Led恒流驱动电路、调光电路及其控制方法_2

文档序号:9436840阅读:来源:国知局
他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0030]图1展示了本发明LED恒流驱动电路的一实施例。
[0031 ] 首先参照图1,本实施例的LED恒流驱动电路10用于对LED负载进行恒流驱动。该LED恒流驱动电路10包括开关电源模块11、电压采样模块12、电流采样模块13、控制模块14以及电压调节反馈模块15 ;其中,所述开关电源模块11用于为至少一路LED负载供电;所述电压采样模块12与所述开关电源模块11相连,用于采集所述开关电源模块11的输出电压;所述电流采样模块13与所述开关电源模块11的输出侧相连,用于采集所述开关电源模块11输出给LED负载的输出电流;所述控制模块14与所述电压采样模块12、电流采样模块13及电压调节反馈模块15相连,用于根据所述电压采样模块12所采集的输出电压和所述电流采样模块13所采集的输出电流来调整输出给所述电压调节反馈模块15的参考电压;所述电压调节反馈模块15与所述开关电源模块11相连,用于根据来自所述控制模块14的参考电压产生相应的电压调整信号并将该电压调整信号反馈到所述开关电源模块11以使所述开关电源模块11调节输出电压。
[0032]图2为本发明LED恒流调光电路一实施例的方框图。参照图2,本发明的LED恒流调光电路20是在上述LED恒流驱动电路10的基础上增设一开关电路以便在驱动LED负载的同时实现调光控制。在本实施例中,该LED恒流调光电路20包括开关电源模块21、电压采样模块22、电流采样模块23、控制模块24、电压调节反馈模块25以及开关模块26。其中,所述开关电源模块21用于为至少一路LED负载供电;所述电压采样模块22与所述开关电源模块21相连,用于采集所述开关电源模块21的输出电压;所述电流采样模块23与所述开关电源模块21的输出侧相连,用于米集所述开关电源模块21输出给LED负载的输出电流;所述控制模块24与所述电压采样模块22、电流采样模块23及电压调节反馈模块25相连,用于根据所述电压采样模块22所采集的输出电压和所述电流采样模块23所采集的输出电流来调整输出给所述电压调节反馈模块25的参考电压;所述电压调节反馈模块25与所述开关电源模块21相连,用于根据来自所述控制模块24的参考电压产生相应的电压调整信号并将该电压调整信号反馈到所述开关电源模块21以使所述开关电源模块21调节输出电压。所述开关模块26包括至少一个开关器件,每个所述开关器件对应串联于一路LED负载中且受控于所述控制模块24,所述控制模块24通过对所述开关器件输出PffM控制信号以实现对所述LED负载进行调光。
[0033]参照图3,在本实施例中,所述开关电源模块21 (SMPS)的输出端并联三路LED负载,其分别为三路LED灯串Output 1、0utput2及0utput3。相应地,所述开关模块26包括三个开关器件,在本实施例中,所述开关器件均选用MOS管以提供较好的开关性能且减少功耗。三个MOS管Ql、Q2及Q3相应地接入三路LED灯串Outputl、0utput2及0utput3中且受控于所述控制模块24,所述控制模块24通过对三个MOS管Ql、Q2及Q3输出相应的PffM控制信号以分别控制其通断,从而分别调整了三路LED灯串Outputl、0utput2及0utput3中的电流,最终实现调光效果。可理解地,在其它实施例中,根据具体需求,所述开关器件也可选用三极管来实现。
[0034]相应地,所述电流采样模块23包括三个限流电阻R11、R12及R13,三个所述限流电阻Rl 1、Rl 2及Rl 3分别串联于三路LED灯串Output 1、0utput2及0utput3。在本实施例中,所述电压采样模块22包括两个相互并联的分压支路,第一个分压支路由分压电阻R4和R5串联而成,第二个分压支路由分压电阻R6和R7串联而成。可理解地,所述电压采样模块22中每个分压支路所包括的电阻数量并不限于两个,在其它实施例中,根据实际电路的配置,可选用三个或更多电阻串联而成。
