兼容可控硅的恒压电路、LED调光电路及LED照明设备

摘要

本发明提供一种兼容可控硅的恒压电路、LED调光电路及LED照明设备，所述恒压电路包括功率转换模块与可控硅的一端连接，可控硅的另一端与供电模块连接；输入欠压控制模块、过功率保护模块和可控负载模块均分别与第一采样点和所述功率转换模块连接，其中，第一采样点设置在所述可控硅与所述功率转换模块之间。通过本发明提供的方案，能够实现可控硅在一定导通角内，保证全负载范围内输出恒定电压，还具备过功率和输入欠压保护功能，安全可靠地实现能够兼容可控硅，为负载提供恒定电压的恒压电路，从而实现稳定可靠的控制调节。

说明书

技术领域

本发明涉及电路领域，尤其涉及一种兼容可控硅的恒压电路、LED调光电路及LED照明设备。

背景技术

可控硅是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件，亦称为晶闸管。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，被广泛应用于各种电子设备和电子产品中，多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。家用电器中的调光灯、调速风扇、空调机、电视机、电冰箱、洗衣机、照相机、组合音响、声光电路、定时控制器、玩具装置、无线电遥控、摄像机及工业控制等都大量使用了可控硅器件。

现有的可控硅应用方案大多只能应用于恒流调节电路中，然而，目前越来越多的负载需要进行恒压控制，因此如何兼容可控硅，为负载提供恒定电压，实现稳定可靠的控制调节成为当下亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种兼容可控硅的恒压电路、LED调光电路及LED照明设备，用于解决现有方案无法在恒压调节场景下兼容可控硅的问题。

本发明的第一方面是提供一种兼容可控硅的恒压电路，包括：输入欠压控制模块、过功率保护模块、可控负载模块、以及功率转换模块；所述功率转换模块与可控硅的一端连接，所述可控硅的另一端与供电模块连接；所述输入欠压控制模块、所述过功率保护模块和所述可控负载模块均分别与第一采样点和所述功率转换模块连接，其中，所述第一采样点设置在所述可控硅与所述功率转换模块之间；所述功率转换模块，与负载模块连接，用于将所述供电模块提供的电信号进行功率转换，向所述负载模块输出恒定电压；所述输入欠压控制模块，用于在检测到所述第一采样点的电压大于第一参考电压时，则控制所述功率转换模块启动功率转换，否则控制所述功率转换模块停止功率转换；所述过功率保护模块，用于在检测到所述第一采样点的电压大于第二参考电压时，则控制所述功率转换模块停止功率转换，否则控制所述功率转换模块启动功率转换；所述可控负载模块，用于在检测到所述功率转换模块停止功率转换时，则控制所述可控硅导通。

本发明的第二方面是提供一种LED调光电路，包括：可控硅调光器、以及如前任一所述的兼容可控硅的恒压电路；所述可控硅调光器包括可控硅；所述可控硅的一端与供电模块连接；所述恒压电路分别与所述可控硅的另一端和LED照明组件连接，用于为所述LED照明组件提供恒定电压。

本发明的第三方面是提供一种LED照明设备，包括：如前所述的LED调光电路和LED照明组件；所述LED调光电路与所述LED照明组件连接。

本发明提供的兼容可控硅的恒压电路、LED调光电路及LED照明设备中，当可控硅的导通角度小到一定的值时，输入欠压控制模块控制功率转换模块停止功率转换，当输入功率很大时，过功率保护模块控制功率转换模块停止功率转换，并且还通过可控负载模块保证可控硅在导通时有一定的电流通过，解决可控硅开启电流的问题，实现可控硅的可靠导通，从而在实现可控硅在一定导通角内，保证全负载范围内输出恒定电压的基础上，还具备过功率和输入欠压保护功能，安全可靠地实现能够兼容可控硅，为负载提供恒定电压的恒压电路，从而实现稳定可靠的控制调节。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的兼容可控硅的恒压电路的结构示意图；

