一种LED调光电路的制作方法

本实用新型涉及LED驱动技术领域，尤其涉及一种LED调光电路。

背景技术：

LED照明具有节能、高光效等突出优点，因而被广泛应用于各种照明场所。在LED照明的使用过程中，面对调节LED负载亮度的不同要求，现有的LED驱动器通常需要具备调光功能。

如图1所示，目前大部分的LED驱动器，通常采用PWM或数字编码的方式将调光信号通过光耦传递到主功率控制单元，从而实现LED驱动的输出电流控制。

现有的调光电路，虽然通过光耦将调光控制电路和主功率处理电路进行了隔离，但是用户要接触到的调光控制电路通常接收采样电阻Rs对输出电流信号的采样信号，不可避免的与功率输出电路有电气连接，因此调光控制电路和功率输出电路之间没有隔离；而且部分LED驱动器的输出电压或电流已经超出了安全范围，此时，如果用户进行调节，可能会产生危险，存在安全隐患。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种LED调光电路，以解决现有技术中因调光控制电路和功率输出电路之间没有隔离而导致的存在安全隐患的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供的技术方案如下：

一种LED调光电路，包括：主功率处理电路、主功率控制电路、光耦、调光控制电路、采样电路及输出端与负载连接的功率输出电路；所述主功率处理电路包括：处理单元和变压器；所述采样电路包括：电流互感器和采样电阻；其中：

