Led灯可调光的恒流驱动电路的制作方法_2

文档序号:9167489阅读:来源:国知局
0与所述电压检测模块100和开关元件300互相电连接,该调控电路200接收所述电压检测模块100的输出电压信号,通过分析该输出电压信号,来实时监测所述DC-DC降压电路两端的输入电压Vi,并计算得出所述开关元件300的导通时间TH和截止时间TL,来控制所述开关元件300的导通对截止时间的比率,从而使驱动LED灯的电流保持恒定。
[0036]所述输入电压Vi根据具体情况来选用,可以是市电整流后输入给所述DC-DC降压电路的峰值电压或平均峰值电压或平均电压。在一个电压波动周期内,当输入电压Vi的波动大于或等于5%时,所述输入电压Vi是指市电整流后输入给所述DC-DC降压电路两端的峰值电压或平均峰值电压;在一个电压波动周期内,当输入电压Vi的波动小于5%时,所述输入电压Vi —般可以采用市电整流后输入给所述DC-DC降压电路两端的平均电压,当然所述输入电压Vi也可以采用市电整流后输入给所述DC-DC降压电路两端的峰值电压或平均峰值电压,此时采用峰值电压或平均峰值电压和采用平均电压差不多。具体地说,参见图1至图7,当所述DC-DC降压电路两端和电压检测模块100两端没有并联储能电容C2时,或者参见图8,当所述DC-DC降压电路两端并联有储能电容C2,而该储能电容C2并没有并联在电压检测模块100两端时,或者参见图9,当所述DC-DC降压电路两端和电压检测模块100两端一起并联有储能电容C2而该储能电容C2的容量又比较小时,所述输入电压Vi是指市电整流后输入给所述DC-DC降压电路两端的峰值电压或平均峰值电压;参见图9,当所述DC-DC降压电路两端和电压检测模块100两端一起并联有储能电容C2而该储能电容C2的容量又足够大时,所述输入电压Vi —般可以采用市电整流后输入给所述DC-DC降压电路两端的平均电压,当然所述输入电压Vi也可以采用市电整流后输入给所述DC-DC降压电路两端的峰值电压或平均峰值电压,此时采用峰值电压或平均峰值电压和采用平均电压差不多。平均峰值电压是至少两个电压波动周期的各峰值电压的平均值,例如平均峰值电压可以采用三个电压波动周期的各峰值电压的平均值,也可以采用四个电压波动周期的各峰值电压的平均值,还可以采用五个电压波动周期的各峰值电压的平均值,等等。
[0037]参见图1至图9,所述调控电路200是可编程序的集成电路,包括可编程序的微控制单元或单片微处理器及其外围电路;可编程序的集成电路有时又称为智能芯片。调控电路200包括MCU、PLC或FPGA及其外围电路。MCU是英文Micro Control Unit的缩写,中文名称为微控制单元,又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机。PLC是英文Programmable Logic Controller的缩写,中文名称为可编程逻辑控制器。FPGA(是英文Field — Programmable Gate Array的缩写,中文名称为现场可编程门阵列,简称可编程门阵列。
[0038]对本实用新型所述调控电路200要求不高,所述调控电路200只需要有一个A/D输入端口(即模拟/数字转换输入端口),两个普通输入端口(一个普通输入端口用来检测红外信号,另一个普通输入端口用来检测电源开关时间),一个PWM输出端口,就能实现本实用新型LED灯可调光的恒流驱动方法和电路的功能,因此本实用新型所述调控电路200的成本比较低。比如有很多8位的MCU都能达到这个要求,例如ATMEL (爱特梅尔)公司生产的型号为atmega88的MCU,中国台湾的义隆电子股份有限公司公司生产的型号为EM78P259的MCU,等等。PffM是英文Pulse Width Modulat1n的缩写,中文名称为脉冲宽度调制,简称脉宽调制。
[0039]参见图2和图5至图9,所述LED灯可调光的恒流驱动电路还包括能接收外部调光信号模块发送调光信号的感应器J1,该感应器Jl将接收的调光信号传递给所述调控电路200,所述调控电路200接收到该调光信号后,来调整所述开关元件300的导通时间TH或截止时间TL,从而使驱动LED灯的电流发生变化来达到调光的目的。
[0040]参见图3至图9,所述电压检测模块100包括串联在一起的两个电阻R1、R2,该串联的两个电阻R1、R2电连接在所述整流桥电路BI的输出两端;所述调控电路200的一个端口电连接在两个电阻Rl、R2之间。
[0041]参见图8和图9,所述LED灯可调光的恒流驱动电路还包括隔离二极管D2和储能电容C2 ;隔离二极管D2的阳极电连接在所述整流桥电路BI的正输出端,隔离二极管D2的阴极电连接在DC-DC降压电路的LED灯的阳极端;储能电容C2电连接在隔离二极管D2的阴极和地之间。这样当交流市电过零时,储能电容C2还能提供电能给LED灯。
