一种LED恒流调光电源模块及LED调光装置的制作方法

一种led恒流调光电源模块及led调光装置
技术领域
1.本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种led恒流调光电源模块及led调光装置。


背景技术：

2.目前常见的led电源模块的方案有三种，第一种是交流转直流电路(ac
‑
dc，采用恒压芯片)加上单片机或直流转直流电路(dc
‑
dc，采用恒流调光芯片)，第二种是交流转直流(ac
‑
dc，采用恒流芯片)加上去频闪芯片和应放转换调光电路，第三种是交流转直流(ac
‑
dc，采用恒压芯片)加上应放转换调光电路，应放转换调光电路中使用单片机来控制。
3.这几种方式使用的芯片较多，元器件也相对多，成本会增加，导致电源模块的尺寸偏大，不利于体积的小型化发展。同时，若要输出恒流，前一级电路至少输出恒压，相当于多了一转换电路。若使用恒流芯片来供电，由于恒流芯片自身的保护问题，电源vcc在空载都会转成三角波，导致供电不稳定。因此现有的恒流方案不能给单片机提供稳定供电。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种led恒流调光电源模块及led调光装置，以解决现有led恒流电源模块不能给单片机提供稳定供电的问题。
5.本实用新型实施例提供一种led恒流调光电源模块，连接led灯串和调光器，其包括控制电路、稳压电路、调光电路和输出端口，所述控制电路连接稳压电路、调光电路和输出端口，调光电路连接稳压电路和输出端口，输出端口连接led灯串和调光器；
6.所述控制电路将市电转换为供电电压和第三电压，输出第三电压给调光电路供电，通过输出端口输出供电电压给led灯串供电；
7.所述稳压电路感应控制电路内部的电压，生成第一电压并稳压后输出给调光电路；
8.所述输出端口将调光器输出的调光信号传输给调光电路，所述调光电路根据调光信号生成对应的脉宽调制信号、还根据第一电压输出稳定的第二电压给内部的单片机供电；
9.所述控制电路根据脉宽调制信号控制供电电流的大小，通过输出端口输出对led灯串进行调光。
10.可选地，所述的led恒流调光电源模块中，所述稳压电路包括第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、第一三极管、第一电阻和第一稳压管；
11.所述第一二极管的正极连接第二二极管的负极和控制电路；第一二极管的负极连接第一电容的一端、第一电阻的一端和第一三极管的集电极；第一电容的另一端连接控制电路和第二电容的一端；第二电容的另一端连接第二二极管的正极、第一稳压管的正极和调光地，第一三极管的基极连接第一电阻的另一端和第一稳压管的负极；第一三极管的发射极是第一电压端。
12.可选地，所述的led恒流调光电源模块中，所述稳压电路还包括第二电阻和第三电容；
13.所述第二电阻的一端连接第一二极管的负极，第二电阻的另一端连接第一电容的一端，第三电容的一端连接第一三极管的发射极，第三电容的另一端连接第一稳压管的正极和调光地。
14.可选地，所述的led恒流调光电源模块中，所述调光电路包括单片机、光耦、降压三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第三二极管、第四二极管、第二稳压管、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻；
15.所述降压三极管的vin脚连接第一电压端，降压三极管的vout脚是第二电压端并连接单片机的vdd脚，降压三极管的gnd脚连接调光地；单片机的adj脚连接第三电阻的一端、第四电阻的一端和输出端口的第1脚，第三电阻的另一端连接第一电压端，第四电阻的另一端和单片机的gnd脚均连接调光地，单片机的pwm脚连接第二三极管的基极，第二三极管的发射极连接调光地和光耦的第2脚，第二三极管的集电极连接第二电压端和光耦的第1脚；光耦的第3脚连接第五电阻的一端、第三三极管的发射极、第四三极管的发射极和地；光耦的第4脚连接第五电阻的另一端、第六电阻的一端和第三三极管的基极；第六电阻的另一端连接第三三极管的集电极、第五三极管的发射极和第四二极管的正极，第四三极管的基极连接第三三极管的集电极；第四三极管的集电极连接第三二极管的正极和控制电路，第三二极管的负极连接控制电路；第五三极管的基极连接第二稳压管的负极、第五三极管的集电极和第四二极管的负极，第二稳压管的正极接地。
