一种恒压调光电源起始电压自适应方法与流程

本发明涉及LED照明领域，特别涉及一种恒压调光电源起始电压自适应方法。

背景技术：

LED的节能效果显著，越来越多的装饰用途的用户采用LED灯具替换以前的卤素灯具，卤素灯的供电为恒压电源，为营造气氛，采用业界通用的调光接口设置不同照明场景，适应不同的装饰需求。由于为恒压电源，只能通过调节电压的变化来调节灯具的发光亮度，营造不同的氛围。由于LED的特性，电压低于内电场电压，内部载流子不能形成电流，LED不能发光；所以作为恒压调光的产品在电压低于LED的串联最小正向开启电压时调光会没有实际调光动作，意思是说：LED的调光范围变窄，不是整个电压范围内都可调。由于不同的LED灯具的串联最小正向开启电压存在一定的离散性，因此不同的LED灯具的有效调光的起始电压是不同的。因此厂家在出厂前必须根据不同的LED灯具的串联最小开启电压设定其不同的起始电压。目前，行业内做恒压LED调光电源的厂家采用都是通过可调电位器或按钮调节到最小亮度点，此方法实际上也是减小调光范围。需要每台调整，因此造成施工调试复杂、成本较高，且需要靠人工调整，因此一致性较差。

技术实现要素：

针对以上缺陷，本发明目的在于如何解决由于不同LED的开启电压存在差异，每个灯具的恒压调光电源的初始化电压都不同，都需要单独调整的问题；如何解决初始电压较高会对LED点亮时造成冲击电流大的问题。

为了解决以上问题，本发明提出了一种恒压调光电源起始电压自适应方法，其特征在于控制调光电源开启时输出电压缓慢上升，通过与待驱动的LED串联的电流检测电路监测LED的工作电流，当LED产生工作电流时，电流处理电路对监测到的LED的工作电流进行处理，此工作电流下产生的LED工作电压即为LED的起始电压,并由外部硬件或通过软件记录定义为调光电源的LED调光最低亮度，调光电源上升到LED调光最高亮度为恒压调光电源的额定恒压点。

所述的恒压调光电源起始电压自适应方法，其特征在于电流检测电路通过取样电路与LED串联的方式监测LED的工作电流，电流处理电路将监测到的LED工作电流转化为取样电压信号，并实现将取样电压信号与参考电压通过比较器进行比较，根据比较结果输出控制光耦反馈电路，输出反馈控制调光电压输出控制模块控制LED的输出电压；当系统上电时，调光电压输出控制模块控制LED的输出电压逐步抬升，当调光负载电压小于LED起始电压时，LED工作电流为0，取样电压信号小于参考电压；当调光负载电压大于LED开启电压时，LED工作电流开始逐步变大，当取样电压信号超过参考电压，比较器反向输出；光耦反馈电路根据比较器调整控制调光电压输出控制模块；比较器反向输出时刻的LED的工作电压即为LED的额定恒压点。

所述的恒压调光电源起始电压自适应方法，其特征在于电流检测电路中的取样电路中的电流传感器采用电阻、二极管、MOSFET、BJT或电流互感器。

所述的恒压调光电源起始电压自适应方法，其特征在于还包括取样保护电路，所述取样保护电路与取样电路并联设置。

所述的恒压调光电源起始电压自适应方法，其特征在于取样电路采用电流检测电阻，电流处理电路包括比较器，所述电流检测电阻一端接地，另一端与LED负载串联的节点连接到比较器的负端；比较器的正端接参考电压；比较器的输出端与光耦反馈电路的光耦二极管相连接。

所述的恒压调光电源起始电压自适应方法，其特征在于所述取样保护电路采用普通二极管限压实现，所述普通二极管与电流检测电阻并联。

所述的恒压调光电源起始电压自适应方法，其特征在于所述取样保护电路使用受外部控制的开关型器件，所述开关型器件与电流检测电阻并联，还包括保护用开关型器件的驱动电路和电压跟随电路，电压跟随电路的输入端与电流检测电阻相接，输出端与保护用开关型器件的驱动电路的负输入端相接，保护用开关型器件的驱动电路的正输入端与开关型器件的设置允许导通压降用的参考电压相接。

所述的恒压调光电源起始电压自适应方法，其特征在于还包括隔离二极管，所述隔离二极管串联在比较器的输出端与光耦反馈电路的光耦二极管之间，隔离二极管的负极接比较器的输出端。

所述的恒压调光电源起始电压自适应方法，其特征在于所述电流处理电路包含模数转换模块，取样电压信号与模数转换模块的模拟输入端相连，所述比较器由电流处理电路内的MCU软件实现，当取样电压信号达到预先设定的参考电压时，MCU软件记录该时刻MCU软件输出PWM控制信号的占空比，该PWM控制信号的占空比对应的连接LED的工作电压即为LED的起始电压。

本发明通过取样LED的电流，并反馈控制恒压调光电源，使电源在开启的瞬间自适应到LED的最小正向工作电流，然后保持最小正向工作电流不变，并由外部硬件或通过软件记录定义为调光电源的LED调光最低亮度，根据此方法可以适应不同类型的LED灯珠或模组，使调光电源直接从LED最低调光到最亮调光范围变化，极大的增加电源的适配性，扩大LED的调光范围；解决了LED调光电源由于LED灯珠本身开启电压差异造成的调光范围变窄与驱动电源无法匹配的技术难题。通过控制调光电源开启时输出电压在LED形成电流前缓慢上升，也防止了开机瞬间对LED造成电流冲击，对负载LED起到了保护作用，延长了负载LED的使用寿命。