所述处理单元的输出端与所述变压器的原边绕组相连；

所述变压器的副边绕组与所述功率输出电路的输入端相连；

所述电流互感器的原边绕组串联在所述功率输出电路的输出回路中，且所述电流互感器的原边绕组上的电流周期性变换；

所述采样电阻连接于所述电流互感器的副边绕组的两端之间，所述采样电阻两端的采样信号输入到所述调光控制电路的第一输入端；

所述调光控制电路的第二输入端接收调光信号；

所述调光控制电路的输出端通过所述光耦与所述主功率控制电路的输入端相连；

所述主功率控制电路的输出端与所述处理单元的控制端相连。

优选的，所述采样电路还包括：防止所述电流互感器的去磁电流流过所述采样电阻的第二二极管；所述第二二极管串联在所述电流互感器的副边绕组和所述采样电阻之间。

优选的，当所述处理单元输出的电压为正负周期变化的高频电压时，所述电流互感器的原边绕组采用中心抽头的方式串接于所述功率输出电路和所述负载之间。

优选的，所述采样电路还包括：全桥整流器；

所述全桥整流器的输入端与所述电流互感器的副边绕组相连；

所述全桥整流器的输出端与所述采样电阻相连。

优选的，所述LED调光电路还包括与所述负载并联的第一电容，所述电流互感器的原边绕组串联在所述变压器的副边绕组、所述功率输出电路和所述第一电容组成的串联回路中。

优选的，所述主功率处理电路为反激主电路；所述主功率控制电路为反激控制电路；所述处理单元包括第一开关管；其中：

所述变压器的原边绕组的同名端为所述反激主电路的输入端正极；

所述变压器的原边绕组的异名端与所述第一开关管的第一端相连；

所述第一开关管的第二端为所述反激主电路的输入端负极；

所述第一开关管的控制端作为所述处理单元的控制端、与所述反激控制电路的输出端相连。

优选的，所述功率输出电路包括：第一二极管；其中：

所述第一二极管的阳极为所述功率输出电路的输入端、与所述变压器的副边绕组的异名端相连；

所述第一二极管的阴极为所述功率输出电路的输出端、与所述负载的正极相连。

优选的，所述主功率处理电路为LLC电路或者LCC电路。

优选的，所述主功率处理电路为LLC电路；所述主功率控制电路为LLC控制电路；

所述处理单元包括：第四电容、第一电感、第二电感、第二开关管和第三开关管；其中：

所述第二开关管的第一端连接所述LLC电路的输入端正极；

所述第二开关管的第二端与所述第三开关管的第一端相连，连接点通过所述第一电感与所述第二电感的一端及所述变压器的原边绕组的异名端相连；

所述第二电感的另一端与所述变压器的原边绕组的同名端和所述第四电容的一端相连；

所述第四电容的另一端与所述第三开关管的第二端相连，连接点连接所述LLC电路的输入端负极；

所述第二开关管的控制端与所述第三开关管的控制端均与所述LLC控制电路相连；

所述第二电感为所述变压器的励磁电感。

优选的，所述功率输出电路包括：第三二极管和第四二极管；其中：

所述第三二极管的阳极与所述变压器的副边绕组的异名端相连；

所述第三二极管的阴极与所述电流互感器的原边绕组的异名端相连；

所述电流互感器的原边绕组的中心抽头与所述负载的正极相连；

所述变压器的中心抽头与所述负载的负极相连；

所述第四二极管的阳极与所述变压器的副边绕组的同名端相连；

所述第四二极管的阴极与所述电流互感器的原边绕组的同名端相连。

本申请提供一种LED调光电路，通过电流互感器采样功率输出电路的输出信号，生成的采样信号作为调光控制电路的一个输入信号的同时，实现了所述功率输出电路与调光控制电路之间的隔离；即便当所述LED调光电路的输出电压或电流超过安全范围时，依旧能保证调光控制电路的安规要求，不会给用户造成安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种LED调光电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种LED调光电路的结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的另外一种LED调光电路的结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的另外一种LED调光电路的部分结构示意图；

图5为本申请另一实施例提供的另外一种LED调光电路的结构示意图。

具体实施方式

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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本实用新型提供了一种LED调光电路，以解决现有技术中因调光控制电路和功率输出电路之间没有隔离而导致的存在安全隐患的问题。

具体的，所述LED调光电路，如图2所示，包括：主功率处理电路101、主功率控制电路102、功率输出电路103、光耦104、调光控制电路105和采样电路106；主功率处理电路101包括：处理单元和变压器T1；采样电路106包括：电流互感器T2和采样电阻Rs；其中：

所述处理单元的输出端与变压器T1的原边绕组相连；

变压器T1的副边绕组与功率输出电路103的输入端相连；

功率输出电路103的输出端与负载相连；

电流互感器T2的原边绕组串联在功率输出电路103的输出回路中，且电流互感器T2的原边绕组上的电流周期性变换；

采样电阻Rs连接于电流互感器T2的副边绕组的两端之间；

采样电阻Rs的两端电压即为采样信号，输入到调光控制电路105的第一输入端；

调光控制电路105的第二输入端接收调光信号；

调光控制电路105的输出端通过光耦104与主功率控制电路102的输入端相连；

主功率控制电路102的输出端与所述处理单元的控制端相连。

具体的工作原理为：

主功率处理电路101用于将所述LED调光电路的输入电压Vin转化为第一高频电压U1，变压器T1将第一高频电压U1转化为第二高频电压U2，并输入到副边的功率输出电路103，功率输出电路103对第二高频电压U2进行整流后得到所述负载所需的直流电压或电流。

电流互感器T2和采样电阻Rs组成采样电路106；电流互感器T2的原边绕组串联在所述负载和功率输出电路103的输出回路中，其副边绕组的两端与采样电阻Rs的两端相连；采样电阻Rs两端的电压Vs即为功率输出电路103的输出电流(也即所述负载的电流)的采样信号。

调光控制电路105接收采样信号Vs和调光信号Vp，并根据采样信号Vs和调光信号Vp输出反馈信号Vf；反馈信号Vf经过光耦104传递到主功率控制电路102。

主功率控制电路102接收反馈信号Vf，并根据反馈信号Vf控制所述处理单元，使得所述处理单元的输出电参数满足调光要求。具体的，主功率控制电路102可以控制改变所述处理单元输出的第一高频电压U1的频率、幅值或者占空比等。

本实施例提供的所述LED调光电路，利用变压器T1实现原副边的隔离，利用电流互感器T2实现调光控制电路105与功率输出电路103的隔离，用户调光时，仅接触到调光控制电路105；即使功率输出电路103的输出电压/电流高于安全电压/电流，也能保证用户的安全。

需要说明的是，电流互感器T2所在回路的电流必须是周期性变换的，所以当LED调光电路含有输出滤波电容时，电流互感器T2的原边绕组不能串在输出滤波电容和负载组成的回路中，必须串联在所述输出滤波电容、功率输出电路和变压器的副边绕组组成的回路中。

