專利名稱：冷熱態(tài)電阻差值負(fù)載開關(guān)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)電路，特別是一種用于冷熱態(tài)電阻差值較大負(fù)載的開關(guān)電路。
背景技術(shù)：
導(dǎo)體的電阻會(huì)隨著導(dǎo)體本身的溫度改變而改變。其中以燈具(包括作信號(hào)指示的車燈、標(biāo)志燈、裝飾燈等)為代表的冷熱態(tài)電阻差值較大負(fù)載(以下簡(jiǎn)稱負(fù)載)在使用中存在以下問(wèn)題1、在由暗到亮的切換時(shí)，燈具溫度不能同步突變，會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)大電流，此時(shí)極易造成燈具的損壞；2、在交流供電的運(yùn)用中，瞬時(shí)大電流的出現(xiàn)還會(huì)引起2次諧波電流的增加，而2次諧波電流對(duì)電網(wǎng)的危害很大，稱之為電網(wǎng)污染。
此時(shí)，開關(guān)電路為負(fù)載提供的電流波形如圖9所示。
當(dāng)開關(guān)周期比較短，即這類冷熱態(tài)電阻差值較大的負(fù)載在電路中反復(fù)通斷(例如燈具的反復(fù)亮、滅；或明、暗；或閃爍變化)，以上兩個(gè)問(wèn)題會(huì)更加突出嚴(yán)重。
很多國(guó)家或地區(qū)已經(jīng)對(duì)這種污染制定了對(duì)應(yīng)的法律或規(guī)定，限制這類電路燈具的生產(chǎn)、銷售和使用。而這種冷熱態(tài)電阻差值較大負(fù)載在使用中的這些問(wèn)題，采用現(xiàn)有技術(shù)中一般的控制方法和電路均無(wú)法有效地消除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)此類問(wèn)題提出解決方案，利用新穎的上電方法來(lái)降低負(fù)載的冷熱態(tài)電阻差值，借以達(dá)到延長(zhǎng)負(fù)載使用壽命和使諧波電流達(dá)到國(guó)家、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的目的。
完成以上發(fā)明目的的方案是一種冷熱態(tài)電阻差值負(fù)載開關(guān)電路，包括可控硅裝置，其特征是，它還包括一個(gè)降低二次諧波裝置，其輸入端接可控硅裝置，輸出端接可控硅控制極；降低二次諧波裝置輸出預(yù)熱脈沖控制可控硅導(dǎo)通，達(dá)到平滑上電的目的，最終為負(fù)載提供額定電流。
降低二次諧波裝置可以是以下電路裝置之一技術(shù)方案 1、它包括市電同步電路、開關(guān)信號(hào)電路、預(yù)熱延時(shí)電路、相位分配電路和或邏輯電路；市電同步電路的輸出接延時(shí)電路和相位分配電路，相位分配電路的輸出接或邏輯電路，延時(shí)電路的輸出接或邏輯電路，或邏輯電路接可控硅控制極；開關(guān)信號(hào)電路接相位分配電路；市電同步電路實(shí)現(xiàn)該裝置電源與市電同步；開關(guān)信號(hào)電路為相位分配電路提供開關(guān)信號(hào)；相位分配電路使開關(guān)信號(hào)電路的開關(guān)信號(hào)與市電同步并控制晶閘管在特定的交流電角度導(dǎo)通，由此減小交流電的奇次能量，實(shí)現(xiàn)奇次相位能量的累加和與偶次相位能量的累加和相等，最終達(dá)到減小2次諧波能量的目的；延時(shí)電路控制預(yù)熱波形的時(shí)間間隔；或邏輯電路輸出恒定預(yù)熱脈沖和控制晶閘管在特定的交流電角度導(dǎo)通的控制電平。
