專利名稱：冷熱態(tài)電阻差值負載開關電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種開關電路，特別是一種用于冷熱態(tài)電阻差值較大負載的開關電路。
背景技術：
導體的電阻會隨著導體本身的溫度改變而改變。其中以燈具(包括作信號指示的車燈、標志燈、裝飾燈等)為代表的冷熱態(tài)電阻差值較大負載(以下簡稱負載)在使用中存在以下問題1、在由暗到亮的切換時，燈具溫度不能同步突變，會出現(xiàn)瞬時大電流，此時極易造成燈具的損壞；2、在交流供電的運用中，瞬時大電流的出現(xiàn)還會引起2次諧波電流的增加，而2次諧波電流對電網的危害很大，稱之為電網污染。
此時，開關電路為負載提供的電流波形如圖9所示。
當開關周期比較短，即這類冷熱態(tài)電阻差值較大的負載在電路中反復通斷(例如燈具的反復亮、滅；或明、暗；或閃爍變化)，以上兩個問題會更加突出嚴重。
很多國家或地區(qū)已經對這種污染制定了對應的法律或規(guī)定，限制這類電路燈具的生產、銷售和使用。而這種冷熱態(tài)電阻差值較大負載在使用中的這些問題，采用現(xiàn)有技術中一般的控制方法和電路均無法有效地消除。

發(fā)明內容
本實用新型針對此類問題提出解決方案，利用新穎的上電方法來降低負載的冷熱態(tài)電阻差值，借以達到延長負載使用壽命和使諧波電流達到國家、國際標準的目的。
完成以上發(fā)明目的的方案是一種冷熱態(tài)電阻差值負載開關電路，包括可控硅裝置，其特征是，它還包括一個降低二次諧波裝置，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熱脈沖控制可控硅導通，達到平滑上電的目的，最終為負載提供額定電流。
降低二次諧波裝置可以是以下電路裝置之一技術方案1、它包括市電同步電路、開關信號電路、預熱延時電路、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；開關信號電路接相位分配電路；市電同步電路實現(xiàn)該裝置電源與市電同步；開關信號電路為相位分配電路提供開關信號；相位分配電路使開關信號電路的開關信號與市電同步并控制晶閘管在特定的交流電角度導通，由此減小交流電的奇次能量，實現(xiàn)奇次相位能量的累加和與偶次相位能量的累加和相等，最終達到減小2次諧波能量的目的；延時電路控制預熱波形的時間間隔；或邏輯電路輸出恒定預熱脈沖和控制晶閘管在特定的交流電角度導通的控制電平。
電流相位分配電路包括同步開關電路和相位分配延時電路，市電同步電路和開關信號電路的輸出接開關同步電路，開關同步電路的輸出接相位分配延時電路；開關同步電路使開關信號電路的開關信號與市電同步；相位分配延時電路控制晶閘管在特定的交流電角度導通。
此時，降低2次諧波裝置為負載提供的預熱電流為小于額定值的恒定電流。
技術方案2、它包括開關信號電路、漸變預熱電路、市電同步電路和或邏輯電路；開關信號電路接漸變預熱電路，市電同步電路的輸出接漸變預熱電路，漸變預熱電路的輸出接或邏輯電路接可控硅控制極；開關信號電路為同步開關電路提供開關信號；市電同步電路為漸變預熱電路提供同步電源；漸變預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。
漸變預熱電路包括電壓積分電路、可變延時電路；電壓積分電路的輸出接可變延時電路和或邏輯電路；可變延時電路輸出接或邏輯電路；電壓積分電路使輸入的開關信號波形的延時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電壓變化改變電路內阻。
此時，降低2次諧波裝置為負載提供的預熱電流為漸變電流，從小于負載額定電流逐漸增大至負載額定電流。
