LED调光电路的制作方法

文档编号:14478476
研发日期:2018/5/19

本实用新型涉及电子技术领域,特别是涉及一种LED调光电路。



背景技术:

随着电子技术的发展,电子设备朝着小型化、节能化和多样化的方向发展,发光二极管(LED)由于具有发光效率高、使用寿命长的优点,因而在节能环保的风潮下,传统照明领域已逐渐利用LED取代已被广泛使用的白炽灯。

LED灯因其对工作电压、电流须严格控制以满足其工作特性及可靠、高效的要求,所以一般LED灯都需要配以专用的驱动电源,目前LED调光主要有三种方式,分别为可控硅(TRAIC)调光,模拟调光和脉宽调制(PWM)调光,其中,可控硅调光采用三端双向可控硅(TRAIC)相位控制电路进行调光;模拟调光是通过改变流过LED的电流水平,从而改变LED的发光亮度;PWM调光是通过控制LED恒流驱动器的工作与不工作,从而控制LED中的电流,使LED中的电流在设定的最大直流电流与零电流之间工作。

目前PWM调光方案采用一级反激加一级BOOST升压的方式实现,如图5所示,交流输入电源AC输入的电压经过反激电路后输出低压直流电,再经过BOOST升压电路获得所需的提供至LED灯的电压,PWM调光电路用以实现LED灯的PWM调光。其中反激电路输出的电压信号反馈到反激IC,再通过反激IC输出驱动信号驱动反激电路中的MOS。PWM调光电路中的电流信号反馈到PWM调光IC,再通过PWM调光IC输出驱动信号驱动BOOST升压电路中的MOS。其中现有PWM调光电路中存在电路结构复杂,两级转换效率低,并且由于功率器件较多,占用的PCB面积大,成本高的问题。



技术实现要素:

基于此,本实用新型的目的在于提出一种LED调光电路,解决现有调光电路中结构复杂的问题。

本实用新型的实施例提供一种LED调光电路,具体技术方案如下:

一种LED调光电路,所述电路包括:

反激电路,分别与反激控制芯片和交流输入电源连接,用于将交流电转换为直流电,且根据所述反激控制芯片的控制信号控制输出的电压大小;

PWM调光电路,分别与所述反激电路和LED灯连接,用于根据获取到的PWM信号的占空比确定在每一周期内输入至所述LED灯的电流通断时间的长短,以对所述LED灯进行调光,所述PWM信号由信号发生电路发出;

PWM控制电路,分别与所述PWM调光电路的反馈端和所述反激控制芯片连接,用于将所述反馈端的电压与基准电压进行比较,并输出一控制电压至所述反激控制芯片;

当所述反激控制芯片接收到所述控制电压时,控制所述反激电路输出的电压大小,使得所述反馈端的电压与所述基准电压相同,以对所述PWM调光电路进行恒流输出。

本实用新型提供的LED调光电路,通过设置的PWM调光电路使得该LED调光电路可以根据信号发生电路发出的PWM信号的占空比进行调光,以及通过设置的PWM控制电路可以实现该LED调光电路的恒流输出,使得该LED调光电路中减少了现有的BOOST升压电路、PWM调光IC等电路结构,使得简化了电路结构,降低了成本,解决了现有调光电路中结构复杂的问题。

另外,根据本实用新型提供的LED调光电路,还可以具有如下附加的技术特征:

进一步地,所述PWM调光电路包括:

放大电路,与所述信号发生电路连接,用于将所述信号发生电路发出的所述PWM信号进行放大;

开关控制电路,分别与所述放大电路、所述LED灯连接,用于根据接收到的PWM驱动信号的占空比确定在每一周期内输入至所述LED灯的电流通断时间的长短,所述PWM驱动信号为所述PWM信号经所述放大电路放大后的信号。

进一步地,所述PWM控制电路包括比较电路和隔离转换电路;

