功率调节方法及电路与流程

1.本发明涉及驱动电源技术领域，尤其涉及一种功率调节方法及电路。


背景技术：

2.随着智能电器广受消费者的青睐，尤其是灯具和电加热器，经常通过调节电路来调节其驱动电源的功率来实现效果调节，如调光和调温。目前，市面上的调节电路种类繁多，一些调节精度高的调节电路，普遍存在电路结构复杂、占用处理器的io端口资源较多、导致成本较高等缺陷；而部分调节精度低的调节电路，虽然成本较低，但是调节精度较低，导致用户体验差。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题在于，提供一种功率调节方法及电路。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种功率调节方法，用于调节被控电路的输出功率，包括：
5.通过所述被控电路的档位设置电路获取档位模拟量；
6.通过所述被控电路的等级设定电路获取等级信号；
7.根据所述档位模拟量的大小和所述等级信号输出功率调节信号。
8.优选地，所述档位设置电路包括若干档位设置单元；
9.各所述档位设置单元依次串联连接后，形成串接链；所述串接链的一端用于输出所述档位模拟量，另一端接地；
10.每一个所述档位设置单元的可设置状态包括第一状态和第二状态；各所述档位设置单元通过可设置状态的切换及配合，输出若干种不同电压值范围的档位模拟量。
11.优选地，所述第一状态为高阻态，所述第二状态为低阻态；
12.所述功率调节方法还包括：
13.设置各所述档位设置单元处于所述高阻态时的阻抗基于预设比例范围从大至小递减。
14.优选地，所述预设比例范围为0.47-0.52。
15.优选地，所述档位设置单元的数量为4个。
16.优选地，在所述根据该所述档位模拟量的大小和所述等级信号输出功率调节信号的步骤中，包括：
17.将该所述档位模拟量与档位阈值数据进行对比，以确认该所述档位模拟量的档位值；其中，所述档位阈值数据包括若干与所述电压值范围数量对应的档位等级以及分别与各所述档位等级一一对应的比较阈值；
18.根据所述档位值和所述等级信号设置、以及输出所述功率调节信号。
19.优选地，在所述将该所述档位模拟量与档位阈值数据进行对比，以确认所述档位模拟量的档位值的步骤中，包括：
20.将小于该所述档位模拟量且大小最接近的所述比较阈值所对应的档位等级设置为该所述档位模拟量的档位值。
21.优选地，在所述根据所述档位值和所述等级信号设置、以及输出所述功率调节信号的步骤中，包括：
22.将所述功率调节信号的可调范围划分为第一等级区间和第二等级区间；
23.分别将所述第一等级区间和所述第二等级区间划分为设定数量的区间块，并基于大小将各所述档位等级分别与所述第一等级区间和第二等级区间的各所述区间块的边界值一一对应；
24.若所述等级信号为第一电平状态，则将所述功率调节信号的输出置值设置为，所述第一等级区间中的与所述档位值相同的所述档位等级对应的边界值；
25.若所述等级信号为第二电平状态，则将所述功率调节信号的输出置值设置为，所述第二等级区间中的与所述档位值相同的所述档位等级对应的边界值；
26.输出设置后的所述功率调节信号。
27.优选地，所述功率调节方法还包括：
28.根据所述档位设置电路的设计参数计算出与各所述档位等级对应的理论档位模拟量；
29.将所述档位等级对应的理论档位模拟量与下一递减档位的理论档位模拟量的平均值设置为该所述档位等级对应的所述比较阈值。
30.本发明还构造了一种功率调节电路，包括：
31.档位设置电路，用于输出档位模拟量；
32.等级设定电路，用于生成等级信号；
33.处理器，与所述档位设置电路和所述等级设定电路连接，用于根据该所述档位模拟量的大小和所述等级信号输出功率调节信号。
34.优选地，所述档位设置电路包括第一电阻rp5、第二电阻rp7、第三电阻rp6、第四电阻rp9、第五电阻rp11、第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3和第四开关s4；
35.所述第一电阻rp5的第一端连接第一直流电压，所述第一电阻rp5的第二端连接所述处理器的档位模拟量输入端，所述第一电阻rp5的第二端还依次经所述第二电阻rp7、所述第三电阻rp6、所述第四电阻rp9和所述第五电阻rp11连接至地，所述第一开关s1与所述第二电阻rp7并联连接，所述第二开关s2与所述第三电阻rp6并联连接，所述第三开关s3与所述第四电阻rp9并联连接，所述第四开关s4与所述第五电阻rp11并联连接；
36.通过设置所述第一开关s1、所述第二开关s2、所述第三开关s3和所述第四开关s4的开闭组合，以输出不同电压值范围的档位模拟量。
37.优选地，使所述第二电阻rp7、第三电阻rp6、第四电阻rp9和第五电阻rp11的阻抗基于预设比例范围从大至小递减。