本实用新型另一具体的实施例中，在图2的基础之上，如图3所示，采样电路106还包括：防止电流互感器T2的去磁电流流过采样电阻Rs的第二二极管D2；第二二极管D2串联在电流互感器T2的副边绕组和采样电阻Rs之间。

优选的，如图3所示，所述LED调光电路还包括与所述负载并联的第一电容C1，所述第一电容C1主要用于滤波，此时，电流互感器T2的原边绕组串联在所述变压器T1的副边绕组、所述功率输出电路103和所述第一电容C1组成的串联回路中。

优选的，如图3所示，主功率处理电路101为反激主电路；主功率控制电路102为反激控制电路；所述处理单元包括：第一开关管K1；其中：

变压器T1的原边绕组的同名端为所述反激主电路的输入端正极；

变压器T1的原边绕组的异名端与第一开关管K1的第一端相连；

第一开关管K1的第二端为所述反激主电路的输入端负极；

第一开关管K1的控制端作为所述处理单元的控制端、与所述反激控制电路的输出端相连。

较佳的，如图3所示，所述LED调光电路还包括第二电容C2；

第二电容C2的两端分别与所述反激主电路的输入端正负极相连，用于对输出电源Vin进行滤波。

此时，功率输出电路103如图3所示，包括：第一二极管D1；

第一二极管D1的阳极为功率输出电路103的输入端、与变压器T1的副边绕组的异名端相连；

第一二极管D1的阴极为功率输出电路103的输出端、与第一电容C1的一端和负载的正极Vo+相连。

此时，为了保证电流互感器T2所在回路的电流必须周期性变换的，所以电流互感器T2的原边绕组如图3所示，其同名端与第一电容C1和负载的负极Vo-相连，其异名端与变压器T1的副边绕组的同名端相连。或者，电流互感器T2的原边绕组的同名端与第一二极管D1的阴极相连，其异名端与第一电容C1和负载的正极Vo+相连也可。此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

参见图4，理想的电流互感器的原边电流Ip和副边电流Is满足Ip*Np＝Is*Ns(Np和Ns分别为原边绕组和副边绕组的线圈匝数)。因此采样电阻Rs上的电压Vs与原边电流应成线性比例：Vs＝Ip*Rs*Np/Ns，原边电流Ip即为负载电流。

调光控制电路105对采样信号Vs实施闭环反馈，根据采样信号Vs和调光信号Vp产生反馈信号Vf，并通过光耦104传递到所述反激控制电路。

所述反激控制电路根据反馈信号Vf控制所述反激主电路的输出电参数，使得所述反激主电路反激电路的输出参数经过变化变压器T1转换，再经过转化和第一二极管D1与输出及第一电容C1滤波后的，其输出电流与调光信号Vp相对应，调光信号Vp改变，所述输出电流也相应改变。

具体的，所述反激控制电路可以根据调光信号Vf改变所述反激主电路中第一开关管K1的占空比或者频率，以达到改变其输出参数的目的。

但是，实际应用中的电流互感器都会存在励磁电感(如图4中的Lp)，因此原边的励磁电流Ia加上耦合到副边的电流Ip才等于实际的被测电流(即负载电流Io)，也即Io＝Ip+Ia；但励磁电流Ia并不耦合到电流互感器的副边，因此采样电流的误差就与励磁电流的大小有决定性的关系；电流互感器的副边设计的采样电压越高，导致其原边的励磁电压升高，从而励磁电流越大，采样电流的误差随之变大。

因此，电流互感器T2原边绕组的电流Ip与负载电流Io并不相等，Io＝Ip+Ia＝Is*Ns/Np+Ia(Ia为励磁电感Lp的励磁电流)；采样电压Vs与负载电流Io呈非线性关系，且采样电阻Rs上出现负压，这会导致采样电压Vs与整个LED调光电路的输出电流(即负载电流)的线性关系出现偏差，采样精度降低。

基于此，本实施例所述的LED调光电路中，如图3或图4所示，通过采样电路106增加第二二极管D2，使得电流互感器T2的励磁电感Lp无法通过其副边的电路进行复位，只能通过变压器T1的副边、第一二极管D1和所述负载进行复位，因此采样电阻Rs上不会出现消耗励磁电流Ia的负压，不会导致采样电压Vs偏低。且复位电流仍然经过了所述负载，依旧能被采样电阻Rs采样，提高了采样精度。