[0042]参见图6至图8,所述LED灯可调光的恒流驱动电路还包括给所述调控电路200降压稳压供电的供电模块,该供电模块包括降压电阻RV、稳压二极管DV和三极晶体管Ql,该三极晶体管Ql为场效应管或三极管;降压电阻RV和稳压二极管DV串联后电连接在所述整流桥电路BI的输出两端,其中稳压二极管DV的阳极接地,该地就是所述整流桥电路BI的负输出端,降压电阻RV接所述整流桥电路BI的正输出端;三极晶体管Ql的栅极或基极电连接在降压电阻RV和稳压二极管DV之间,三极晶体管Ql的漏极或集电极电连接在所述整流桥电路BI的正输出端,三极晶体管Ql的源极或发射极电连接到所述调控电路200的电源端口。
[0043]参见图1至图9,所述LED灯的驱动电流保持恒定的同时,所述开关元件300工作在谷底开关模式;谷底开关模式是在电感LI所充的能量释放到接近零时,这时打开开关元件300,开关元件300的损耗才比较小。
[0044]参见图2和图5至图9,所述调控电路200还接收调光信号400,来调整所述开关元件300的导通时间TH或截止时间TL,从而使驱动LED灯的电流发生变化来达到调光的目的。调光信号400包括红外光信号、无线模块信号或直接输入的指令电压信号。
[0045]参见图1至图9,所述开关元件300的导通时间TH根据以下经验公式计算得出,TH=I*L/(V1-Vd),其中I是电感LI的峰值电流,单位为安培,L是电感LI的电感值,单位为亨,Vi是所述DC-DC降压电路两端的输入电压,单位为伏特,该输入电压Vi根据具体情况来选用,可以是市电整流后输入给所述DC-DC降压电路两端的峰值电压或平均峰值电压或平均电压,Vd是所述LED灯的导通电压,单位为伏特,导通时间TH的单位为秒。
[0046]参见图1至图9,所述开关元件300的截止时间TL根据以下经验公式计算得出,TL ^ I*L/Vd,其中I是电感LI的峰值电流,单位为安培,L是电感LI的电感值,单位为亨,Vd是所述LED灯的导通电压,单位为伏特,截止时间TL的单位为秒。
[0047]当LED灯是单个LED时,所述LED灯的导通电压Vd是该单个LED的导通电压;当LED灯是多个LED串联时,所述LED灯的导通电压Vd是该多个LED的导通电压之和;依次类推。
[0048]上述导通时间TH和截止时间TL是按照以下的经验公式推算得出的:
[0049]公式一:I=V*T/L= (V1-Vd)*TH/L,该公式一是电感峰值电流1、电压V、时间T和电感值L的计算公式,其中I是电感LI的峰值电流,单位为安培,Vi是市电整流后输入给所述DC-DC降压电路的峰值电压或平均峰值电压或平均电压,单位为伏特,Vd是所述LED灯的导通电压,单位为伏特,导通时间TH的单位为秒。公式I=V*T/L是一个经验计算公式,在图1的DC-DC降压电路中,假设电感LI的直流电阻很小,容抗也很小,而且LED的电压降变化也极小,那么在实际应用中公式一就能很好的符合实际测量数据。
[0050]公式二:TH=I*L/ (V1-Vd),把公式一稍微变换,就得到公式二,也就是导通时间TH的计算公式;只要把峰值电流I,电感值L,输入电压Vi,所述LED灯的导通电压Vd代入,就能计算出开关元件300的导通时间TH。
[0051]在一个LED灯里,峰值电流I是希望恒定的,算是一个恒量,而电感值L和LED灯的导通电压Vd是不变的,也是恒量;实际上电流、电感值和LED灯的导通电压都会有些微小的变化,只是变化量很小,可以近似作为恒量来计算。那么公式二就只有输入电压Vi和开关元件300的导通时间TH这两个变量,也就是说用这个公式二,就能根据输入电压Vi的变化来改变开关元件300的导通时间TH,让LED的峰值电流I不变。
[0052]开关元件300导通时,电感LI的电流由小变大,是一个储能的过程,当开关元件300截止时,电感LI的电流由大变小,是一个释放能量的过程。要计算流过LED灯的平均电流,必须计算出开关元件300截止时所形成的电流。
[0053]公式三:TL/TH= (V1-Vd) /Vd ;公式三是LED灯恒流驱动电路工作在临界模式下(即BCM模式,指开关元件300截止,电感LI的电流由峰值到零时,立刻打开开关元件300的工作模式),导通时间TH、关断时间TL和输入电压V1、LED灯的导通电压Vd的关系;公式三可参见NXP (恩智浦半导体)公司的Buck转换电路应用文档。
[0054]公式四:TL=(V1-Vd)*TH/Vd,把公式三稍微变换,就得到公式四;再将公式二代入公式四,就得到:
[0055]TL= (V1-Vd) *I*L/ (V1-Vd) *Vd,即
[0056]公式五:TL=I*L/Vd,该公式五就是开关元件300的截止时间TL的计算公式;根据公式五,当截止时间TL等于I*L/Vd时,如图1的LED灯可调光的恒
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