38.优选地，所述等级设定电路包括第六电阻rp16、第七电阻rp18和用于设置所述等级信号电平的等级设置单元；
39.所述第六电阻rp16的第一端连接所述等级设置单元的输出端，所述第六电阻rp16的第二端作为等级信号输出端连接所述处理器的等级信号输入端，所述第六电阻rp16的第二端还经所述第七电阻rp18连接至地。
40.实施本发明的技术方案，可以通过被控电路的档位设置电路获取档位模拟量，再通过被控电路的等级设定电路获取等级信号，然后根据档位模拟量的大小和等级信号输出功率调节信号，实现了被控电路的可调档位增倍，具有成本低、功率调节精度高等优点。
附图说明
41.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
42.图1是本发明一些实施例中功率调节方法的流程示意图；
43.图2是本发明一些实施例中串接链的结构示意图；
44.图3是本发明一些实施例中功率调节电路的结构示意图；
45.图4是本发明一些实施例中档位设置电路的电路图；
46.图5是本发明一些实施例中等级设定电路的电路图。
具体实施方式
47.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
48.需要说明的是，附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
49.附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器(3)装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
50.参考图1所示，是本发明提供的功率调节方法的流程示意图，该实施例的调节方法应用于被控电路的处理器中，用于调节被控电路的输出功率，被控电路可以是灯具或电加热器等用电器的驱动电源，另外，被控电路还包括档位设置和等级设定电路等等，该功率调节方法包括：
51.通过被控电路的档位设置电路获取档位模拟量；通过被控电路的等级设定电路获取等级信号；根据档位模拟量的大小和等级信号输出功率调节信号。
52.在该实施例中，档位模拟量为模拟电压信号，处理器通过其io端口检测档位模拟量的大小，以确定档位值，而每一个档位值对应至少两种功率调节信号；然后，再根据等级信号确定在该次调节过程中的档位值所对应的功率调节信号，实现了被控电路的可调档位增倍，使得利用两个io端口便能实现多档位功率调节的效果，不仅占用处理器的io端口资源少，而且确定档位模拟量所对应的档位值的准确性高，进而提高被控电路的功率调节精度，对降低被控电路的开发难度及降低成本起到积极作用。
53.在一个优选实施例中，如图2所示，档位设置电路包括若干档位设置单元。各档位设置单元依次串联连接后，形成串接链4；串接链4的一端用于输出档位模拟量，另一端接地；每一个档位设置单元的可设置状态包括第一状态和第二状态；各档位设置单元通过可设置状态的切换及配合，输出若干种不同电压值范围的档位模拟量。在该实施例中，第一状态和第二状态可以是对应不同阻抗或不同电压输出的状态，也就是说，每一个档位设置单
元的状态切换均会导致档位模拟量出现电压变化，因此处理器可以通过检测档位模拟量的电压值来设定不同档位。另外，档位设置单元的数量越多，档位模拟量的电压值范围的种类数量就越多。
54.进一步地，一个优选实施例中，第一状态为高阻态，第二状态为低阻态。对应地，功率调节方法还包括：设置各档位设置单元处于高阻态时的阻抗基于预设比例范围从大至小递减。在该实施例中，低阻态为接近为0欧姆的状态，而基于预设比例范围使各档位设置单元处于高阻态时的阻抗从大至小递减，可以使各档位设置单元组合的阻抗种类数量尽可能多，以提高输出功率的控制精度，而且，每种阻抗组合的阻抗差大致相等，有利于提高判断档位模拟量对应档位值的准度，降低了档位设置电路的硬件要求。以三个档位设置单元为例，其高阻态阻抗分别为20千欧、10千欧和5千欧，低组态阻抗均为0欧姆；可见，各档位设置单元的高阻态阻抗组合的可设置种类共计8种，即可对被控电路实现8个档位的输出功率调节。另外，需要说明的是，在该实施例中，第一状态与第二状态的切换属于不同阻抗的转换，因此需在串接链4的档位模拟量输出端连接上拉电压，而上拉电压可以由上拉电路实现。
55.在一个具体实施例中，档位设置单元的高阻态阻抗设置可以通过电阻实现，为了提高选用电阻的灵活性，以尽量选用标准阻抗的电阻，降低成本，预设比例范围可以为0.47-0.52。
56.由于处理器的io端口可检测电压范围存在限制，若电压值范围的种类数量越多，会使得每个电压范围的跨度缩短，又因为档位设置单元必然存在的硬件误差，导致在根据档位模拟量大小确定档位值时，出现将目标档位值误判为与其相邻的档位值的概率增大，最终导致调节的输出功率的精度降低，降低用户体验，为了确保输出功率的高精度调节，在一个优选实施例中，档位设置单元的数量可以为4个。
