开关电源及电流恒流线性变化方法、LED灯的控制电路与流程

本发明涉及电气技术领域，具体而言，涉及一种开关电源及电流恒流线性变化方法、LED灯的控制电路。

背景技术：

随着科学技术的发展和提高，以发光二极管(Light Emitting Diode，LED)为发光材料制作的灯具已经得到了广泛的应用。灯具的发光灯管大多由几个LED串联或并联组成。灯具中通过控制通入发光灯管的电流大小便能够控制灯具的亮度。但在目前的现有技术中，灯具中的控制电路并不能很好的控制通入发光灯管的电流，当需要发光灯管的发光亮度降低时，通入发光灯管的电流变化的准确度并不能很好的适配发光灯管在低光时所需适配，从而造成了灯具在低光时的发光的不稳定，进而也是在低光时的亮度不稳定。因此，如何有效的改善以LED为发光材料制作的灯具在低光时亮度的稳定性是目前业界一大难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种开关电源及电流恒流线性变化方法、LED灯的控制电路，其能够有效的提高以LED为发光材料制作的灯具在低光时亮度的稳定性。

第一方面，本发明实施例提供了一种开关电源，包括：供电电源、限流模块和脉冲控制模块，所述供电电源分别与所述脉冲控制模块的输入端、所述限流模块的电源电压端和外部负载耦合，所述限流模块的信号输入端与所述脉冲控制模块的脉冲信号输出端耦合，所述限流模块的负载信号输入端与所述外部负载耦合。所述脉冲控制模块用于生成脉冲信号，并将所述脉冲信号输入所述限流模块。所述限流模块用于根据所述脉冲信号控制所述限流模块的负载信号输入端的开断时间间隔，以使输入所述外部负载的电流呈恒流线性变化。

进一步的，所述开关电源还包括：续流补偿电路，所述外部负载与所述续流补偿电路的第一触点耦合，所述续流补偿电路的第二触点与所述限流模块的负载信号输入端耦合，所述续流补偿电路的第三触点与所述供电电源耦合。所述续流补偿电路用于通过储能和释能，以使所述限流模块的负载信号输入端断开时，所述外部负载能够得到续流和补偿。

进一步的，所述续流补偿电路包括：补偿电路和续流电路；所述补偿电路的输入端与所述第一触点耦合，所述补偿电路的输出端与所述第二触点耦合，所述续流电路的输入端与所述第二触点耦合，所述续流电路的输出端与所述第三触点耦合。

进一步的，所述补偿电路包括：第一电感；所述第一电感的一端与所述第一触点耦合，所述第一电感的另一端与所述第二触点耦合；所述续流电路包括：第一二极管和第一限流电阻,所述第一二极管的阳极与所述第二触点耦合，所述第一二极管的阴极与所述第一限流电阻的一端耦合，所述第一限流电阻的另一端与所述第三触点耦合。

进一步的，所述脉冲控制模块包括：稳压模块和主控模块，所述稳压模块的输入端与所述供电电源耦合，所述稳压模块的输出端与所述主控模块耦合，所述主控模块的所述脉冲信号输出端与所述限流模块的信号输入端耦合。

进一步的，所述限流模块还包括：第一电容和第二电容，所述第一电容的一端接地，所述第一电容的另一端与所述供电电源耦合，所述第二电容的一端接地，所述第二电容的另一端与所述供电电源耦合。

第二方面，本发明实施例还提供了一种恒流LED灯的控制电路，包括：控制器、发光模块以及开关电源，所述控制器与所述主控模块耦合，所述发光模块的输入端与所述供电电源耦合，所述发光模块的输出端与所述第一触点耦合。