16.可选地，所述的led恒流调光电源模块中，所述调光电路还包括第三稳压管、第七电阻、第八电阻和第四电容；
17.所述第七电阻的一端连接第三电阻的一端、第八电阻的一端、第四电容的一端和输出端口的第1脚；第四电容的另一端接地，第七电阻的另一端连接第三稳压管的负极，第三稳压管的正极连接调光地，第八电阻的另一端连接第四电阻的一端。
18.可选地，所述的led恒流调光电源模块中，所述调光电路还包括按键、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第五电容和第六电容；所述第九电阻的一端连接单片机的adj脚和第五电容的一端，第九电阻的另一端连接第六电容的一端和第四电阻的一端，第五电容的另一端连接第六电容的另一端和调光地；按键的第1脚、第2脚、第3脚相互连接并均接调光地，按键的第0脚通过第十电阻连接第二电压端和单片机的sw脚，按键的第5脚通过第十一电阻连接单片机的第5脚，按键的第4脚通过第十二电阻连接单片机的第5脚。
19.可选地，所述的led恒流调光电源模块中，所述调光电路还包括第十三电阻、第十四电阻和第十五电阻；
20.所述第十三电阻连接在第二三极管的基极与单片机的pwm脚之间，第十四电阻连接在第二三极管的基极与第二三极管的发射极之间，第十五电阻连接在第二三极管的集电极与第二电压端之间。
21.可选地，所述的led恒流调光电源模块中，所述调光电路还包括第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第七电容和第八电容；
22.所述第十六电阻的一端连接第三二极管的负极，第十六电阻的另一端连接第十七电阻的一端和第七电容的一端，第十七电阻的另一端连接控制电路，第七电容的另一端连
接第三三极管的发射极和地，第八电容连接在第四三极管的发射极和集电极之间，第十八电阻连接在第四三极管的集电极与第四二极管的负极之间，第十九电阻连接在第三三极管的集电极与第四二极管的正极之间。
23.本实用新型实施例第二方面提供了一种led调光装置，包括led灯串和调光器，还包括所述的led恒流调光电源模块，所述led恒流调光电源模块连接led灯串和调光器；
24.所述led恒流调光电源模块将市电转换为供电电压给led灯串供电，还对内部的单片机进行稳压供电；调光器输出调光信号给led恒流调光电源模块，所述led恒流调光电源模块根据调光信号对led灯串进行调光。
25.本实用新型实施例提供的技术方案中，led恒流调光电源模块包括控制电路、稳压电路、调光电路和输出端口；控制电路将市电转换为供电电压和第三电压，输出第三电压给调光电路供电，通过输出端口输出供电电压给led灯串供电；稳压电路感应控制电路内部的电压，生成第一电压并稳压后输出给调光电路；输出端口将调光器输出的调光信号传输给调光电路，调光电路根据调光信号生成对应的脉宽调制信号、还根据第一电压输出稳定的第二电压给内部的单片机供电；控制电路根据脉宽调制信号控制供电电流的大小，通过输出端口输出以对led灯串进行调光。能输出稳定的第二电压给单片机供电，从而解决现有led电源模块不能给单片机提供稳定供电的问题。
附图说明
26.图1为本实用新型实施例中led调光装置的结构框图。
27.图2为本实用新型实施例中控制电路和输出端口的电路示意图。
28.图3为本实用新型实施例中稳压电路的电路示意图。
29.图4为本实用新型实施例中调光电路的电路示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。
31.请参阅图1，本实用新型实施例提供的led调光装置包括led恒流调光电源模块10、led灯串20和调光器30；所述led恒流调光电源模块10连接led灯串20和调光器30。所述led恒流调光电源模块10将市电转换为供电电压(led
±
)给led灯串20供电，还对内部的单片机进行稳压供电；调光器30根据用户操作输出对应的调光信号dim+给led恒流调光电源模块10，所述led恒流调光电源模块10根据调光信号dim+对led灯串20进行调光。
32.如图1所示，所述led恒流调光电源模块10包括一电路板，所述电路板上设有控制电路110、稳压电路120、调光电路130和输出端口140；所述控制电路110连接稳压电路120、调光电路130和输出端口140，稳压电路120连接调光电路130，调光电路130连接输出端口140，输出端口140连接led灯串20和调光器30。所述控制电路110将市电转换为供电电压led
±
