高兼容性调光电路的制作方法

1.本发明系有关于一种调光电路，特别是一种高兼容性调光电路。


背景技术：

2.由于具调光功能的照明装置的需求越来越多，各个照明装置厂商均致力于研发更高效能且具调光功能的照明装置。
3.目前，现有具调光功能的照明装置(灯泡、灯管、平板光源等)使用的调光方案包括可控硅调光方案、墙壁开关控制的分段式及无极式调光方案、有线调光方案(如0～10v、1～10v等)、电阻式调光方案、无线调光方案(如蓝牙、wifi等)。上述各个方案的调光功能电路都是集成在照明装置的驱动器内部，并且需要匹配对应的调光器才能实现调光功能。调光方案太多直接提升了照明装置的成本，同时也限制了照明装置的通用性及普及率。


技术实现要素：

4.根据本发明的一实施例，提出一种高兼容性调光电路，其包含阻抗检测规避模块、调光功能模块及交流电压输入模块。阻抗检测规避模块透过输出端与负载连接。调光功能模块与阻抗检测规避模块连接，并包含控制单元。交流电压输入模块与调光功能模块连接，并转换交流输入电压为脉动直流电压以为负载及调光功能模块供电。其中，当负载被驱动后，控制单元开始计时，并于预设时间后切换阻抗检测规避模块，使调光功能模块直接为负载供电并根据调光信号对负载进行调光。
5.在一实施例中，调光功能模块更包含脉宽调变信号图腾柱单元及恒流开关单元，控制单元与脉宽调变信号图腾柱单元及恒流开关单元连接，脉宽调变信号图腾柱单元与恒流开关单元连接，恒流开关单元分别与交流电压输入模块及阻抗检测规避模块连接。
6.在一实施例中，当输出端短路时，该控制单元控制恒流开关单元进入打嗝模式，以执行短路保护功能。
7.在一实施例中，控制电路根据调光信号产生脉宽调变信号，脉宽调变信号图腾柱单元根据脉宽调变信号产生加强脉宽调变信号，恒流开关单元根据加强脉宽调变信号改变切换开关的时间以调整负载的驱动电流以进行调光。
8.在一实施例中，高兼容性调光电路更包含功率因子校正模块，恒流开关单元透过功率因子校正模块与交流电压输入模块连接，功率因子校正模块根据脉动直流电压产生升压直流电压，以对调光功能模块供电。
9.在一实施例中，功率因子校正模块为主动式功率因子校正模块。
10.在一实施例中，高兼容性调光电路更包含恒压供电模块，调光功能模块透过恒压供电模块与交流电压输入模块连接，恒压供电模块将脉动直流电压转换为恒压电压以为调光功能模块供电。
11.在一实施例中，预设时间为0.1～0.5秒。
12.在一实施例中，负载为无调光功能的光源。
13.在一实施例中，阻抗检测规避模块可为但不限於机械继电器、固态继电器、电子开关及光电开关中的任一个。
14.承上所述，依本发明的高兼容性调光电路，其可具有一或多个下述优点：
15.(1)本发明的一实施例中，高兼容性调光电路的电路设计能充分的利用开关电源的固有特性，其可透过控制电流以降低电压，故可兼容于无调光功能的各种直流或交流照明装置，使高兼容性调光电路能达到高通用性。
16.(2)本发明的一实施例中，高兼容性调光电路的电路设计可兼容于无调光功能的各种直流或交流照明装置，故能提供有效且成本更低的调光方案，以符合实际的需求。
17.(3)本发明的一实施例中，高兼容性调光电路具有阻抗检测规避模块，其能达成特殊的运作机制以提供交流电网阻抗检测规避功能，故还可兼容于具交流电网阻抗检测功能的照明装置，进一步提升了高兼容性调光电路的通用性。
18.(4)本发明的一实施例中，高兼容性调光电路的电路设计能输出电流与输出电压成正比且呈线性关系，故应用上能更为广泛。
19.(5)本发明的一实施例中，高兼容性调光电路的控制单元能在输出端短路时控制恒流开关单元进入打嗝模式，以执行短路保护功能，故能提升安全性。
