一种调光调色温驱动电源的制作方法

本实用新型涉及灯具驱动电源，具体涉及一种2.4g无线智能调光调色温驱动电源。

背景技术：

目前，人们对居家生活的理念也有不同的追求和更新，居家照明离不开灯具，而灯具是照明的集中反映，为了适应人们对整体照明在不同的空间和时间选择并控制光的亮度，灰度，色温，颜色等的变化，模拟出各种光环境来引导，改善情绪，体现更人性化的照明环境的要求。例如：在寒冷的冬天，可以将灯具调节到暖白色温，使房间感觉更加温暖；在炎热的夏季，可以将灯具调节到冷白色温，使房间感觉更加清凉。

在以往的灯具中，特别是带有手动，自动或者智能控制的灯具，无论明装还是暗装，安装时需要大量的开槽布线，从而增加了人力物力资源成本，同时也增加了安装人员的劳动强度，而且电线损坏后，检修和更换难度更大。

在以往的灯具中，双色温的实现，普遍采用三根输入线，采用的控制方式为共阳极，分别控制阴极的脉冲宽度来实现双色温的调节。如果采用两根输入线，也能实现调节色温的功能，从而减少电线原材料成本，灯具输入线越长更能显著体现出电线原材料成本的降低。

在以往的灯具中，一般都是供电电源，调光调色温控制器及灯具独立分开，中间需要导线连接，增加了安装难度和人工成本。

在以往的调色温灯具中，三条导线要区分正极线，接入冷白色温的负极线，接入暖白色温的负极线，接错，接反都不能正常工作。

在以往的调色温灯具中，多是留有一个接口或者三条导线，接入灯具的灵活性较差。

现有技术普遍采用三根电线来实现双色温调节方式；现有技术一般都是供电电源，调光调色温控制器及灯具独立分开。

现有技术因为需要三条导线，无论是布线成本还是原材料成本，都要增加，灯具输入线越长更能显著体现出电线原材料成本的增加；导线越多，出现故障时，越发增加检查和维修难度；供电电源，调光调色温控制器及灯具独立分开，中间需要导线连接，增加了安装难度和人工成本。

三条导线要区分正极线，接入冷白色温的负极线，接入暖白色温的负极线，接错，接反都不能正常工作。留有一个接口或者三条导线，接入灯具的灵活性较差。

技术实现要素：

本实用新型针对上述问题，提供一种调光调色温驱动电源，包括emi电路、整流电路、滤波电路、升压电感器、pfc校正器、高压整流滤波电路、pfc开关管、pwm控制器、电流检测电路、整流滤波电路、功率变换电路、同步整流驱动器、过流检测电路、电流取样、电压取样、比较放大、3.3v产生电路、信号处理及pwm输出芯片、功率驱动电路；

市电电压连接到emi电路，再连接整流电路，整流电路连接滤波电路，滤波电路连接升压电感器，升压电感器连接高压整流滤波电路；

pfc校正器连接升压电感器输入端，同时连接pfc开关管栅极，pfc开关管的漏极端连接高压整流电路,pfc源极连接初级地；

高压整流滤波电路的输出连接降压变压器初级的一端，降压变压器初级的另一端连接功率开关的漏极，源极接电流检测电路；电流检测电路检测到的电流信号转换成电压信号并连接pwm控制器，pwm控制器的输出连接功率开关管的栅极；

降压变压器辅助绕组一端连接初级地，另一端连接整流滤波电路，经过整流滤波电路连接到pwm控制器，给pwm控制器提供工作电压；同时pwm控制器连接pfc校正器，给pfc校正器提供所需的工作电压；

降压变压器次级一端接次级地，一端接整流滤波电路，另一端接同步整流驱动器，同步整流驱动器连接整流滤波电路，控制整流滤波电路工作，后面再连接直流电压电路；

直流电压连接光电耦合器，为其提供工作电压；

直流电压连接到电压取样电路，与其连接的基准电压相比较，产生的误差信号进入后级比较放大电路，比较放大电路驱动光电耦合器内的发光器件开通和关闭，调节光电耦合器内部接收三级管工作状态，控制与集电极连接的pwm控制器的输出，pwm控制器的输出控制与其连接的功率管栅极电平的高低，开通和关闭功率管，实现功率变换；

