CN108601131B - Triac调光器电流维持电路及使用其的线性调光驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TRIAC调光器电流维持电路及使用其的线性调光驱动电路，该TRIAC调光器电流维持电路为由一个第一电阻和一个第一电容串联连接构成的RC电路，RC电路与线性调光驱动电路中的整流桥中的任一个整流二极管并联连接；该线性调光驱动电路包括过流保护电路、由四个整流二极管连接构成的整流桥、RC电路、用于吸收输入电压中的高浪涌电压的防浪涌电路、滤波电路、线性恒流电路、用于去除因RC电路引起的LED负载电流不对称产生的频闪的去频闪电路；优点是TRIAC调光器电流维持电路的结构简单、成本低，且基本不消耗电能，大大提高了使用其的线性调光驱动电路的效率，且该线性调光驱动电路无频闪。

Description

TRIAC调光器电流维持电路及使用其的线性调光驱动电路

技术领域

本发明涉及一种线性电源，尤其是涉及一种TRIAC调光器电流维持电路及使用其的线性调光驱动电路。

背景技术

在传统的白炽灯中，通常采用TRIAC(三端双向可控硅)调光器进行调光。由于白炽灯采用纯阻性灯丝，因此当电流流过灯丝时，灯丝导通发光，TRIAC调光器始终存在电流，不需要额外的电流供应。随着LED照明逐渐取代白炽灯，TRIAC调光器依然保留，但是由于LED是非阻性直流驱动器件，因此需要搭载一个LED驱动电源输出直流电给LED供电并保持恒流驱动。现有的LED驱动电源通常有开关电源和线性电源两种，开关电源中由于存在储能元件，因此可直接为TRIAC调光器提供维持电流，但开关电源的价格较高；线性电源由于价格较低，线路简单，逐渐用于驱动LED，但线性电源只有在输入电压大于输出电压时LED负载上才能有电流流过，使TRIAC调光器开启，而当输入电压小于输出电压时LED负载上没有电流流过，导致TRIAC调光器关断，从而在调光过程中引起LED灯闪烁，因此在线性电源中需要增设一个TRIAC调光器的电流维持电路。

中国公告的发明专利“一种无频闪LED灯丝灯”(专利号：ZL201610833427.9)公开了一种无频闪LED灯丝灯，其包括线性恒流型的驱动电源和LED发光体，驱动电源由过流保护单元、整流滤波单元、线性恒流单元、恒流滤波单元及用于将恒流滤波单元的输出电流转变为无电流波纹的直流电的去频闪单元组成，过流保护单元的输入端接入市电交流电，过流保护单元的输出端与整流滤波单元的输入端连接，整流滤波单元的输出端与线性恒流单元的输入端连接，线性恒流单元的输出端与恒流滤波单元的输入端连接，恒流滤波单元的输出端与去频闪单元的输入端连接，去频闪单元的输出端与LED发光体连接；该无频闪LED灯丝灯还包括调光器，整流滤波单元的输出端与线性恒流单元的输入端之间连接有与调光器连接的调光器维持电流提供单元。其驱动电源为线性电源，驱动电源中存在调光器维持电流提供单元，该调光器维持电流提供单元为调光器提供了两部分电流，该调光器维持电流提供单元的电路比较复杂，元器件较多，成本较高，而且电路损耗大，导致整个驱动电源的效率比较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种TRIAC调光器电流维持电路及使用其的线性调光驱动电路，该TRIAC调光器电流维持电路的结构简单、成本低，且基本不消耗电能，大大提高了使用其的线性调光驱动电路的效率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种TRIAC调光器电流维持电路，其特征在于该TRIAC调光器电流维持电路为由一个第一电阻和一个第一电容串联连接构成的RC电路，所述的RC电路与线性调光驱动电路中的整流桥中的任一个整流二极管并联连接。

