一种基于单路可控硅控制色温的LED驱动电源的制作方法

本实用新型涉及一种基于单路可控硅控制色温的led驱动电源。

背景技术：

现有大多数对色温灯具的无级调光调色，都需要成本较高的色温控制面板，同时配套面板控制的色温电源才能实现。比如需要dmx512协议的面板，同时需要支持dmx512协议的色温电源，加上dmx512协议需求的485总线布线才能达到控制色温灯具的目的。又比如基于dali协议的dt8控制色温灯具方案，就需要支持dt8的色温面板，支持dt8的色温电源，同时又需要对dali总线的繁琐布线，才能达到控制色温灯具目的。这些专业的控制技术，需要高成本控制方案，高难度的布线需求，大大阻碍了对色温灯具的推广以及人们对调光调色的需求。市面上还有一种简易式通过快速通断电开关来切换色温的电源技术，这种方式只能简单调节几个色温档或者亮度等级，并不能实现无级调光调色，无法真正体验完整的控制色温灯具的功能。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种基于单路可控硅控制色温的led驱动电源，旨在解决背景技术中存在的问题。使用本电源，无需更改电源布线，只需要在原有的电路基础上升级调光器，色温灯具和驱动电源便可实现无级调光调色的目的。具体实现方式如下：

一种基于单路可控硅控制色温的led驱动电源，包括：ac转dc电源模块、前置mcu、信号隔离模块和后置mcu，其中，

ac转dc电源模块：给前置mcu、后置mcu及色温灯具供电，且其电源输入线一根通过可控硅调光器与火线连线，另一根电源输入线与零线连接；

前置mcu：与ac转dc电源模块连接用于检测当前电压值，并设有反映当前电压值的信号输出端口；

后置mcu：通过信号隔离模块与信号输出端口连接，并设有两路pwm信号端，所述pwm信号端连接控制一个色温灯具。

于本实用新型的一个或多个实施例中，两个所述pwm信号端输出的是高电平彼此不重叠的pwm脉冲信号。

于本实用新型的一个或多个实施例中，所述前置mcu采用第一stm8s003f3p6芯片u1，且第一stm8s003f3p6芯片u1与ac转dc电源模块之间设有电压转化电路，该电压转化电路将ac转dc电源模块电压转换成第一stm8s003f3p6芯片u1可用的电压信号。

于本实用新型的一个或多个实施例中，电压转化电路的整流器bd1输入端与ac转dc电源模块1的高电平和低电平端连接，整流器bd1高电平输入端分别与电阻r1、r2、r3和nmos漏级连接，电阻r1另一端一方面连接nmos栅极，另一方面连接npn三极管q1的集电极，电阻r2另一端一方面通过反接的二极管d1与nmos源极连接，另一方面分别与npn三极管q1基级、电阻r4、电容c1连接，三极管q1发射级、电阻r4另一端分别接地，电容c1另一端通过第一电阻与地连接；电阻r3另一端分别与第二电阻、r9连接，电阻r9的另一端分别与电容c2正极、电容c3、肖特基二极管dz1正极、电阻r10连接，电阻r10另一端通过第一电容与肖特基二极管dz1负极、电容c3、电容c2负极、第二电阻另一端连接，且第二电阻另一端接地；电阻r10另一端还与第一stm8s003f3p6芯片u1的20引脚连接；第一stm8s003f3p6芯片u1的引脚4一方面通过电阻r11与第一直流电源vdd连接，另一方面通过电容c6与地连接，第一stm8s003f3p6芯片u1的引脚7与地连接、引脚8通过电容c7与地连接，第一stm8s003f3p6芯片u1的引脚9一方面与第一直流电源vdd连接，另一方面通过电容c8与地连接，第一stm8s003f3p6芯片u1的引脚19与信号隔离模块3连接。

于本实用新型的一个或多个实施例中，所述后置mcu采用第二stm8s003f3p6芯片u2，其pwm信号端与色温灯具连接。

于本实用新型的一个或多个实施例中，所述信号隔离模块采用光耦隔离器u3，第一stm8s003f3p6芯片u1的引脚19与光耦隔离器u3阴极连接，光耦隔离器u3阳极通过电阻r12与第二直流电源vee连接，光耦隔离器u3集电极一方面通过电阻r13与第三直流电源vcc连接，另一方面与第二stm8s003f3p6芯片u2的引脚1连接，光耦隔离器u3发射级接地；第二stm8s003f3p6芯片u2的引脚4一方面通过电阻r14与第三直流电源vcc连接，另一方面通过电容c9与地连接，第二stm8s003f3p6芯片u2的引脚8通过电容c10与地连接，第二stm8s003f3p6芯片u2的引脚9一方面与第三直流电源vcc连接，另一方面通过电容c11与地连接，第二stm8s003f3p6芯片u2的引脚16、17分别输出pwm脉冲信号。