图2a为本发明实施例二提供的兼容可控硅的恒压电路的结构示意图；

图2b为本发明实施例三提供的兼容可控硅的恒压电路的结构示意图；

图2c为本发明实施例四提供的兼容可控硅的恒压电路的结构示意图；

图3为本发明实施例五提供的兼容可控硅的恒压电路的结构示意图；

图4为本发明实施例六提供的兼容可控硅的恒压电路的结构示意图；

图5为本发明实施例七提供的兼容可控硅的恒压电路的结构示意图；

图6为本发明实施例八提供的LED调光电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例一提供的兼容可控硅的恒压电路的结构示意图，如图1所示，所述电路包括：输入欠压控制模块11、过功率保护模块12、可控负载模块13、以及功率转换模块14；

功率转换模块14与可控硅15的一端连接，可控硅15的另一端与供电模块连接；输入欠压控制模块11、过功率保护模块12和可控负载模块13均分别与第一采样点和功率转换模块14连接，其中，第一采样点设置在可控硅15与功率转换模块14之间；

功率转换模块14，与负载模块连接，用于将供电模块提供的电信号进行功率转换，向负载模块输出恒定电压；输入欠压控制模块11，用于在检测到第一采样点的电压大于第一参考电压时，则控制功率转换模块14启动功率转换，否则控制功率转换模块14停止功率转换；过功率保护模块12，用于在检测到第一采样点的电压大于第二参考电压时，则控制功率转换模块14停止功率转换，否则控制功率转换模块14启动功率转换；可控负载模块13，用于在检测到功率转换模块14停止功率转换时，则控制可控硅15导通。

具体的，所述恒压电路并联连接在可控硅15与负载模块17之间，并为负载模块17提供恒定电压。进一步具体的，可控硅15与功率转换模块14之间设置有第一采样点A，输入欠压控制模块11、过功率保护模块12及可控负载模块17并联连接在第一采样点A与功率转换模块14之间。其中，所述负载模块17可以是固定负载或者功率转换模块14，例如，各种家用电器或其它电路模块等，本实施例在此不对其进行限制。

在实际应用中，所述供电模块16提供的输入可以是交流电或直流电；所述可控硅15可采用任意类型的可控硅15元件，例如，三端双向可控硅15开关元件，也称为双向晶闸管(TRIode AC semiconductor switch，简称TRIAC)；所述功率转换模块14可以为采用反激、正激等功率转换方式的装置，本实施例在此未对其进行限制。

具体的，本实施例中的所述恒压电路是恒压输出，也就是说，不论输出的功率多少，其输出的电压都是恒定的。因此当可控硅15导通角较小时，为了满足输出，必须输入大电流；并且，当可控硅15导通角度较大时，输出功率较大，此时可控硅15若要可靠导通必须要有一定的电流通过。

本实施例为了解决在可控硅15的导通角较小的情况下需要输入大电流的问题，在所述恒压电路中引入了输入欠压控制模块11，所述输入欠压控制模块11用于根据第一采样点A的电压，控制功率转换模块14启动或停止功率转换。具体的，当可控硅15的导通角小于一定的值时，例如90度，则输入欠压控制模块11向功率转换模块14输出第一信号Vctr1，所述第一信号用于控制功率转换模块14停止功率转换，从而保证电路的可靠工作与输入欠压保护功能。

本实施例为了解决输出功率大的问题，在所述恒压电路中还引入了过功率保护模块12，过功率保护模块12根据功率转换模块14向所述过功率保护模块12输入的电流Visense、以及第一采样点A的电压，在检测到输入功率很大时，则向功率转换模块14输出第三信号Vctr3，所述第三信号用于控制功率转换模块14停止功率转换，从而保证电路的安全可靠。