在技術方案1中，只采用延時電路控制預熱波形的時間間隔，為電路提供恒定的預熱電流，可以減緩負載冷熱態(tài)電阻的差值，但此差值并不是足夠小，特別是對于部分燈具，預熱電流不能使燈具出現(xiàn)比較明顯的亮度，在開關燈具的時候會出現(xiàn)明顯的沖擊，產生2次諧波電流，不能滿足標準的要求。本實用新型為此問題增加了交流電流相位能量分配電路，目的是控制負載的開關只在交流電的某一特定角度開啟。因為在接通負載的時候，負載的電阻是一個變大的過程，電流會越來越小，經過幾個市電周期后趨向于恒定。假設與向負載供電的第一個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過相位能量分配電路，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，這種不對稱負載容易造成電力變壓器的磁飽和，對供電線路的危害很大。但對于一個特定的負載而言，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。延時電路2的延時可以從0mS變化到10mS，0mS的延時保持奇波與偶波的關系不變，10mS的延時可以互換奇波與偶波的關系，所以在0mS——10mS必定存在奇波與偶波能量相等的延時。
結合電流預熱與電流相位能量分配得到交流負載開關電路，實現(xiàn)了支路電流預熱和電流相位能量分配，達到負載壽命延長與降低2次諧波電流的目的。同時通過電流預熱的大小可以使燈具在滅的時候呈現(xiàn)微亮，達到顯示燈具輪廓的目的。
在技術方案2中，采用漸變預熱電路，通過負載的電流逐漸增大至額定電流，實現(xiàn)了負載的逐步預熱，不會出現(xiàn)瞬時大電流，減小了諧波電流，即不造成對電網的沖擊，也保護了類似燈具等的負載。


圖1為本實用新型電路結構示意圖圖2為本實用新型實施例1、2的電路方框圖圖3為本實用新型實施例3電路方框圖圖4為本實用新型實施例1的電氣原理圖圖5為本實用新型實施例2的電氣原理圖圖6為本實用新型實施例1的中整流后的電流波形圖7為本實用新型實施例1中的市電同步電路輸出的波形圖圖8為本實用新型實施例1中輸入可控硅控制極的信號波形圖9為現(xiàn)有開關電路為負載提供的電流波形圖圖10為本實用新型實施例1為負載提供的電流波形圖圖11為本實用新型實施例3的電氣原理圖圖12為本實用新型實施例3中輸入可控硅控制極的信號波形具體實施方式
實施例1如圖1、2所示，一種冷熱態(tài)電阻差值負載開關電路1，它一種冷熱態(tài)電阻差值負載開關電路，包括可控硅裝置10，一個降低二次諧波裝置9，其輸入端接可控硅裝置10，輸出端接可控硅控制極11；該裝置輸出預熱脈沖控制可控硅導通，為負載提供小于額定值的預熱電流，并使可控硅在特定的相位導通，以減小2次諧波能量，同時為負載提供額定電流。
降低二次諧波裝置9包括市電同步電路2、開關信號電路3、預熱延時電路4、電流相位分配電路5和或邏輯電路6；市電同步電路2的輸出接預熱延時電路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；預熱延時電路4的輸出接或邏輯電路6，開關信號電路3的輸出接相位分配電路5；市電同步電路實現(xiàn)該裝置電源與市電同步；開關信號電路為相位分配電路提供開關信號；相位分配電路使開關信號電路的開關信號與市電同步并控制晶閘管在特定的交流電角度導通，由此減小交流電的奇次能量，實現(xiàn)奇次相位能量的累加和與偶次相位能量的累加和相等，最終達到減小2次諧波能量的目的；延時電路控制預熱波形的時間間隔；或邏輯電路輸出恒定預熱脈沖和控制晶閘管在特定的交流電角度導通的控制電平。
電流相位分配電路5包括同步開關電路51和相位分配延時電路52，市電同步電路2和開關信號電路3的輸出接開關同步電路51，開關同步電路51的輸出接相位分配延時電路52，相位分配延時電路52的輸出接或邏輯電路6；開關同步電路使開關信號電路的開關信號與市電同步；相位分配延時電路控制晶閘管在特定的交流電角度導通。
如圖4所示，可控硅裝置為單向可控硅及整流裝置，可控硅與負載串聯(lián)，市電經整流裝置為負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，在交流電的零點附近產生正負邏輯的窄脈沖(NOT1輸出正邏輯、NOT2輸出負邏輯)用于其它電路的同步在交流電電壓還沒達到NOT1的轉移電平時，NOT1輸出為高電平，NMOS2導通使C2兩端的電壓迅速放為0，此時NOT2輸出也為低電平；當交流電電壓超過NOT1的轉移電平后，NOT1輸出低電平，NMOS2截止，NOT2輸出高電平，并通過R2向C2充電，當C2的電壓超過或門OR的轉移電平后，OR輸出一個預熱脈沖控制晶閘管，實現(xiàn)對負載的預熱；輸出脈沖波形如圖8所示，當交流電電壓下降至NOT1的轉移電平后，又開始循環(huán)。調節(jié)R2、C2的乘積，就可以改變預熱波形的時間。