一种使用上述的TRIAC调光器电流维持电路的线性调光驱动电路，其特征在于包括过流保护电路、由四个整流二极管连接构成的整流桥、所述的RC电路、用于吸收输入电压中的高浪涌电压的防浪涌电路、用于减弱或滤除因所述的RC电路引起的LED负载电流不对称产生的频闪的滤波电路、线性恒流电路、用于去除因所述的RC电路引起的LED负载电流不对称产生的频闪的去频闪电路，所述的过流保护电路的输入端接入市低频交流电，所述的过流保护电路的输出端与所述的整流桥的输入端连接，所述的RC电路与任一个所述的整流二极管并联连接，所述的整流桥的输出端与所述的防浪涌电路的输入端连接，所述的防浪涌电路的输出端与所述的滤波电路的输入端连接，所述的滤波电路的输出端与所述的线性恒流电路的输入端连接，所述的线性恒流电路的输出端与所述的整流桥和所述的防浪涌电路的接地端连接，所述的线性恒流电路与所述的去频闪电路的输出端连接，LED负载连接于所述的滤波电路的输入端与所述的去频闪电路的输入端之间。

所述的去频闪电路采用分立元件结构，其由MOS管、第一稳压二极管和第二电容组成，所述的MOS管的栅极分别与所述的第一稳压二极管的正极和所述的第二电容的一端连接，所述的MOS管的源极与所述的第二电容的另一端连接，且其公共连接端与所述的线性恒流电路连接，所述的MOS管的漏极与所述的第一稳压二极管的负极连接，且其公共连接端与LED负载的负极连接。

所述的MOS管的栅极与所述的第一稳压二极管的正极之间设置有能使电流纹波更小的子电路，所述的子电路由第二电阻和第二稳压二极管并联连接构成，所述的第二电阻的一端与所述的第二稳压二极管的负极连接的公共连接端与所述的MOS管的栅极连接，所述的第二电阻的另一端与所述的第二稳压二极管的正极连接的公共连接端与所述的第一稳压二极管的正极连接。在此，在MOS管的栅极与第一稳压二极管的正极之间增设一个由第二电阻和第二稳压二极管并联连接构成的子电路，是为了得到纹波更小的电流。

所述的去频闪电路采用芯片结构，其由去频闪芯片和第三电容组成，所述的去频闪芯片的1个脚与所述的第三电容的一端连接，所述的去频闪芯片的另1个脚与所述的第三电容的另一端连接，且其公共连接端与所述的线性恒流电路连接，所述的去频闪芯片的又1个脚与LED负载的负极连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)该TRIAC调光器电流维持电路由于第一电容为无功损耗元件，同时第一电阻的阻值较小，因此该TRIAC调光器电流维持电路的损耗极小，从而提高了使用其的线性调光驱动电路的效率；同时，由于第一电容的存在，因此在输入电压低于输出电压时，输入电压可通过与第一电容上的电压叠加后再输出至LED负载，从而拓宽了调光深度；此外，该TRIAC调光器电流维持电路仅由第一电阻和第一电容构成，结构简单，成本低。

2)该线性调光驱动电路由于所使用的TRIAC调光器电流维持电路为RC电路，损耗极小，因此不仅提高了效率，而且拓宽了调光深度，但是也导致了在正半周内和负半周内流过LED负载的电流波形不一致，频率较低，频闪增加；此外，由于RC电路直接并联连接在整流桥的输入端与输出端之间，因此当有高浪涌电压输入时，高浪涌电压可直接经过RC电路输出至线性调光驱动电路中，容易损坏LED负载和线性恒流电路，所以该线性调光驱动电路通过增加防浪涌电路和去频闪电路来解决上述问题，使得该线性调光驱动电路既高效又无频闪，效率相对现有的线性电源提高了10％以上。

附图说明

图1a为RC电路与整流桥的第一种接线方式；

图1b为RC电路与整流桥的第二种接线方式；

图1c为RC电路与整流桥的第三种接线方式；

图1d为RC电路与整流桥的第四种接线方式；

图2为线性调光驱动电路的组成示意图；

图3为RC电路采用第一种接线方式时线性调光驱动电路的电路图；

图4为RC电路采用第一种接线方式时线性调光驱动电路的电压电流曲线图；

图5a为去频闪电路的第一种结构电路图；

图5b为去频闪电路的第二种结构电路图；

图5c为去频闪电路的第三种结构电路图；

图6为第一种去频闪电路中的MOS管的饱和曲线图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：

本实施例提出的一种TRIAC调光器电流维持电路，如图1a至图1d所示，其为由一个第一电阻R1和一个第一电容C1串联连接构成的RC电路1，RC电路1与线性调光驱动电路中的整流桥中的任一个整流二极管并联连接。由于第一电容C1为无功损耗元件，同时第一电阻R1的阻值较小，因此该TRIAC调光器电流维持电路的损耗极小，使得使用其的线性调光驱动电路的效率高；同时，由于第一电容C1的存在，因此在输入电压低于输出电压时，输入电压可通过与第一电容C1上的电压叠加后再输出至LED负载，从而拓宽了调光深度。

