降压电路、调光电路及发光装置的制作方法

1.本实用新型实施例涉及电路领域，具体而言，涉及一种降压电路、调光电路及发光装置。


背景技术：

2.在相关技术中，为了实现高功率因数、buck(降压式变换电路)万分之一调光，高功率因数非隔离buck恒压电源部分一般会采用高功率因数电源及buck电源两部分。使用两级架构提供恒压电源会使成本会升高，效率会变差。
3.由此可知，相关技术中存在需要利用两种电路实现高功率因数及降压功能导致制作成本高，且调压效率差的问题。
4.针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供了一种降压电路、调光电路及发光装置，以至少解决相关技术中存在的需要利用两种电路实现高功率因数及降压功能导致制作成本高，且调压效率差的问题。
6.根据本实用新型的一个实施例，提供了一种降压电路，包括：电源控制芯片；直流母线；第一开关，其中，所述第一开关的第一端与所述电源控制芯片的控制管脚连接，所述第一开关的第二端与所述直流母线连接，所述第一开关的第三端与所述电源控制芯片的第一检测管脚连接；电感器件，其中，所述电感器件的输入端与所述第一开关的第三端连接，所述电感器件的输出端与所述电源控制芯片的第二检测管脚连接，所述电感器件的所述输出端还被配置为与所述降压电路的输出端连接；第一电容，其中，所述第一电容的第一端与所述第一开关的第二端，所述第一电容的另一端接地。
7.根据本实用新型的另一个实施例中，提供了一种调光电路，包括用于驱动发光元件的驱动电路和如上述任一项所述的降压电路，所述降压电路的输出端与所述发光元件的驱动电路的输入端连接。
8.根据本实用新型的另一个实施例，提供了一种发光装置，包括：发光元件、以及如上述实施例中所述的调光电路，其中，所述发光元件的驱动电路用于驱动所述发光元件。
9.通过本实用新型，电源控制芯片的控制管脚与第一开关的第一端连接，第一开关的第二端与直流母线连接，第一开关的第三端与电感器件的输入端连接，第一开关的第三端与电源控制芯片的第一检测管脚连接，电感器件的输出端与电源控制芯片的第二检测管脚连接，电感器件的输出端还被配置为与降压电路的输出端连接，第一电容的第一端与第一开关的第二端连接，第一电容的另一端接地。由于利用第一电容进行滤波，通过电源控制芯片的第一检测管脚检测采集电流，通过第二检测管脚采集电压，实现电流波形与电压波形的相位相同，实现高功率因数，利用电源控制芯片、第一开关、电感器件可以控制电路实现降压功能，得到高功率因数恒定电压，并将高功率因数恒定电压输出。因此，可以解决相
关技术中存在的需要利用两种电路实现高功率因数及降压功能导致制作成本高，且调压效率差的问题，仅需一种电路即可实现高功率因数及降压功能，实现万分之一调光，提升了电源效率，降低了成本，提高了电路的可靠稳定性。
附图说明
10.图1是根据本实用新型实施例的降压电路示意图；
11.图2是根据本实用新型示例性实施例的降压电路示意图一；
12.图3是根据本实用新型示例性实施例的降压电路示意图二；
13.图4是根据本实用新型示例性实施例的降压电路示意图三；
14.图5是根据本实用新型示例性实施例的降压电路示意图四；
15.图6是根据本实用新型示例性实施例的降压电路示意图五；
16.图7是根据本实用新型示例性实施例的降压电路示意图六；
17.图8是根据本实用新型示例性实施例的降压电路示意图七；
18.图9是根据本实用新型示例性实施例的降压电路示意图八；
19.图10是根据本实用新型示例性实施例的降压电路示意图九；
20.图11是根据本实用新型具体实施例的降压电路示意图一；
21.图12是根据本实用新型具体实施例的降压电路示意图二；
22.图13是根据本实用新型具体实施例的经过降压电路输出后的恒定电压、电流示意图；
23.图14是根据本实用新型具体实施例的led驱动功能电路示意图；
24.图15是根据本实用新型实施例的发光装置示意图；
