用于灯的可调光输出电路及电子镇流器.pdf

本发明公开了一种用于灯的可调光输出电路，该可调光输出电路包括自激振荡电路和启动触发电路，该启动触发电路包括具有可调充电时间的启动电容，以使所述自激振荡电路产生不同的输出电压。本发明还公开了一种使用这种可调光输出电路的电子镇流器。利用本发明能够简单地实现一个灯头中不同亮度的灯光调节，而不需要复杂的调光电路。

1.  一种用于灯的可调光输出电路，包括：
自激振荡电路，所述自激振荡电路进一步包括：有源半桥电路、无源半桥电路、以及谐振组，其中所述谐振组，连接所述无源半桥电路和有源半桥电路中点，并向灯提供输出电压；以及
启动触发电路，该启动触发电路包括具有可调充电时间的启动电容，以使所述自激振荡电路产生不同的输出电压。

2.  如权利要求1所述的可调光输出电路，其中，所述启动触发电路包括积分充电电路，在其外部输入和地之间串联着所述启动电容。

3.  如权利要求2所述的可调光输出电路，其中，所述启动电容进一步地包括：第一启动电容和第二启动电容，所述第二启动电容与第一启动电容并联，并由开关电路控制其接入。

4.  如权利要求1所述的可调光输出电路，其中，所述开关电路包括一个场效应晶体管。

5.  一种电子镇流器，包括可调光输出电路，所述可调光输出电路进一步地包括：
自激振荡电路，所述自激振荡电路进一步包括：有源半桥电路、无源半桥电路、以及谐振组，其中所述谐振组，连接所述无源半桥电路和有源半桥电路中点，并向灯提供输出电压；以及
启动触发电路，该启动触发电路包括具有可调充电时间的启动电容，以使所述自激振荡电路产生不同的输出电压。