如图3所示，第二二极管D2的阳极与电流互感器T2的副边绕组的同名端相连；第二二极管D2的阴极与采样电阻Rs的一端相连。在具体的实际应用中，第二二极管D2也可以以另一种方式进行连接：其阴极可以连接于电流互感器T2的副边绕组的异名端，相应的，其阳极与采样电阻Rs相连；只要第二二极管D2的存在能够使得电流互感器T2的励磁电感Lp无法通过其副边的电路进行复位即可，均在本申请的保护范围内。

本实用新型另一具体的实施例中，所述LED调光电路，当所述处理单元输出的电压为正负周期变化的高频电压时，所述LED调光电路如图5所示，电流互感器T2的原边绕组采用中心抽头的方式串接于功率输出电路103和所述负载之间；

采样电路106还包括：全桥整流器；

所述全桥整流器的输入端与电流互感器T2的副边绕组相连；

所述全桥整流器的输出端与采样电阻Rs相连。

具体的，主功率处理电路101可以为LLC电路或者LCC电路。

优选的，如图5所示，主功率处理电路101为LLC电路；主功率控制电路102为LLC控制电路；

所述处理单元包括：第四电容C4、第一电感L1、第二电感L2、第二开关管K2和第三开关管K3；其中：

第二开关管K2的第一端连接所述LLC电路的输入端正极；

第二开关管K2的第二端与第三开关管K3的第一端相连，连接点通过第一电感L1与第二电感L2的一端及变压器T1的原边绕组的异名端相连；

第二电感L2的另一端与变压器T1的原边绕组的同名端和第四电容C4的一端相连；

第四电容C4的另一端与第三开关管K3的第二端相连，连接点连接所述LLC电路的输入端负极；

第二开关管K2的控制端与第三开关管K3的控制端均与所述LLC控制电路相连。

在具体的实际应用中，第二电感L2可以为额外的电感，也可以为变压器T1的励磁电感。

优选的，如图5所示，所述LED调光电路还包括与所述负载并联的第一电容C1；功率输出电路103包括：第三二极管D3和第四二极管D4；其中：

第三二极管D3的阳极与变压器T1的副边绕组的异名端相连；

第三二极管D3的阴极与电流互感器T2的原边绕组的异名端相连；

电流互感器T2的原边绕组的中心抽头与负载的正极Vo+及第一电容C1的一端相连；

变压器T1的中心抽头与负载的负极Vo-及第一电容C1的另一端相连；

第四二极管D4的阳极与变压器T1的副边绕组的同名端相连；

第四二极管D4的阴极与电流互感器T2的原边绕组的同名端相连。

由上述实施例可知，励磁电流将会引起采样误差；另外，励磁电流的大小与原边绕组的感量成反比，如果电流互感器的感量因磁芯破损或其他原因造成感量下降，励磁电流也会逐渐上升，将会造成测量误差的不可控。

针对励磁电流所引起的误差，当本实施例所述的电流互感器T2应用在主功率输出为正负周期性变化的高频交流电压时，也即第一高频电压U1和第二高频电压U2为高频交流电压时，其原边绕组不再采用现有技术常用的单绕组，而是采用双初级绕组实现，并使用全桥整流器进行原边的电流采样，原边的励磁电流正负抵消，从而消除励磁电流所产生的误差，极大的降低了电流互感器采样的误差，并且不会随感量的下降而提高误差，增加了系统的可靠性。

此时，变压器T1原边输入的电压为正负交替的第三高频电压，所述处理单元可以是LLC或者LCC电路，只要它的输出为正负交替的高频电压即可，此处不做具体限定，可以视其具体应用环境而定。

区别于前述反激主电路及相应控制电路的实施例，本实施例中电流互感器T2的原边绕组所在回路是周期性正负交替变化的，而不是同一个方向有无(0/1，0/1变化)的周期性变化。因此电流互感器T2的励磁电流也是正负交替变化的，在一个周期内励磁电流的影响相互抵消，误差减小，从而采样电压的大小可以灵活设计，不会因为采样电压的太高加大误差，并且误差不会随感量变化而变化，使得调光控制电路的反馈单元的设计变得容易，而且可靠性高。

本实用新型中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。