本实施例为了解决可控硅15开启电流的问题，所述恒压电路中还引入了可控负载模块17，从而保证可控硅15在导通时有一定的电流通过，实现可控硅15可靠导通。

本实施例提供的可控硅的恒压电路中，当可控硅的导通角度小到一定的值时，输入欠压控制模块控制功率转换模块停止功率转换，当输入功率很大时，过功率保护模块控制功率转换模块停止功率转换，并且还通过可控负载模块保证可控硅在导通时有一定的电流通过，解决可控硅开启电流的问题，实现可控硅的可靠导通，从而在实现可控硅在一定导通角内，保证全负载范围内输出恒定电压的基础上，还具备过功率和输入欠压保护功能，安全可靠地实现能够可控硅，为负载提供恒定电压的恒压电路，从而实现稳定可靠的控制调节。

具体的，为了更准确的实现输入欠压控制、过功率保护和为可控硅15提供可靠的开启电流，需要有一个输入电压的检测点，即第一采样点A，具体的，第一采样点A可以有多种实现方式。

可选的，图2a为本发明实施例二提供的可控硅的恒压电路的结构示意图，如图2a所示，根据实施例一所述的可控硅的恒压电路，所述电路还包括：第一整流模块21；

所述供电模块16的一端与所述可控硅15的一端连接，所述供电模块16的另一端与所述第一整流模块21的第一输入端连接；

所述可控硅15的另一端与所述第一整流模块21的第二输入端连接；

所述第一整流模块21的第一输出端与功率转换模块14连接，所述第一整流模块21的第二输出端分别连接至低电平和功率转换模块14；

所述第一采样点设置在第一整流模块21和功率转换模块14之间。

可选的，为了防止功率转换模块中反向流动的能量影响采样的准确性，所述电路还包括：单向传输模块22；

第一整流模块21的第一输出端与单向传输模块22的一端连接，单向传输模块22的另一端与功率转换模块14连接，用于单向传输由第一整流模块21流向功率转换模块14的电流；

所述第一采样点设置在第一整流模块21与单向传输模块22之间。

其中，所述连接至低电平具体可以包括接地，或者连接至负电位，本实施例不对其进行限制。

可选的，所述第一整流模块21可以通过多种整流方式实现，例如，具体可以为桥式整流方式，相应的，第一整流模块21具体可以包括：并联的第一整流单元和第二整流单元；所述第一整流单元包括串联的第一二极管和第二二极管；所述第二整流单元包括串联的第三二极管和第四二极管；

所述第一二极管的正极与所述第三二极管的正极和所述整流模块的第二输出端连接，所述第一二极管的负极与所述整流模块的第二输入端连接，所述第四二极管的正极与所述整流模块的第一输入端连接，所述第四二极管的负极与所述整流模块的第一输出端和所述第二二极管的负极连接，本实施例在此不对其进行限制。

其中，单项传输模块22也可以通过多种单向导电的元器件实现，例如二极管等，相应的，单向传输模块22包括：二极管，所述二极管的正极与第一整流模块21的第一输出端连接，所述二极管的负极与功率转换模块14连接，本实施例在此不对其进行限制。

本实施例提供的可控硅的恒压电路中，可控硅与功率转换模块之间连接有第一整流模块及单向传输模块，第一采样点设置在第一整流模块与单向传输模块之间，单向传输模块控制电流由第一整流模块单向流向功率转换模块。通过单向传输模块，实现电流按照图2a中电流i₁的流向流动，防止功率转换模块中的能量向与i₁流向相反的方向流动，从而使第一采样点的电压与整流模块前的输入电压的幅值一致，从而确保更准确地采样电压。

再可选的，图2b为本发明实施例三提供的可控硅的恒压电路的结构示意图，如图2b所示，根据实施例一所述的可控硅的恒压电路，所述电路还包括：第二整流模块23和第三整流模块24；