所述比较电路分别与所述信号发生电路和所述PWM调光电路的反馈端连接,用于将所述反馈端的电压与所述基准电压进行比较,并输出所述控制电压至所述隔离转换电路;

所述隔离转换电路分别与所述比较电路和所述反激控制芯片连接,用于将所述控制电压隔离输送到所述反激控制芯片的反馈引脚处,以使所述反激控制芯片根据所述控制电压发出控制信号以控制所述反激电路的输出电压大小。

进一步地,所述放大电路包括第一信号翻转电路和第二信号翻转电路;

所述第一信号翻转电路的输入端与所述信号发生电路连接,用于将所述信号发生电路发出的所述PWM信号进行相位的翻转以及电流的放大后得到PWM翻转信号,并输出至所述第二信号翻转电路;

所述第二信号翻转电路与所述第一信号翻转电路的输出端连接,用于将所述PWM翻转信号进行相位的翻转以及电压的放大后得到所述PWM驱动信号。

进一步地,所述第一信号翻转电路包括与所述信号发生电路连接的第一电阻、与所述第一电阻连接的第一三极管和第二电阻、与所述第一三极管连接的第三电阻,其中所述第一三极管的基极分别与所述第一电阻和所述第二电阻连接,所述第一三极管的集电极与所述第三电阻连接,所述第一三极管的发射极接地;

所述第二信号翻转电路包括与所述第一三极管的集电极连接的第四电阻和第二三极管、以及与所述第二三极管连接的第五电阻,其中所述第二三极管的基极分别与所述第一三极管的集电极和所述第四电阻连接,所述第二三极管的集电极与所述第五电阻连接,所述第二三极管的发射极接地。

进一步地,所述开关控制电路包括与所述第二三极管的集电极连接的第六电阻、与所述第六电阻连接的第七电阻和第一场效应管、以及与所述第一场效应管连接的第八电阻,其中所述第一场效应管的漏极与所述LED灯的负极连接,所述第一场效应管的源极与所述第八电阻连接,所述第一场效应管的栅极分别与所述第六电阻和所述第七电阻连接。

进一步地,所述比较电路包括一运算放大器、与所述运算放大器的正相输入端连接的第一输入电路、与所述运算放大器的负相输入端连接的第二输入电路、以及分别与所述运算放大器的所述负相输入端和输出端连接的补偿电路,所述运算放大器用于将所述第一输入电路输入的所述基准电压和所述第二输入电路输入的所述PWM调光电路的反馈端的电压进行比较后输出所述控制电压至所述隔离转换电路。

进一步地,所述第一输入电路包括分别与所述运算放大器的正相输入端连接的第九电阻、第十电阻,分别与所述第十电阻连接的第十一电阻、第一电容和第二场效应管,分别与所述第二场效应管连接的第十二电阻和第三场效应管,以及分别与所述第三场效应管连接的第十三电阻和第十四电阻,其中所述第二场效应管的漏极分别与所述第十电阻、所述第十一电阻和所述第一电容连接,所述第二场效应管的源极接地,所述第二场效应管的栅极分别与所述第十二电阻和所述第三场效应管的漏极连接,所述第三场效应管的源极接地,所述第三场效应管的栅极分别与所述第十三电阻和所述第十四电阻的一端连接,所述第十四电阻的另一端与所述信号发生电路连接,用于接收所述信号发生电路发出的所述PWM信号。

进一步地,所述第二输入电路包括与所述运算放大器的负相输入端连接的第十五电阻和第二电容,所述第十五电阻的另一端与所述PWM调光电路的所述反馈端连接,所述补偿电路包括分别连接于所述运算放大器的所述负相输入端和所述输出端之间的第十六电阻、第三电容,以及与所述第十六电阻和所述第三电容并联的第四电容。