電流相位分配電路包括同步開關(guān)電路和相位分配延時(shí)電路，市電同步電路和開關(guān)信號(hào)電路的輸出接開關(guān)同步電路，開關(guān)同步電路的輸出接相位分配延時(shí)電路；開關(guān)同步電路使開關(guān)信號(hào)電路的開關(guān)信號(hào)與市電同步；相位分配延時(shí)電路控制晶閘管在特定的交流電角度導(dǎo)通。
此時(shí)，降低2次諧波裝置為負(fù)載提供的預(yù)熱電流為小于額定值的恒定電流。
技術(shù)方案 2、它包括開關(guān)信號(hào)電路、漸變預(yù)熱電路、市電同步電路和或邏輯電路；開關(guān)信號(hào)電路接漸變預(yù)熱電路，市電同步電路的輸出接漸變預(yù)熱電路，漸變預(yù)熱電路的輸出接或邏輯電路接可控硅控制極；開關(guān)信號(hào)電路為同步開關(guān)電路提供開關(guān)信號(hào)；市電同步電路為漸變預(yù)熱電路提供同步電源；漸變預(yù)熱電路提供輸出的高電平脈寬逐步增加，低電平脈寬逐步減小，直至輸出恒定的高電平的變化脈沖。
漸變預(yù)熱電路包括電壓積分電路、可變延時(shí)電路；電壓積分電路的輸出接可變延時(shí)電路和或邏輯電路；可變延時(shí)電路輸出接或邏輯電路；電壓積分電路使輸入的開關(guān)信號(hào)波形的延時(shí)和變形并最終向或邏輯電路輸出持續(xù)的高電平；可變延時(shí)電路使輸出脈沖的高電平脈寬逐步增加，低電平脈寬逐步減小以及通過(guò)電壓變化改變電路內(nèi)阻。
此時(shí)，降低2次諧波裝置為負(fù)載提供的預(yù)熱電流為漸變電流，從小于負(fù)載額定電流逐漸增大至負(fù)載額定電流。
在技術(shù)方案1中，只采用延時(shí)電路控制預(yù)熱波形的時(shí)間間隔，為電路提供恒定的預(yù)熱電流，可以減緩負(fù)載冷熱態(tài)電阻的差值，但此差值并不是足夠小，特別是對(duì)于部分燈具，預(yù)熱電流不能使燈具出現(xiàn)比較明顯的亮度，在開關(guān)燈具的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)明顯的沖擊，產(chǎn)生2次諧波電流，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。本發(fā)明為此問(wèn)題增加了交流電流相位能量分配電路，目的是控制負(fù)載的開關(guān)只在交流電的某一特定角度開啟。因?yàn)樵诮油ㄘ?fù)載的時(shí)候，負(fù)載的電阻是一個(gè)變大的過(guò)程，電流會(huì)越來(lái)越小，經(jīng)過(guò)幾個(gè)市電周期后趨向于恒定。假設(shè)與向負(fù)載供電的第一個(gè)波形的相位相同的波形為奇波，相反的為偶波，如果奇波和偶波都沒經(jīng)過(guò)相位能量分配電路，且都是完整的波形，那么奇波所提供的能量一定大于偶波所提供的能量，這種不對(duì)稱負(fù)載容易造成電力變壓器的磁飽和，對(duì)供電線路的危害很大。但對(duì)于一個(gè)特定的負(fù)載而言，奇波與偶波的能量差是基本固定的，只要減小奇波的能量，到與偶波的能量相等即可。延時(shí)電路2的延時(shí)可以從0mS變化到10mS，0mS的延時(shí)保持奇波與偶波的關(guān)系不變，10mS的延時(shí)可以互換奇波與偶波的關(guān)系，所以在0mS-10mS必定存在奇波與偶波能量相等的延時(shí)。
結(jié)合電流預(yù)熱與電流相位能量分配得到交流負(fù)載開關(guān)電路，實(shí)現(xiàn)了支路電流預(yù)熱和電流相位能量分配，達(dá)到負(fù)載壽命延長(zhǎng)與降低2次諧波電流的目的。同時(shí)通過(guò)電流預(yù)熱的大小可以使燈具在滅的時(shí)候呈現(xiàn)微亮，達(dá)到顯示燈具輪廓的目的。