和第三电压vcc1，输出第三电压vcc1给调光电路130，通过输出端口140输出供电电压led
±
给led灯串20供电；所述稳压电路120感应控制电路110内部通断时的电压，生成第一电压
12v并稳压后输出给调光电路130；所述输出端口140将调光器输出的调光信号dim+传输给调光电路130，调光电路130根据调光信号dim+生成对应的脉宽调制信号pwm；控制电路110根据脉宽调制信号pwm控制供电电流的大小，通过输出端口140输出对led灯串进行调光。
33.在本实施例中，所述控制电路110的电路如图2所示，其为现有技术，此处对其具体电路连接关系不作详述。图2中，市电从接口con输入进行相应处理(如整流、滤波)后传输给型号优选为bp3368的led驱动芯片u1的hv脚，对led驱动芯片u1充电，led驱动芯片u1充电到工作电压后从其gate2脚输出对应的信号控制第一开关管qa(可采用nmos管)的通断状态。变压器(型号优选为ed系列，按功率选型，例如40w的选择ed2027，60w的选择ed2037)，包括3个绕组，分别是第1绕组t1a、第2绕组t1b和第3绕组t1c。当qa导通时将变压器的第1脚拉低，第1绕组t1a正常工作，led灯串20被点亮。同时，第3绕组t1c工作给led驱动芯片u1稳定供电，led驱动芯片u1的cs2脚、comp脚、dim脚、pgnd2脚和fb脚工作，根据对应的外围器件设置led驱动芯片u1的工作参数。gate1脚输出对应的信号控制第二开关管qb(可采用nmos管)的通断状态，即可调整输出至变压器上的电压；infb脚(apfc(升压)输入检测)和bfb脚(apfc输出检测)工作，进行apfc输入输出检测。所述led驱动芯片u1还根据调光电路130输入的脉宽调制信号pwm控制qa的通断和cs2脚输出的波形，调整输出电流的大小(在1a至2a之间调整)，从而实现对led灯串的调光控制(如亮度的明暗控制)。第三开关管qc以及其外围电路(即栅极、漏极上连接的电阻、电容)组成空载保护电路，由调光电路130输出的导通电压vgs来控制第三开关管qc的通断，以实现空载正常，不工作时无导通电压vgs输出。
34.所述输出端口140是现有常见的端口，各个引脚可自定义，各引脚只起到信号传输的作用，方便连线外接led灯串和调光器；此处对输出端口的型号不作限定。
35.本实施例中，所述控制电路110组成apfc(有源功率因数校正)加反激恒流的拓扑结构，通过恒流电源实现恒压输出，即通过设置稳压电路120来利用控制电路110中变压器的第2绕组t1b上的电压来进行电压转换和稳压处理，输出12v的第一电压12v至调光电路130中，再转换为稳定的5v给单片机供电。
36.请一并参阅图3，所述稳压电路120包括第一二极管d1、第二二极管d2、第一电容c1、第二电容c2、第一三极管q1、第一电阻r1和第一稳压管zds1；所述第一二极管d1的正极连接第二二极管d2的负极和变压器的第5脚(即变压器的第2绕组t1b的同名端)；第一二极管d1的负极连接第一电容c1的一端、第一电阻r1的一端和第一三极管q1的集电极；第一电容c1的另一端连接控制电路中变压器的第6脚(即变压器的第2绕组t1b的异名端)和第二电容c2的一端；第二电容c2的另一端连接第二二极管d2的正极、第一稳压管zds1的正极和调光地pgnd，第一三极管q1的基极连接第一电阻r1的另一端和第一稳压管zds1的负极；第一三极管q1的发射极是第一电压端(提供12v的第一电压12v)。
37.其中，调光地pgnd即调光器中的地，调光地pgnd连接输出端口的第2脚，通过连接线连接调光器中的地。第二电容c2采用电解电容、规格为33uf/100v的有极性电容。第一稳压管zds1是稳压值为12v的稳压二极管。通过第一二极管d1、第二二极管d2将整个电源开关过程(即qa的通断)中变压器的第2绕组t1b上感应到的电压全部叠加在第一电容c1和第二电容c2上，实现c2上电压的稳定。第一三极管q1、第一电阻r1和第一稳压管zds1组成一组稳压电路，将第二电容c2上的电压钳压稳定在12v，输出第一电压12v给调光电路130。
38.优选地，为了提高给单片机供电的稳定性，所述稳压电路120还包括第二电阻r2和
第三电容c3；所述第二电阻r2的一端连接第一二极管d1的负极，第二电阻r2的另一端连接第一电容c1的一端，第三电容c3的一端连接第一三极管q1的发射极，第三电容c3的另一端连接第一稳压管zds1的正极和调光地pgnd。