電流相位分配電路開關信號經過D-LATCH與市電同步后，通過R1向C1充電，C1的電位逐漸上升，達到晶閘管的控制電平后，晶閘管才導通。通過調節(jié)R1、C1的乘積，可以控制晶閘管在特定的交流電角度導通，由此減小交流電的奇次能量，實現(xiàn)奇次相位能量的累加和與偶次相位能量的累加和相等，最終達到減小2次諧波能量的目的。為負載提供的電流波形如圖10所示。
實施例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，當交流電的電壓高于NOT3的轉移電平時，NOT3輸出低電平，經過NOT4的反相為高電平，此高電平經過微分電路C6、R6后輸出一個與市電同步的窄負脈沖1；當交流電的電壓低于NOT3的轉移電平時，NOT3輸出高電平，經過微分電路C5、R5后輸出一個與市電同步的窄負脈沖2；負脈沖1和負脈沖2經過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施例3如圖3、11所示，一種冷熱態(tài)電阻差值負載開關電路1，它一種冷熱態(tài)電阻差值負載開關電路，包括可控硅裝置10，一個降低二次諧波裝置9，其輸入端接可控硅裝置10，輸出端接可控硅控制極11；該裝置輸出預熱脈沖控制可控硅導通，為負載提供小于額定值的預熱電流，并使可控硅在特定的相位導通，以減小2次諧波能量，同時為負載提供額定電流。
漸變預熱電路7以與市電同步的脈沖后延為基準，逐步增加脈沖寬度，達到增加預熱電流的目的。
降低二次諧波裝置9包括開關信號電路3、漸變預熱電路7、市電同步電路2和或邏輯電路6；開關信號電路3接漸變預熱電路7，市電同步電路2的輸出接漸變預熱電路，邏輯電路6接可控硅控制極；開關信號電路3為同步開關電路提供開關信號；市電同步電路2為漸變預熱電路7提供同步電源；漸變預熱電路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。
漸變預熱電路7包括電壓積分電路71、可變延時電路72；開關信號電路3接電壓積分電路71，電壓積分電路71的輸出接可變延時電路72和或邏輯電路6；市電同步電路2接可變延時電路72，可變延時電路72的輸出接或邏輯電路6；電壓積分電路使輸入的開關信號波形的延時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電壓變化改變電路內阻。
圖中RD、DW、NOT1、NOT2組成50Hz同步電路，動態(tài)描述如實施例1。在控制端為低電平時，NMOS3截止，C3和C4上的電壓都是低電平，或門OR1輸出低電平，晶閘管不導通；在控制端變?yōu)楦唠娖胶?，通過R3向C3充電，隨著C3電壓的上升，NMOS3由截止區(qū)進入亞閾區(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候，NOT2通過NMOS3向C4充電，剛開始的時候，由于NMOS3的導通電阻很大，NMOS3向C4的充電時間需要很長才能達到OR1的轉移電平，OR1的輸出變?yōu)楦唠娖?，當交流電壓變?yōu)榈碗娖胶?，NOT1輸出高電平，NMOS4導通，快速把C4的電壓放掉，OR1的輸出就變?yōu)榈?；當交流電壓再次變?yōu)楦吆?，重復NMOS3與C4的充電過程，但由于R3向C3的充電，C3的電壓增高，NMOS3的VGS增加，等效內阻減小，所以NMOS3對C4的充電速度更快，C4的電壓更快的達到了OR1的轉移電壓，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；經過幾個周期后，R3對C3的充電達到了OR1的轉移電平后，OR1才輸出恒定的高電平。利用此法，實現(xiàn)了負載的逐步預熱。OR的輸出波形見圖12。