直流电压连接到功率驱动电路，为功率驱动器提供工作电压；

直流电压连接3.3v电压产生电路，3.3v电压产生电路连接2.4g无线接收芯片，信号处理及pwm输出芯片，为其提供工作时所需的3.3v电压；

天线接收来自遥控发射器发射来的控制信号，进入2.4g无线接收芯片，此芯片连接信号处理及pwm输出芯片，经过处理，信号处理及pwm输出芯片驱动连接在其后的功率驱动电路工作，功率驱动电路又驱动连接其后的双色温灯具，实现双色问灯具的开关调光调色温功能；

过流检测电路一端连接次级地端，当功率驱动电路超过设定的负载时，在电流检测电路内部出现上升的电压，该电压被连接其后的电流取样电路获取，与电流取样连接的基准电压混合，进入比较放大电路，比较放大电路产生的驱动信号来控制后级连接的光电耦合器开通，从而控制光电耦合器集电极连接的pwm控制器的停止工作，功率变换器停止工作。

进一步地，所述降压变压器是电磁转换器件。

更进一步地，所述降压变压器初级和次级绕组通过匝比关系，将高压变为所需要的安全直流电压。

更进一步地，所述功率变换电路包括功率开关、整流滤波、降压变压器。

本实用新型的优点：

本实用新型采用2.4g无线接收技术，不但穿透能力强，接收距离远，而且更重要更显著的特点减少大量的布线工作，从而减少了人力物力资源成本，给人类的安装和使用带来了极大的方便；

本实用新型利用双线即可实现灯具的亮度和双色温调节，从而减少电线原材料成本，距离越远更能显著体现出电线原材料成本的降低。

本实用新型输入直接接入电压为100-240v，频率为47-63hz的交流电，适合全球各地使用；输出可以直接连接照明灯具。

本实用新型输出级采用多个输出端口，接入灯具的多样性，灵活性，大大提高；两条导线不用区分正负极，不必担心导线极性，节省人工成本。

本实用新型采用目前较先进的技术手段，实现高功率因数和高效率，以期达到减少电网污染和市电的有功功率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型实施例的调光调色温驱动电源原理框图；

图2是本实用新型实施例的电磁抗干扰(emi)﹑有源功率因数校正(apfc)﹑直流高压变换直流低压(功率变换)电路原理图；

图3是本实用新型实施例的同步整流滤波﹑稳压﹑过流保护电路原理图；

图4是本实用新型实施例的无线接收﹑数据存储﹑功率驱动电路原理图；

图5是采用三根电线来实现双色温调节电路图；

图6是调光调色温控制器及灯具独立分开原理框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参考图5，如图5所示，现有技术采用三根电线来实现双色温调节方式，l1l2l3是连接led灯串的三根导线。如果pwm1输出高电平，pwm2输出低电平，m1导通，w1-wn暖白灯串通过vcc正电压，l2导线m1到地形成电流回路，暖白灯串点亮；如果pwm2输出高电平，pwm1输出低电平，m2导通，c1-cn冷白灯串通过vcc正电压，l3导线m2到地形成电流回路，冷白灯串点亮；如果pwm1输出高电平，pwm2输出高电平，m1m2均导通，w1-wn暖白灯串通过vcc正电压，m1到地形成电流回路，暖白灯串点亮；同时：c1-cn冷白灯串通过vcc正电压，l3导线m2到地形成电流回路，冷白灯串点亮；分别改变pwm1pwm2的占空比，即可改变两组灯串的色温，同时增加或者减小pwm1pwm2的脉冲宽度，即可调节此时色温的亮度。

参考图6，如图6所示，现有技术调光调色温控制器及灯具独立分开，采用市电100-240v电压，由l、n线进入电源适配器，经过适配器变压整流滤波处理，变成平滑稳定的vcc电压，作为调光调色温控制器和灯具工作的直流电源。

直流电源(电池或稳压电源)也可以作为调光调色温控制器和灯具工作的直流电源。

图中l1l2l3是连接led灯串的三根导线。如果pwm1输出高电平，pwm2输出低电平，m1导通，w1-wn暖白灯串通过vcc正电压，l2导线m1到地形成电流回路，暖白灯串点亮；如果pwm2输出高电平，pwm1输出低电平，m2导通，c1-cn冷白灯串通过vcc正电压，l3导线m2到地形成电流回路，冷白灯串点亮；如果pwm1输出高电平，pwm2输出高电平，m1m2均导通，w1-wn暖白灯串通过vcc正电压，m1到地形成电流回路，暖白灯串点亮；同时：c1-cn冷白灯串通过vcc正电压，l3导线m2到地形成电流回路，冷白灯串点亮；分别改变pwm1pwm2的占空比，即可改变两组灯串的色温，同时增加或者减小pwm1pwm2的脉冲宽度，即可调节此时色温的亮度。