进一步的，所述主控模块设有红外信号接收器，所述红外信号接收器与所述控制器耦合。

进一步的，所述发光模块包括：多个发光二极管，多个所述发光二极管依次串联，每个所述发光二极管的阳极与相邻的所述发光二极管的阴极耦合，每个所述发光二极管的阴极与相邻的所述发光二极管的阳极耦合；多个所述发光二极管中，第一个串联的所述发光二极管的阳极与所述供电电源耦合，最后一个串联的所述发光二极管的阴极与所述第一触点耦合。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电流恒流线性变化方法，所述方法包括：所述脉冲控制模块生成脉冲信号，并将所述脉冲信号输入所述限流模块。所述限流模块根据所述脉冲信号控制所述限流模块的负载信号输入端的开断时间间隔，以使输入所述外部负载的电流呈恒流线性变化。

本发明实施例的有益效果是：通过将供电电源分别与脉冲控制模块的输入端、限流模块的电源电压端和外部负载耦合，限流模块的信号输入端与脉冲控制模块的脉冲信号输出端耦合，限流模块的负载信号输入端与外部负载耦合。

由于脉冲控制模块的输入端与供电电源耦合，从而通过供电电源提供工作电源以使脉冲控制模块正常工作，进而脉冲控制模块可通过接收外部的控制指令并生成与控制信号所对应的脉冲信号。而由于限流模块的信号输入端与脉冲控制模块的脉冲信号输出端耦合，脉冲控制模块便能够将生成的脉冲信号便能够输入到限流模块中。

限流模块的信号输入端能够接收脉冲控制模块输入的脉冲信号，限流模块通过处理该脉冲信号后便能够根据该脉冲信号的开断时间间隔而控制限流模块的负载信号输入端的开断时间间隔与脉冲信号匹配，从而便控制了输入到外部负载的电流的有效值。由于每个外部的控制指令均对应限流模块的负载信号输入端的开断时间间隔的变化，从而每个外部控制指令便也可以有效的对应控制了输入到外部负载的电流的有效值，以使通过限流模块的限流便能够精确的控制输入外部负载的电流的有效值与该控制指令对应。进而通过不同的控制指令便可以控制输入外部负载的电流呈恒流线性变化。通过控制输入外部负载的电流呈恒流线性变化，从而提高了输入灯具的电流的稳定性，进而能够有效的提高以LED为发光材料制作的灯具在低光时亮度的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供一种开关电源的结构框图；

图2为本发明实施例提供一种开关电源的电路图；

图3为本发明实施例提供一种电流恒流线性变化方法的流程图；

图4为本发明实施例提供一种LED灯的控制电路的结构框图；

图5为本发明实施例提供一种LED灯的控制电路的电路原理图；

图6为本发明实施例提供的一种LED灯的控制电路的输入电流的仿真图。

图标：100-开关电源；110-供电电源；120-脉冲控制模块；121-稳压模块；122-主控模块；123-红外信号接收器；130-限流模块；200-恒流LED灯的控制电路；210-控制器；220-发光模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的开关电源100的模块图。开关电源100包括：供电电源110、脉冲控制模块120和限流模块130。

请参阅图2，图2示出了本发明实施例提供的开关电源100的电路图。供电电源110用于为脉冲控制模块120、限流模块130和外部负载提供工作电源。

供电电源110的输出端分别与限流模块130的电源电压端、脉冲控制模块120的输入端和外部负载耦合。为保证脉冲控制模块120、限流模块130和外部负载的供电，可选的，供电电源110所输出的电压可以为：12伏特、18伏特或24伏特等。

脉冲控制模块120用于根据外部的控制信号而生成与该控制信号对应的脉冲信号，并将该脉冲信号输入所述限流模块130。脉冲控制模块120包括：稳压模块121和主控模块122。

稳压模块121用于将供电电源110输入脉冲控制模块120的工作电源进行稳压。稳压模块121的输入端VIN与工作电源的输出端耦合，稳压模块121的接地端GND通过与地端耦合而接地，而稳压模块121的输出端OUT与主控模块122的电源电压端VCC耦合。通过供电电源110输入的电压经过稳压模块121的稳压后，稳压模块121将稳压后的电压输入到主控模块122以提供主控模块122的供电。为保证主控模块122的正常供电，可选的，稳压模块121稳压后的输出电压可以为5伏特。在本实施例中，稳压模块121还设有第一保护电容C1，第一保护电容C1的一端与稳压模块121的输出端OUT耦合，第一保护电容C1的另一端接地。通过第一保护电容C1储能作用，便能够对稳压模块121和主控模块122形成保护。