供电模块16的一端与可控硅15的一端连接，供电模块16的另一端与第二整流模块23的第一输入端和第三整流电路24的第一输入端连接；

可控硅15的另一端与第二整流模块23的第二输入端和第三整流模块24的第二输入端连接；

第二整流模块23的第一输出端与功率转换模块14连接，第二整流模块23的第二输出端分别连接至低电平和功率转换模块14，第三整流模块24的第二输出端连接至第二整流模块23的第二输出端；

所述第一采样点A设置在第三整流模块24的第一输出端上，第三整流模块24的第二输出端连接至低电平。

其中，所述连接至低电平具体可以包括接地，或者连接至负电位，本实施例不对其进行限制。

可选的，第二整流模块23和第三整流模块24可以通过多种整流方式实现，例如，具体可以为桥式整流方式，则相应的，第二整流模块23和第三整流模块24同样具体可以包括：并联的第一整流单元和第二整流单元；所述第一整流单元包括串联的第一二极管和第二二极管；所述第二整流单元包括串联的第三二极管和第四二极管；

所述第一二极管的正极与所述第三二极管的正极和所述整流模块的第二输出端连接，所述第一二极管的负极与所述整流模块的第二输入端连接，所述第四二极管的正极与所述整流模块的第一输入端连接，所述第四二极管的负极与所述整流模块的第一输出端和所述第二二极管的负极连接，本实施例在此不对其进行限制。

具体的，可控硅15连接有并联的第二整流模块23和第三整流模块24，第二整流模块23的输出端与功率转换模块14连接，第一采样点A设置在第三整流模块24的输出端上。

本实施例提供的可控硅的恒压电路中，可控硅与功率转换模块之间连接有并联的第二整流模块和第三整流模块，电压采样点设置在第三整流模块的输出端上，防止功率转换模块中的能量向反向流动，从而使第一采样点A的电压与整流模块前的输入电压的幅值一致，从而确保更准确地采样电压。

再可选的，图2c为本发明实施例四提供的可控硅的恒压电路的结构示意图，如图2c所示，根据实施例一所述的可控硅的恒压电路，所述电路还包括：第四整流模块25；

供电模块16的一端与可控硅15的一端连接，供电模块16的另一端与第四整流模块25的第一输入端连接；

可控硅15的另一端与第四整流模块25的第二输入端连接；

第四整流模块25的第一输出端与功率转换模块14连接，第四整流模块25的第二输出端与功率转换模块14和低电平连接；

所述第一采样点的电压为第二采样点和第三采样点的电压之和，所述第二采样点和所述第三采样点分别设置在所述第四整流模块的第一输入端和所述第四整流模块的第二输入端。

其中，所述连接至低电平具体可以包括接地，或者连接至负电位，本实施例不对其进行限制。

可选的，第四整流模块25可以通过多种整流方式实现，例如，具体可以为桥式整流方式，则相应的，第四整流模块25同样具体可以包括：并联的第一整流单元和第二整流单元；所述第一整流单元包括串联的第一二极管和第二二极管；所述第二整流单元包括串联的第三二极管和第四二极管；

所述第一二极管的正极与所述第三二极管的正极和所述整流模块的第二输出端连接，所述第一二极管的负极与所述整流模块的第二输入端连接，所述第四二极管的正极与所述整流模块的第一输入端连接，所述第四二极管的负极与所述整流模块的第一输出端和所述第二二极管的负极连接，本实施例在此不对其进行限制。

可选的，为了便于采样，所述电路还包括：叠加器26，叠加器26的第一输入端和第二输入端分别与第四整流模块25的第一输入端和第四整流模块25的第二输入端连接，用于输出第一叠加电压，所述第一叠加电压为所述第二采样点A1电压和所述第三采样点A2电压之和；

相应的，所述第一采样点A设置在叠加器26的输出端。

具体的，本实施例中，可控硅15与功率转换模块14之间连接有第四整流模块25，叠加器26的两个输入端分别连接至第四整流模块25的两交流输入端上的第二采样点A1和第三采样点A2，相应的，第一采样点A设置在叠加器26的输出端，也就是说，第一采样点A的电压为第二采样点A1的电压与第三采样点A2的电压叠加之和。