25.图16是根据本实用新型示例性实施例的发光装置结构示意图。
具体实施方式
26.下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型的实施例。
27.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
28.在本实施例中提供了一种降压电路，图1是根据本实用新型实施例的降压电路示意图，如图1所示，该降压电路包括：
29.电源控制芯片12；
30.直流母线13；
31.第一开关14，其中，所述第一开关的第一端与所述电源控制芯片的控制管脚连接，所述第一开关的第二端与所述直流母线连接，所述第一开关的第三端与所述电源控制芯片的第一检测管脚连接；
32.电感器件16，其中，所述电感器件的输入端与所述第一开关的第三端连接，所述电感器件的输出端与所述电源控制芯片的第二检测管脚连接，所述电感器件的输出端还被配置为与所述降压电路的输出端连接；
33.第一电容18，其中，所述第一电容的第一端与所述第一开关的第二端，所述第一电容的另一端接地；
34.其中，所述电源控制芯片用于在利用所述第二检测管脚检测到所述电感器件的输出端的电压大于第一预设值的情况下，控制所述第一开关断开，以及，在利用所述第二检测管脚检测到所述电感器件的输出端的电压小于或等于所述第一预设值的情况下，控制所述第一开关闭合，所述电源控制芯片还用于在利用所述第一检测管脚检测到所述第一开关的第三端的电流大于第二预设值的情况下，控制所述第一开关断开。
35.在上述实施例中，电源控制芯片可以通过直流母线供电，也可以通过其他供电设备进行供电。在利用供电设备进行供电时，闭合供电设备的开关，电源控制芯片开始工作，电源控制芯片可以利用第一检测管脚确定采样电流，利用第二检测管脚检测电感器件的输出端的电压(初始时，电感器件的输出端的电压为0)，在检测到电感器件的输出端的电压小于或等于第一预设值的情况下，控制第一开关闭合，电感器件处于充电状态，存储电能。第二检测管脚持续检测电感器件的输出端的电压，在检测到电感器件的输出端的电压大于第一预设值的情况下，电源控制芯片控制第一开关断开，电感器件开始放电，通过放电回路释放电能。当第二检测管脚再次检测到电感器件的输出端的电压小于第一预设值时，电源控制芯片控制第一开关闭合，保证第一输出端输出的电压为恒定的电压。其中，第一开关可以为功率开关管。
36.在上述实施例中，第一电容可以为nf(纳法)级别的电容，第一电容的电容值较小，在第一开关在开关的过程中，电流的相位和电压的相位会一致，实现高功率因数。
37.需要说明的是，第一预设值可以为自定义的值，用户可以根据驱动电路的要求自行设定第一预设值，例如，第一预设值为可以70v(该取值仅是一种示例性说明，本实用新型对第一预设值不做限制，例如，还可以设置为60v，80v等)。
38.在上述实施例中，所述电源控制芯片的第一检测管脚与所述第一开关的第三端连接。电源控制芯片的第一检测管脚与第一开关的第三端连接，第一检测管脚可以用以检测通过第一开关的电流，在检测到第一开关的第三端的电流大于第二预设值的情况下，电源控制芯片控制第一开关断开，实现过流保护。为了保护电路，还可以在第一开关的第三端连接一个第三电阻，第三电阻的另一端接地。通过电源控制芯片同时对电流(通过第一检测管脚采样第三电阻电压，计算得出电流)和电压(通过第二检测管脚采样得出电感器件的输出端的电压)进行采样，实现电流波形能够跟随电压波形。例如，直流母线上的电压为馒头波时，可以通过控制开关管，让直流母线电流的波形也馒头波，这样就可以实现高p。即实现电压和电流同相位，达到高功率因数。其中，降压电路示意图一可参见附图2。
