一种调光/调速器及其切相模式的切换方法

技术领域

本发明涉及调光/调速器技术领域，特别是涉及一种调光/调速器及其切相模式的切换方法。

背景技术

现有技术的调光/调速器是利用可控硅电路，通过调节交流电每个半波的导通角来改变正弦波形，从而改变交流电流的有效值，以此实现调光/调速的目的。现有技术的调光/调速器的切相模式有前切相模式、后切相模式和前后切相模式，调光/调速器可以工作在前切相模式(如图1所示)，也可以工作在后切相模式(如图2所示)，对于不同的负载(包括容性负载，阻性负载或感性负载)都只能工作在以上的一种切相模式中，由于后切相模式的兼容性会比前切模式的兼容性好，现有技术的调光/调速器通常是将切相模式设置在后切相模式，但是现有技术的这种调光/调速器用在感性负载时，后切相模式就可能造成开关管电压过高而损坏，所以需要将调光/调速器的工作模式转换到前切相模块，同样对于一些兼容性不好，会出灯闪灯等问题的容性负载的LED灯，也可以将调光/调速器的工作模式切换到另一种切相模块，使其兼容性更好。但是现有技术中，还没有这种能够对切相模式进行自动切换的调光/调速器。因此，急需一种能够对切相模式进行自动切换的调光/调速器，从满足人们对于调光/调速器的应用要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种调光/调速器及其切相模式的切换方法，通过增加负载检测电路来检测开关管两端的电压来判断出负载类型，并进而切换调光/调速器的切相模式，避免负载类型与调光/调速器的切相模式的不匹配所造成的弊端。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种调光/调速器，连接在交流电源的火线与负载之间，并通过所述负载连接交流电源的零线；所述调光/调速器包括开关管、MCU电路和AD/DC转换电路；所述开关管连接在交流电源的火线与负载之间；所述AD/DC转换电路的输入与交流电源相连接，所述AD/DC转换电路的输出接至所述MCU电路的电源端；所述MCU电路的输出接至所述开关管；所述调光/调速器还包括负载检测电路，所述负载检测电路的输入端连接在所述开关管的两端，以实现对开关管两端电压的检测；所述负载检测电路的输出端连接在所述MCU电路的输入端，所述MCU电路通过所述负载检测电路所获得的开关管两端的电压来判断出负载的类型，并通过向所述开关管输出控制信号来切换调光/调速器的工作模式。

进一步的，所述调光/调速器还包括第一电压检测电路和第二电压检测电路，所述第一电压检测电路的输入端与所述交流电源的火线相连接，所述第一电压检测电路的输出端接至所述MCU电路的输入；所述第二电压检测电路的输入端与所述AD/DC转换电路的输出端相连接，所述第二电压检测电路的输出端接至所述MCU电路的输入。

所述MCU电路通过所述第一电压检测电路和第二电压检测电路来获取所述AD/DC转换电路的输入输出端的电压值信号，并通过对电压值信号的分析判断，来检测调光/调速器的工作电压是否在正常的范围内，如若不正常，则向所述开关管输出控制信号来切换调光/调速器的工作模式。

进一步的，所述调光/调速器还包括外配开关检测电路，所述外配开关检测电路的输入与外配开关相连接，所述外配开关检测电路的输出端接至所述MCU电路的输入；所述MCU电路通过所述外配开关检测电路来获取所述外配开关的开或关的状态，并通过向所述开关管输出控制信号来控制开关管的开和关。

所述负载检测电路由第三电阻、第四电阻、第五电阻和双极型TVS瞬态抑制二极管所组成；所述第三电阻的一端接至交流电源的火线，所述第三电阻的另一端与所述双极型TVS瞬态抑制二极管的一端相连接，所述双极型TVS瞬态抑制二极管的另一端接地；所述第四电阻的一端接至所述双极型TVS瞬态抑制二极管的一端，所述第四电阻的另一端接至所述MCU电路的输入；所述第五电阻的一端接至所述第四电阻的另一端，所述第五电阻的另一端接地。

所述负载检测电路由第六二极管、第八电阻、第九电阻、第十一电阻、第二稳压管、第四电容和光藕器所组成；所述第六二极管的正极连接所述交流电源的火线，所述第六二极管的负极连接所述第八电阻的一端，所述第八电阻的另一端连接所述第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端连接负载，所述第二稳压管的一端连接所述第八电阻的另一端，所述第二稳压管的另一端连接所述光藕器的第一脚位，所述第四电容连接在所述光藕器的第一脚位与第二脚位之间，所述光藕器的第二脚位接至所述第九电阻的另一端，所述光藕器的第三脚位接地，所述光藕器的第四脚位接至所述MCU电路的输入端；所述第十一电阻连接在所述AD/DC转换电路的输出端与所述光藕器的第四脚位之间。