本实施例提供的可控硅的恒压电路中，可控硅与功率转换模块之间连接有第四整流模块，第四整流模块的两交流输入端上分别设置有第二采样点和第三采样点，第一采样点的电压为第二采样点的电压与第三采样点的电压叠加之和，从而使第一采样点的电压与整流模块前的输入电压的幅值一致，从而确保更准确地采样电压。

需要说明的是，第一采样点A还可以有其它多种实现方式，而并不局限于图中给出的方式，本实施例在此不对其进行限制。

具体的，图3为本发明实施例五提供的可控硅的恒压电路的结构示意图，如图3所示，根据实施例一所述的可控硅的恒压电路，所述输入欠压控制模块11包括：电压采样单元31及第一迟滞比较器32；

所述电压采样单元31，用于对所述第一采样点A电压进行多次采样，并输出平均电压值；

所述第一迟滞比较器32与所述电压采样单元31连接，用于将所述电压采样单元31输出的平均电压值与第一参考电压比较，若所述平均电压值大于所述第一参考电压，则输出高电平，以控制所述功率转换模块14启动功率转换，否则输出低电平，以控制所述功率转换模块14停止功率转换。

具体的，输入欠压控制模块11包括电压采样模块及第一迟滞比较器32，电压采样模块多次采样第一采样点A的电压并通过一定的比例输出平均电压值，第一迟滞比较器32将该平均电压值与预设的第一参考电压Vref1比较，并根据比较结果输出控制信号Vctr1控制功率转换模块，进一步的，若该平均电压值大于第一迟滞比较器32的第一参考电压Vref1，则第一迟滞比较器32输出高电平，以启动功率转换模块14输出恒定的电压；若该平均电压值不大于第一迟滞比较器32的第一参考电压Vref1，则第一迟滞比较器32输出低电平，以停止功率转换模块14。具体的，由于本实施例中比较的是第一采样点A的平均电压，所以电压采样的信号随着可控硅15导通角度的减小，输出的电压也减小。

本实施例提供的可控硅的恒压电路中，输入欠压控制模块包括电压采样模块及第一迟滞比较器，所述第一迟滞比较器将电压采样模块多次采样获得的采样电压的平均电压值与预设的第一参考电压比较，并根据比较结果控制功率转换模，从而保证电路的可靠工作与输入欠压保护功能。

再具体的，图4为本发明实施例六提供的可控硅的恒压电路的结构示意图，如图4所示，根据实施例一所述的可控硅的恒压电路，所述可控负载模块17包括：电阻41、以及可控开关42；

可控开关42与功率转换模块14连接，电阻41与可控开关42串联；

可控开关42，用于在功率转换模块14停止功率转换时导通。

具体的，为了保证可控硅15正常导通，需要一定的电流，相应的，本实施例中通过可控负载模块17来提供这个电流。当功率转换模块14没有输出恒定的电压时，功率转换模块14发送控制信号Vctr2给可控负载模块17中的可控开关42，所述可控开关42接收到该控制信号Vctr2后，控制自身导通，从而实现电阻41与可控硅15连通，电阻41可以为可控硅15提供负载，从而为可控硅15提供电流，使可控硅15正常的开启。

再具体的，图5为本发明实施例七提供的可控硅的恒压电路的结构示意图，如图5所示，根据实施例一所述的可控硅的恒压电路，所述过功率保护模块12包括：加法器51、放大器52、第二迟滞比较器53；

所述加法器51的第一输入端与所述功率转换器连接，所述加法器51的第二输入端与所述第一采样点A连接，用于输出第二叠加电压，所述第二叠加电压为所述第一采样点A电压和所述功率转换模块14的输出电压的叠加电压；