于本实用新型的一个或多个实施例中，所述pwm信号端通过nmos与色温灯具连接。

本实用新型带来的有益实施效果是：通过调节可控硅旋钮，ac转dc电源模块的电压发生变化，一方面该电压作用于色温灯具控制其亮度，另一方面前置mcu检测电压变化量，将对应的变化量进行模/数转换调制，向后置mcu输出pwm控制信号，后置mcu根据预设于内部的不同的pwm控制信号对应的色温灯具信息，后置mcu根据pwm控制信息，控制pwm信号端输出对应的pwm脉冲，从而调节不同色温灯具的占空比，从而调整色温灯具的颜色，达到亮度和色温同步调节的目的，且色温可调节的范围大。该驱动电源只需要一个可控硅调光器，将其分成两路，一路控制色温灯具的加载电压，一路通过控制pwm脉冲信号控制色温，两者相结合，达到同时调节亮度和色温的目的，使得结构简单、功率因素及谐波值低，对在线的电器干扰小，兼容性较高。由于后置mcu输出了互补型的pwm脉冲信号，色温灯具中两路led是处于互补的状态，即当一路led亮时，另一路led熄灭，不会在同一时段两路led同时亮起，从而减少了对电源、色温灯具的冲击，大大提高了电源及色温灯具的使用寿命，而且光线柔和、不频闪。增加信号隔离模块后，安全性大大提高。

附图说明

图1是本实用新型一种基于单路可控硅控制色温的led驱动电源原理框图；

图2是本实用新型亮度与色温调节波形示意图；

图3是本实用新型公开的一种电压转化电路电路图；

图4是本实用新型公开的一种前置mcu电路图；

图5是本实用新型公开的一种信号隔离模块电路图。

图6是本实用新型公开的一种后置mcu电路图。

图7是本实用新型的应用示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-7及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明：

一种基于单路可控硅控制色温的led驱动电源，包括：ac转dc电源模块1、前置mcu2、信号隔离模块3和后置mcu4，其中，

ac转dc电源模块1：给前置mcu2、后置mcu4及色温灯具5供电，且其高电平输入端通过可控硅调光器6与火线连线，低电平输入端与零线连接；

前置mcu2：与ac转dc电源模块1连接用于检测当前电压值，并设有反映当前电压值的信号输出端口；

后置mcu4：通过信号隔离模块3与信号输出端口连接，并设有两路pwm信号端，所述pwm信号端连接控制一个色温灯具5。

以我国市电为例，色温灯具5中一路为白光led、一路为黄光led：调整可控硅调光器6使输入ac转dc电源模块1的电压在0～220v之间变化，从而加载在色温灯具5上的电压也发生相应的变化。当可控硅调光器6转动时，前置mcu2检测到ac转dc电源模块1电压的变化，将此时的电压进行转化并向信号输出端口输出反映当前电压的控制信号，该控制信号通过信号隔离模块3传给后置mcu4，后置mcu4根据该控制信号，两个pwm信号端分别输出控制白光led、黄光led的pwm脉冲信号，根据该脉冲信号以及ac转dc电源模块1的电压值，色温灯具5发出所需的色温和亮度，该驱动电源只需要一个可控硅调光器6，即可同步实现亮度和色温的调节，使得电路设计结构简单、色温灯具的调节也更加便捷。且该驱动电源增加了信号隔离模块3，提高了用电的安全性。

pwm脉冲信号一个周期时间内，总高电平时间为t，白光led占据的时间为t1，黄光led占据的时间为t2，t=t1+t2，不同的电源电压对应不同的t值。假设可控硅调光器6旋扭在最大时，t最大，此时白光led的t1最大，黄光led的t2最小，即白光led的占空比最大，黄光led的占空比最小，这时状态为亮度最高的纯白光；反之，随着可控硅调光器6旋扭从最大到最小时，t达到最小，此时白光led的占空比最小，黄光led相对于白光led的占空比达到最大，这时为亮度最低的纯黄光，从而实现单路可控硅控制色温灯具5颜色和亮度的同步变化。当ac转dc电源模块1上的电压低到一定值时，色温灯具5熄灭。该驱动电源能使色温灯具5的亮度达到1%，大大提高了亮度的可调节范围。

