一种LED调光控制系统的制作方法

本发明涉及LED控制领域，具体地是涉及一种LED调光控制系统。

背景技术：

市场上大部分LED电源主要是通过硬件芯片逻辑对光源进行调节和保护，可移植性差，功能单一，一旦需要更改或者升级新功能往往费时费力。加之市场上客户要求的调光方式五花八门，开发一款兼容性强控制功能强大的MCU势在必行。

因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种LED调光控制系统，其可以控制LED电源输出的电流以及限制最大负载电压，同时五合一控制总线又集AD0-10V调光串口通讯控制PWM占空比为一身，同时具有恒功率和恒电流的调光功能，简单方便，兼容了市场上大部分调光需求。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种LED调光控制系统，包括：MCU单元、电流采样电路、电压采样电路、温度采样电路、电流环电路、电压环电路、PWM采样电路和单总线通讯电路，其中所述电流采样电路、所述电压采样电路、所述温度采样电路、所述电流环电路、所述电压环电路、所述PWM采样电路分别与所述MCU单元连接，所述单总线通讯电路通过一控制总线与所述PWM采样电路连接。

优选地，所述电流环电路包括运算放大器U3B、电阻R1、电阻R2、电阻R11、电容C2、电容C8、二极管D1，电阻R1一端与MCU单元的第15脚连接，另一端与电阻R2、电容C2串联后接地；电阻R11和电容C8串联在运算放大器U3B的第6脚与第7脚之间；所述电压环电路包括运算放大器U3A、电阻R20、电阻R23、电容C13、二极管D3，电阻R20一端与MCU单元的第17脚连接，另一端与运算放大器U3A的第3脚连接；电阻R23和电容C13串联在运算放大器U3A的第2脚与第1脚之间；运算放大器U3B的第7脚依次通过二极管D1、二极管D3后与运算放大器U3A的第1脚连接。

优选地，所述电流采样电路包括运算放大器U5、电阻R28、电阻R35、电容C21、电容C18，电阻R35和电容C21并联在运算放大器U5的第3脚和第4脚之间；电阻R28一端与运算放大器U5的第4脚连接，另一端与MCU单元的第9脚和电容C18连接；

优选地，所述电压采样电路包括电阻R8、电阻R12、电阻R15、电容C10，电阻R8、电阻R12、电阻R15串联后接地；电容C10并联在电阻R15两端，其一端与MCU单元的第8脚连接，另一端接地。

优选地，所述温度采样电路包括电阻R16、可变电阻RT1、电容C11，电阻R16一端介入5V电源；另一端与可变电阻RT1和MCU单元的第13脚连接，可变电阻RT1和电容C11并联后接地。

优选地，所述PWM采样电路包括运算放大器U6、电阻R29、电阻R32、电阻R50、电容C19、电容C191，运算放大器U6的第4脚通过电阻R32后与MCU单元的第14脚连接；电阻R50和电容C191并联，二者一端与MCU单元的第14脚连接，另一端接地；运算放大器U6的第1脚分别与电阻R29和电容C19连接，其第3脚与第4脚连接；电阻R29与一控制总线连接。

优选地，所述单总线通讯电路包括光隔离芯片U7、光隔离芯片U8、光隔离芯片U9、光隔离芯片U10、稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、电阻R42、电阻R46，其中光隔离芯片U7依次通过稳压二极管ZD1、电阻R42后与光隔离芯片U8和光隔离芯片U10的第2脚连接；光隔离芯片U9依次通过稳压二极管ZD2、电阻R46后与光隔离芯片U8和光隔离芯片U10的第2脚连接。

优选地，还包括预调试串口电路，其包括电阻R18和接插件UART1，电阻R18一端接入5V电压，另一端与接插件UART1的第2脚和MCU单元的第12脚连接，接插件UART1的第3脚和MCU单元的第10脚连接。