在技術(shù)方案2中，采用漸變預(yù)熱電路，通過(guò)負(fù)載的電流逐漸增大至額定電流，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的逐步預(yù)熱，不會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)大電流，減小了諧波電流，即不造成對(duì)電網(wǎng)的沖擊，也保護(hù)了類似燈具等的負(fù)載。


圖1為本電路結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明實(shí)施例1、2的電路方框3為本發(fā)明實(shí)施例3電路方框4為本發(fā)明實(shí)施例1的電氣原理5為本發(fā)明實(shí)施例2的電氣原理6為本發(fā)明實(shí)施例1的中整流后的電流波形圖7為本發(fā)明實(shí)施例1中的市電同步電路輸出的波形8為本發(fā)明實(shí)施例1中輸入可控硅控制極的信號(hào)波形圖9為現(xiàn)有開關(guān)電路為負(fù)載提供的電流波形10為本發(fā)明實(shí)施例1為負(fù)載提供的電流波形11為本發(fā)明實(shí)施例3的電氣原理12為本發(fā)明實(shí)施例3中輸入可控硅控制極的信號(hào)波形具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖1、2所示，一種冷熱態(tài)電阻差值負(fù)載開關(guān)電路1，它一種冷熱態(tài)電阻差值負(fù)載開關(guān)電路，包括可控硅裝置10，一個(gè)降低二次諧波裝置9，其輸入端接可控硅裝置10，輸出端接可控硅控制極11；該裝置輸出預(yù)熱脈沖控制可控硅導(dǎo)通，為負(fù)載提供小于額定值的預(yù)熱電流，并使可控硅在特定的相位導(dǎo)通，以減小2次諧波能量，同時(shí)為負(fù)載提供額定電流。
降低二次諧波裝置9包括市電同步電路2、開關(guān)信號(hào)電路3、預(yù)熱延時(shí)電路4、電流相位分配電路5和或邏輯電路6；市電同步電路2的輸出接預(yù)熱延時(shí)電路4和電流相位分配電路5，電流相位分配電路5的輸出接或邏輯電路6，或邏輯電路6接可控硅控制極；預(yù)熱延時(shí)電路4的輸出接或邏輯電路6，開關(guān)信號(hào)電路3的輸出接相位分配電路5；市電同步電路實(shí)現(xiàn)該裝置電源與市電同步；開關(guān)信號(hào)電路為相位分配電路提供開關(guān)信號(hào)；相位分配電路使開關(guān)信號(hào)電路的開關(guān)信號(hào)與市電同步并控制晶閘管在特定的交流電角度導(dǎo)通，由此減小交流電的奇次能量，實(shí)現(xiàn)奇次相位能量的累加和與偶次相位能量的累加和相等，最終達(dá)到減小2次諧波能量的目的；延時(shí)電路控制預(yù)熱波形的時(shí)間間隔；或邏輯電路輸出恒定預(yù)熱脈沖和控制晶閘管在特定的交流電角度導(dǎo)通的控制電平。
電流相位分配電路5包括同步開關(guān)電路51和相位分配延時(shí)電路52，市電同步電路2和開關(guān)信號(hào)電路3的輸出接開關(guān)同步電路51，開關(guān)同步電路51的輸出接相位分配延時(shí)電路52，相位分配延時(shí)電路52的輸出接或邏輯電路6；開關(guān)同步電路使開關(guān)信號(hào)電路的開關(guān)信號(hào)與市電同步；相位分配延時(shí)電路控制晶閘管在特定的交流電角度導(dǎo)通。
