脉冲宽度调制电路和LED照明系统的制作方法

脉冲宽度调制电路和led照明系统
技术领域
1.本实用新型涉及电源供电控制技术领域，特别是脉冲宽度调制电路和led照明系统。


背景技术：

2.随着照明器件的日益普及，人们对照明器件的多样性的需求逐渐提升，因此，led调光电路得到广泛应用。目前采用的led调光电路多采用脉冲宽度调制调光，即通过不同占空比的数字脉冲信号输入到led电源控制器中以实现调光。
3.但是，现有的led调光用脉冲宽度调制电路大多使用专用调光ic，或通过单片机以及其外围电路，来实现不同占空比的数字脉冲信号的输出。在应用于照明器件实际生产过程时，存在专用调光ic的可替代性不强，以及单片机成本过高的问题。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种可替代性强且成本低的脉冲宽度调制电路和led照明系统。
5.本技术实施例提供了一种脉冲宽度调制电路，包括分压模块、第一运算放大器、第一电阻、第一电容以及第二运算放大器：
6.分压模块的输入端用于连接供电电源；
7.第一运算放大器的第一输入端连接分压模块的输出端，第一运算放大器的第二输入端连接第一电阻的第一端，第一运算放大器的输出端连接第一电阻的第二端，第一运算放大器用于在第一输入端的电压信号高于第二输入端的电压信号时输出高电平，并在第一输入端的电压信号低于第二输入端的电压信号时输出低电平；
8.第一电容的第一端连接第一运算放大器的第二输入端，第二端接地；
9.第一电阻用于在第一运算放大器输出高电平时，对第一电容进行线性充电，并在第一运算放大器输出低电平时，对第一电容进行线性放电；
10.第二运算放大器的第一输入端用于接入调光信号，第二运算放大器的第二输入端连接第一电容的第一端，第二运算放大器用于在调光信号高于第一电容的第一端输出的电压信号时输出高电平，并在调光信号低于第一电容的第一端输出的电压信号时输出低电平。
11.在其中一个实施例中，分压模块包括：
12.第二电阻，第一端连接用于连接供电电源；
13.第三电阻，第一端分别连接第二电阻的第二端和第一运算放大器的第一输入端，第二端接地；
14.第四电阻，第一端连接第三电阻的第一端；
15.第五电阻，第一端分别连接第四电阻的第二端和第一运算放大器的输出端，第二端连接第二电阻的第一端。
16.在其中一个实施例中，脉冲宽度调制电路还包括：
17.第六电阻，第一端用于接入调光信号，第二端连接第二运算放大器的第一输入端。
18.在其中一个实施例中，脉冲宽度调制电路还包括：
19.第七电阻，第一端连接第二运算放大器的第一输入端，第二端接地；
20.第二电容，与第七电阻并联。
21.在其中一个实施例中，脉冲宽度调制电路还包括：
22.第八电阻，第一端用于连接供电电源，第二端连接第二运算放大器的输出端。
23.在其中一个实施例中，第一运算放大器的型号为lm2904。
24.在其中一个实施例中，第二运算放大器的型号为lm2904。
25.在其中一个实施例中，第二运算放大器的输出端用于连接led电源控制器。
26.另一方面，本技术实施例还提供了一种led照明系统，包括：
27.上述任一项实施例中的脉冲宽度调制电路；
28.led电源控制器，输入端连接第二运算放大器的输出端；
29.led，输入端连接led电源控制器的输出端，led在led电源控制器驱动下发光。
30.在其中一个实施例中，led照明系统还包括：
31.供电电源，分别与脉冲宽度调制电路、led电源控制器和led连接，供电电源用于对脉冲宽度调制电路、led电源控制器和led供电。
32.本技术的脉冲宽度调制电路和led照明系统。脉冲宽度调制电路包括分压模块、第一运算放大器、第一电阻、第一电容以及第二运算放大器。分压模块对将接收到的供电电源的供电电压进行分压转换输入至第一运算放大器的第一输入端；第一运算放大器在第一输入端的电压信号高于第二输入端的电压信号时输出高电平，并在第一输入端的电压信号低于第二输入端的电压信号时输出低电平；第一电容的第一端连接第一运算放大器的第二输入端；第一电阻用于在第一运算放大器输出高电平时，对第一电容进行线性充电，并在第一运算放大器输出低电平时，对第一电容进行线性放电。通过上述结构，能够在第一放大器的第一输入端的电压信号高于第二输入端的电压信号时输出高电平，以通过第一电阻对第一电容进行线性充电，进而提高第一运算放大器的第二输入端的电压信号，直到第二输入端的电压信号高于第一输入端的电压信号，第一运算放大器由输出高电平变为输出低电平，以通过第一电阻对第一电容进行线性放电。重复上述过程，第一电容的第一端输出的电压信号呈三角波的形式上升和下降。