由于整流桥由四个整流二极管D1、D2、D3、D4连接构成，因此RC电路1有四种接线方式。在整流桥中，第1个整流二极管D1的正极与第3个整流二极管D3的负极连接，且其公共连接端接火线L，第1个整流二极管D1的负极与第2个整流二极管D2的负极连接，且其公共连接端为整流桥的输出端，第2个整流二极管D2的正极与第4个整流二极管D4的负极连接，且其公共连接端接零线N，第3个整流二极管D3的正极与第4个整流二极管D4的正极连接，且其公共连接端为整流桥的接地端；第一种接线方式：如图1a所示，RC电路1的一端与第1个整流二极管D1的正极和火线L的公共连接端连接，RC电路1的另一端与第1个整流二极管D1的负极连接；第二种接线方式：如图1b所示，RC电路1的一端与第2个整流二极管D2的正极和零线N的公共连接端连接，RC电路1的另一端与第2个整流二极管D2的负极连接；第三种接线方式：如图1c所示，RC电路1的一端与第3个整流二极管D3的负极和火线L的公共连接端连接，RC电路1的另一端与第3个整流二极管D3的正极连接；第四种接线方式：如图1d所示，RC电路1的一端与第4个整流二极管D4的负极和零线N的公共连接端连接，RC电路1的另一端与第4个整流二极管D4的正极连接。

该RC电路的工作原理为：以第一种接线方式为例，当输入电压处于负半周时(零线N接入为正，火线L接入为负)，输入电压从零线N经过第2个整流二极管D2和RC电路1后回到火线L，此时输入电压给RC电路1中的第一电容C1充电，第一电容C1的充电电流为TRIAC调光器提供维持电流；当输入电压处于正半周时(火线L接入为正，零线N接入为负)，输入电压与第一电容C1上的电压叠加后经过线性调光驱动电路回到零线N，此时输入电流和第一电容C1的放电电流共同为TRIAC调光器提供维持电流，这样无论输入电压处于正半周还是负半周，TRIAC调光器上均存在电流。第二种接线方式、第三种接线方式、第四种接线方式时的工作原理与第一种接线方式时的工作原理相同。

实施例二：

本实施例提出了一种使用实施例一的TRIAC调光器电流维持电路的线性调光驱动电路，如图2所示，其包括过流保护电路2、由四个整流二极管D1、D2、D3、D4连接构成的整流桥3、RC电路1、用于吸收输入电压中的高浪涌电压的防浪涌电路4、用于减弱或滤除因RC电路1引起的LED负载电流不对称产生的频闪的滤波电路5、线性恒流电路6、用于去除因RC电路1引起的LED负载电流不对称产生的频闪的去频闪电路7，过流保护电路2的输入端接入市低频交流电，过流保护电路2的输出端与整流桥3的输入端连接，RC电路1与任一个整流二极管并联连接，整流桥3的输出端与防浪涌电路4的输入端连接，防浪涌电路4的输出端与滤波电路5的输入端连接，滤波电路5的输出端与线性恒流电路6的输入端连接，线性恒流电路6的输出端与整流桥3和防浪涌电路4的接地端连接，线性恒流电路6与去频闪电路7的输出端连接，LED负载8连接于滤波电路5的输入端与去频闪电路7的输入端之间。由于RC电路1中的第一电容C1的存在，因此在输入电压低于输出电压时，输入电压可通过与第一电容C1上的电压叠加后再输出至LED负载8，从而拓宽了调光深度，但是也导致了在正半周内和负半周内流过LED负载8的电流波形不一致，频率较低，频闪增加；此外，由于RC电路1直接并联连接在整流桥3的输入端与输出端之间，因此当有高浪涌电压输入时，高浪涌电压可直接经过RC电路1输出至线性调光驱动电路中，容易损坏LED负载8和线性恒流电路6。该线性调光驱动电路通过增加防浪涌电路4和去频闪电路7来解决上述问题。