进一步地,所述隔离转换电路包括分别与所述运算放大器的输出端连接的第五电容、第十七电阻和光耦,以及分别与所述光耦连接的第十八电阻和第十九电阻,其中所述光耦的第一输入端分别与所述第十八电阻和所述第十七电阻的一端连接,所述光耦的第二输入端分别与所述第十七电阻的另一端、所述第五电容、所述运算放大器的输出端连接,所述光耦的第一输出端与所述第十九电阻的一端连接,所述光耦的第二输出端与数字地连接,所述第十九电阻的另一端与所述反馈控制芯片的所述反馈引脚连接。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提出的LED调光电路的结构示意图。

图2为本实用新型一实施例提出的LED调光电路的详细结构示意图。

图3为本实用新型一实施例提出的LED调光电路中PWM调光电路的连接环境电路结构示意图。

图4为本实用新型一实施例提出的LED调光电路中PWM控制电路的连接环境电路结构示意图。

图5为现有技术提出的LED调光电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进,因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图4,本实用新型的一实施例提供的LED调光电路10,用于将一交流输入电源AC转换为直流输出电源,并供电至LED灯时根据接收到的PWM信号对LED灯进行调光,该LED调光电路10包括反激电路20,分别与反激电路20连接的反激控制芯片30、交流输入电源AC以及PWM调光电路40,以及分别与PWM调光电路40连接的LED灯和PWM控制电路50。

进一步地,该反激电路20用于将交流输入电源AC中的交流电转换为直流电,该直流电可用于驱动LED灯工作,其该反激电路20至少由隔离变压器TC、第一二极管D1以及滤波电容C组成,其中隔离变压器TC由初级线圈和次级线圈组成。其中初级线圈为隔离变压器TC的输入级,其分别与交流输入电源AC和反激控制芯片30连接,用于将交流输入电源AC的能量输出到次级线圈、以及根据反激控制芯片30发出的控制信号控制输出至次级线圈中的电压大小。其中次级线圈为隔离变压器TC的输出级,其分别与LED灯和PWM调光电路40连接,用于为LED灯提供能量,以及根据PWM调光电路40获取到的PWM信号的占空比确定在每一周期内输入至LED灯的电流通断时间的长短,实现调节LED灯的亮度。其中,该次级线圈的一端与第一二极管D1的正极连接,第一二极管D1的负极和次级线圈的另一端之间与滤波电容C连接。其中,本实施例中,该第一二极管D1为快速恢复二极管,滤波电容C用于减少输出至LED灯的直流电中的纹波。

进一步地,该反激电路20与LED灯连接,其中为实现对该LED灯的PWM调光,本实施例中设置有PWM调光电路40,此时该LED灯的正极(LED+)与反激电路20连接,该LED灯的负极(LED-)与PWM调光电路40连接,其具体为LED的正极(LED+)与第一二极管D1的负极连接,该LED的负极(LED-)与PWM调光电路40的输出端连接。其中该PWM调光电路40分别与反激电路20、PWM控制电路50、信号发生电路60以及LED灯连接。其中该PWM调光电路40的输入端与信号发生电路60连接,用于获取信号发生电路60发出的PWM信号。该PWM调光电路40的输出端与LED灯连接,用于实现对LED灯的PWM调光

如图2和图3所示,该PWM调光电路40包括放大电路41和开关控制电路42,其中放大电路41用于将获取的PWM信号进行放大,以得到具有足够电压和电流的PWM驱动信号并输出至开关控制电路42。该开关控制电路42用于根据接收到的PWM驱动信号的占空比确定在每一周期内输入至LED灯的电流通断时间的长短。其中,需要指出的是,PWM调光电路40获取到的PWM信号中的电压较小,其无法实现对开关控制电路42的开关控制,因此在本实施例中设置有放大电路41,实现对PWM信号的放大。