33.第二运算放大器的第一输入端用于接入调光信号，第二运算放大器的第二输入端连接第一电容的第一端，第二运算放大器用于在调光信号高于第一电容的第一端输出的电压信号时输出高电平，并在调光信号低于第一电容的第一端输出的电压信号时输出低电平。
34.通过上述结构，由于第一电容的第一端输出的电压信号呈三角波的形式上升和下降，因此能够根据调光信号的大小，控制从第二运算放大器的输出端输出的数字脉冲信号的占空比，实现脉冲宽度调制。
35.本技术的脉冲宽度调制电路由常用的电子元器件构成，通过运算放大器及相关元器件实现脉冲宽度调制，这些电子元器件可替代性强且成本低。
36.当脉冲宽度调制电路用于led照明系统时，led照明系统包括脉冲宽度调制电路、
led电源控制器和led。其中，led电源控制器额输入端连接第二运算放大器的输出端，而led输入端连接led电源控制器的输出端，并在led电源控制器驱动下发光。将第二运算放大器的输出端输出的特定占空比的数字脉冲信号输入到led驱动器中以实现调光。
附图说明
37.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为一实施例的脉冲宽度调制电路的结构示意图；
39.图2为一实施例的脉冲宽度调制电路的电路结构示意图；
40.图3为一实施例的led照明系统的结构示意图。
具体实施方式
41.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
42.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
43.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。
44.可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
45.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
46.本实施例中的，脉冲宽度调制电路的结构如图1所示。分压模块20、第一运算放大器40、第一电阻50、第一电容60以及第二运算放大器80。
47.其中，分压模块20的输入端用于连接供电电源10；第一运算放大器40的第一输入端连接分压模块20的输出端，第一运算放大器40的第二输入端连接第一电阻50的第一端，第一运算放大器40的输出端连接第一电阻50的第二端，第一运算放大器40用于在第一输入端的电压信号高于第二输入端的电压信号时输出高电平，并在第一输入端的电压信号低于第二输入端的电压信号时输出低电平；第一电容60的第一端连接第一运算放大器40的第二输入端，第二端接地；第一电阻50用于在第一运算放大器40输出高电平时，对第一电容60进
行线性充电，并在第一运算放大器40输出低电平时，对第一电容60进行线性放电；第二运算放大器80的第一输入端用于接入调光信号vl，第二运算放大器80的第二输入端连接第一电容60的第一端，第二运算放大器80用于在调光信号vl高于第一电容60的第一端输出的电压信号时输出高电平，并在调光信号vl低于第一电容60的第一端输出的电压信号时输出低电平。
48.具体的，当供电电源10上电后，供电电源10输出供电电压到分压模块20上，分压模块20将供电电压进行分压转换到第一运算放大器40的第一输入端。此时，第一运算放大器40的第一输入端的电压大于0v，而第一运算放大器40的第二输入端的电压为0v，因此，第一运算放大器40从输出端输出高电平。
49.在第一运算放大器40的输出端输出高电平时，第一电阻50对第一电容60进行充电，第一电容60的第一端的电压逐渐增大。第一电容60的第一端连接第一运算放大器40的第二输入端，因此，第一运算放大器40的第二输入端的电压信号在一段时间内逐渐增大。当第一运算放大器40的第二输入端的电压信号逐渐增大，直至高于第一运算放大器40的第一输入端的电压信号时，第一运算放大器40从输出端由输出高电平切换为输出低电平。