附图说明

图1是恒压调光电源起始电压自适应方法的方框图；

图2是恒压调光电源起始电压自适应方法的实施方式一的原理图；

图3是恒压调光电源起始电压自适应方法的实施方式二的原理图；

图4是恒压调光电源起始电压自适应方法的实施方式三的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是恒压调光电源初始电压自适应方法的方框图；整体实现方案为于控制调光电源开启时输出电压缓慢上升，通过与待驱动的LED串联的电流检测电路监测LED的工作电流，当LED产生工作电流时，电流处理电路对监测到的LED的工作电流进行处理，此工作电流下产生的LED工作电压即为LED的起始电压,并由外部硬件或通过软件记录定义为调光电源的LED调光最低亮度，调光电源的LED调光最高亮度为恒压调光电源的额定恒压点。

图2是恒压调光电源起始电压自适应方法的实施方式一的原理图；包括恒压LED调光电源的输出电压DC+，电源反馈环路的光电耦合器U1，比较运算放大器U2，电流检测电阻R2，普通二极管D2，保护电流检测电阻用，设置参考电压端Vref，隔离二极管D1，光电耦合器U1的限流电阻R1。

当把LED负载按照极性接到输出电压DC+端时，当调光负载电压DC OUT端电压小于LED负载最小开启电压时，电流检测电阻R2上无电流流过；当调光负载电压DC OUT端电压增加到大于LED负载最小开启电压时，电流由输出电压DC+端流过LED负载，通过电流检测电阻R2流到电源的回路地，当电流检测电阻R2流过电流时，由于电阻有限流作用，在电阻的两端会产生电压；当电流检测电阻R2检测到电压信号，此电压信号送入比较运算放大器U2的负端，比较运算放大器U2的负端电压与比较运算放大器U2的正端电压做比较，控制比较运算放大器U2的输出端电压为正或负，当比较运算放大器U2的输出端电压为负时，光电耦合器U1工作，从而控制由光耦控制的电源反馈起作用，控制电源的主回路脉宽变化，从而控制电流设置在LED的最小正向工作电流的范围之内，比较运算放大器U2的正端电压为LED的最小正向工作电流的设置参考电压，此电压可以设置，但是不能高于电流检测电阻R2所并联普通二极管D2的正向压降。

电流检测电阻R2上的电压随着流过电流检测电阻R2的电流变化而变化，当电流检测电阻R2的两端产生的电压大于所并联普通二极管D2的正向压降时，电流由并联普通二极管D2旁路，从而限制电流检测电阻R2的功耗，提高电源的效率。

图3是恒压调光电源起始电压自适应方法的实施方式二的原理图；实施方式二是在实施方式一的基础上进一步进行改进的，为了进一步降低电源损耗，增加电源效率，将实施方式一中的普通二极管D2改为受外部控制的开关型器件，开关型器件可以为MOSFET或BJT。电压跟随器U2-2和运算比较器U2-3驱动开关型器件开关型器件的工作；最小开启参考电压Vref-1为LED的最小正向工作电流的设置参考电压；电路保护参考电压Vref-2为设置控制开关型器件开关型器件的正向压降。

图4是恒压调光电源起始电压自适应方法的实施方式三的原理图。当把LED负载按照极性接到恒压LED调光电源的输出电压DC+端时，电流由DC+端流过LED负载，通过电流检测电阻R2流到电源的回路地，当电流检测电阻R2流过电流时，由于电阻有限流作用，在电阻的两端会产生电压，此电压随着流过电流检测电阻R2的电流变化而变化，当电流检测电阻R2的两端产生的电压大于所并联普通二极管D2的正向压降时，电流由并联普通二极管D2旁路，从而限制电流检测电阻R2的功耗，提高电源的效率；当电流检测电阻R2检测到电压信号，此电压信号经过电阻R10和电容C4组成的缓冲滤波回路送入MCU的AD输入口，MCU的AD输入口由10位分辨率的模数转换模块组成，最小分辨电压为5MV，能够非常精准的检测到电流检测电阻R2的流过电流，MCU的AD输入口的模数转换模块将模拟电压转换成MCU能够处理的数字信号，MCU依据电流检测电阻R2的电流，在MCU的引脚输出对应脉冲宽度的PWM电压信号，经过由电阻R9、电容C3、电阻R8、电容C2组成的积分电路滤波成直流电压加到比较运算放大器U3的正端，控制三端稳压电路U2的稳压值，从而控制由光耦控制的电源反馈起作用，控制电源的主回路脉宽变化，从而控制电流设置在LED的最小正向工作电流的范围之内；在MCU的引脚输出对应脉冲宽度的PWM电压信号，此PWM电压信号，根据试验得出最佳值固化在MCU内部，MCU的PWM脉宽变化范围由试验得出最佳PWM电压信号值变化到最大脉宽，由于设置有试验得出的最佳PWM电压信号值，那么后续调光的PWM脉宽的变化范围就不能是最小脉宽到最大脉宽，而要在最小脉宽上叠加上一个固定的数值，必须通过MCU内部函数处理，使调光从最小到最大变化。

以上所揭露的仅为本发明一种实施例而已，当然不能以此来限定本之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。