所述放大器52，与所述加法器51连接，用于放大所述第二叠加电压；

所述第二迟滞比较器53与所述放大器52连接，用于将放大后的所述第二叠加电压与第二参考电压比较，若所述第二叠加电压大于第二参考电压，则输出高电平，以控制所述功率转换模块14停止功率转换，否则输出低电平，以控制所述功率转换模块14启动功率转换。

具体的，为了避免在可控硅15最大导通角下输出过大的功率，使电路中一些元件损坏，本实施例的恒压电路引入过功率保护模块12。过功率保护模块12包括加法器51、放大器52、第二迟滞比较器53，功率转换模块14输出的信号Visense与电压采样点A的电压通过加法器51叠加，通过放大器52放大，第二迟滞比较器53将放大后的信号与预设的第二参考电压Vref2相比，输出控制信号Vctr3，来控制功率转换模块14，实现过功率保护功能。进一步具体的，放大后的电压信号与第二参考电压比较，若大于第二参考电压，则第二迟滞比较器53输出高电平，以控制功率转换模块14停止功率转换；若小于第二参考电压，则第二迟滞比较器53输出低电平，以控制功率转换模块14启动功率转换。

本实施例提供的可控硅的恒压电路中，过功率保护模块包括加法器、放大器、第二迟滞比较器，功率转换模块输出的信号Visense与电压采样点A的电压通过加法器叠加，通过放大器放大，第二迟滞比较器将放大后的信号与预设的第二参考电压相比，输出控制信号，来控制功率转换模块，避免在可控硅最大导通角下输出过大的功率，从而保证电路的安全可靠。

图6为本发明实施例八提供的LED调光电路的结构示意图，如图6所示，所述LED调光电路，包括：可控硅调光器61、以及如前述任一项实施例所述的可控硅的恒压电路62；可控硅调光器61包括可控硅；

所述可控硅的一端与供电模块63连接；所述恒压电路62分别与所述可控硅的另一端和LED照明组件64连接，用于为LED照明组件64提供恒定电压。

具体的，本实施例中的所述可控硅可以为前述任一实施例中的可控硅15，所述LED调光电路，包括可控硅调光器、以及前述任一实施例所述的可控硅的恒压电路，可控硅调光器中的可控硅与供电模块连接，恒压电路分别与可控硅及LED负载，例如LED照明组件连接，并为LED照明组件提供恒定电压。在实际应用中，该LED调光电路可以广泛应用于LED照明设备中，通过控制调节可控硅调光器实现对LED照明设备的恒压调控。

本实施例中的可控硅的恒压电路，通过各模块逻辑控制关系，实现可控硅15在一定导通角内，保证全负载范内输出恒定电压的同时，具有过功率和输入欠压保护功能。

本实施例提供的LED调光电路中，采用了前述实施例所述的可控硅的恒压电路，结合可控硅通过恒压来调节LED亮度，具有更稳定可靠的控制效果。

本发明实施例九还提供一种LED照明设备，包括：如实施例八所述的LED调光电路和LED照明组件；所述LED调光电路与所述LED照明组件连接。

其中，所述LED调光电路，具体包括可控硅调光器、以及前述任一实施例所述的可控硅的恒压电路，可控硅调光器中的可控硅与供电模块连接，恒压电路分别与可控硅及LED照明组件连接，并为LED照明组件提供恒定电压。在实际应用中，该LED调光电路可以广泛应用于LED照明设备中，通过控制调节可控硅调光器实现对LED照明设备的恒压调控。

本实施例中的可控硅的恒压电路，通过各模块逻辑控制关系，实现可控硅15在一定导通角内，保证全负载范围内输出恒定电压的同时，具有过功率和输入欠压保护功能。

本实施例提供的LED照明设备，采用了前述实施例所述的可控硅的恒压电路，结合可控硅15通过恒压来调节LED亮度，具有更稳定可靠的控制效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。