进一步地,该放大电路41包括第一信号翻转电路411和第二信号翻转电路412,其中该第一信号翻转电路411的输入端与信号发生电路60连接,用于将获取的PWM信号进行相位的翻转且获取足够的驱动电流,并输出至第二信号翻转电路412,以使在经第二信号翻转电路412再次进行相位的翻转后得到原始相位,但电压、电流增加的PWM驱动信号。

其中第一信号翻转电路411包括与信号发生电路60连接的第一电阻R1、与第一电阻R1连接的第一三极管T1和第二电阻R2、与第一三极管T1连接的第三电阻R3,其中第一电阻R1分别与第二电阻R2的一端和第一三极管T1的基极b连接,第一三极管T1的发射极e和第二电阻R2的另一端共同接地,第一三极管T1的集电极c与第三电阻R3的一端连接,第三电阻R3的另一端与供电电源VCC连接。其中信号发生电路60发出的PWM信号经第一电阻R1后到达第一三极管T1的基极b,此时当PWM信号为高电平信号时,则第一三极管T1导通,此时第一三极管T1的集电极c为低电平;当PWM信号为低电平信号时,则第一三极管T1截止,此时第一三极管T1的集电极c为高电平,因此输入的PWM信号经第一信号翻转电路411进行信号的翻转后得到PWM翻转信号,该PWM翻转信号与原始PWM信号相比在相位上进行了翻转,同时电流经第一三极管T1进行了放大。其中需要指出的是,该第一三极管T1的集电极c为该第一信号翻转电路411的输出端,其将PWM翻转信号输出至第二信号翻转电路412。

其中第二信号翻转电路412包括与第一信号翻转电路411的输出端连接的第四电阻R4和第二三极管T2、以及与第二三极管T2连接的第五电阻R5。其中,第一三极管T1的集电极c分别与第二三极管T2的基极b和第四电阻R4的一端连接,第二三极管T2的发射极e和第四电阻R4的另一端共同接地,第二三极管T2的集电极c与第五电阻R5的一端连接,第五电阻R5的另一端与供电电源VCC连接。其中第一信号翻转电路411输出端输出的PWM翻转信号输入至第二三极管T2的基极b,此时当PWM翻转信号为高电平信号时,则第二三极管T2导通,此时第二三极管T2的集电极c为低电平;当PWM翻转信号为低电平信号时,则第二三极管T2截止,此时第二三极管T2的集电极c为高电平,因此输入的PWM翻转信号经第二信号翻转电路412进行信号的翻转后得到PWM驱动信号。其中该PWM驱动信号相较原始的PWM信号相位相同,但电压和电流进行了相应的放大,以使其能够驱动开关控制电路42的开关控制。需要指出的是,该第二三极管T2的集电极c为该第二信号翻转电路412的输出端,其用于将放大后的PWM驱动信号输入至开关控制电路42。

进一步地,开关控制电路42包括与第二信号翻转电路412的输出端连接的第六电阻R6、分别与第六电阻R6连接的第七电阻R7和第一场效应管Q1、以及与第一场效应管Q1连接的第八电阻R8,其中第六电阻R6分别与第七电阻R7的一端和第一场效应管Q1的栅极g连接,第七电阻R7的另一端接地,第一场效应管Q1的漏极d与LED灯的负极(LED-)连接,第一场效应管Q1的源极s与第八电阻R8的一端连接,第八电阻R8的另一端接地。需要指出的是,该第一场效应管Q1的漏极d为该开关控制电路42的输出端,且本实施例中,该第一场效应管Q1为N沟道耗尽型MOS管,其中第二信号翻转电路412输出端输出的PWM驱动信号输入至第一场效应管Q1的栅极g,此时当PWM驱动信号为高电平信号时,则第一场效应管Q1导通形成回路,使得LED灯亮;当PWM驱动信号为低电平信号时,则第一场效应管Q1截止断开回路,使得LED灯灭。因此通过设置PWM信号的占空比可以控制在每一周期内LED灯的电流通断时间的长短,因此可以实现控制LED灯的亮度,例如当将PWM信号的占空比设为1,即PWM信号一直为高电平时,则在每一周期内LED灯一直导通为亮状态,因此LED灯此时为最亮。