如圖4所示，可控硅裝置為單向可控硅及整流裝置，可控硅與負(fù)載串聯(lián)，市電經(jīng)整流裝置為負(fù)載和市電同步電路提供電源，輸入波形如圖6所示，圖中同步電路RD、DW、NOT1、NOT2組成50Hz同步電路，輸出脈沖波形如圖7所示，在交流電的零點(diǎn)附近產(chǎn)生正負(fù)邏輯的窄脈沖(NOT1輸出正邏輯、NOT2輸出負(fù)邏輯)用于其它電路的同步在交流電電壓還沒達(dá)到NOT1的轉(zhuǎn)移電平時(shí)，NOT1輸出為高電平，NMOS2導(dǎo)通使C2兩端的電壓迅速放為0，此時(shí)NOT2輸出也為低電平；當(dāng)交流電電壓超過(guò)NOT1的轉(zhuǎn)移電平后，NOT1輸出低電平，NMOS2截止，NOT2輸出高電平，并通過(guò)R2向C2充電，當(dāng)C2的電壓超過(guò)或門OR的轉(zhuǎn)移電平后，OR輸出一個(gè)預(yù)熱脈沖控制晶閘管，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的預(yù)熱；輸出脈沖波形如圖8所示，當(dāng)交流電電壓下降至NOT1的轉(zhuǎn)移電平后，又開始循環(huán)。調(diào)節(jié)R2、C2的乘積，就可以改變預(yù)熱波形的時(shí)間。
電流相位分配電路開關(guān)信號(hào)經(jīng)過(guò)D-LATCH與市電同步后，通過(guò)R1向C1充電，C1的電位逐漸上升，達(dá)到晶閘管的控制電平后，晶閘管才導(dǎo)通。通過(guò)調(diào)節(jié)R1、C1的乘積，可以控制晶閘管在特定的交流電角度導(dǎo)通，由此減小交流電的奇次能量，實(shí)現(xiàn)奇次相位能量的累加和與偶次相位能量的累加和相等，最終達(dá)到減小2次諧波能量的目的。為負(fù)載提供的電流波形如圖10所示。
實(shí)施例2
如圖1、2和5所示，可控硅裝置為雙向可控硅，圖中RD、DW、NOT3、C5、R5、C6、R6、NOR2、NOT1、NOT2組成50Hz同步電路，當(dāng)交流電的電壓高于NOT3的轉(zhuǎn)移電平時(shí)，NOT3輸出低電平，經(jīng)過(guò)NOT4的反相為高電平，此高電平經(jīng)過(guò)微分電路C6、R6后輸出一個(gè)與市電同步的窄負(fù)脈沖1；當(dāng)交流電的電壓低于NOT3的轉(zhuǎn)移電平時(shí)，NOT3輸出高電平，經(jīng)過(guò)微分電路C5、R5后輸出一個(gè)與市電同步的窄負(fù)脈沖2；負(fù)脈沖1和負(fù)脈沖2經(jīng)過(guò)NOR2和NOT1的或邏輯后提供給其他電路，NOT1、NOT2及其它電路的工作原理就與實(shí)施例3如圖3、11所示，一種冷熱態(tài)電阻差值負(fù)載開關(guān)電路1，它一種冷熱態(tài)電阻差值負(fù)載開關(guān)電路，包括可控硅裝置10，一個(gè)降低二次諧波裝置9，其輸入端接可控硅裝置10，輸出端接可控硅控制極11；該裝置輸出預(yù)熱脈沖控制可控硅導(dǎo)通，為負(fù)載提供小于額定值的預(yù)熱電流，并使可控硅在特定的相位導(dǎo)通，以減小2次諧波能量，同時(shí)為負(fù)載提供額定電流。
漸變預(yù)熱電路7以與市電同步的脈沖后延為基準(zhǔn)，逐步增加脈沖寬度，達(dá)到增加預(yù)熱電流的目的。
降低二次諧波裝置9包括開關(guān)信號(hào)電路3、漸變預(yù)熱電路7、市電同步電路2和或邏輯電路6；開關(guān)信號(hào)電路3接漸變預(yù)熱電路7，市電同步電路2的輸出接漸變預(yù)熱電路，邏輯電路6接可控硅控制極；開關(guān)信號(hào)電路3為同步開關(guān)電路提供開關(guān)信號(hào)；市電同步電路2為漸變預(yù)熱電路7提供同步電源；漸變預(yù)熱電路7提供輸出的高電平脈寬逐步增加，低電平脈寬逐步減小，直至輸出恒定的高電平的變化脈沖。