50.在第一运算放大器40的输出端输出低电平时，第一电阻50对第一电容60进行放电，第一电容60的第一端的电压逐渐减小。第一电容60的第一端连接第一运算放大器40的第二输入端，因此，第一运算放大器40的第二输入端的电压信号在一段时间内逐渐减小。应说明的，第一运算放大器40从输出端由输出高电平切换为输出低电平时，分压模块20内各电阻的串并联关系会发生改变，从而使分压模块20输出到第一运算放大器40的第一输入端的电压信号降低。具体来说，在第一运算放大器40的输出端输出低电平时，分压模块20输出到第一运算放大器40的第一输入端的电压信号小于在第一运算放大器40的输出端输出高电平时，分压模块20输出到第一运算放大器40的第一输入端的电压信号。因此，当第一运算放大器40的第二输入端的电压信号逐渐减小，直至低于第一运算放大器40的第一输入端的电压信号时，第一运算放大器40从输出端由输出低电平切换为输出高电平。
51.重复上述过程时，第一电阻50对第一电容60重复线性充电和线性放电，因而使得第一电容60的第一端输出的电压信号呈三角波的形式上升和下降。
52.第二运算放大器80的第一输入端用于接入调光信号vl，第二运算放大器80的第二输入端连接第一电容60的第一端，第二运算放大器80用于在调光信号vl高于第一电容60的第一端输出的电压信号时输出高电平，并在调光信号vl低于第一电容60的第一端输出的电压信号时输出低电平。由于第一电容60的第一端输出的电压信号呈三角波的形式上升和下降，因此能够根据调光信号vl的大小，调整从第二运算放大器80的输出端输出高电平和输出低电平的持续时间，即控制从第二运算放大器80的输出端输出的数字脉冲信号的占空比，以此实现脉冲宽度调制。
53.本技术实施例提供的脉冲宽度调制电路，脉冲宽度调制电路包括分压模块20、第一运算放大器40、第一电阻50、第一电容60以及第二运算放大器80。分压模块20对将接收到的供电电源10的供电电压进行分压转换输入至第一运算放大器40的第一输入端；第一运算放大器40在第一输入端的电压信号高于第二输入端的电压信号时输出高电平，并在第一输入端的电压信号低于第二输入端的电压信号时输出低电平；第一电容60的第一端连接第一运算放大器40的第二输入端；第一电阻50用于在第一运算放大器40输出高电平时，对第一
电容60进行线性充电，并在第一运算放大器40输出低电平时，对第一电容60进行线性放电。基于上述的结构，能够在第一放大器的第一输入端的电压信号高于第二输入端的电压信号时输出高电平，以通过第一电阻50对第一电容60进行线性充电，进而提高第一运算放大器40的第二输入端的电压信号，直到第二输入端的电压信号高于第一输入端的电压信号，第一运算放大器40由输出高电平变为输出低电平，以通过第一电阻50对第一电容60进行线性放电。重复上述过程，第一电容60的第一端输出的电压信号呈三角波的形式上升和下降。
54.第二运算放大器80的第一输入端用于接入调光信号vl，第二运算放大器80的第二输入端连接第一电容60的第一端，第二运算放大器80用于在调光信号vl高于第一电容60的第一端输出的电压信号时输出高电平，并在调光信号vl低于第一电容60的第一端输出的电压信号时输出低电平。
55.通过上述结构，由于第一电容60的第一端输出的电压信号呈三角波的形式上升和下降，因此能够根据调光信号vl的大小，控制从第二运算放大器80的输出端输出的数字脉冲信号的占空比，实现脉冲宽度调制。
56.本技术的脉冲宽度调制电路由常用的电子元器件构成，通过运算放大器及相关元器件实现脉冲宽度调制，这些电子元器件可替代性强且成本低。
57.在其中一个实施例中，分压模块20包括第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻。
58.其中，第二电阻的第一端连接用于连接供电电源10；第三电阻的第一端分别连接第二电阻的第二端和第一运算放大器40的第一输入端，第二端接地；第四电阻的第一端连接第三电阻的第一端；第五电阻的第一端分别连接第四电阻的第二端和第一运算放大器40的输出端，第二端连接第二电阻的第一端。