主控模块122用于接收外部的控制信号，根据外部的控制信号而生成与该控制信号所对应的脉冲信号，并将该脉冲信号输入限流模块130。为保证主控模块122能够接收外部的控制信号，主控模块122设有红外信号接收器123。红外信号接收器123能够通过无线的方式接收外部输入的控制信号，并将控制信号输入主控模块122。主控模块122的电源电压端VCC与稳压模块121的输出端OUT耦合，主控模块122的信号输入端VIN与红外信号接收器123的输出端耦合，主控模块122的脉冲信号输出端PWM与限流模块130的信号输入端耦合。主控模块122的电源电压端VCC通过接受稳压模块121输入5伏特的工作电源后，主控模块122能够正常的工作，从而主控模块122的信号输入端VIN能够接收红外信号接收器123的输出端输入的控制信号。主控模块122通过处理该控制信号从而生成与该控制信号所对应的脉冲信号，并将该脉冲信号通过主控模块122的脉冲信号输出端PWM输出到限流模块130的信号输入端。作为一种方式，主控模块122接收的控制信号不同，即控制信号的频率不同，从而对应生成的脉冲信号的频率也不同。

限流模块130用于根据脉冲信号控制限流模块130的负载信号输入端的开断时间间隔，以使输入外部负载的电流呈恒流线性变化。限流模块130包括：限流芯片U1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电阻R1和第二电阻。限流芯片U1的脉冲信号输入端DIM与主控模块122的脉冲信号输出端PWM耦合。作为一种方式，限流芯片U1的脉冲信号输入端DIM可以接受频率最高为20Khz脉冲信号。可以理解的，限流芯片U1的脉冲信号输入端DIM即可以为限流模块130的信号输入端。限流芯片U1的电源电压端VIN与供电电源110的输出端耦合，从而可以接收供电电源110输入的电压并实现正常工作。第一电容C1的一端与限流芯片U1的电源电压端VIN耦合，第一电容C1的另一端接地。第二电容C2的一端也与限流芯片U1的电源电压端VIN耦合，第二电容C2的另一端也接地。通从第一电容C1和第二电容C2便能够将供电电源110输入限流芯片U1的电源电压端VIN的电压进行滤波。限流芯片U1的电流侦测电阻端CSP与第一电阻R1的一端耦合，第一电阻R1的另一端接地。通过将第一电阻R1的阻值与限流芯片U1进行适配，从而通过第一电阻R1的限流，便能够保证限流芯片U1的正常工作。限流芯片U1的仿真讯号接地端GND和电源讯号接地端GNDP均地接。限流芯片U1的补偿端COMP与第三电容C3的一端耦合，而第三电容C3的另一端接地。限流芯片U1的设定频率切换端FS的一端和第二电阻R2的一端耦合，第二电阻R2的另一端接地。限流芯片U1的内部调节器输出端与第四电容的一端耦合，而第四电容的另一端接地。限流芯片U1的反馈端CSN与外部负载耦合。限流芯片U1的内场管涉极端LX与外部负载耦合，从而限流芯片U1通过控制其内场管涉极端LX的开断频率便能够控制供电电源110输入外部负载的电源的有效值。可以理解的，限流芯片U1的内场管涉极端LX即可以为限流模块130的负载信号输入端。限流芯片U1通过其脉冲信号输入端DIM接收主控模块122的脉冲信号输出端PWM脉冲信号，并将该脉冲信号进行处理，从而对其内场管涉极端LX的开断频率进行与脉冲信号对应的控制，进而便能够对应控制输入外部负载电流的有效值。