优选地，运算放大器U3A、运算放大器U3B均采用AP4310运算放大器。

优选地，光隔离芯片U7、光隔离芯片U8、光隔离芯片U9、光隔离芯片U10均为PC357SMD光隔离芯片。

采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：

本发明所述的LED调光控制系统，使用单片机进行控制LED电源，基于此开发的MCU可以有强大的控制功能与实时监控功能，从而达到控制LED电源输出的电流以及限制最大负载电压的作用，五合一控制总线又集AD0-10V调光串口通讯控制PWM占空比为一身，同时具有恒功率和恒电流的调光功能，简单方便，既兼容了市场上大部分调光需求，又没有过多的引线让使用变的复杂。

附图说明

图1为本发明所述的LED调光控制系统的部分电路图；

图2为本发明所述的电流环电路和电压环电路的电路图；

图3为本发明所述的电流采样电路的电路图；

图4为本发明所述的温度采样电路的电路图；

图5为本发明所述的PWM采样电路的电路图；

图6为本发明所述的单总线通讯电路的电路图；

图7为本发明所述的预调试串口电路的电路图；

图8为本发明所述的LED调光控制系统的工作框图。

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做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。

如图1至图7所示，为符合本发明的一种LED调光控制系统，包括：MCU单元、电流采样电路、电压采样电路、温度采样电路、电流环电路、电压环电路、PWM采样电路和单总线通讯电路，其中所述电流采样电路、所述电压采样电路、所述温度采样电路、所述电流环电路、所述电压环电路、所述PWM采样电路分别与所述MCU单元连接，所述单总线通讯电路通过一控制总线与所述PWM采样电路连接。

优选地，如图2所示，所述电流环电路包括运算放大器U3B、电阻R1、电阻R2、电阻R11、电容C2、电容C8、二极管D1，电阻R1一端与MCU单元的第15脚连接，另一端与电阻R2、电容C2串联后接地；电阻R11和电容C8串联在运算放大器U3B的第6脚与第7脚之间；所述电压环电路包括运算放大器U3A、电阻R20、电阻R23、电容C13、二极管D3，电阻R20一端与MCU单元的第17脚连接，另一端与运算放大器U3A的第3脚连接；电阻R23和电容C13串联在运算放大器U3A的第2脚与第1脚之间；运算放大器U3B的第7脚依次通过二极管D1、二极管D3后与运算放大器U3A的第1脚连接。

优选地，如图3所示，所述电流采样电路包括运算放大器U5、电阻R28、电阻R35、电容C21、电容C18，电阻R35和电容C21并联在运算放大器U5的第3脚和第4脚之间；电阻R28一端与运算放大器U5的第4脚连接，另一端与MCU单元的第9脚和电容C18连接。

优选地，如图1所示，所述电压采样电路包括电阻R8、电阻R12、电阻R15、电容C10，电阻R8、电阻R12、电阻R15串联后接地；电容C10并联在电阻R15两端，其一端与MCU单元的第8脚连接，另一端接地。

优选地，如图4所示，所述温度采样电路包括电阻R16、可变电阻RT1、电容C11，电阻R16一端介入5V电源；另一端与可变电阻RT1和MCU单元的第13脚连接，可变电阻RT1和电容C11并联后接地。

优选地，如图5所示，所述PWM采样电路包括运算放大器U6、电阻R29、电阻R32、电阻R50、电容C19、电容C191，运算放大器U6的第4脚通过电阻R32后与MCU单元的第14脚连接；电阻R50和电容C191并联，二者一端与MCU单元的第14脚连接，另一端接地；运算放大器U6的第1脚分别与电阻R29和电容C19连接，其第3脚与第4脚连接；电阻R29与一控制总线连接。

优选地，如图6所示，所述单总线通讯电路包括光隔离芯片U7、光隔离芯片U8、光隔离芯片U9、光隔离芯片U10、稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、电阻R42、电阻R46，其中光隔离芯片U7依次通过稳压二极管ZD1、电阻R42后与光隔离芯片U8和光隔离芯片U10的第2脚连接；光隔离芯片U9依次通过稳压二极管ZD2、电阻R46后与光隔离芯片U8和光隔离芯片U10的第2脚连接。