附图说明
20.图1为本发明的第一实施例的高兼容性调光电路的方块图。
21.图2为本发明的第一实施例的高兼容性调光电路的电路图。
22.图3为本发明的第一实施例的高兼容性调光电路的恒流开关单元的示意图。
23.图4为本发明的第二实施例的高兼容性调光电路的电路图。
24.附图标记说明：
[0025]1‑
高兼容性调光电路；11
‑
交流电压输入模块；12
‑
调光功能模块；12a
‑
控制单元12a；12b
‑
脉宽调变信号图腾柱单元；12c
‑
恒流开关单元；13
‑
阻抗检测规避模块；14
‑
恒压供电模块；15
‑
功率因子校正模块；f1
‑
保险丝；r1
‑
桥式整流器；c1～c4
‑
电容；l1～l3
‑
电感；r1
‑
电阻；rs
‑
电阻；q1～q5
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晶体管；d1～d3
‑
二极管；k1
‑
继电器；cp1
‑
微控制器；cp2
‑
特殊应用集成电路芯片；cv
‑
恒电压辅助电源；lr
‑
负载；ain
‑
交流输入电压；ps
‑
脉动直流电压；bs
‑
升压直流电压；fs
‑
电阻二端电压；ds
‑
调光信号；pwm1
‑
脉宽调变信号；pwm2
‑
加强脉宽调变信号；cs
‑
驱动电流；ts
‑
控制信号；w1
‑
峰值电流包络线；w2
‑
电感电流；w3
‑
电感平均电流；gnd
‑
接地端。
[0026]
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本创作相关的目的及优点。
具体实施方式
[0027]
以下将参照相关图式，说明依本发明的高兼容性调光电路的实施例，为了清楚与方便图式说明，图式中的各部件在尺寸与比例上可能会被夸大或缩小地呈现。在以下描述及/或申请专利范围中，当提及组件「连接」或「耦合」至另一组件时，其可直接连接或耦合至该另一组件或可存在介入组件；而当提及组件「直接连接」或「直接耦合」至另一组件时，不
存在介入组件，用于描述组件或层间的关系的其他字词应以相同方式解释。为使便于理解，下述实施例中的相同组件系以相同的符号标示来说明。
[0028]
请参阅图1及图2，其系为本发明的第一实施例的高兼容性调光电路的方块图及电路图。如图1所示，高兼容性调光电路1包含交流电压输入模块11、功率因子校正模块15、调光功能模块12、阻抗检测规避模块13及恒压供电模块14。
[0029]
阻抗检测规避模块12透过输出端与负载lr连接。在一实施例中，负载lr可为无调光功能的光源，如灯泡、灯管、平板光源、或各种发光二极管光源。
[0030]
调光功能模块12透过与阻抗检测规避模块13连接，并包含控制单元12a、脉宽调变信号图腾柱单元12b以及恒流开关单元12c。在一实施例中，控制单元12a可为微控制器(mcu)或其它各种控制芯片。
[0031]
交流电压输入模块11透过功率因子校正(pfc)模块15与调光功能模块12连接。交流电压输入模块11透过桥式整流器为交流输入电压ain进行整流，并透过滤波电容为其滤波以产生脉动直流电压ps；脉动直流电压ps输入至恒压供电模块14，而恒压供电模块将脉动直流电压ps转换为恒压电压vs以为控制单元12a及阻抗检测规避模块13供电。功率因子校正模块15将脉动直流电压ps进行升压以产生升压直流电压bs，以为负载lr供电。在一实施例中，功率因子校正(pfc)模块15可为主动式功率因子校正电路。
[0032]