用于灯的可调光输出电路及电子镇流器
技术领域
本发明涉及一种用于灯的可调光输出电路及电子镇流器，属于照明技术领域。
背景技术
目前一些灯的设计要求能够提供不同的亮度级，比如夜灯。在一种现有的夜灯设计中提出了中利用2合1式卤素灯来降低成本的解决方法，该解决方法在一个灯中提供两种亮度级，低亮度级由串连连接的4个0.2W/20mA的发光二极管实现；高亮度级由4个0.2W/20mA的发光二极管增加一个20W/12V卤素灯头实现，在低亮度级和高亮度级之间的开关由具有IC HEF4013(双D型触发器)的数字电路部件控制。用户可以通过控制安装在墙上的通断开关来实现输出亮度级的切换。但是，鉴于这种夜灯中的4个发光二极管仍然具有较高的成本，因而业内希望找出一种解决方法来代替上述方法中的4个发光二极管。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于灯的可调光输出电路及电子镇流器，利用该电路的不同输出电压来实现一个灯头中不同亮度的灯光调节。
为此，本发明提供一种用于灯的可调光输出电路，包括：
自激振荡电路，所述自激振荡电路进一步包括：有源半桥电路、无源半桥电路、以及谐振组，其中所述谐振组，连接所述无源半桥电路和有源半桥电路中点，并向灯提供输出电压；以及
启动触发电路，该启动触发电路包括具有可调充电时间的启动电容，以使所述自激振荡电路产生不同的输出电压。
进一步地，所述启动触发电路包括积分充电电路，在其外部输入和地之间串联着所述启动电容。
更进一步地，所述启动电容进一步地包括：第一启动电容和第二启动电容，所述第二启动电容与第一启动电容并联，并由开关电路控制其接入。
进一步地，所述开关电路包括一个场效应晶体管。
本发明还提供一种电子镇流器，包括可调光输出电路，所述可调光输出电路进一步地包括：
自激振荡电路，所述自激振荡电路进一步包括：有源半桥电路、无源半桥电路、以及谐振组，其中所述谐振组，连接所述无源半桥电路和有源半桥电路中点，并向灯提供输出电压；以及
启动触发电路，该启动触发电路包括具有可调充电时间的启动电容，以使所述自激振荡电路产生不同的输出电压。
本发明通过改变启动触发电路中启动电容的充电时间来改变自激振荡电路的输出电压，由此不需要复杂的调光电路就可以实现一个灯头中不同亮度的灯光调节。
附图说明
图1为本发明实施例的卤素灯可调光输出电路原理图；
图2为本发明实施例的卤素灯可调光输出电路中输入电压，输出电压的波形图；
图3为本发明实施例中启动电容仅为C2时的卤素灯头输出电压波形和输入电流波形；
图4为本发明实施例中启动电容为(C2+Cn)时的卤素灯头输出电压波形和输入电流波形。
具体实施方式
众所周知，卤素灯头是一种线性电阻元件，其输出的光亮度是取决于其灯头上的工作电压，由此，本发明的设计思想即是通过改变半桥开关的工作时间来改变灯头上的工作电压，从而使卤素灯的光亮度改变。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步地介绍，但不作为对本发明的限定。
参考图1所示，为本发明实施例的卤素灯可调光输出电路原理图，从该图中可以看出，该电路的输入为DC，地为PowerGND，其包括有源半桥电路、无源半桥电路、启动触发电路、谐振组，具体为：
有源半桥电路，由NPN型第一晶体管T1、NPN型第二晶体管T2及电阻R3、R4组成，且第一晶体管T1的发射极通过电阻R3与第二晶体管T2的集电极连接，第一晶体管T1的集电极与电路输入DC连接，第二晶体管T2的发射极通过电阻R4与地PowerGND连接；
无源半桥电路，由互相串联的电容C4、C5组成，且电容C4、C5的另一端分别与电路输入DC以及地PowerGND连接；
启动触发电路，由第一启动电容C2、第二启动电容Cn、场效应晶体管M1、电阻R7、双向触发二极管DB3、二极管D1、电阻R1a、R2a、R2b组成；电阻R1a、R2a、第一启动电容C2依次串联在该电路的输入DC以及地PowerGND之间，二极管D1正向耦合在第一启动电容C2和电阻R2a中间点与第二晶体管T2集电极之间，电阻R2b耦合在电阻R2a与二极管D1负极之间；电阻R7的一端与第一启动电容C2和第二启动电容Cn的并联点连接，另一端与双向触发二极管DB3串联，双向触发二极管DB3另一端与第二晶体管T2基极连接；第二启动电容Cn与场效应晶体管M1的源极、漏极形成串联连接后与第一启动电容C2并联，场效应晶体管M1的门极电压受外部信号控制；在该电路中，第一启动电容C2、第二启动电容Cn、场效应管M1、电阻R1a、R2a共同构成了时间常数可变的积分充电电路；