参考图1至图4，如图1至图4所示，本实用新型的一种调光调色温驱动电源，包括emi电路、整流电路、滤波电路、升压电感器、pfc校正器、高压整流滤波电路、pfc开关管、pwm控制器、电流检测电路、整流滤波电路、功率变换电路、同步整流驱动器、过流检测电路、电流取样、电压取样、比较放大、3.3v产生电路、信号处理及pwm输出芯片、功率驱动电路。

通用市电电压(100-240vac50/60hz)连接到emi电路，滤除干扰，连接到整流电路，将交流电变为脉动的直流电，连接到滤波电路，变为平滑的直流电，连接到升压电感，升压电感升压到直流400v后，连接到高压整流滤波电路。

pfc校正器连接升压电感器输入端获取必要的比较信号，同时连接pfc开关管栅极，pfc校正器控制开关管栅极的导通和关闭，pfc开关管的漏极端连接高压整流电路,pfc源极连接到初级地，漏源极电流形成回路，pfc校正器导通与关闭的时间长短决定高压整流滤波后输出电压的稳定。

高压整流滤波电路的输出连接降压变压器初级的一端，降压变压器初级的另一端连接功率开关的漏极，源极接电流检测电路；电流检测电路检测到的电流信号转换成电压信号，并连接反馈到pwm控制器，来调整pwm控制器的输出，此输出连接到功率开关管的栅极。

降压变压器辅助绕组一端连接初级地，另一端连接整流滤波电路，经过整流滤波电路连接到pwm控制器，给pwm控制器提供工作电压，同时pwm控制器连接pfc校正器，给pfc校正器提供所需的工作电压。

降压变压器是一个电磁转换器件。

降压变压器初级和次级绕组通过匝比关系，将高压变为人们所需要的安全直流电压。

降压变压器次级一端接次级地，一端接整流滤波电路，还有一端接同步整流驱动器，同步整流驱动器连接整流滤波电路，控制整流滤波电路工作，其后连接直流电压电路。

直流电压连接光电耦合器，为其提供工作电压。

直流电压连接到电压取样电路，与其连接的基准电压相比较，产生的误差信号进入后级比较放大电路，比较放大电路驱动光电耦合器内的发光器件开通和关闭，调节光电耦合器内部接收三级管工作状态，控制与集电极连接的pwm控制器的输出，pwm控制器的输出控制与其连接的功率管栅极电平的高低，来开通和关闭功率管，实现功率变换。

直流电压连接到功率驱动电路，为功率驱动器提供工作电压。

直流电压连接3.3v电压产生电路，3.3v电压产生电路连接2.4g无线接收芯片，信号处理及pwm输出芯片，为其提供工作时所需的3.3v电压。

天线接收来自遥控发射器发射来的控制信号，进入2.4g无线接收芯片，此芯片连接信号处理及pwm输出芯片，经过处理，信号处理及pwm输出芯片驱动连接在其后的功率驱动电路工作，功率驱动电路又驱动连接其后的双色温灯具，实现双色问灯具的开关调光调色温功能。

过流检测电路一端连接次级地端，当功率驱动电路超过设定的负载时，在电流检测电路内部出现上升的电压，该电压被连接其后的电流取样电路获取，与电流取样连接的基准电压混合，进入比较放大电路，比较放大电路产生的驱动信号来控制后级连接的光电耦合器开通，从而控制光电耦合器集电极连接的pwm控制器的停止工作，功率变换器停止工作。

所述功率变换电路包括功率开关、整流滤波、降压变压器。

本实用新型的电路工作原理如下：

市电(100-240vac适合全球电压)通过保险丝f1(短路保护)，热敏电阻

tr1(浪涌保护)，压敏电阻mov1(雷击保护)，emi线路(lf1lf2cx1和lf4)滤除传导和辐射干扰后，进入db1整流部分，整流后通过c10l1和c11组成的π型滤波电路滤波后，变成脉动直流电压进入升压pfc电路和功率变换电路。

u1是集pfc校正器和pwm输出于一体的单级pfc控制器,pfc校正器u1，电感l2,整流二极管d2，滤波电容c14c17,开关功率管q1及外围器件组成升压电路，为后面的功率变换级提供稳定的400v直流电压。同时通过u1内部程序的逻辑作用及外围元器件协调，轻松实现pf>0.95和谐波含量小于10的效果。