图3给出了RC电路采用第一种接线方式时线性调光驱动电路的电路图。过流保护电路2包括一个保险丝电阻Rfuse；防浪涌电路4包括一个第四电容C4；滤波电路5包括一个电解电容CD和一个第三电阻R3；线性恒流电路6包括线性恒流芯片U1和一个第四电阻R4，线性恒流芯片U1采用现有技术。保险丝电阻Rfuse的一端与火线L的输入端连接，保险丝电阻Rfuse的另一端分别与第1个整流二极管D1的正极和第3个整流二极管D3的负极连接，第1个整流二极管D1的负极与第2个整流二极管D2的负极连接，第2个整流二极管D2的正极与第4个整流二极管D4的负极连接，且其公共连接端与零线N的输入端连接，第3个整流二极管D3的正极与第4个整流二极管D4的正极连接，且其公共连接端接地，RC电路1的一端与第1个整流二极管D1的正极和保险丝电阻Rfuse的另一端连接的公共连接端连接，RC电路1的另一端与第1个整流二极管D1的负极连接，第四电容C4并联连接于第1个整流二极管D1的负极与第2个整流二极管D2的负极的公共连接端与第3个整流二极管D3的正极与第4个整流二极管D4的正极的公共连接端之间，第四电容C4与第1个整流二极管D1的负极与第2个整流二极管D2的负极连接的公共连接端分别与LED负载8的正极和电解电容CD的正极连接，第三电阻R3并联连接于电解电容CD的正极与负极之间，第三电阻R3与电解电容CD的负极连接的公共连接端与线性恒流芯片U1的输入脚连接，线性恒流芯片U1的其中1脚接地，线性恒流芯片U1的另1脚串接第四电阻R4后接地，线性恒流芯片U1的输入脚与去频闪电路7连接。在此，防浪涌电路4采用了普通的防高压电路，即包括一个电容，也可以采用包括电容和防浪涌器件的防高压电路；在滤波电路5中第三电阻R3作为泄放电阻，如果电解电容CD的容值足够大，那么足以滤除因RC电路1引起的LED负载电流不对称产生的频闪，此时去频闪电路7可以不使用；在线性恒流电路6中第四电阻R4作为采样电阻。

在本实施例中，去频闪电路7采用分立元件结构，如图3和图5a所示，其由MOS管Q1、第一稳压二极管DZ1和第二电容C2组成，MOS管Q1的栅极分别与第一稳压二极管DZ1的正极和第二电容C2的一端连接，MOS管Q1的源极与第二电容C2的另一端连接，且其公共连接端与线性恒流电路6中的线性恒流芯片U1的输入脚连接，MOS管Q1的漏极与第一稳压二极管DZ1的负极连接，且其公共连接端与LED负载8的负极连接。当MOS管Q1的栅极和源极两端的电压V_GS满足V_GS＞V_GS(th)，V_GS(th)为MOS管Q1的栅极和源极两端的开启电压，同时MOS管Q1的漏极和源极两端的电压V_DS满足V_DS＞V_GS-V_GS(th)时，MOS管Q1进入饱和区，图6给出了MOS管Q1的饱和曲线图，此时MOS管Q1的电流Ⅰ_D只受V_GS控制，而与V_DS无关，即MOS管Q1的电流Ⅰ_D只受第二电容C2两端的电压控制；当输入电压高于第一稳压二极管DZ1的预定阀值时，第一稳压二极管DZ1被击穿，输入电压经过第二电容C2滤波后输出稳定的控制电压V_GS至MOS管Q1，使MOS管Q1导通得到稳定的电流。

图4给出了RC电路采用第一种接线方式时线性调光驱动电路的电压电流曲线图，当输入电压处于负半周时(零线N接入为正，火线L接入为负)，输入电压从零线N经过第2个整流二极管D2和RC电路1后回到火线L，此时输入电压给RC电路1中的第一电容C1充电，第一电容C1的充电电流为TRIAC调光器提供维持电流；当输入电压处于正半周时(火线L接入为正，零线N接入为负)，输入电压与第一电容C1上的电压叠加后经过线性调光驱动电路回到零线N，此时输入电流和第一电容C1的放电电流共同为TRIAC调光器提供维持电流，这样无论输入电压处于正半周还是负半周，TRIAC调光器上均存在电流。