当负载lr被驱动后，控制单元12a开始计时，并于预设时间后切换阻抗检测规避模块13，使调光功能模块12直接为负载lr供电。同时，调光功能模块12根据外部装置g输入的调光信号ds对负载lr进行调光。在一实施例中，调光信号ds可为0～10v的脉宽调变(pwm)信号、电阻或其它调光信号。
[0033]
当然，本实施例仅用于举例说明而非限制本发明的范围，根据本实施例的高兼容性调光电路1的电路设计而进行的等效修改或变更仍应包含在本发明的专利范围内。
[0034]
图2举例说明了本实施例的高兼容性调光电路1的其中一种电路设计。如图所示，交流电压输入模块11可包含保险丝f1、桥式整流器r1、电容c1～c2及电感l1。控制单元12a可包含微控制器cp1及电阻rs；微控制器cp1也可以其它类似的组件取代。脉宽调变信号图腾柱单元12b可包含晶体管q2～q3；在一实施例中，脉宽调变信号图腾柱单元12b也可以是一个图腾柱芯片。恒流开关单元12c可含晶体管q1、二极管d2、电感l3及电容c4。阻抗检测规避模块13包含继电器k1、二极管d3及晶体管q5；在一实施例中，继电器k1可为但不限于机械继电器、固态继电器、电子开关及光电开关中的任一个；上述仅为举例，继电器k1还可以是其它类似的组件。恒压供电模块14可包含恒电压辅助电源cv。功率因子校正模块15可包含特殊应用集成电路芯片cp2、电感l2、二极管d1、晶体管q4、电阻r1及电容c3。当然，高兼容性调光电路1的各个模块的电路设计还可以实际需求变化。
[0035]
本实施例的高兼容性调光电路1的主回路的运作过程如下：
[0036]
交流电压输入模块11透过桥式整流器r1为交流输入电压ain进行整流，并透过滤波电容为其滤波以产生脉动直流电压ps。功率因子校正模块15对脉动直流电压ps进行升压以产生升压直流电压bs为恒流开关单元12c供电，以驱动负载lr；同时功率因子校正模块15的主晶体管q4的导通时间会追随输入电压的正弦波而变化，使交流电压输入模块11的整流二极管的导通角度变得更大，以提高功率因子。同时，脉动直流电压ps输入至恒压供电模块14，而恒压供电模块将脉动直流电压ps转换为恒压电压vs以为控制单元12a及阻抗检测规
避模块13供电。
[0037]
如前述，由于本实施例的高兼容性调光电路1具有特殊设计的阻抗检测规避模块13，故可适用于现有市面上所有具有电网阻抗检测功能的灯管。本实施例的高兼容性调光电路1的电网阻抗检测规避功能的运作过程如下：
[0038]
交流电压输入模块11透过桥式整流器r1为交流输入电压ain进行整流，并透过滤波电容为其滤波以产生脉动直流电压ps。同时，脉动直流电压ps输入至恒压供电模块14，而恒压供电模块将脉动直流电压ps转换为恒压电压vs以为控制单元12a及阻抗检测规避模块13供电。当负载lr被驱动后，控制单元12a的微控制器cp1开始计时；并于预设时间(0.1～0.5秒)后，微控制器cp1的t out脚位输出控制信号ts切换阻抗检测规避模块13的继电器k1。由于在预设时间(0.1～0.5秒)后，负载lr的具有电网阻抗检测电路已完成检测，故此时负载lr可由调光电路12供电。
[0039]
由上述可知，由于负载lr的电网阻抗检测电路只会进行单次检测，即检测后只要阻抗测试电路的供电电压不下降至阈值以下即不在重复检测，并维持导通状态。本实施例的高兼容性调光电路1充份利用上述的特性有效地规避了电网阻抗检测，故可以兼容于市面上所有具有电网阻抗检测功能的照明装置。
[0040]
本实施例的高兼容性调光电路1的调光功能的运作过程如下：
[0041]