功率变换电路由准谐振pwm控制器u2,功率开关管q4,电流检测电路，降压变压器t1同步整流器u3,同步整流管q5组成，滤波电路由c28ac28bc29ac29b和lf3组成，经过电磁转换，在次级边得到负载驱动线路和稳压过流保护线路所需要的稳定的直流电压。

输出的稳定的直流电压通过3.3v低压降产生电路，获得低纹波而且更加稳定的3.3v电压，提供2.4g无线接收芯片，信号处理及pwm输出芯片正常工作所需电压。

功率因数校正(pfc)实现原理：u1是电流准连续模式的apfc控制芯片，即电感电流处于连续模式与断续模式临界点。其工作原理如下：首先控制芯片通过r2r3和r5生成原边电感电流的参考信号(来自管脚3-mult的半波)，每一个开关周期开始时开关管q1导通，l2电感原边电流线性增加，然后通过r18将电感电流的检测信号(管脚4-cs)和参考信号相比较，当原边电感电流的检测值大于原边电感电流参考值时，开关管q1关断，l2电感原边电流开始从初始线性减少，当副边电感电流降为0时(管脚5-zcd),开关管q1导通，如此周而复始。

当q1截止时，l2原边极性反转，副边此时同名端为正电位，此正电位也是5脚(zcd)的参考电位。当主线圈的能量释放完毕时，工作于电流准连续模式，此时电流为零，辅助线圈的电位亦下降，所以5脚的电位随之下降，由于zcd内部电路为负边沿触发，在下降至1.8v以下时，则触发内部振荡器，拉高7脚电位，从而使q1导通。因此，经由主动式pfc所得的平均电流波形为完整的正弦波，且相位与ac电源波形相同。经功率因数校正所得的pf值可达0.95以上。

直流高压400v的产生和稳压：由电感l2，整流二极管，开关管q1组成标准的升压电路，产生的电压经过r11r13r15r17取样送入u1(1)和内部基准电压相比较，产生脉宽可控的驱动信号，控制开关管的导通和关闭时间，实现稳定电压的目的。

pfc升压电路的过流保护实现：r18始终监测q1源极电流，如果流过电阻r18上电流超过u1(4)脚的设置的电压，u1(7)关闭pwm输出，q1关断。pfc升压电路不工作，起到保护后级电路的目的。

功率变换实现原理：通过启动电阻r8r9r38获取脉动电压取得u1(6)所需要的启动电压后，u2(5)脚输出脉宽可变的方波驱动信号，驱动q4工作，通过变压器t1的电磁转换，按照变压器出次级的匝比关系，在变压器的次级输出相应的交变电压，经过q5整流，c28ac28bc29ac29bc34和lf3滤波，形成稳定的直流电压输出，为负载驱动线路和稳压过流保护线路提供所需要的稳定的直流电压。

反激式变换器中，原边辅助绕组线圈的作用，除了提供给u2稳定的电源外，还提供给使开关导通的控制信号。当q4截止时，t1主绕组线圈极性反转，辅助绕组线圈此时同名端为正电位，经整流二极管d3整流，r25限流，c13滤波后，再经过d4和c15c20组成的二次滤波，形成稳定的直流电压提供给u2(6)脚(vcc)电源,此正电位也是5脚(zcd)的参考电位。当t1主绕组线圈的能量释放完毕时，工作于电流准连续模式，此时电流为零，辅助线圈的电位亦下降，所以u2(8)脚的电位随之下降，由于zcd内部电路为负边沿触发，在下降至2v以下时，则触发内部振荡器，拉高5脚电位，从而使q4导通。如此周而复始。

在功率变换中，为了防止过流和短路，设置了可靠的保护线路。当某种原因次级出现了短路或者过流现象，q4源极电流增大，r37检测电阻的压降增大，当此电压超过u2(3)脚上设置的电压时，u2(5)脚禁止pwm输出，功率变换电路停止工作。移除过流或者短路负载，功率变换电路自动启动。

同步整流：在开关电源低压大电流的设计中，如果采用普通二极管或者肖特基二极管作为整流器件，由于二极管的压降较大，在整流较大的电流时，会产生较大的功率损耗，产生大量的热损耗，从而影响电源的整体效率。所以内阻和压降很小的功率场效应管代替二极管可解决损耗较大的问题，提高了整机效率。

快速关断智能控制器u4，n沟道场效应管q5及外围器件组成反激式同步整流架构。功率变换电路工作过程中，q4关断期间，在t1的次级主绕组和辅助绕组上产生交变电压，经d5整流，r29限流为u4(6)脚供电，u4(8)脚输出pwm信号驱动q5开通，次级主绕组上的电压经d6，q5的源漏极整流，c28ac28bc29ac29bc34lf3滤波向负载供电。r41的作用是减缓q5的开通，d13的作用是加速q5的关断，目的是减少q5在开关时的反向尖峰电压，获得较好的emc效果。r9c16为u4(3)脚提供相位补偿。