57.进一步地，一个优选实施例中，可以通过以下方式根据该档位模拟量的大小和等级信号输出功率调节信号：
58.将该档位模拟量与档位阈值数据进行对比，以确认该档位模拟量的档位值；其中，档位阈值数据包括若干与电压值范围数量对应的档位等级以及分别与各档位等级一一对应的比较阈值；根据档位值和等级信号设置、以及输出功率调节信号。在该实施例，档位设置单元的数量为4个，相应地，档位等级和比较阈值的数量均为16个。
59.在一个具体实施例中，可以通过以下方式确认档位模拟量的档位值：
60.将小于该档位模拟量且大小最接近的比较阈值所对应的档位等级设置为该档位模拟量的档位值。具体地，假设16个比较阈值分别为3.3v、3.1v、2.9v、...、0.3v，并依次与16个档位等级以递增形式一一对应(即与0档、1档、2档、...、15档一一对应)，档位模拟量等于2.91v，那么2.9v以下的比较阈值均小于该档位模拟量，而当中最接近3.11v的比较阈值为2.9v，因此在该示例中，档位模拟量所对应档位值为2档。
61.进一步地，在一个具体实施例中，可以通过以下方式根据档位值和等级信号设置、以及输出功率调节信号：
62.将功率调节信号的可调范围划分为第一等级区间和第二等级区间；分别将第一等级区间和第二等级区间划分为设定数量的区间块，并基于大小将各档位等级分别与第一等级区间和第二等级区间的各区间块的边界值一一对应；若等级信号为第一电平状态，则将功率调节信号的输出置值设置为，第一等级区间中的与档位值相同的档位等级对应的边界
值；若等级信号为第二电平状态，则将功率调节信号的输出置值设置为，第二等级区间中的与档位值相同的档位等级对应的边界值；输出设置后的功率调节信号。
63.在该实施例中，可以根据被控电路的输出电流大小与实际效果的关系，确定第一等级区间和第二等级区的跨度范围，以led灯具为例，由于led灯珠的电流与亮度并非呈线性关系，并且电流的增益系数会随其逐渐增大而逐渐减小，因此，第一等级区间可以为100％-53％，对应的第二等级区间为50％-22％。
64.进一步地，在该实施例中，区间块的设定数量等于电压值范围的种类数量减一，即对于电压值范围的种类数量为16个的实施例，其设定数量为15个，这样，第一等级区间和第二等级区间均分别得到16个边界值，进而基于大小与16个档位等级一一对应，以16个边界值和16个档位等级为例，16个边界值分别是100％、97％、94％、...、52％，16个档位等级分别是0档、1档、2档、...、15档，其对应关系是(100％，0档)、(97％，1档)、(94％，2档)、...、(52％，0档)。需要说明的是，在该示例中，区间块的划分是均分的，但实际应用中，可以根据需要进行自定义划分每一个区间块的大小(跨度)。
65.进一步地，在该实施例中，等级信号是数字信号，因此，第一电平状态和第二电平状态分别高电平和低电平(或者低电平和高电平)，与第一等级区间和第二等级区间对应，以通过检测等级信号的电平高低确定待输出的功率调节信所在的等级区间；以第二等级区间为例，假设其边界值与档位等级的对应关系是(50％，0档)、(48％，1档)、(46％，2档)、...、(22％，0档)，其包括16个边界值和16个档位等级，当等级信号为第二电平状态时，档位值对应为2档，因此在该示例中，功率调节信号设置为46％。另外，对于判断高低电平的方式可以通过现有技术的方法实现。
66.进一步地，一个优选实施例中，该功率调节方法还包括：
67.根据档位设置电路的设计参数计算出与各档位等级对应的理论档位模拟量；将档位等级对应的理论档位模拟量与下一递减档位的理论档位模拟量的平均值设置为该档位等级对应的比较阈值。
68.在该实施例中，档位设置电路中的档位设置单元的高阻态阻抗设置是通过电阻进行设置的，而低阻态阻抗接近为o欧姆，而且档位模拟量大小与各档位设置单元的组合成的串接链4成正相关，以档位设置电路中的档位设置单元数量为4个、4个档位设置单元中的最高的高阻态阻抗为x欧姆、预设比例范围取0.5和档位等级数量是16个为例，可知，4个档位设置单元的高阻态阻抗分别为x、0.5x、0.25x和0.125x，那么，档位设置单元组合得到的阻抗种类从大至小发依次为1.875x、1.75x、1.625x、...、0x(0欧姆)，依次与16个档位等级一一对应，对应关系为是(1.875x，0档)、(1.75x，1档)、(1.625x，2档)、...、(0x，0档)，那么对于o档，其下一递减档位为1档，因此，o档对应的比较阈值对应为：1.8125x＝(1.875x+1.75x)/2。
69.参考图3所示，是本发明提供的功率调节电路的结构示意图，该功率调节电路包括：档位设置电路1、等级设定电路2和处理器3。