39.现有技术中没有稳压电路120，常因为供电不足，只能做1～10v的调光。而本实施例通过稳压电路120输出12v的第一电压，由于12v留出了电压幅值的余量，可以做到从0～10v的调光
40.本实施例中，请一并参阅图4，所述调光电路130包括单片机u2、光耦pc、降压三极管u3、第二三极管q2、第三三极管q3、第四三极管q4、第五三极管q5、第三二极管d3、第四二极管d4、第二稳压管zds2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5和第六电阻r6；所述降压三极管u3的vin脚连接第一电压端，降压三极管u3的vout脚是第二电压端并连接单片机u2的vdd脚，降压三极管u3的gnd脚连接调光地pgnd；单片机u2的adj脚连接第三电阻r3的一端、第四电阻r4的一端和输出端口140的第1脚(用于输入调光信号dim+)，第三电阻r3的另一端连接第一电压端，第四电阻r4的另一端和单片机u2的gnd脚均连接调光地pgnd，单片机u2的pwm脚连接第二三极管q2的基极，第二三极管q2的发射极连接调光地pgnd和光耦pc的第2脚，第二三极管q2的集电极连接第二电压端和光耦pc的第1脚；光耦pc的第3脚连接第五电阻r5的一端、第三三极管q3的发射极、第四三极管q4的发射极和地；光耦pc的第4脚连接第五电阻r5的另一端、第六电阻r6的一端和第三三极管q3的基极；第六电阻r6的另一端连接第三三极管q3的集电极、第五三极管q5的发射极和第四二极管d4的正极，第四三极管q4的基极连接第三三极管q3的集电极；第四三极管q4的集电极连接第三二极管d3的正极、led驱动芯片u1的pwm脚和led驱动芯片u1的vcc脚；第三二极管d3的负极连接控制电路110中第三开关管qc的栅极；第五三极管q5的基极连接第二稳压管zds2的负极、第五三极管q5的集电极和第四二极管d4的负极，第二稳压管zds2的正极接地。
41.其中，所述第二三极管q2至第五三极管q5均为npn三极管。单片机u2的型号不限、只要能编程单片机都可以，则本实施例中，单片机u2的vdd脚是电源脚(用于给单片机供电)，adj脚是调试脚(用于输入调光信号dim+)，pwm脚是输出脚(输出的高低电平与调光信号dim+相同)。降压三极管u3的型号优选为78l05(三端稳压)，第一电压12v通过降压三极管u3降压、产生稳定的第二电压5vcc给单片机供电，以解决现有led电源模块不能给单片机提供稳定供电的问题。
42.当外部输入的调光信号dim+为高电平时，通过r3、r4分压后输入单片机的adj脚，单片机的pwm脚输出高电平控制第二三极管q2的导通程度，实现三极管的不同输出电压，控制光耦的信号输出。光耦pc导通且第4脚连接第3脚，实现q3的基级电流不一样，此时第三电压vcc1控制q5导通跟光耦副边控制一起控制q4的导通程度，实现三极管对电压的控制，输出对应的脉宽调制信号pwm至led驱动芯片u1的pwm脚，实现u1的pwm脚的电压变化、从而控制led驱动芯片u1内部的cs导通时间，控制输出电流。当led驱动芯片u1的pwm脚的电压因为q4的导通程度(单片机adj输入为0
‑
1v时，脉宽调制信号pwm输出为0)，实现导通电压vgs为电平变化(低电平)，控制第三开关管qc截止(qc不工作)，led驱动芯片u1的fb脚因为电阻ra是390k，控制变低，因为是恒流ic，所以qc一直工作在导通、截止不断切换的状态，使输出电流的平均值比现有技术中不加第三开关管qc时小10v左右。
43.当调光信号dim+(0
‑
1v)为低电平时，单片机的pwm脚输出低电平控制第二三极管
q2截止，光耦pc导通，此时第三电压vcc1控制q5导通输出高电平，q5导通使q4截止，led驱动芯片u1的vcc脚输出的第三电压vcc1通过第三二极管d3输出为高电平的导通电压vgs，控制第三开关管qc导通，因为ic(即led驱动芯片u1)的打嗝模式(vcc一直在重新启动)，使导通电压vgs的电平变化(低电平)，控制第三开关管qc截止(qc不工作)，fb脚因为电阻ra是390k，控制变低，因为是恒流ic，所以qc一直工作在导通、截止不断切换的状态，使输出电流的平均值比不加qc时小10v左右。
44.由于调光信号dim+为低电平(如0
‑
1v)时，q4工作在导通和截止(分时)状态，电阻很大，所以对空载控制很低，这样可以控制不会出现闪灯现象。
45.当fb脚检测到不带载(与调光信号dim+输入为低电平(0
‑
1v)时是一个状态)时，t1a在打嗝模式工作，导致第三电压vcc1有时变为低电平，则q4偶尔工作，实现对第三开关管qc的分时间控制，实现输出空载稳定。