在负载lr的具有电网阻抗检测电路已完成检测且由调光电路12为负载lr供电后，控制单元12a的微控制器cp1根据调光信号ds及其内建的对照表由pwm out脚位输出相应的脉宽调变信号pwm1至脉宽调变信号图腾柱单元12b。然后，脉宽调变信号图腾柱单元12b根据脉宽调变信号pwm1产生加强脉宽调变信号pwm2。其中，注入晶体管(mos)的闸级电流能力被提高使晶体管更快的进入饱和状态且快速退出饱和状态并进入截止状态。接下来，恒流开关单元12c根据加强脉宽调变信号pwm2改变切换晶体管q1(开关)的时间，以调整驱动电流cs以对负载lr进行调光。
[0042]
由于具调光功能及不具调光功能的照明装置内部的驱动电路均使用半导体开关(线性电源除外)，且每个驱动方案都会限制半导体开关器件的最大导通时间。因此，当输入电压足够低的时候，驱动电路提供给半导体开关的导通时间均会达到最大值，此时驱动电路就不是处于主动限流恒流状态。如此一来，只要适当降低输入电压即可实现负载的电流控制以提供调光功能。本实施例的高兼容性调光电路1充分利用上述特性，其通过控制电流降低电压以实现不具调光功能的照明装置的调光功能。
[0043]
当然，本实施例仅用于举例说明而非限制本发明的范围，根据本实施例的高兼容性调光电路1的电路设计而进行的等效修改或变更仍应包含在本发明的专利范围内。
[0044]
请参阅图3，其为本发明的第一实施例的高兼容性调光电路的恒流开关单元的示意图。图3举例说明恒流开关单元12c的信号的波形。如图所示，w1表示峰值电流包络线；w2表示电感电流；w3表示电感平均电流。
[0045]
如图1及图2所示，本实施例的高兼容性调光电路1还可提供短路保护功能，其运作过程如下：
[0046]
当输出端短路时，控制单元12a与恒流开关单元12c串连的电阻rs的二端电压会突然升高。控制单元12a的微控制器cp1的oc det脚位会侦测电阻rs的二端电压fs并与微控制器cp1内建的预设值比较。当微控制器cp1判断电阻rs的二端电压fs超过预设值时，微控制
器cp1输出低电平信号至恒流开关单元12c以控制恒流开关单元12c由正常模式进入打嗝模式，以执行短路保护功能。在正常状态下，微控制器cp1的oc det脚位也可以当做电流限制基准脚；也就是说，改变oc det脚位的电压可以改变输出电流最大值。
[0047]
由上述可知，高兼容性调光电路1的电路设计能充分的利用开关电源的固有特性，其可透过控制电流以降低电压，故可兼容于无调光功能的各种直流或交流照明装置，故能提供有效且成本更低的调光方案，使高兼容性调光电路能达到高通用性。
[0048]
另外，高兼容性调光电路具有阻抗检测规避模块，其能达成特殊的运作机制以提供交流电网阻抗检测规避功能，故还可兼容于具交流电网阻抗检测功能的照明装置，进一步提升了高兼容性调光电路的通用性。
[0049]
当然，本实施例仅用于举例说明而非限制本发明的范围，根据本实施例的高兼容性调光电路1的电路设计而进行的等效修改或变更仍应包含在本发明的专利范围内。
[0050]
值得一提的是，调光方案太多直接提升了照明装置的成本，同时也限制了照明装置的通用性及普及率。另外，市面上普及率最高的照明装置其实是无调光功能的照明装置。然而，根据本发明的实施例，高兼容性调光电路的电路设计能充分的利用开关电源的固有特性，其可透过控制电流以降低电压，故可兼容于无调光功能的各种直流或交流照明装置，使高兼容性调光电路能达到高通用性。
[0051]
又，根据本发明的实施例，高兼容性调光电路的电路设计可兼容于无调光功能的各种直流或交流照明装置，故能提供有效且成本更低的调光方案，以符合实际的需求。
[0052]