所述第一电压检测电路由第一电阻、第二电阻、第十电阻和第一稳压管所组成；所述第一电阻的一端接至所述交流电源的火线，所述第一电阻的另一端接至第二电阻的一端，第二电阻的另一端接至所述MCU电路的输入端；所述第一稳压管的一端接至所述第二电阻的另一端，所述第一稳压管的另一端接地，所述第十电阻的一端接至所述第二电阻的另一端，所述第十电阻的另一端接地。

所述第二电压检测电路由第六电阻、第七电阻和第二电容所组成；所述第六电阻的一端接至所述AD/DC转换电路的输出端，所述第六电阻的另一端接至第七电阻的一端，第七电阻的另一端接地；所述第六电阻的另一端接至所述MCU电路的输入端；所述第二电容的两端分别与所述第七电阻的两端相连接。

一种调光/调速器的切相模式的切换方法，包括如下步骤：

将调光/调速器的切相模式预设在后切相模式；

用负载检测电路去检测开关管两端的电压并输给MCU进行分析判断，当开关管两端的电压波形为标准的后切相模式时，MCU判定调光/调速器所接的负载为容性负载或阻性负载，当开关管两端的电压波形是在后切相模式状态下叠加一个反向电动势电压，且该反向电动势电压是在开关管关断时产生在开关管两端，MCU则判定调光/调速器所接的负载为感性负载；

当MCU判定调光/调速器所接的负载为感性负载时，MCU向开关管发送信号，将调光/调速器由后切相模式切换成前切相模式，并将开关管关断设置在接近于过零点或过零点的位置，使产生的反向电动势降至最低，并且是叠加在零电压的位置，从而使开关管工作在正常工作电压范围。

进一步的，当调光器工作在单火线状态时，用电压检测电路去检测AD/DC转换电路的输入端和输出端的电压，并判断该电压是否在正常供电的范围内，如果低于正常供电的电压则相应的减少开关管的导通时间ton，并锁定为最大的导通时间两端的电压落在正常的工作范围内，如果降低到最低设定值时还无法工作在正常工作范围内，则判定该负载类型不兼容现阶段的工作模块，并自动将工作模式切换到前切或者后切。

进一步的，是用电压检测电路去检测AD/DC转换电路的输出端的电压，在调光器电源刚接入时，AD/DC转换电路的输出端的电压还未稳定在开关管正常工作电压区间时，由MCU输出控制信号给开关管，控制开关管关断，并在延时一段时间后再开启。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

本发明由于采用了在调光/调速器中通过增加负载检测电路来检测开关管两端的电压从而判断出负载类型，并进而切换调光/调速器的切相模式，避免负载类型与调光/调速器的切相模式的不匹配所造成的弊端。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种调光/调速器及其切相模式的切换方法不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的实施例一的原理框图；

图2是本发明的实施例一的是电路图；

图3是调光器工作在前切相模式的开关管两端的波形；

图4是调光器工作在后切相模式的开关管两端的波形；

图5是电感负载工作在后切相模式的开关管两端的波形；

图6是电感负载工作在前切相模式的开关管两端的波形；

图7是本发明的实施例二的是电路图；

具体实施方式

实施例一

参见图1所示，本发明的一种调光/调速器，连接在交流电源的火线L与负载Load之间，并通过所述负载Load连接交流电源的零线N；所述调光/调速器包括开关管1、MCU电路2和AD/DC转换电路3；所述开关管1连接在交流电源的火线L与负载Load之间；所述AD/DC转换电路3的输入与交流电源相连接，所述AD/DC转换电路3的输出接至所述MCU电路2的电源端；所述MCU电路2的输出接至所述开关管1；所述调光/调速器还包括负载检测电路4，所述负载检测电路4的输入端连接在所述开关管1的两端，以实现对开关管1两端电压的检测；所述负载检测电路4的输出端连接在所述MCU电路2的输入端，所述MCU电路2通过所述负载检测电路4所获得的开关管两端的电压来判断出负载的类型，并通过向所述开关管1输出控制信号来切换调光/调速器的工作模式。

进一步的，调光/调速器还包括第一电压检测电路51和第二电压检测电路52，所述第一电压检测电路51的输入端与所述交流电源的火线L相连接，所述第一电压检测电路51的输出端接至所述MCU电路2的输入；所述第二电压检测电路52的输入端与所述AD/DC转换电路3的输出端相连接，所述第二电压检测电路52的输出端接至所述MCU电路2的输入。电压检测电路是用来检测交流电源的火线L上输入电压的电压值后输入到单片机(即MCU)供单片机判断电压是否工作在正常范围，从而使单片机控制MOS管输入前切或者后切的信号。