權利要求1.一種冷熱態(tài)電阻差值負載開關電路(1)，包括可控硅裝置(10)，其特征是，它還包括一個降低二次諧波裝置(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)輸出預熱脈沖控制可控硅導通，達到平滑上電的目的，最終為負載提供額定電流。
2.按照權利要求1所述的冷熱態(tài)電阻差值負載開關電路(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)、開關信號電路(3)、預熱延時電路(4)、電流相位分配電路(5)和或邏輯電路(6)；市電同步電路(2)的輸出接預熱延時電路(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)，預熱延時電路(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)，開關信號電路(3)的輸出接相位分配電路(5)；市電同步電路實現(xiàn)該裝置電源與市電同步；開關信號電路(3)為相位分配電路提供開關信號；相位分配電路使開關信號電路的開關信號與市電同步并控制晶閘管在特定的交流電角度導通，由此減小交流電的奇次能量，實現(xiàn)奇次相位能量的累加和與偶次相位能量的累加和相等，最終達到減小(2)次諧波能量的目的；延時電路控制預熱波形的時間間隔；或邏輯電路輸出恒定預熱脈沖和控制晶閘管在特定的交流電角度導通的控制電平。
3.按照權利要求1所述的冷熱態(tài)電阻差值負載開關電路(1)，其特征是，所述降低二次諧波裝置(9)包括開關信號電路(3)、漸變預熱電路(7)、市電同步電路(2)和或邏輯電路(6)；開關信號電路(3)接漸變預熱電路(7)，市電同步電路(2)的輸出接漸變預熱電路(7)，開關信號電路(3)為同步開關電路提供開關信號，或邏輯電路(6)的輸出接可控硅控制極(11)；市電同步電路(2)為漸變預熱電路(7)提供同步電源；漸變預熱電路(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.按照權利要求(2)所述的冷熱態(tài)電阻差值負載開關電路(1)，其特征是，所述電流相位分配電路(5)包括同步開關電路(51)和相位分配延時電路(52)，市電同步電路(2)和開關信號電路(3)的輸出接開關同步電路(51)，開關同步電路(51)的輸出接相位分配延時電路(52)，相位分配延時電路(52)的輸出接或邏輯電路(6)；開關同步電路使開關信號電路的開關信號與市電同步；相位分配延時電路控制晶閘管在特定的交流電角度導通。
5.按照權利要求3所述的冷熱態(tài)電阻差值負載開關電路(1)，其特征是，所述漸變預熱電路(7)以與市電同步的脈沖后延為基準，逐步增加脈沖寬度，達到增加預熱電流的目的。
6.按照權利要求5所述的冷熱態(tài)電阻差值負載開關電路(1)，其特征是，所述漸變預熱電路(7)包括電壓積分電路(71)、可變延時電路(72)；開關信號電路(3)接電壓積分電路(71)，電壓積分電路(71)的輸出接可變延時電路(72)和或邏輯電路(6)；市電同步電路(2)接可變延時電路(72)，可變延時電路(72)的輸出接或邏輯電路(6)；電壓積分電路使輸入的開關信號波形的延時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電壓變化改變電路內阻。
專利摘要本實用新型涉及一種用于冷熱態(tài)電阻差值較大負載的開關電路。完成以上發(fā)明目的的方案是一種冷熱態(tài)電阻差值負載開關電路，包括可控硅裝置，其特征是，它還包括一個降低二次諧波裝置，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熱脈沖控制可控硅導通，達到平滑上電的目的，最終為負載提供額定電流。利用本實用新型的上電裝置來降低負載的冷熱態(tài)電阻差值，可以達到延長負載使用壽命和使諧波電流達到國家、國際標準的目的。
文檔編號H03K17/16GK2674765SQ20042002408
公開日2005年1月26日 申請日期2004年1月7日 優(yōu)先權日2004年1月7日
發(fā)明者蔡世俊, 高鵬, 韓泉棟, 趙勝男 申請人:南京恩格藍波微電子有限公司