实施例三：

本实施例提出的线性调光驱动电路，其是在实施例二的线性调光驱动电路的基础上，对去频闪电路进行了进一步改进，具体为：如图5b所示，MOS管Q1的栅极与第一稳压二极管DZ1的正极之间设置有能使电流纹波更小的子电路9，子电路9由第二电阻R2和第二稳压二极管DZ2并联连接构成，第二电阻R2的一端与第二稳压二极管DZ2的负极连接的公共连接端与MOS管Q1的栅极连接，第二电阻R2的另一端与第二稳压二极管DZ2的正极连接的公共连接端与第一稳压二极管DZ1的正极连接。在此，在MOS管Q1的栅极与第一稳压二极管DZ1的正极之间增设一个由第二电阻R2和第二稳压二极管DZ2并联连接构成的子电路9，是为了得到纹波更小的电流。

实施例四：

本实施例提出的线性调光驱动电路，其与实施例二的线性调光驱动电路的结构基本相同，不同之处仅在于去频闪电路的结构不相同，本实施例的去频闪电路的结构为：采用芯片结构，如图5c所示，其由去频闪芯片U2和第三电容C3组成，去频闪芯片U2的1个脚与第三电容C3的一端连接，去频闪芯片U2的另1个脚与第三电容C3的另一端连接，且其公共连接端与线性恒流电路6连接，去频闪芯片U2的又1个脚与LED负载8的负极连接。在此，去频闪芯片U2内部的工作原理与采用分立元件结构的去频闪电路的工作原理类似。

Claims (4)

1.一种线性调光驱动电路，其特征在于该线性调光驱动电路使用TRIAC调光器电流维持电路，所述的TRIAC调光器电流维持电路为由一个第一电阻和一个第一电容串联连接构成的RC电路，该线性调光驱动电路包括过流保护电路、由四个整流二极管连接构成的整流桥、所述的RC电路、用于吸收输入电压中的高浪涌电压的防浪涌电路、用于减弱或滤除因所述的RC电路引起的LED负载电流不对称产生的频闪的滤波电路、线性恒流电路、用于去除因所述的RC电路引起的LED负载电流不对称产生的频闪的去频闪电路，所述的过流保护电路的输入端接入市低频交流电，所述的过流保护电路的输出端与所述的整流桥的输入端连接，所述的RC电路与任一个所述的整流二极管并联连接，所述的整流桥的输出端与所述的防浪涌电路的输入端连接，所述的防浪涌电路的输出端与所述的滤波电路的输入端连接，所述的滤波电路的输出端与所述的线性恒流电路的输入端连接，所述的线性恒流电路的输出端与所述的整流桥和所述的防浪涌电路的接地端连接，所述的线性恒流电路与所述的去频闪电路的输出端连接，LED负载连接于所述的滤波电路的输入端与所述的去频闪电路的输入端之间。

2.根据权利要求1所述的线性调光驱动电路，其特征在于所述的去频闪电路采用分立元件结构，其由MOS管、第一稳压二极管和第二电容组成，所述的MOS管的栅极分别与所述的第一稳压二极管的正极和所述的第二电容的一端连接，所述的MOS管的源极与所述的第二电容的另一端连接，且其公共连接端与所述的线性恒流电路连接，所述的MOS管的漏极与所述的第一稳压二极管的负极连接，且其公共连接端与LED负载的负极连接。

3.根据权利要求2所述的线性调光驱动电路，其特征在于所述的MOS管的栅极与所述的第一稳压二极管的正极之间设置有能使电流纹波更小的子电路，所述的子电路由第二电阻和第二稳压二极管并联连接构成，所述的第二电阻的一端与所述的第二稳压二极管的负极连接的公共连接端与所述的MOS管的栅极连接，所述的第二电阻的另一端与所述的第二稳压二极管的正极连接的公共连接端与所述的第一稳压二极管的正极连接。

4.根据权利要求1所述的线性调光驱动电路，其特征在于所述的去频闪电路采用芯片结构，其由去频闪芯片和第三电容组成，所述的去频闪芯片的1个脚与所述的第三电容的一端连接，所述的去频闪芯片的另1个脚与所述的第三电容的另一端连接，且其公共连接端与所述的线性恒流电路连接，所述的去频闪芯片的又1个脚与LED负载的负极连接。