其中,为实现LED调光电路10的恒流输出,该LED调光电路10中设置有PWM控制电路50,该PWM控制电路50分别与PWM调光电路40和反激控制芯片30连接,其中具体为PWM控制电路50的输入端与PWM调光电路40的反馈端LED_FB连接,PWM控制电路50的输出端与反激控制芯片30中的反馈引脚FB连接。需要指出的是,该第一场效应管Q1的源极s为该PWM调光电路40的反馈端LED_FB,其用于该源极s的电压输出至PWM控制电路50中。

如图2和图4所示,PWM控制电路50包括一比较电路51、与比较电路51连接的隔离转换电路52,该比较电路51用于将PWM调光电路40的反馈端LED_FB的电压与基准电压V_REF进行比较,并输出一控制电压至隔离转换电路52,该隔离转换电路52将该控制电压隔离输送到反激控制芯片30的反馈引脚FB处,以使反激控制芯片30根据该控制电压发出控制信号控制反激电路20输出至LED灯的电压大小。

进一步地,该比较电路51包括一运算放大器U、与运算放大器U的正相输入端连接的第一输入电路511、与运算放大器U的负相输入端连接的第二输入电路512、以及分别与运算放大器U的负相输入端和输出端连接的补偿电路513。

其中,第一输入电路511包括分别与运算放大器U的正相输入端连接的第九电阻R9、第十电阻R10,分别与第十电阻R10连接的第十一电阻R11、第一电容C1和第二场效应管Q2,分别与第二场效应管Q2连接的第十二电阻R12和第三场效应管Q3,以及分别与第三场效应管Q3连接的第十三电阻R13和第十四电阻R14。其中运算放大器U的正相输入端分别连接有第九电阻R9的一端和第十电阻R10的一端,其中第九电阻R9的另一端接地,第十电阻R10的另一端分别与第十一电阻R11的一端、第一电容C1的一端和第二场效应管Q2的漏极d连接,其中第十一电阻R11的另一端与基准电压V_REF连接,第一电容C1的另一端接地,第二场效应管Q2的源极s接地。第二场效应管Q2的栅极g分别与第十二电阻R12的一端和第三场效应管Q3的漏极d连接,其中第十二电阻R12的另一端与基准电压V_REF连接,第三场效应管Q3的源极s接地,第三场效应管Q3的栅极g分别与第十三电阻R13的一端和第十四电阻R14的一端连接,其中第十三电阻R13的另一端接地,第十四电阻R14的另一端与信号发生电路60连接,用于接收信号发生电路60发出的PWM信号。

其中,第二输入电路512包括与运算放大器U的负相输入端连接的第十五电阻R15和第二电容C2,其中运算放大器U的负相输入端分别与第十五电阻R15的一端和第二电容C2的一端连接,第十五电阻R15的另一端与PWM调光电路40的反馈端LED_FB连接,第二电容C2的另一端接地。其中补偿电路513包括分别连接于运算放大器U的负相输入端和运算放大器U的输出端之间的第十六电阻R16、第三电容C3,以及与第十六电阻R16和第三电容C3并联的第四电容C4。其中运算放大器U的负相输入端分别与第三电容C3的一端和第四电容C4的一端连接,第三电容C3的另一端与第十六电阻R16的一端连接,第十六电阻R16的另一端和第四电容C4的另一端均与运算放大器U的输出端连接。