优选地，如图7所示，还包括预调试串口电路，其包括电阻R18和接插件UART1，电阻R18一端接入5V电压，另一端与接插件UART1的第2脚和MCU单元的第12脚连接，接插件UART1的第3脚和MCU单元的第10脚连接。

优选地，运算放大器U3A、运算放大器U3B均采用AP4310运算放大器。

优选地，光隔离芯片U7、光隔离芯片U8、光隔离芯片U9、光隔离芯片U10均为PC357SMD光隔离芯片。

优选地，还包括供电电路，其与所述MCU单元连接。在本实施例中，该供电电路为一5V供电电路，具体电路参见图1中除去MCU单元和电压采样电路部分外的其他电路结构。由于图1可以清楚表征，此次不在赘述。

优选地，运算放大器U5、运算放大器U6采用LM321运算放大器。

优选地，所述MCU单元为PIC16F1508单片机。

本实施例的工作原理在于：如图8所示，单片机MCU单元处理后产生的两路PWM波形分别驱动电压环电路和电流环电路，电压环电路控制最大电压上线，电流环电路调整输出电流值，同时用于电压检测和电流检测，通过实时检测并且计算功率，达到恒功率的效果。使用FLASH记忆功能达成断电记忆状态和设置定时参数的功能。单总线同时兼容PWM，0—10V，串口通信的收发，由两个485对称结构组成，两边同时可以接受到任意一方发送的数据。选择模式打开后可以使用同一根线进行AD检测，从而进行0—10V调光。

下面结合软件部分对本实施例进行详尽说明。

一、电压检测部分

即通过检测电压采样电路分压过来的电压参数进行十次A/D取值，进行平均计算得到对应电压的真实值。

程序部分可以设计如下：

二、温度检测

通过热敏电阻的曲线的计算，大致得出电源工作时热敏电阻的阻值分压后A/D检测得出温度数值，通过串口反馈到上位机界面，而且在特定值时让电压进行自我保护。

三、电流检测

跟检测电压相类似的方式进行计算，但是因为电流曲线不够标准所以采用分段矫正的方法来使电流值更加接近真实值。

程序部分可以设计如下：

四、恒流和恒功率模式：

通过修改控制电压环的PWM占空比来调整对应比例的电流输出参数，例如PWM占空比80％那么电流输出就是80％。

程序部分可以设计如下：3

MODE＝0；

EB_STATUS[5]＝0X00；

POWER_SET＝RECDATA[6]；

PWMT4＝RECDATA[6]*533；

PWMT4＝PWMT4/100；

恒功率模式则是通过之前获取的电流和电压数值进行计算得出目前实时的功率值再与设定的功率值进行比对计算，调整PWM占空比控制输出电流值与负载电压进行平衡将其校正为设定功率。

同时为了防止达到既定值后功率进行小范围波动，本机设计为检测其波动并对其进行锁定，达到精度极高的恒功率状态。

五、电压调整：

主要为LED空载时最大电压的设置，通过输出的PWM占空比调整电压环反馈，达到最大值可设置的效果。

六、通讯及定时：

以上设置的所有参数都会被单片机存入flash中进行保存，即使断电也可以做到记忆上次所调整到数值和模式。

定时模式也是基于此而设计的；例如：

通讯则是使用单片机串口和单总线结构进行上下位机或者手持器的通讯，电路详见图6部分。

七、1-10V和PWM调光模式：

主要是通过A/D采样电路对当前电压调光电压进行采样，从而控制电流环PWM占空比来调整电流，而PWM则是在采样电路中使用电容滤波把其占空比变为稳定的电压数值后进行采样比对达到同样的效果。

程序部分可以设计如下：

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。