[0035]在某些实施例,例如本实施例中,所述控制模块24采用单片机(MCU) U2来实现。该单片机U2设有一电压米样输入端AN3、一 D/A(数模转换)输出端DAO、三个电流米样输入端AN0、AN1、AN2以及三个PffM输出端PffMO、PffMl、PWM2。其中,所述电压采样输入端AN3连接于所述电压采样模块22的两个分压电阻R6和R7之间以获取所述开关电源模块21的输出电压;所述D/A输出端DAO连接于所述电压调节反馈模块25的输入端以向其输出参考电压;三个所述电流采样输入端AN0、AN1、AN2分别连接三路LED负载,其中,电流采样输入端ANO连接于MOS管Ql与限流电阻Rll之间,电流采样输入端ANl连接于MOS管Q2与限流电阻Rl2之间,电流采样输入端AN2连接于MOS管Q3与限流电阻Rl3之间;三个所述PffM输出端分别连接于MOS管Ql、Q2及Q3的控制端。
[0036]在某些实施例,例如本实施例中,所述电压调节反馈模块25包括电压误差放大器和光电耦合器OCl,其中,所述电压误差放大器包括运算放大器UlA及补偿网络251,所述补偿网络251并联于所述运算放大器UlA的反相输入端和输出端之间,所述反相输入端连接于所述电压采样模块22中两个分压电阻R4和R5之间,所述同相输入端连接于所述单片机U2的D/A输出端DAO ;所述光电耦合器OCl的阳极通过一第一电阻Rl连接供电电压,其阴极连接于运算放大器UlA的输出端,所述光电耦合器OCl的集电极及发射极均连接于所述开关电源模块21。在本实施例中,所述补偿网络251包括第一电容Cl、第二电容C2及第三电阻R3,其中,所述第三电阻R3与第二电容C2串联后与所述第一电容Cl相并联且并联于所述运算放大器UlA的反相输入端和输出端之间,基于该设计的补偿网络251可使得电路稳定性与运行速度达到较好的平衡。当然,在其它实施例中,根据环路设计的具体需求,补偿网络251也可由单独由第一电容Cl或是单独由第三电阻R3与第二电容C2串联来实现。
[0037]基于上述电路结构,本发明LED恒流调光电路的工作原理如下:开始上电时,单片机U2控制其D/A输出端DAO所输出的参考电压从小到大逐渐增加,同时通过其电流采样输入端ANO、ANl、AN2来监测三路负载电路中的电流,当达到设定电流值时保持D/A输出端DAO的输出,LED正常工作。LED正常工作后,单片机U2保持对电流的监控,如果超出预设电流值(可为一区间范围)则进行微调,如果检测到有自外部的调光控制信号输入则进行调光动作,其中调光控制信号包含但不限定以下方法:0-10V模拟调光、无线调光、数字PffM调光等。单片机U2在监测电流的同时也监测电路的输出电压,当输出电压超过预设最大电压值时,则进入过压保护状态,关闭输出。其中,预设电流值由预先设定的额定电流和当前PWM占空比运算得到。
[0038]参照图4,本发明还提供了一种基于上述LED恒流调光电路20的控制方法,其具体包括以下步骤:
[0039]S1:给电压调节反馈模块输出一预设的参考电压并同时测量开关电源模块的输出电压和输出电流;
[0040]S2:判断所述输出电压是否超过预设最大电压值,若是则关闭开关电源模块21的输出,否则进行下一步骤S3;
[0041]S3:判断所述输出电流是否等于预设电流值,若是则进行下一步骤S4,否则增大输出给电压调节反馈模块的参考电压并返回步骤S2 ;
[0042]S4:检测是否有接收到来自外部的调光控制信号,若是则输出相应的PffM控制信号后进入下一步骤S5,否则直接进行下一步骤S5 ;
[0043]S5:判断输出电流是否等于预设电流值,若是则返回步骤S4,否则进行下一步骤S6 ;
[0044]S6:调整输出给电压调节反馈模块的参考电压;
[0045]S7:判断所述输出电压是否超过预设最大电压值,若是则关闭开关电源模块21的输出,否则返回步骤S5。
[0046]上述控制过程均是由LED恒流调光电路20中的控制模块24来作为执行主体,通过对单片机U2载入控制程序即可实现相关控制。其中,预设的参考电压通常为OV或是接近OV的较小电压值以避免出现过流现象。在上电之后到LED正常工作之前,参考电压不断增大,直至检测到的输出电流等于预设电流值,此时LED正常工作,单片机U2保持对输出电流的监控,如果超出预设电流值(根据实际电路特点,该预设电流值通常为一区间范围)则进行微调,如果检测到有自外部的调光控制信号输入则进行调光动作,当输出电压超过预设最大电压值时,则进入过压保
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