进一步地,该隔离转换电路52包括分别与运算放大器U的输出端连接的第五电容C5、第十七电阻R17和光耦OC,以及分别与光耦OC连接的第十八电阻R18和第十九电阻R19,其中运算放大器U的输出端分别与第五电容C5的一端、第七电阻R7的一端以及光耦OC的第二输入端连接,第五电容C5的另一端接地,第七电阻R7的另一端和光耦OC的第一输入端均与第十八电阻R18的一端连接,第十八电阻R18的另一端与供电电源VCC连接,其中光耦OC的第一输出端与数字地SGND连接,光耦OC的第二输出端与第十九电阻R19的一端连接,第十九电阻R19的另一端与反激控制芯片30的反馈引脚FB连接。

PWM控制电路50具体工作时,信号发生电路60发出的PWM信号经第十四电阻R14输入至第三场效应管Q3,当PWM信号为高电平时,第三场效应管Q3导通,此时第三场效应管Q3的漏极d的电压几乎为0,由于第三场效应管Q3的漏极d与第二场效应管Q2的栅极g连接,因此输入至第二场效应管Q2的栅极g的电压几乎为0,因此第二场效应管Q2处于截止状态,此时基准电压V_REF经第十一电阻R11、第十电阻R10以及第九电阻R9分压后输入至运算放大器U的正相输入端,而PWM信号为高电平时,PWM调光电路40的反馈端LED_FB也为高电平,此时反馈端LED_FB的电压输入至运算放大器U的负相输入端,运算放大器U将基准电压V_REF输入的电压与PWM调光电路40的反馈端LED_FB输入的电压进行比较后输出一控制电压,此时该控制电压经隔离转换电路52中的光耦隔离后输入至反激控制芯片30,反激控制芯片30根据获取到的控制电压控制反激电路20输出的电压大小。例如当PWM调光电路40的反馈端LED_FB的电压等于基准电压V_REF时,此时运算放大器U输出的控制电压为第一电压值,则该反激控制芯片30根据获取到的第一电压值控制反激电路20输出的电压保持不变;当PWM调光电路40的反馈端LED_FB的电压大于基准电压V_REF时,此时运算放大器U输出的控制电压为第二电压值,且第二电压值小于第一电压值,则该反激控制芯片30根据获取到的第二电压值控制反激电路20输出的电压减少;当PWM调光电路40的反馈端LED_FB的电压小于基准电压V_REF时,此时运算放大器U输出的控制电压为第三电压值,且第三电压值大于第一电压值,则该反激控制芯片30根据获取到的第三电压值控制反激电路20输出的电压增加,因此该PWM控制电路50根据PWM调光电路40的反馈端LED_FB的电压对反激电路20进行修正后,使得该反激电路20保持恒流输出。

当PWM信号为低电平时,第三场效应管Q3截止,此时第三场效应管Q3的漏极d为高电平,因此与第三场效应管Q3的漏极d连接的第二场效应管Q2的栅极g也为高电平,此时该第二场效应管Q2导通,因此该基准电压V_REF经第十一电阻R11和第二场效应管Q2后接地,因此该第十电阻R10和第九电阻R9短路,此时输入至运算放大器U的正相输入端的电压为0,此时该PWM调光电路40的反馈端LED_FB的电压也为低电平,因此该运算放大器U输出的控制电压为第四电压值,且该第四电压值为低电平,此时输入至反激控制芯片30的反馈引脚FB的控制电压低至其下限电压,此时反激控制芯片30停止驱动反激电路20,使得该反激电路20停止工作,因此输入至LED灯的电压为低电平,此时该PWM控制电路50根据该PWM信号的占空比周期性的控制LED灯的亮灭,以及对该反激电路20进行修正以保持恒流输出。

本实用新型提供的LED调光电路10,通过设置的PWM调光电路40使得该LED调光电路10可以根据信号发生电路60发出的PWM信号的占空比进行调光,以及通过设置的PWM控制电路50可以实现该LED调光电路10的恒流输出,使得该LED调光电路10中减少了现有的BOOST升压电路、PWM调光IC等电路结构,使得简化了电路结构,省去了部分功率器件、专用IC,降低了成本,解决了现有调光电路中结构复杂的问题。

应当理解,本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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