谐振组，由包括第一绕组TA、第二绕组TB、第三绕组TC的第一变压器、及第二变压器L2、电阻R5、R6、Rx及Ry组成；第一绕组TA的一端通过与其串联的电阻R5与第一晶体管T1的基极连接，另一端与第二晶体管T2的基极连接；第二绕组TB的一端与第二晶体管T2的集电极连接，另一端与第二变压器L2的原边串联；第三绕组TC的一端通过与其串联的电阻R6与第二晶体管T2的基极连接，另一端与地PowerGND连接；其中，第一绕组TA与第二晶体管T2集电极连接的一端、第二绕组TB与第二变压器L2连接的一端以及第二绕组TC与电阻R6连接的一端为同名端；第二变压器L2的副边为电路输出端；此外，还在第一晶体管T1的基极和发射极之间设置电阻Rx，在第二晶体管T2的基极和发射极之间设置电阻Ry，以保证第一晶体管T1和第二晶体管T2的基极和集电极间的电荷能够可靠卸载，使该电路能够工作在很好调光状态；
在上述的可调光输出电路中，所述有源半桥电路、无源半桥电路以及谐振组共同组成了自激振荡电路，而启动触发电路在第一充电电容两端电压大于预定电压阈值(即：双向触发二极管DB3的转折电压)时，触发启动所述自激振荡电路产生振荡，否则，停止振荡。
参考图1以及图2对上述卤素灯可调光输出电路的工作原理作出说明，如下，其中，图2中示出了该电路的输入电压VDC、启动电容仅为C2时的卤素灯头输出电压波形和输入电流波形以及启动电容为(C2+Cn)时的卤素灯头输出电压波形和输入电流波形：
(一)当场效应晶体管M1处于关断状态时
当整个电路上电后，VDC的电压由0开始增加，该电源通过电阻R1a、R2a对第一启动电容C2充电，当第一启动电容C2两端的电压上升至双向触发二极管DB3的转折电压(大约32V左右)后，该双向触发二极管DB3雪崩击穿，此时，第一启动电容C2通过第二晶体管T2的基极→发射极放电，第二晶体管T2因发射结正偏而导通，在第二晶体管T2导通期间，整个电路中的电流路径为：输入DC→电容C4→第二变压器L2的原边→第二绕组TB→第二晶体管T2的集电极和发射极→电阻R4—地PowerGND。第二晶体管T2集电极电流的瞬间变化为di/dt，通过第一绕组TA和第三绕组TC产生相应的感应电动势(此时，各个绕组用“点”标识的同名端极性相同)，由此，第二晶体管T2的基极电位升高，其基极电流和集电极电流进一步增加，在上述正反馈的作用下，第二晶体管T2导通并饱和。在第二晶体管T2导通饱和后，第一启动电容C2通过双向触发二极管DB3、二极管D1和第二晶体管T2的发射结放电，而不再对第二晶体管T2的基极电流产生任何影响。
可见，启动触发电路中第一启动电容C2、电阻R7、双向触发二极管DB3、二极管D1、电阻R1a、R2a、R2b为电路的起振提供条件，即在整个电路上电后，对第二晶体管T2的工作起触发作用，当电路起振后，通过第一绕组TA、第二绕组TB、第三绕组TC所提供的正反馈来实现振荡。当第二晶体管T2达到饱和后，第一绕组TA、第二绕组TB、第三绕组TC中的感应电动势下降为零，第二晶体管T2的基极电位开始下降，其基极电流下降，致使集电极电流也下降，而此时第一晶体管T1的基极电位开始上升，由于正反馈的作用，使第二晶体管T2截止，第一晶体管T1饱和和导通，在第一晶体管T1导通期间，整个电路中的电流路径为：输入DC→第一晶体管T1的集电极和发射极→电阻R3→第二绕组TB→第二变压器L2的原边→电容C5→地PowerGND。当第一晶体管T1饱和导通后，导致第一变压器的各个绕组又进入磁饱和状态。同样的，此时由于第一绕组TA、第二绕组TB、第三绕组TC所提供的正反馈作用，又重新使第二晶体管T2饱和，第一晶体管T1截止。如此，周而复始，第一晶体管T1和第二晶体管T2交替饱和截止，使该电路进入振荡状态，即，将在有源半桥电路和无源半桥电路的中点之间形成的交变电压经过第二变压器L2转换后，在第二变压器L2的副边也产生一个提供给外部使用的交变电压，其可以直接提供给卤素灯头，将灯点亮。
在上述的电路起振后，当输入电压VDC由大逐渐减小至0时，由于输入端电压为零，显然振荡停止，该电路的输出也停止。而随及输入电压VDC由0开始增大，此时该电路重复上述工作过程。
(二)当场效应晶体管M1处于导通状态时
当场效应晶体管M1在外部控制信号作用下导通时，从图1中可以看出，此时的该电路的整个启动电容将增大为(C2+Cn)，该电路的工作原理类似于以上所叙述的场效应晶体管M1处于关断状态时的电路工作原理，在此不再赘述。
对比于场效应晶体管M1处于关断以及导通的上述两种情况，可以看出，在场效应晶体管M1导通后，由于并入了电容Cn，使得该电路的实际启动电容为(C2+Cn)，此时该启动电容(C2+Cn)的容抗值大于场效应晶体管M1关断时单个第一启动电容C2的容抗值，所以对于前者的充电时间显然大于后者，且使得上述电容两端的电压值达到双向触发二极管DB3的转折电压值的时间也显然会增加，即启动触发时间增加；而对于输入的电源而言，其输入值的周期是固定的，在一个周期内包括启动触发时间和振荡时间，显然当启动触发时间增加，振荡时间必然减少，由此，在第二变压器L2的副边产生的电压输出有效值显然减少。示意性的将第一启动电容C2的容抗值选定为5.6nF，第二启动电容Cn的容抗值选定为220nF，则当场效应晶体管M1关断时，所述电路的输出电压波形和输入电流波形如图3所示，此时灯瓦数为21W，当场效应晶体管M1导通时，所述电路的输出电压波形和输入电流波形如图4所示，此时灯瓦数为6W。对于上述参数所例举的两种情况下的详细电路参数如表1所示：
表1