为保证输入外部负载的电流的稳定，限流模块130还设有续流补偿电路。外部负载与续流补偿电路的第一触点A耦合，续流补偿电路的第二触点B与限流芯片U1的内场管涉极端LX耦合，续流补偿电路的第三触点C与供电电源110的输出端耦合。续流补偿电路用于通过储能和释能，以使限流芯片U1的内场管涉极端LX断开时，外部负载能够得到补偿和续流。

续流补偿电路包括：补偿电路和续流电路。补偿电路用于通过储能和释能，以使限流芯片U1的内场管涉极端LX断开时，外部负载能够得到续流和补偿。补偿电路包括：第一电感L1；第一电感L1的一端与第一触点A耦合，第一电感L1的另一端与第二触点B耦合。续流电路用于对补偿电路所产生的补偿进行续流。续流电路包括：第一二极管D1和第一限流电阻R1,第一二极管D1的阳极与第二触点B耦合，第一二极管D1的阴极分别与第一限流电阻R1的一端和限流芯片U1的反馈端CSN耦合，第一限流电阻R1的另一端与第三触点C耦合。

当限流芯片U1的内场管涉极端LX闭合时，第一电感L1进行储能。而当限流芯片U1的内场管涉极端LX断开时，第一电感L1便进行释能，从而为外部负载供电。与此同时，第一电感L1释放的电能再通过第一二极管D1的续流，从而保证持续的为外部负载供电。为保证续流电路良好的续流作用，优选地，第一二极管D1可以为肖基特二极管。通过第一二极管D1的阴极和限流芯片U1的反馈端CSN耦合，从而在续流电路进行续流时，其电路便可通过与限流芯片U1的反馈端CSN的耦合，从而反馈到限流芯片U1。限流芯片U1便能够根据反馈的电流，从而再次对内场管涉极端LX断开频率从进行调整，进而提高了对控制输入外部负载的电流的恒流线性变化的稳定性。可以理解的，在本发明实施例中，供电电源110通过第三触点C与外部负载耦合，而外部负载再通过第一触点A与续流补偿电路耦合的输入端耦合，即与第一电感L1的一端耦合。

请参阅图3，图3示出了本发明实施例提供的一种电流恒流线性变化方法的流程图。所述方法包括：步骤S110和步骤S120。

步骤S110：所述脉冲控制模块120生成脉冲信号，并将所述脉冲信号输入所述限流模块130。

步骤S120：所述限流模块130根据所述脉冲信号控制所述限流模块130的负载信号输入端的开断时间间隔，以使输入所述外部负载的电流呈恒流线性变化。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述装置中的对应过程，在此不再赘述。

请参阅图4，图4示出了本发明实施例提供的一种恒流LED灯的控制电路200的模块图。该恒流LED灯的控制电路200包括：开关电源100、控制器210和发光模块220。

请参阅图5，图5示出了本发明实施例提供的一种恒流LED灯的控制电路200的电路图。

控制器210的输出端与红外信号接收器123的输入端耦合，控制器210用于生成不同的控制信号，并将该控制信号输出到红外信号接收器123的输入端。可选的，控制器210与红外信号接收器123通过无线的方式耦合。

发光模块220用于根据供电电源110输入的电源而进行发光，从而发光模块220的输入端与供电电源110的输出端耦合，发光模块220的输出端与第一触点A耦合。发光模块220包括：多个发光二极管D1。多个发光二极管D1依次串联，每个发光二极管D1的阳极与相邻的发光二极管D1的阴极耦合，每个发光二极管D1的阴极与相邻的发光二极管D1的阳极耦合。多个发光二极管D1中，第一个串联的发光二极管D1的阳极与供电电源110耦合，最后一个串联的发光二极管D1的阴极与第一点触点A耦合。由于发光二级管D1根据电大小的不同，而发光的亮度也不同，从而通过开关电源100所控制供电电源110输入发光模块220的电流的有效值，便可以控制发光模块220的亮度。