59.具体而言，在第一运算放大器40的输出端输出高电平时，分压模块20内的第四电阻与第五电阻串联后再与第二电阻并联，此时第三电阻的第一端的电压信号较大；而在第一运算放大器40的输出端输出低电平时，分压模块20内的第三电阻和第四电阻并联，此时第三电阻的第一端的电压信号较小。因此，在第一运算放大器40从输出端由输出高电平切换为输出低电平时，分压模块20内各电阻的串并联关系会发生改变，从而使分压模块20输出到第一运算放大器40的第一输入端的电压信号降低。
60.因此，在第一运算放大器40的输出端输出低电平时，分压模块20输出到第一运算放大器40的第一输入端的电压信号小于在第一运算放大器40的输出端输出高电平时，分压模块20输出到第一运算放大器40的第一输入端的电压信号。
61.本实施例中，通过改变分压模块20内的串并联关系，改变分压模块20输出到第一运算放大器40的第一输入端的电压信号的大小，使第一运算放大器40的输出端根据输入端的电压信号大小，重复循环输出一段时间的高电平和一段时间的低电平，进而使得第一电容60的第一端输出的电压信号呈三角波的形式上升和下降。
62.在其中一个实施例中，脉冲宽度调制电路还包括第六电阻。
63.其中，第六电阻的第一端用于接入调光信号vl，第二端连接第二运算放大器80的第一输入端。
64.具体的，第六电阻对接收到的调光信号vl进行分压转换为匹配于第一电容60的第一端输出的电压信号大小的电压信号，并输出至第二运算放大器80的第一输入端。应说明
的，第二运算放大器80的第一输入端输入的电压信号的大小，应匹配于第一电容60的第一端输出的电压信号的大小，以能够在第一电容60的第一端输出的电压信号呈三角波的形式上升和下降时，控制第二运算放大器80的输出端输出一定占空比的数字脉冲信号。举例来说，在调光信号vl从零调节到最大值的过程中，可以使第二运算放大器80输出端数字脉冲信号的占空比由0逐渐升高至100%。
65.本实施例中，通过第六电阻将调光信号vl进行分压转换为匹配于第一电容60的第一端输出的电压信号大小的电压信号，以能够在第一电容60的第一端输出的电压信号呈三角波的形式上升和下降时，控制第二运算放大器80的输出端输出一定占空比的数字脉冲信号。
66.在一个实施例中，脉冲宽度调制电路还包括第七电阻和第二电容。
67.其中，第七电阻的第一端连接第二运算放大器80的第一输入端，第二端接地；第二电容与第七电阻并联。
68.具体来说，第七电阻与第二电容并联，能够对第二运算放大器80的第一输入端的电压信号中进行滤波。
69.本实施例中，通过在第二运算放大器80的第一输入端并联第七电阻和第二电容，能够对第一输入端的电压信号进行滤波，能够提高第二运算放大器80输出电压信号的工作准确度。
70.在一个实施例中，脉冲宽度调制电路还包括第八电阻。
71.其中，第八电阻的第一端用于连接供电电源10，第二端连接第二运算放大器80的输出端。
72.在一个实施例中，第一运算放大器40的型号可以为lm2904。
73.在一个实施例中，第二运算放大器80的型号可以为lm2904。
74.为了更好的帮助本领域技术了解本技术提供的脉冲宽度调制电路的实现，在此，以附图2所示的脉冲宽度调制电路的电路结构示意图为例进行其工作过程的说明，但不对本技术实际保护范围造成限定。
75.首先，在电路结构上，脉冲宽度调制电路由包括分压模块20、第一运算放大器40、第一电阻50、第一电容60以及第二运算放大器80。其中，分压模块20由第二电阻r1、第三电阻r2、第四电阻r3和第五电阻r4构成；分压模块20的输入端连接供电电源10，接收到供电电源10提供的供电电压vcc；分压模块20的输出端，即第三电阻r2的第一端，连接第一运算放大器40的第一输入端。第一电阻50为电阻r5，第一电阻50为电容c1。第六电阻为电阻r6，第六电阻的第一端用于接入调光信号vl。第七电阻为r7，第二电容为c2，第八电阻为r9。
76.其次，在工作过程上，当供电电源10上电后，供电电源10输出供电电压vcc到分压模块20上，分压模块20将供电电压vcc进行分压转换到第一运算放大器40的第一输入端。此时，第一运算放大器40的第一输入端的电压大于0v，而第一运算放大器40的第二输入端的电压为0v，因此，第一运算放大器40从输出端（a点）输出高电平。