39.通过本实用新型，电源控制芯片的控制管脚与第一开关的第一端连接，第一开关的第二端与直流母线连接，第一开关的第三端与电感器件的出入端连接，第一开关的第三端与电源控制芯片的第一检测管脚连接，电感器件的输出端与电源控制芯片的第二检测管脚连接，电感器件的输出端还被配置为与降压电路的输出端连接，第一电容的第一端与第一开关的第二端连接，第一电容的另一端接地。由于利用第一电容进行滤波，通过电源控制芯片的第一检测管脚检测采集电流，通过第二检测管脚采集电压，实现电流波形与电压波形的相位相同，实现高功率因数，利用电源控制芯片、第一开关、电感器件可以控制电路实现降压功能，得到高功率因数恒定电压，并将高功率因数恒定电压输出。因此，可以解决相关技术中存在的需要利用两种电路实现高功率因数及降压功能导致制作成本高，且调压效率差的问题，仅需一种电路即可实现高功率因数及降压功能，实现万分之一调光，提升了电
源效率，降低了成本，提高了电路的可靠稳定性。
40.在一个示例性实施例中，所述降压电路还包括：
41.第二电容22，其中，所述第二电容的一端与所述电感器件的输出端连接，所述第二电容的另一端接地。
42.在本实施例中，第二电容可以为滤波电容，滤波电容可以保证电感器件的输出端的电压高效平滑地输出。其中，根据本实用新型示例性实施例的降压电路示意图二可参见附图3。
43.在一个示例性实施例中，所述降压电路还包括：
44.第一二极管32，其中，所述第一二极管的输入端接地，所述第一二极管的输出端与所述电感器件的输入端连接；
45.第一电阻34，其中，所述第一电阻的一端与所述电感器件的输出端连接，所述第一电阻的第二端接地。
46.如图3所示，电感器件16、第一电阻34、第一二极管32构成了放电回路。当第一开关断开时，电感器件开始放电，电流从电感器件的输出端流经第一电阻、第一二极管，再回到电感器件的输入端。其中，第一二极管可以为续流二极管，当电感器件的两端产生突变电压时，可能会损坏其他器件，连接续流二极管时，电感两端的电流可以较为平缓地变化，避免突波电压的产生，保证了其他元件的安全。
47.在一个示例性实施例中，所述电感器件可以包括第一电感和第二电感，其中，所述电感器件的输入端包括所述第一电感的第一端和所述第二电感的第一端，所述电感器件的第一输出端包括所述第二电感的第二端，所述电感器件还包括第二输出端，所述第二输出端与所述电源控制芯片的供电管脚连接，且所述第二输出端包括所述第一电感的第二端。在本实施例中，根据本实用新型示例性实施例的降压电路示意图三可参见附图4，如图4所示电感器件可以包括两个电感，第一电感和第二电感，因此，电感器件可以包括两个输入端和两个输出端，电感器件的第一输出端可以为第二电感的第二端，电感器件的第二输出端可以为第一电感的第二端，电感器件的第二输出端可以与电源控制芯片的供电管脚连接，为电源控制芯片供电。
48.在一个示例性实施例中，所述第一电感和所述第二电感互相耦合。在本实施例中，第一电感和第二电感互相耦合成为电感器件，起到储能、放电的作用，保证恒压稳定输出。
49.在一个示例性实施例中，所述降压电路还可以包括第二二极管，其中，所述第二二极管的第一端与所述电感器件的输出端连接，所述第二二极管的第二端与所述电源控制芯片的供电管脚连接。在本实施例中，第二二极管的正极可以接第一电感的第二端，第二二极管的负极接供电管脚，其中，根据本实用新型示例性实施例的降压电路示意图四可参见附图5。
50.在一个示例性实施例中，所述降压电路还可以包括第二电阻、第三电容以及第四电容，其中，所述第二电阻的第一端与所述第二二极管的第二端连接，所述第二电阻的第二端与所述电源控制芯片的供电管脚连接，所述第三电容的第一端与所述第二二极管的第二端连接，所述第三电容的第二端接地，所述第四电容的第一端与所述电源控制芯片的供电管脚连接，所述第四电容的第二端接地。在本实施例中，根据本实用新型示例性实施例的降压电路示意图五可参见附图6，如图6所示，第二二极管的负极还可以在接入一个第二电阻