70.档位设置电路1用于输出档位模拟量；等级设定电路2用于生成等级信号；处理器3与档位设置电路1和等级设定电路2连接，用于根据该档位模拟量的大小和等级信号输出功率调节信号。
71.处理器3可以是现有技术中常用的单片机或微控制器，其包括档位模拟量输入端
和等级信号输入端，对应为处理器3中的两个io端口，负责采集档位模拟量和等级信号。
72.进一步地，在一个优选实施例中，如图4所示，档位设置电路1包括第一电阻rp5、第二电阻rp7、第三电阻rp6、第四电阻rp9、第五电阻rp11、第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3和第四开关s4。具体地，第一电阻rp5的第一端连接第一直流电压，第一电阻rp5的第二端连接处理器3的档位模拟量输入端，第一电阻rp5的第二端还依次经第二电阻rp7、第三电阻rp6、第四电阻rp9和第五电阻rp11连接至地，第一开关s1与第二电阻rp7并联连接，第二开关s2与第三电阻rp6并联连接，第三开关s3与第四电阻rp9并联连接，第四开关s4与第五电阻rp11并联连接，以通过设置第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3和第四开关s4的开闭组合，以输出不同电压值范围的档位模拟量。第一电阻rp5用于在第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3和第四开关s4均闭合时，防止第一直流电压接地。
73.需要说明的是，在该实施例中，等级设定电路2包括4个档位设置单元，每一个档位设置单元由电阻以及与该电阻并联连接的开关组成。具体的，如图4所示，第二电阻rp7和第一开关s1组成第一个档位设置单元，第三电阻rp6和第二开关s2组成第二个档位设置单元，第四电阻rp9和第三开关s3组成第三个档位设置单元，第五电阻rp11和第四开关s4组成第一个档位设置单元。第一直流电压可以由现有技术中常用的开关电源或线性电源提供。
74.在一个具体实施例中，第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3和第四开关s4可以为拨码开关。
75.在一个具体实施例中，可以通过以下方式设置第二电阻rp7、第三电阻rp6、第四电阻rp9和第五电阻rp11的阻抗：
76.使第二电阻rp7、第三电阻rp6、第四电阻rp9和第五电阻rp11的阻抗基于预设比例范围从大至小递减，进而使档位设置电路1输出16种不同电压值范围的档位模拟量。在该实施例中，第二电阻rp7、第三电阻rp6、第四电阻rp9、第五电阻rp11可以采用精度5％以下的电阻也能保证档位模拟量的检测准确性。
77.在一个具体实施例中，如图4所示，档位设置电路1还包括第八电阻rp14，第五电阻rp11的第二端经第八电阻rp14连接至地，在所有开关闭合时，相当于为处理器3的档位模拟量输入端提供一个基础阻抗，有利于提高档位模拟量的检测，尤其是15档；另外，第五电阻rp11与第八电阻rp14的阻抗比例在预设比例范围内，提高检测准度的效果更佳。
78.进一步地，在一个优选实施例中，如图5所示，等级设定电路2包括第六电阻rp16、第七电阻rp18和用于设置等级信号电平的等级设置单元21。具体地，第六电阻rp16的第一端连接等级设置单元21的输出端，第六电阻rp16的第二端作为等级信号输出端连接处理器3的等级信号输入端，第六电阻rp16的第二端还经第七电阻rp18连接至地。
79.在一个具体实施例中，等级设置单元21包括开关或者二极管。如图5所示实施例中的等级设置单元21包括二极管dp2，二极管dp2的阳极连接第一直流电压，二极管dp2的阴极连接第六电阻rp16的第一端，在该实施例中，等级信号的电平固定为高电平，若需要将等级信号的电平设置为低电平，可以在等级设定电路2出厂前，可以剔除二极管dp2和/或第六电阻rp16的焊接。可以理解的，在二极管dp2替换为开关(可以是自锁式开关)的实施例(未图示)中，可以通过控制开关启闭，来实现等级信号的高低电平控制，因此，该实施例更具灵活性。另外，等级设置单元21的实施方案可以根据用户的实际需求选配。
80.本说明书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。
81.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
82.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器(3)执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
83.可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。