另外，根据本发明的实施例，高兼容性调光电路具有阻抗检测规避模块，其能达成特殊的运作机制以提供交流电网阻抗检测规避功能，故还可兼容于具交流电网阻抗检测功能的照明装置，进一步提升了高兼容性调光电路的通用性。
[0053]
此外，根据本发明的实施例，高兼容性调光电路的电路设计能输出电流与输出电压成正比且呈线性关系，故应用上能更为广泛。
[0054]
再者，根据本发明的实施例，高兼容性调光电路的控制单元能在输出端短路时控制恒流开关单元进入打嗝模式，以执行短路保护功能，故能提升安全性。由上述可知，本发明的实施例的高兼容性调光电路确实可达极佳的功效。
[0055]
请参阅图4，其系为本发明的第二实施例的高兼容性调光电路的电路图。如图所示，高兼容性调光电路1包含交流电压输入模块11、调光功能模块12、阻抗检测规避模块13及恒压供电模块14。调光功能模块12包含控制单元12a、脉宽调变信号图腾柱单元12b以及恒流开关单元12c。
[0056]
与前述实施例不同的是，本实施例的高兼容性调光电路1省略了功率因子校正模块15。功率因子校正功能可透过恒流开关单元12c实现。例如，通过改变恒流开关单元12c的开关信号频率及占空比即可提高功率因子。
[0057]
本实施例的高兼容性调光电路1也可提供电网阻抗检测规避功能、调光功能及短路保护功能。电网阻抗检测规避功能的运作过程如下：
[0058]
交流电压输入模块11透过桥式整流器r1为交流输入电压ain进行整流，并透过滤波电容为其滤波以产生脉动直流电压ps。同时，脉动直流电压ps输入至恒压供电模块14，而恒压供电模块将脉动直流电压ps转换为恒压电压vs以为控制单元12a及阻抗检测规避模块13供电。当负载lr被驱动后，控制单元12a的微控制器cp1开始计时；并于预设时间(0.1～
0.5秒)后，微控制器cp1的t out脚位输出控制信号ts切换阻抗检测规避模块13的继电器k1。由于在预设时间(0.1～0.5秒)后，负载lr的具有电网阻抗检测电路已完成检测，故此时负载lr可由调光电路12供电。
[0059]
由上述可知，本实施例的高兼容性调光电路1也可透过同样的机制规避了电网阻抗检测，故可以兼容于市面上所有具有电网阻抗检测功能的照明装置。
[0060]
当然，本实施例仅用于举例说明而非限制本发明的范围，根据本实施例的高兼容性调光电路1的电路设计而进行的等效修改或变更仍应包含在本发明的专利范围内。
[0061]
综上所述，根据本发明的实施例，高兼容性调光电路的电路设计能充分的利用开关电源的固有特性，其可透过控制电流以降低电压，故可兼容于无调光功能的各种直流或交流照明装置，使高兼容性调光电路能达到高通用性。
[0062]
又，根据本发明的实施例，高兼容性调光电路的电路设计可兼容于无调光功能的各种直流或交流照明装置，故能提供有效且成本更低的调光方案，以符合实际的需求。
[0063]
另外，根据本发明的实施例，高兼容性调光电路具有阻抗检测规避模块，其能达成特殊的运作机制以提供交流电网阻抗检测规避功能，故还可兼容于具交流电网阻抗检测功能的照明装置，进一步提升了高兼容性调光电路的通用性。
[0064]
此外，根据本发明的实施例，高兼容性调光电路的电路设计能输出电流与输出电压成正比且呈线性关系，故应用上能更为广泛。
[0065]
再者，根据本发明的实施例，高兼容性调光电路的控制单元能在输出端短路时控制恒流开关单元进入打嗝模式，以执行短路保护功能，故能提升安全性。
[0066]
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明专利的保护范围的内。