之后再与电源控制器件的供电管脚连接。除此之外，第二电阻的第一端(与第二二极管的负极连接的一端)还可以连接第三电容的第一端，第三电容的第二端和第四电容的第二端接地，第四电容的第一端连接电源控制器件的供电管脚。第三电容、第四电容以及第二电阻构成电源控制芯片的供电电路的一部分，可以起到是滤波和限流的作用。
51.在一个示例性实施例中，所述电源控制芯片的供电管脚用于与所述直流母线连接。在本实施例中，根据本实用新型示例性实施例的降压电路示意图六可参见附图7，可以通过直流母线向电源控制芯片供电。
52.在一个示例性实施例中，所述降压电路还包括图腾柱电路72，其中，所述图腾柱电路的第一端与所述电源控制芯片的所述控制管脚连接，所述图腾柱电路的第二端与所述直流母线连接，所述图腾柱电路的第三端与所述第一开关的第一端连接，所述图腾柱电路的第四端接地。在本实施例中，根据本实用新型示例性实施例的降压电路示意图七可参见附图8，如图8所示，当电源控制芯片开始启动时，由直流母线提供电压，然后电源控制芯片可以通过控制管脚输出驱动信号给图腾柱电路，以增加驱动能力的功能，再由图腾柱驱动第一开关。需要说明的是，图腾柱电路可以是开关管驱动增强电路，用于增强电源芯片对开关管的驱动能力，图腾柱电路只是其中一种具体形式，本实用新型对开关管驱动增强电路不做限制。
53.在一个示例性实施例中，所述降压电路还包括整流桥，其中，所述整流桥的第一端与火线连接，所述整流桥的第二端与所述直流目标连接，所述整流桥的第三端与零线连接，所述整流桥的第四端接地。在本实施例中，根据本实用新型示例性实施例的降压电路示意图八可参见附图9，如图9所示，可以将整流桥连接在电路中进行整流，将经过整流后的电流输入到降压电路中。
54.在一个示例性实施例中，根据本实用新型示例性实施例的降压电路示意图九可参见附图10，如图10所示，将降压电路与直流母线连接时，还可以在直流母线与电源控制芯片之间连接一个第四电阻。还可以在电感器件的第一输出端与电源控制芯片的第二检测管脚之间接入一个第五电阻。电源控制芯片的第二检测管脚还可以连接一个第六电阻之后接地。如图10所示，该电路还可以包括第七电阻，第七电阻的第一端接图腾柱电路的第三端，第七电阻的第二端接第二电阻的第一端。
55.下面结合具体实施例对降压电路进行说明：
56.图11是根据本实用新型具体实施例的降压电路示意图一，如图11所示，
57.buck电路主要组成部分为：功率开关管q1(对应于上述第一开关)，功率电感t1(对应上述电感器件)，续流二极管d1(对应于上述第一二极管)，滤波电容cy1(对应于上述第二电容)；电源控制芯片u1和电压反馈fb管脚(对应于上述第二检测管脚)。
58.功率开关管q1的导通时，对功率电感t1充电，同时fb对cy1上的电压进行采样，当fb电压超过u1中比较器基准电压值(对用于上述第一预设值)时，u1会输出控制信号关掉q1。然后功率电感t1会将刚才存储的能量释放出来，通过负载r12(对应于上述第一电阻)再到续流二极管d1，然后再回到t1。当fb的检测电压低于基准电压值时，开通q1，对功率电感t1进行充电。由此，可以实现降压功能。
59.buck电路的工作过程如下：
60.u1开始启动时，由经过r2(对应于上述第四电阻)为电压为u1的vcc(对应于上述供
电管脚)提供电压，然后u1会通过gate管脚(对应于上述控制管脚)输出驱动信号给q2
‑
q3(对应于上述图腾柱电路，可以增加驱动能力的功能)，然后由q2
‑
q3驱动q1，q1导通之后，fb会检测输出的反馈电压，实现恒压输出。
61.q1导通之后，rs1(对应于上述第三电阻)上就产生电压，cs管脚(对应于上述第一检测管脚)会采集rs1上的电压大小；当直流母线上的电压高，即通过q1的电压高时，rs1上的采样电压就会高，当采样电压大于第二预设值时，u1驱动q2
‑
q3控制q1关闭。通过cs上采样电流实现过流保护和高pf(功率因数)。其中，高功率因数的实现的原理是电流和电压的相位一致。电容c1(对应于上述第一电容)的容值要比较小，例如，nf级别，在q1开关的过程中，电压和电流的相位自然就会保持一致，因此，可以实现高功率因数。