漸變預(yù)熱電路7包括電壓積分電路71、可變延時(shí)電路72；開關(guān)信號(hào)電路3接電壓積分電路71，電壓積分電路71的輸出接可變延時(shí)電路72和或邏輯電路6；市電同步電路2接可變延時(shí)電路72，可變延時(shí)電路72的輸出接或邏輯電路6；電壓積分電路使輸入的開關(guān)信號(hào)波形的延時(shí)和變形并最終向或邏輯電路輸出持續(xù)的高電平；可變延時(shí)電路使輸出脈沖的高電平脈寬逐步增加，低電平脈寬逐步減小以及通過(guò)電壓變化改變電路內(nèi)阻。
圖中RD、DW、NOT1、NOT2組成50Hz同步電路，動(dòng)態(tài)描述如實(shí)施例1。在控制端為低電平時(shí)，NMOS3截止，C3和C4上的電壓都是低電平，或門OR1輸出低電平，晶閘管不導(dǎo)通；在控制端變?yōu)楦唠娖胶?，通過(guò)R3向C3充電，隨著C3電壓的上升，NMOS3由截止區(qū)進(jìn)入亞閾區(qū)、飽和區(qū)、線性區(qū)，等效電阻逐漸減小，在交流電壓為高電平的時(shí)候，NOT2通過(guò)NMOS3向C4充電，剛開始的時(shí)候，由于NMOS3的導(dǎo)通電阻很大，NMOS3向C4的充電時(shí)間需要很長(zhǎng)才能達(dá)到OR1的轉(zhuǎn)移電平，OR1的輸出變?yōu)楦唠娖?，?dāng)交流電壓變?yōu)榈碗娖胶螅琋OT1輸出高電平，NMOS4導(dǎo)通，快速把C4的電壓放掉，OR1的輸出就變?yōu)榈?；?dāng)交流電壓再次變?yōu)楦吆?，重?fù)NMOS3與C4的充電過(guò)程，但由于R3向C3的充電，C3的電壓增高，NMOS3的VGS增加，等效內(nèi)阻減小，所以NMOS3對(duì)C4的充電速度更快，C4的電壓更快的達(dá)到了OR1的轉(zhuǎn)移電壓，OR1輸出的脈沖寬度也增加；在下一周期里，OR1的輸出脈寬繼續(xù)增加；經(jīng)過(guò)幾個(gè)周期后，R3對(duì)C3的充電達(dá)到了OR1的轉(zhuǎn)移電平后，OR1才輸出恒定的高電平。利用此法，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的逐步預(yù)熱。OR的輸出波形見圖12。
權(quán)利要求
1.一種冷熱態(tài)電阻差值負(fù)載開關(guān)電路(1)，包括可控硅裝置(10)，其特征是，它還包括一個(gè)降低二次諧波裝置(9)，其輸入端接可控硅裝置(10)，輸出端接可控硅控制極(11)(11)；降低二次諧波裝置(9)輸出預(yù)熱脈沖控制可控硅導(dǎo)通，達(dá)到平滑上電的目的，最終為負(fù)載提供額定電流。
2.按照權(quán)利要求1所述的冷熱態(tài)電阻差值負(fù)載開關(guān)電路(1)，其特征是，上述降低二次諧波裝置(9)包括市電同步電路(2)、開關(guān)信號(hào)電路(3)、預(yù)熱延時(shí)電路(4)、電流相位分配電路(5)和或邏輯電路(6)；市電同步電路(2)的輸出接預(yù)熱延時(shí)電路(4)和電流相位分配電路(5)，電流相位分配電路(5)的輸出接或邏輯電路(6)，預(yù)熱延時(shí)電路(4)的輸出接或邏輯電路(6)，或邏輯電路(6)的輸出接可控硅控制極(11)，開關(guān)信號(hào)電路(3)的輸出接相位分配電路(5)；市電同步電路實(shí)現(xiàn)該裝置電源與市電同步；開關(guān)信號(hào)電路(3)為相位分配電路提供開關(guān)信號(hào)；相位分配電路使開關(guān)信號(hào)電路的開關(guān)信號(hào)與市電同步并控制晶閘管在特定的交流電角度導(dǎo)通，由此減小交流電的奇次能量，實(shí)現(xiàn)奇次相位能量的累加和與偶次相位能量的累加和相等，最終達(dá)到減小(2)次諧波能量的目的；延時(shí)電路控制預(yù)熱波形的時(shí)間間隔；或邏輯電路輸出恒定預(yù)熱脈沖和控制晶閘管在特定的交流電角度導(dǎo)通的控制電平。