请参阅图6，图6示出了本发明实施例提供的一种LED灯的控制电路200的输入电流的仿真图，图中的实线为LED灯的控制电路200的输入电流。在本实施例中，控制器210生成控制信号线性变化能够限流芯片U1的内场管涉极端LX的占空比从0.1％-100％变化，进而控制输入发光模块220的电流在额定值的0.1％-100％变化。

在本发明实施例所提供的一种恒流LED灯的控制电路200中，上述的开关电源100应用于该恒流LED灯的控制电路200。控制器210生成控制信号，并将该控制信号输出到红外信号接收器123的输入端。红外信号接收器123通过其输入端接收到该控制信号后，再将该控制信号发送到主控芯片U1的信号输入端VIN。主控模块122的信号输入端VIN能够接收红外信号接收器123的输出端输入的控制信号。主控模块122通过处理该控制信号从而生成与该控制信号所对应的脉冲信号，并将该脉冲信号通过主控模块122的脉冲信号输出端PWM输出到限流芯片U1的脉冲信号输入端DIM。限流芯片U1通过其脉冲信号输入端DIM接收主控模块122的脉冲信号输出端PWM脉冲信号，并将该脉冲信号进行处理，从而对其内场管涉极端LX的开断频率进行与脉冲信号对应的控制，进而便能够对应控制输入发光模块220电流的有效值。当限流芯片U1的内场管涉极端LX闭合时，第一电感L1进行储能。而当限流芯片U1的内场管涉极端LX断开时，第一电感L1便进行释能，从而为发光模块220供电。与此同时，第一电感L1释放的电能再通过第一二极管D1的续流，从而保证持续的为发光模块220供电。为保证续流电路良好的续流作用，优选地，第一二极管D1可以为肖基特二极管。通过第一二极管D1的阴极和限流芯片U1的反馈端CSN耦合，从而在续流电路进行续流时，其电路便可通过与限流芯片U1的反馈端CSN的耦合，从而反馈到限流芯片U1。限流芯片U1便能够根据反馈的电流，从而再次对内场管涉极端LX断开频率从进行调整，进而提高了对控制输入发光模块220的电流的恒流线性变化的稳定性。当控制器210生成控制信号线性变化时，对应的限流芯片U1的内场管涉极端LX的开断频率也线性变化，从而输入发光模块220的电流的有效值也对应线性变化，进而发光模块220的亮度也对应控制器210产生的控制信号的变化而保持线性变化。

综上所述，本发明实施了所提供的一种开关电源100及电流恒流线性变化方法、LED灯的控制电路200。通过将供电电源110分别与脉冲控制模块120的输入端、限流模块130的电源电压端和外部负载耦合，限流模块130的信号输入端与脉冲控制模块120的脉冲信号输出端耦合，限流模块130的负载信号输入端与外部负载耦合。

由于脉冲控制模块120的输入端与供电电源110耦合，从而通过供电电源110提供工作电源以使脉冲控制模块120正常工作，进而脉冲控制模块120可通过接收外部的控制指令并生成与控制信号所对应的脉冲信号。而由于限流模块130的信号输入端与脉冲控制模块120的脉冲信号输出端耦合，脉冲控制模块120便能够将生成的脉冲信号便能够输入到限流模块130中。

限流模块130的信号输入端能够接收脉冲控制模块120输入的脉冲信号，限流模块130通过处理该脉冲信号后便能够根据该脉冲信号的开断时间间隔而控制限流模块130的负载信号输入端的开断时间间隔与脉冲信号匹配，从而便控制了输入到外部负载的电流的有效值。由于每个外部的控制指令均对应限流模块130的负载信号输入端的开断时间间隔的变化，从而每个外部控制指令便也可以有效的对应控制了输入到外部负载的电流的有效值，以使通过限流模块130的限流便能够精确的控制输入外部负载的电流的有效值与该控制指令对应。进而通过不同的控制指令便可以控制输入外部负载的电流呈恒流线性变化。通过控制输入外部负载的电流呈恒流线性变化，从而提高了输入灯具的电流的稳定性，进而能够有效的提高以LED为发光材料制作的灯具在低光时亮度的稳定性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。