62.当u1正常工作时，通过t1的抽头(对应于上述第一电感的第二端)经过d2(对应于上述第二二极管)、r5(对应于上述第二电阻)给vcc供电，其中，t1是buck电路的电感。当q1关断时，t1会处于释放能量的状态，电流路径为：t1—负载—d1—t1这个回路工作，实现buck功能，即降压功能；q1导通时，t1处于储能状态。
63.需要说明的是，本实用新型对电感器件的具体形式不做限制，电感器件可以为两个电感耦合成的器件，也可以为抽头电感，其中，本实用新型具体实施例的降压电路示意图二可参见附图12，在图12中，电感器件的形式为抽头电感。
64.其中，经过降压电路输出后的恒定电压、电流示意图可参见附图13。
65.降压电路输出后的恒定电压可以输入驱动电路中，例如，led驱动功能电路。led驱动功能电路示意图可参见附图14，这部分电路的功能是通过pwm控制，实现灯光亮度调节。在调节灯光光度时，可以采用斩波调光方式，因此可以实现万分之一调光。
66.如图14所示，d1，d2是续流二极管；l1是电感，q1是开关管，rs1，rs2，rs3是电流检测电阻，电流检测电阻起到电流检测作用，让电路保持恒流；开关管q1开通时，l1电感充电，q1关闭时，l1电感放电。
67.工作过程如下：
68.输入电压通过led灯串后，流到l1，然后到q1，然后到rs1到gnd，此时，cs引脚检测流经rs1，rs2，rs3上电流的大小，u1内部有电压比较器，当超过基准电压时，u1通过gate引脚关断q1；q1关断后，电感l1通过d1，d2和led灯串负载放电维持电流大小。
69.在本实施例中提供了一种调光电路，包括用于驱动发光元件的驱动电路和如上述任一项所述的降压电路，所述降压电路的输出端与所述发光元件的驱动电路的输入端连接。在本实施例中，可以将降压电路的输出端与发光元件的驱动电路的输入端连接，用降压电路输出的电压作为发送元件的驱动电路的输入电压，即利用降压电路输出的电压为发光元件的驱动电路供电，以驱动发光元件发光，实现万分之一调光。
70.在一个示例性实施例中，所述调光电路还包括mcu，所述mcu与所述发光元件的驱动电路连接，用于控制所述驱动电路。在本实施例中，可以通过mcu控制发光元件的驱动电路，实现万分之一调光。
71.在一个示例性实施例中，所述调光电路还可以包括ac
‑
dc辅助电源，ac
‑
dc辅助电源的输入端与降压电路的输入端连接，ac
‑
dc辅助电源的输出端与muc连接。
72.在本实施例中提供了一种发光装置，图15是根据本实用新型实施例的发光装置示意图，如图15所示，该发光系统包括：发光元件1502、以及上述实施例中所述的调光电路
1504，其中，所述发光元件的驱动电路用于驱动所述发光元件1502。在本实施例中，发光装置可以为灯具，例如，灯泡、筒射灯、吸顶灯等等。发光元件可以为led灯珠等。发光装置还可以包括ac
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dc辅助电源。降压电路通过驱动电路与发光装置连接，降压电路的输入端与ac
‑
dc辅助电源连接。驱动电路与mcu(微处理器)的输出端相连。即，交流电输入到降压电路中，降压电路会将功率因数值提升到0.9以上，同时会输出恒定的电压，将恒定电压提供给led驱动电路中，led驱动接收mcu(微处理器)的pwm调光控制信号，实现了灯亮度的调节。发光装置还可以包括与mcu连接的无线通信模块，用于接收远程发送的调光控制指令。其中，发光装置结构示意图可参见附图16。
73.显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型不限制于任何特定的硬件和软件结合。
74.以上所述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。