两个所述pwm信号端分别输出控制白光led的pwm-w脉冲和控制黄光led的pwm-c脉冲，且pwm-w脉冲和pwm-c脉冲为高电平彼此不重叠的pwm脉冲信号，由于后置mcu4输出了互补型的pwm-w脉冲和pwm-c脉冲，当白光led亮时，黄光led熄灭，当黄光led亮时，白光led熄灭，这样保证在同一时段两路色温灯具5不会同时亮起，从而减少了对ac转dc电源模块1、色温灯具5的冲击，大大提高了ac转dc电源模块1及色温灯具5的使用寿命，而且光线柔和、不频闪。

本申请公开了一种前置mcu2的实现电路，所述前置mcu2采用第一stm8s003f3p6芯片u1，且第一stm8s003f3p6芯片u1与ac转dc电源模块之间设有电压转化电路，该电压转化电路是将ac转dc电源模块1的电源电压转化成供第一stm8s003f3p6芯片u1使用的电压信号。电压转化电路的整流器bd1输入端与ac转dc电源模块1连接，整流器bd1高电平输入端分别与电阻r1、r2、r3和nmos201漏级连接，电阻r1另一端一方面连接nmos201栅极，另一方面连接npn三极管q1的集电极，电阻r2另一端一方面通过反接的二极管d1与nmos201源极连接，另一方面分别与npn三极管q1基级、电阻r4、电容c1连接，三极管q1发射级、电阻r4另一端分别接地，电容c1另一端通过两个并联的电阻r5、r6与地连接；电阻r3另一端分别与电阻r7、r8和r9连接，电阻r9的另一端分别与电容c2正极、电容c3、肖特基二极管dz1正极、电阻r10连接，电阻r10另一端通过并联的电容c4、c5分别与肖特基二极管dz1负极、电容c3、电容c2负极、电阻r7另一端、电阻r8另一端连接，且电阻r8另一端接地；电阻r10另一端还与第一stm8s003f3p6芯片u1的20引脚连接，该电压转化电路将ac转dc电源模块1上的0～220v的高电压转成成0～5v的低电压，该低电压输入到第一stm8s003f3p6芯片u1内，反映此时ac转dc电源模块1上的电压。第一stm8s003f3p6芯片u1的引脚4一方面通过电阻r11与第一直流电源vdd连接，另一方面通过电容c6与地连接，第一stm8s003f3p6芯片u1的引脚7与地连接、引脚8通过电容c7与地连接，第一stm8s003f3p6芯片u1的引脚9一方面与第一直流电源vdd连接，另一方面通过电容c8与地连接，第一stm8s003f3p6芯片u1的引脚19与信号隔离模块3连接，第一stm8s003f3p6芯片u1通过ad口采样0～5vdc的电压变化，并转化为数字信号，经过信号隔离模块3传送给后置mcu4。

本申请中还公开了一种后置mcu4的实现电路，后置mcu4采用第二stm8s003f3p6芯片u2，信号隔离模块3采用光耦隔离器u3，第一stm8s003f3p6芯片u1的引脚19与光耦隔离器u3阴极连接，光耦隔离器u3阳极通过电阻r12与第二直流电源vee连接，光耦隔离器u3集电极一方面通过电阻r13与第三直流电源vcc连接，另一方面与第二stm8s003f3p6芯片u2的引脚1连接，光耦隔离器u3发射级接地；第二stm8s003f3p6芯片u2的引脚4一方面通过电阻r14与第三直流电源vcc连接，另一方面通过电容c9与地连接，第二stm8s003f3p6芯片u2的引脚8通过电容c10与地连接，第二stm8s003f3p6芯片u2的引脚9一方面与第三直流电源vcc连接，另一方面通过电容c11与地连接，第二stm8s003f3p6芯片u2的引脚16、17分别输出pwm-w脉冲和pwm-c脉冲，第二stm8s003f3p6芯片u2的引脚16、17分别通过nmos401、nmos402与白光led、黄光led连接，通过nmos401、nmos402的通断控制色温灯具的亮灭。第二stm8s003f3p6芯片u2接收到第一stm8s003f3p6芯片u1发来的数字信号，通过内置于第二stm8s003f3p6芯片u2内的亮度-色温转换表（即不同的电压对应不同的pwm脉冲信号），调整两路pwm信号端的占空比，实现越暗越黄，越亮越白的目的，从而实现亮度和色温同时调节。

上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。