46.所述脉宽调制信号pwm传输至led驱动芯片u2中控制cs脚输出的波形，从而调整输出电流的大小，实现对led灯串亮度的明暗调节。
47.优选地，所述调光电路130还包括第三稳压管zds3、第七电阻r7、第八电阻r8和第四电容c4；所述第七电阻r7的一端连接第三电阻r3的一端、第八电阻r8的一端、第四电容c4的一端和输出端口140的第1脚；第四电容c4的另一端接地，第七电阻r7的另一端连接第三稳压管zds3的负极，第三稳压管zds3的正极连接调光地pgnd，第八电阻r8的另一端连接第四电阻r4的一端。
48.由于单片机u2的adj脚比较弱，通过第七电阻r7、第三稳压管zds3和第四电容c4组成的保护电路来保护单片机u2的adj脚。增加一个大电阻r8(阻值优选为30kω)，结合r3(阻值优选为10kω)和r4(阻值优选为13kω)来实现单片机u2对调光信号dim+的调节控制。
49.优选地，所述调光电路130还包括按键sw、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第五电容c5和第六电容c6；所述第九电阻r9的一端连接单片机u2的adj脚和第五电容c5的一端，第九电阻r9的另一端连接第六电容c6的一端和第四电阻r4的一端，第五电容c5的另一端连接第六电容c6的另一端和调光地pgnd；按键sw的第1脚、第2脚、第3脚相互连接并均接调光地pgnd，按键sw的第0脚通过第十电阻r10连接第二电压端和单片机u2的sw脚，按键sw的第5脚通过第十一电阻r11连接单片机u2的第5脚，按键sw的第4脚通过第十二电阻r12连接单片机u2的第5脚。
50.其中，所述第九电阻r9用于调节光敏感度的大小，使对调光器的匹配度更好。c5和c6用于滤除外部敏感信号。所述按键sw是拨码开关，可以调整单片机u2的sw脚上的电压us1，从而调整单片机u2的pwm脚输出的电压大小，控制q2的导通程度。
51.优选地，所述调光电路130还包括第十三电阻r13、第十四电阻r14和第十五电阻r15；所述第十三电阻r13连接在第二三极管q2的基极与单片机u2的pwm脚之间，第十四电阻r14连接在第二三极管q2的基极与第二三极管q2的发射极之间，第十五电阻r15连接在第二三极管q2的集电极与第二电压端之间。
52.由于单片机u2的pwm脚输出的信号较弱，通过第十三电阻r13进行驱动来控制第二三极管q2能更加稳定的通断。第十四电阻r14的下拉作用可在第二三极管q2不工作时确保其完全截止，第十五电阻r15用于对第二三极管q2的集电极(也相当于光耦的第1脚)供电。
53.优选地，所述调光电路130还包括第十六电阻r16、第十七电阻r17、第十八电阻
r18、第十九电阻r19、第七电容c7和第八电容c8；所述第十六电阻r16的一端连接第三二极管d3的负极，第十六电阻r16的另一端连接第十七电阻r17的一端和第七电容c7的一端，第十七电阻r17的另一端连接控制电路110中第三开关管qc的栅极，第七电容c7的另一端连接第三三极管q3的发射极和地，第八电容c8连接在第四三极管q4的发射极和集电极之间，第十八电阻r18连接在第四三极管q4的集电极与第四二极管d4的负极之间，第十九电阻r19连接在第三三极管q3的集电极与第四二极管d4的正极之间。
54.其中，r16和c7组成空载检测的敏感度设置电路。r17用于限流以保护第三开关管qc，r18和r19用于保护对应的三极管，c8用于抗干扰以滤除led驱动芯片u1的pwm脚上的杂波。
55.优选地，所述调光电路130还包括第二十电阻r20、第九电容c9和第十电容c10；所述第二十电阻r20连接在第五三极管q5的集电极与基极之间，第九电容c9的一端连接第五三极管q5的发射极和第十电容c10的一端，第九电容c9的另一端连接第二稳压管zds2的正极，第十电容c10的另一端连接光耦pc的第4脚。
56.其中，所述第二十电阻r20用于限流以保护q5，第九电容c9用于对q5的发射极输出的电压滤波，第十电容c10用于对光耦的供电进行滤波。
57.综上所述，本实用新型提供的led恒流调光电源模块及led调光装置，既能输出稳定的恒压给单片机供电，又能实现输出可调节功率的无闪烁功能，保证调光正常，稳压电路的结构简单，与现有技术相比可去掉恒压模块和相应芯片，降低成本并缩小led恒流调光电源模块的体积。
58.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。