本实施例中，所述MCU电路2通过所述第一电压检测电路51和第二电压检测电路52来获取所述AD/DC转换电路3的输入输出端的电压值信号，并通过对电压值信号的分析判断，来检测调光/调速器的工作电压是否在正常的范围内，如若不正常，则向所述开关管1输出控制信号来切换调光/调速器的工作模式。

进一步的，所述调光/调速器还包括外配开关检测电路6，所述外配开关检测电路6的输入与外配开关相连接，所述外配开关检测电路6的输出端接至所述MCU电路2的输入；所述MCU电路2通过所述外配开关检测电路6来获取所述外配开关的开或关的状态，并通过向所述开关管1输出控制信号来控制开关管的开和关。外配开关检测电路6用来检测调光/调速器外接开关的状态(开或关)，并将此信号输入到单片机(即MCU)，从而由单片机来控制MOS的开和关的状态。

如图2所示，本发明的一种调光/调速器，开关管包括第一MOS管Q1和第一MOS管Q2，第一MOS管Q1的漏极连接交流电源的火线L，第一MOS管Q1的源极接地，第二MOS管Q2的漏极连接负载，第二MOS管Q2的源极接地，第一MOS管Q1和第一MOS管Q2的栅极分别接至MCU电路2的输出。

本实施例中，所述负载检测电路由第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和双极型TVS瞬态抑制二极管D4所组成；所述第三电阻R3的一端接至交流电源的火线L，所述第三电阻R3的另一端与所述双极型TVS瞬态抑制二极管D4的一端相连接，所述双极型TVS瞬态抑制二极管D4的另一端接地；所述第四电阻R4的一端接至所述双极型TVS瞬态抑制二极管D4的一端，所述第四电阻R4的另一端接至所述MCU电路2的输入；所述第五电阻R5的一端接至所述第四电阻R4的另一端，所述第五电阻R5的另一端接地。负载检测电路用来检测负载类型，检测MOS管两端的电压来判断MOS管输出负载的类型并将信号输入到单片机(即MCU电路)，从而使单片机控制MOS管输入前切或者后切的信号。当接入电感负载时，L线和Load的电压经过电阻R3，电阻R4，电阻R5分压后的电压输入到MCU，MCU判断当电压高于设置的电压(如1.2V)时由原来默认的后切切换到前切工作模式。

本实施例中，所述第一电压检测电路51由第一电阻R1、第二电阻R2、第十电阻R10和第一稳压管ZD1所组成；所述第一电阻R1的一端接至所述交流电源的火线L，所述第一电阻R1的另一端接至第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接至所述MCU电路2的输入端；所述第一稳压管ZD1的一端接至所述第二电阻R2的另一端，所述第一稳压管ZD1的另一端接地，所述第十电阻R10的一端接至所述第二电阻R2的另一端，所述第十电阻R10的另一端接地。电压检测电路可以检测输入电压经电阻R1，电阻R2和电阻R11分压后的电压输入到MCU，MCU判断其电压低于设置的电压如(1V)时，调整并减小MOS管的导通时间Ton，以提供输入工作电压。

本实施例中，所述第二电压检测电路52由第六电阻R6、第七电阻R7和第二电容C2所组成；所述第六电阻R6的一端接至所述AD/DC转换电路2的输出端，所述第六电阻R6的另一端接至第七电阻R7的一端，第七电阻R7的另一端接地；所述第六电阻R6的另一端接至所述MCU电路2的输入端；所述第二电容C2的两端分别与所述第七电阻R7的两端相连接。

如图1至图6所示，本发明的一种调光/调速器的切相模式的切换方法，包括如下步骤：

将调光/调速器的切相模式预设在后切相模式；

用负载检测电路4去检测开关管1两端的电压并输给MCU电路2进行分析判断，当开关管1两端的电压波形为标准的后切相模式时(如图4所示)，MCU电路2判定调光/调速器所接的负载为容性负载或阻性负载，当开关管1两端的电压波形是在后切相模式状态下叠加一个反向电动势电压，且该反向电动势电压是在开关管1关断时产生在开关管1两端(如图5所示)，MCU电路2则判定调光/调速器所接的负载为感性负载；

负载检测电路4是通过检测开关管1两端的电压来判断负载类型，预先设置调光/调速器工作在后切相模式，如果开关管1两端的波形如图5时，可判断接入的负载为感性负载，因为电感负载在开关管关断时后产生一个反向电动势，其电压接近于开关管关断时的电压；相反，如果所测到的波形如图4所示，则此负载为容性或阻性负载。