输出稳压线路由u5:a比较器及外围线路组成。

过流保护线路由u5:b比较器及外围线路组成。

稳压过程：u5:a的3脚是一个基准2.5v电压，由于某种原因导致输出电压升高或者降低，经过r45取得取样电压并与r47分压后加到u5：a的2脚，u5：a的2脚和u5：a的3脚基准电压相比较，如果输出电压升高或者降低，在u5：a的2脚上分压值反映出来的结果也是升高或者降低，比u5:a的3脚高或低时，u5:a(1)输出低电平或者高电平，经d10a控制u3:a的导通或者关闭，u3：a和u3：b通过光电耦合，控制u2(5)pwm输出脉宽不同的占空比，改变功率变换器的q4开通或关闭时间，从而使输出电压降低或者升高。

过流保护的实现：负载的增加，在电阻r49上的压降增加，r49上的电压通过r50反馈到u5:b的6脚上，u5:b的5脚上的电压由u5:a的3脚的基准电压2.5v，通过r48r52分压加到u5:b的5脚上，如果u5:b的6脚上电压大于u5:b的5脚上的电压，u5:b的7脚输出低电平，通过d10b将u3:a正向导通，u3：a和u3：b通过光电耦合，控制u2(5)禁止输出pwm驱动信号，关闭q4，功率变换级停止工作，起到保护的目的。

2.4g无线双线调光调色温功能实现：本线路由3.3v产生电路u6，2.4g无线接收芯片u7，信号处理及pwm输出芯片u7,功率驱动器件m6m7m8m8组成。

直流电压，提供给功率驱动器件m6m7m8m9工作时所需电压，同时，直流电压通过u6稳压后得到3.3v，为u7u8供电。

控制信号通过无线方式传输，发射的无线信号经e1(antenna)天线接收到，经由c08进入u7(8)脚，通过u7内部处理变成数字信号，通过u7(1)u1(2)u1(3)脚和u8(1)u2(2)u2(3)脚连接，数字信号在u8内部处理后变成四路pwm(脉冲宽度调制)信号驱动m6m7m8m9功率器件工作。

r02c05c06cy1为u7工作提供振荡频率，r01c02为u8提供上电复位。

ledaledb为led灯具连接的两条导线，u8输出的四路pwm信号中，u8(16)和u8(14)脚为互补输出的一组pwm信号，u8(13)和u8(17)脚为互补输出的一组pwm信号。

u8(16)脚为高电平，u8(14)脚为低电平，电流经过m9ledbc1-cnledam6到功率地，形成直流回路，冷白灯串点亮，点亮时间为两组pwm总时间的40％，然后进入死区，死区时间为两组pwm总时间的10％，

u8(13)脚为高电平，u8(17)脚为低电平，电流经过m7ledaw1-wnledbm8到功率地，形成直流回路，暖白灯串点亮，点亮时间为两组pwm总时间的40％，然后进入死区，死区时间为两组pwm总时间的10％，

两组pwm交替导通，导通时间为微秒级，时间极短，由于人的视觉暂留特性，看到灯串一直在点亮，分别调节两组pwm的占空比，可得到色温变化，同时调节两组pwm的脉冲宽度，可得到此时色温的亮度变化。

ledaledb为led灯具连接的两条导线，没有正负极之分，没有正反方向之分，安装连接方便。

输出级预留多个灯具接口cn1-cn5,如此，接入灯具的多样性，灵活性，便可大大提高。

本实用新型采用2.4g无线接收技术，不但穿透能力强，接收距离远，而且更重要更显著的特点减少大量的布线工作，从而减少了人力物力资源成本，给人类的安装和使用带来了极大的方便；

本实用新型利用双线即可实现灯具的亮度和双色温调节，从而减少电线原材料成本，距离越远更能显著体现出电线原材料成本的降低。

本实用新型输入直接接入电压为100-240v，频率为47-63hz的交流电，适合全球各地使用；输出可以直接连接照明灯具。

本实用新型输出级采用多个输出端口，接入灯具的多样性，灵活性，大大提高；两条导线不用区分正负极，不必担心导线极性，节省人工成本。

本实用新型采用目前较先进的技术手段，实现高功率因数和高效率，以期达到减少电网污染和市电的有功功率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。