用了由第五固定电阻R5和第二晶体管Q2所组成的开关控制单元3，该单元形成开关，并保证只有在可控硅关闭的时候才开启泄放电路功能。第五固定电阻R5具有调节泄放电流的作用，其值越小，泄放电流越大，但电路的损耗也会越大。

与该实施例不同的是，第二晶体管Q2可采用型号为2N7002、BC817或者2N2222等低压MOS管或者三极管。

由第一电容器C1、第三二极管D3、第六固定电阻R6以及变压器辅助绕组W所组成的供电单元400向控制器300供电，第三二极管D3向第一电容器C1提供充电的正向电压，并且第六固定电阻R6为限流电阻，用于限制变压器辅助绕组W中可能存在的脉冲尖峰电压产生的电流。该第一电容器C1同时还具有旁路电容的作用，用于向控制器300的电压源端Vcc提供平滑并且稳定的电压。

在该实施例中，作为后级供电电路的滤波单元500，由第四二极管D4和第二电容器C2组成，第四二极管D4为了防止第二电容器C2中的电容能量被泄放电路100泄放而设置。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

参考标号

1                  稳压单元

2                  开关单元

3                  开关控制单元

4                  反向截止单元

5                  补偿单元

51                 阻值限定子单元

R1                 第一固定电阻

R2                 第二固定电阻

R3，R3′，R3″     第三固定电阻

R4                 第四固定电阻

R5                 第五固定电阻

R6                 第六固定电阻

C1                 第一电容器

C2                 第二电容器

Q1                 第一晶体管

Q2          第二晶体管

D1          第一二极管

D2          第二二极管

D3          第三二极管

NTC         可变电阻

AC          交流电源

100         泄放电路

200         整流单元

300         控制器

400         供电单元

500         输出滤波单元。

Claims (15)

1.一种泄放电路（100），所述泄放电路（100）的一端通过整流单元（200）连接至交流电源并且另一端连接至控制器（300），

所述泄放电路包括：稳压单元（1）；开关单元（2）；开关控制单元（3）；以及反向截止单元（4），

其中，所述稳压单元（1）连接在所述整流单元（200）的输出端和所述开关单元（2）之间，所述开关控制单元（3）的一端连接所述控制器（300）的控制端，另一端连接至所述开关单元（2），所述控制器（300）的电压源端（Vcc）通过所述反向截止单元（4）连接至所述开关单元（2），其中，在低于预设的温度时，所述开关单元（2）上产生双正温度系数特性，

其特征在于，

所述泄放电路（100）还包括对所述双正温度系数特性进行补偿的补偿单元（5），所述补偿单元（5）包括连接在所述稳压单元（1）和地之间的至少一个可变电阻（NTC）。

2.根据权利要求1所述的泄放电路（100），其特征在于，所述可变电阻（NTC）为负温度系数电阻（NTC）。

3.根据权利要求2所述的泄放电路（100），其特征在于，所述补偿单元（5）还包括阻值限定子单元（51），所述可变电阻（NTC）通过所述阻值限定子单元（51）连接在所述稳压单元（1）和地之间。

4.根据权利要求2所述的泄放电路（100），其特征在于，所述阻值限定子单元（51）包括彼此串联地连接的第一固定电阻（R1）和第二固定电阻（R2），其中，所述可变电阻（NTC）的一端连接至所述第一固定电阻（R1）和所述第二固定电阻（R2）之间，另一端接地。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的泄放电路（100），其特征在于，所述稳压单元（1）包括至少一个第三固定电阻（R3，R3′，R3″）和第一二极管（D1），其中，所述第三固定电阻（R3，R3′，R3″）的一端连接至所述整流单元（200）的输出端，另一端连接至所述第一二极管（D1）的负极，所述第一二极管（D1）的正极连接至所述补偿单元（5）。

6.根据权利要求5所述的泄放电路（100），其特征在于，所述稳压单元（1）包括三个彼此串联连接的所述第三固定电阻（R3，R3′，R3″）。

7.根据权利要求5所述的泄放电路（100），其特征在于，所述开关单元（2）包括第一晶体管（Q1）、第四固定电阻（R4），其中，所述第一晶体管（Q1）的控制电极连接在所述第三固定电阻（R3，R3′，R3″）和所述第一二极管（D1）的负极之间，所述第一晶体管（Q1）的工作电极连接所述整流单元（200）的输出端，所述第一晶体管（Q1）的参考电极通过所述第四固定电阻（R4）连接至地。

8.根据权利要求7所述的泄放电路（100），其特征在于，所述开关控制单元（3）包括第五固定电阻（R5）、第二晶体管（Q2），所述第二晶体管（Q2）的工作电极通过所述第五固定电阻（R5）连接至所述第一晶体管（Q1）的参考电极，所述第二晶体管（Q2）的参考电极连接至地，并且所述第二晶体管（Q2）的控制电极连接至所述控制器（300）的控制端。

9.根据权利要求7所述的泄放电路（100），其特征在于，所述反向截止单元（4）包括第二二极管（D2），所述第二二极管（D2）的正极连接所述第一晶体管（Q1）的参考电极，并且所述第二二极管（D2）的负极连接至所述控制器（300）的电压源端（Vcc）。

10.一种可控硅调光电路，包括：连接至交流电源的整流单元（200）和控制器（300），其特征在于，所述可控硅调光电路还包括根据权利要求1至9中任一项所述的泄放电路（100），其中，所述泄放电路（100）的一端通过整流单元（200）连接至交流电源并且另一端连接至控制器（300）。

11.根据权利要求10所述的可控硅调光电路，其特征在于，所述可控硅调光电路还包括供电单元（400），其中所述供电单元（400）的输出端连接至所述控制器（300）的电压源端（Vcc）。

12.根据权利要求11所述的可控硅调光电路，其特征在于，所述供电单元（400）包括第三二极管（D3）、第六固定电阻（R6）、第一电容器（C1）和变压器辅助绕组（W），其中，所述变压器辅助绕组（W）通过所述第六固定电阻（R6）连接至所述第三二极管（D3）的正极，并且所述第三二极管（D3）的负极连接至所述控制器（300）的电压源端（Vcc），并且所述第一电容器（C1）连接在所述控制器（300）的电压源端（Vcc）和地之间。

13.根据权利要求11所述的可控硅调光电路，其特征在于，所述可控硅调光电路还包括输出滤波单元（500），其中所述输出滤波单元（500）连接在所述整流单元（200）的输出端和负载之间。

14.根据权利要求13所述的可控硅调光电路，其特征在于，所述输出滤波单元（500）包括第四二极管（D4）和第二电容器（C2），其中，所述第四二极管（D4）的正极连接至所述整流单元（200）的输出端并且负极连接至所述负载，所述第二电容器（C2）的一端连接在所述第四二极管（D4）的负极和所述负载之间并且另一端连接至地。

15.一种LED照明装置，其特征在于，所述LED照明装置包括根据权利要求10至14中任一项所述的可控硅调光电路。

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