3.按照權(quán)利要求1所述的冷熱態(tài)電阻差值負(fù)載開關(guān)電路1，其特征是，所述降低二次諧波裝置(9)包括開關(guān)信號(hào)電路(3)、漸變預(yù)熱電路(7)、市電同步電路(2)和或邏輯電路(6)；開關(guān)信號(hào)電路(3)接漸變預(yù)熱電路(7)，市電同步電路(2)的輸出接漸變預(yù)熱電路(7)，開關(guān)信號(hào)電路(3)為同步開關(guān)電路提供開關(guān)信號(hào)，或邏輯電路(6)的輸出接可控硅控制極(11)；市電同步電路(2)為漸變預(yù)熱電路(7)提供同步電源；漸變預(yù)熱電路(7)提供輸出的高電平脈寬逐步增加，低電平脈寬逐步減小，直至輸出恒定的高電平的變化脈沖。
4.按照權(quán)利要求(2)所述的冷熱態(tài)電阻差值負(fù)載開關(guān)電路1，其特征是，所述電流相位分配電路(5)包括同步開關(guān)電路(51)和相位分配延時(shí)電路(52)，市電同步電路(2)和開關(guān)信號(hào)電路(3)的輸出接開關(guān)同步電路(51)，開關(guān)同步電路(51)的輸出接相位分配延時(shí)電路(52)，相位分配延時(shí)電路(52)的輸出接或邏輯電路(6)；開關(guān)同步電路使開關(guān)信號(hào)電路的開關(guān)信號(hào)與市電同步；相位分配延時(shí)電路控制晶閘管在特定的交流電角度導(dǎo)通。
5.按照權(quán)利要求3所述的冷熱態(tài)電阻差值負(fù)載開關(guān)電路(1)，其特征是，所述漸變預(yù)熱電路(7)以與市電同步的脈沖后延為基準(zhǔn)，逐步增加脈沖寬度，達(dá)到增加預(yù)熱電流的目的。
6.按照權(quán)利要求5所述的冷熱態(tài)電阻差值負(fù)載開關(guān)電路(1)，其特征是，所述漸變預(yù)熱電路(7)包括電壓積分電路(71)、可變延時(shí)電路(72)；開關(guān)信號(hào)電路(3)接電壓積分電路(71)，電壓積分電路(71)的輸出接可變延時(shí)電路(72)和或邏輯電路(6)；市電同步電路(2)接可變延時(shí)電路(72)，可變延時(shí)電路(72)的輸出接或邏輯電路(6)；電壓積分電路使輸入的開關(guān)信號(hào)波形的延時(shí)和變形并最終向或邏輯電路輸出持續(xù)的高電平；可變延時(shí)電路使輸出脈沖的高電平脈寬逐步增加，低電平脈寬逐步減小以及通過(guò)電壓變化改變電路內(nèi)阻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于冷熱態(tài)電阻差值較大負(fù)載的開關(guān)電路。完成以上發(fā)明目的的方案是一種冷熱態(tài)電阻差值負(fù)載開關(guān)電路，包括可控硅裝置，其特征是，它還包括一個(gè)降低二次諧波裝置，其輸入端接可控硅裝置，輸出端接可控硅控制極；降低二次諧波裝置輸出預(yù)熱脈沖控制可控硅導(dǎo)通，達(dá)到平滑上電的目的，最終為負(fù)載提供額定電流。利用本發(fā)明的上電裝置來(lái)降低負(fù)載的冷熱態(tài)電阻差值，可以達(dá)到延長(zhǎng)負(fù)載使用壽命和使諧波電流達(dá)到國(guó)家、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的目的。
文檔編號(hào)H03K17/16GK1592108SQ20041001383
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2004年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月7日
發(fā)明者蔡世俊, 高鵬, 韓泉棟, 趙勝男 申請(qǐng)人:南京恩格藍(lán)波微電子有限公司