当MCU电路2判定调光/调速器所接的负载为感性负载时，MCU电路2向开关管1发送信号，将调光/调速器由后切相模式切换成前切相模式，并将开关管1关断设置在接近于过零点或过零点的位置，使产生的反向电动势降至最低，并且是叠加在零电压的位置(如图6所示)，从而使开关管1工作在正常工作电压范围。

进一步的，当调光器工作在单火线状态时，用电压检测电路51、52去检测AD/DC转换电路3的输入端和输出端的电压，并判断该电压是否在正常供电的范围内，如果低于正常供电的电压则相应的减少开关管的导通时间ton，并锁定为最大的导通时间两端的电压落在正常的工作范围内(如图3所示)，如果降低到最低设定值时还无法工作在正常工作范围内，则判定该负载类型不兼容现阶段的工作模块，并自动将工作模式切换到前切或者后切。

当MCU检测到感性负载后，开关管关断时此产生的反向电动势电压叠加在开关管1两端，此时开关管1因为电压过高容易击穿。此时可把调光/调速器的工作方式自动切换到前切相模式，接入的感性负载开关管1两端的波形如图6，前切相时将开关管1关断设置在接近于过零点或过零点的位置，使产生的反向电动势降至最低，并且是叠加在零电压的位置，此时开关管1可工作在正常工作电压范围。

调光/调速器工作在单火线(无零线)时，可通过电路检测电路来判断，当开关管导通时间ton增在时，如图1和图3所示，其AC/DC转换电路3的输入端A点的电压就会随之降低，接近于半周期T/2时，由于AC/DC转换电路3的供电不足，AC/DC转换电路3的输出端B的电压也会随之下，此时会造成开关管1的驱动电压不足，发热够高而损坏，在AC/DC转换电路3的输入和输出端增加一个电源电压检测线路，判断其电压是否在正常供电的范围内，如果低于正常供电的电压则相应的减少开关管的导通时间ton，并锁定为最大的导通时间两端的电压落在正常的工作范围内，如果降低到最低设定值时还没无工作在正常工作范围，则可以此负载类型不兼容此工作模块，自动将工作模式切换到前切相模式或者后切相模式。

进一步的，是用电压检测电路52去检测AD/DC转换电路3的输出端的电压，在调光器电源刚接入时，AD/DC转换电路3的输出端的电压还未稳定在开关管正常工作电压区间时，由MCU电路2输出控制信号给开关管1，控制开关管1关断，并在延时一段时间后再开启。

利用对AC/DC转换电路3的输出端B的电压检测，可设置当调光/调速器电源刚接入时，AC/DC转换电路3的输出端B的电压还未稳定在开关管正常工作电压区间时，此时MCU输出控制信号去控制开关管关断，延时一段时间后再开启。此方法可以解决上电时由于开关管驱动电压不足而发热严重后损坏。

实施例二

参见图7所示，本发明的一种调光/调速器及其切相模式的切换方法，与实施例一的不同之处在于，负载检测电路4由第六二极管R6、第八电阻R8、第九电阻R9、第十一电阻R11、第二稳压管ZD2、第四电容C4和光藕器U1所组成；所述第六二极管D6的正极连接所述交流电源的火线L，所述第六二极管D6的负极连接所述第八电阻R8的一端，所述第八电阻R8的另一端连接所述第九电阻R9的一端，所述第九电阻R9的另一端连接负载Load，所述第二稳压管ZD2的一端连接所述第八电阻R8的另一端，所述第二稳压管ZD2的另一端连接所述光藕器U1的第一脚位，所述第四电容C4连接在所述光藕器U1的第一脚位与第二脚位之间，所述光藕器U1的第二脚位接至所述第九电阻R9的另一端，所述光藕器U1的第三脚位接地，所述光藕器U1的第四脚位接至所述MCU电路2的输入端；所述第十一电阻R11连接在所述AD/DC转换电路3的输出端与所述光藕器U1的第四脚位之间。当接入电感负载时，L线和Load的电压经过电阻R8，电阻R9分压后的电压高于稳压管的电压时，光藕U1的1，2脚工作，使U1的4脚输出低电平信号给单片机进行判断。

本发明的一种调光/调速器及其切相模式的切换方法，可以提高负载的兼容生，匹配市场上更多的负载类型，包括感性负载(如电动机)，容性负载以(如LED灯，荧光灯等)及阻性(如白炽灯)，有效的可以保护电路中的MOS管因电压过高而损坏。提高产品的可靠性。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。