77.在第一运算放大器40的输出端输出高电平时，第一电阻50（r5）对第一电容60（c1）进行充电，第一电容60的第一端(b点)的电压逐渐增大。第一电容60的第一端连接第一运算放大器40的第二输入端，因此，第一运算放大器40的第二输入端的电压信号在一段时间内逐渐增大。当第一运算放大器40的第二输入端的电压信号逐渐增大，直至高于第一运算放
大器40的第一输入端的电压信号时，第一运算放大器40从输出端由输出高电平切换为输出低电平。
78.在第一运算放大器40的输出端输出低电平时，第一电阻50对第一电容60进行放电，第一电容60的第一端的电压逐渐减小。第一电容60的第一端连接第一运算放大器40的第二输入端，因此，第一运算放大器40的第二输入端的电压信号在一段时间内逐渐减小。
79.其中，在第一运算放大器40的输出端输出高电平时，分压模块20内的第四电阻r3与第五电阻r4串联后再与第二电阻r1并联，此时第三电阻r2的第一端的电压信号较大；而在第一运算放大器40的输出端输出低电平时，分压模块20内的第三电阻r2和第四电阻r3并联，此时第三电阻r2的第一端的电压信号较小。因此，在第一运算放大器40从输出端由输出高电平切换为输出低电平时，分压模块20内各电阻的串并联关系会发生改变，从而使分压模块20输出到第一运算放大器40的第一输入端的电压信号降低。
80.因此，在第一运算放大器40的输出端输出低电平时，分压模块20输出到第一运算放大器40的第一输入端的电压信号小于在第一运算放大器40的输出端输出高电平时，分压模块20输出到第一运算放大器40的第一输入端的电压信号。
81.当第一运算放大器40的第二输入端的电压信号逐渐减小，直至低于第一运算放大器40的第一输入端的电压信号时，第一运算放大器40从输出端由输出低电平切换为输出高电平。
82.重复上述过程时，第一电阻50对第一电容60重复线性充电和线性放电，因而使得第一电容60的第一端输出的电压信号呈三角波的形式上升和下降。
83.第二运算放大器80的第一输入端（c点）用于接入调光信号vl，第二运算放大器80的第二输入端连接第一电容60的第一端，第二运算放大器80用于在调光信号vl高于第一电容60的第一端输出的电压信号时输出高电平，并在调光信号vl低于第一电容60的第一端输出的电压信号时输出低电平。
84.其中，第六电阻r6对接收到的调光信号vl进行分压转换为匹配于第一电容60的第一端输出的电压信号大小的电压信号，并输出至第二运算放大器80的第一输入端。第七电阻r7与第二电容c2并联，能够对第二运算放大器80的第一输入端的电压信号中进行滤波。
85.由于第一电容60的第一端输出的电压信号呈三角波的形式上升和下降，因此能够根据调光信号vl的大小，调整从第二运算放大器80的输出端输出高电平和输出低电平的持续时间，即控制从第二运算放大器80的输出端输出的数字脉冲信号的占空比，以此实现脉冲宽度调制。
86.举例来说，调光信号vl的大小为0~10v，在调光信号vl从0调节到10v的过程中，可以使第二运算放大器80输出端数字脉冲信号的占空比由0逐渐升高至100%。
87.此处举例的0~10v是指如图2所示的具体电路结构下的调光信号vl的电压大小范围，本领域技术人员应当了解，当电路结构发生变化时，调光信号vl的电压大小范围也适应性发生变化。
88.在其中一个实施例中，如图3所示，还提供一种led6照明系统，包括上述任一项实施例中的脉冲宽度调制电路2、led电源控制器4和led6。
89.其中，led电源控制器4的输入端连接第二运算放大器80的输出端；led6的输入端连接led电源控制器4的输出端，led6在led电源控制器4驱动下发光。
90.具体的，如图2所示，led电源控制器4（n1）的输入端，即引脚2，连接第二运算放大器80的输出端。led6的输入端连接led电源控制器4的输出端，即led电源控制器4相应的输出引脚。led6在led电源控制器4驱动下发光，led6的发光程度受第二运算放大器80的输出端输出的数字脉冲信号的占空比影响决定。因此，通过上述脉冲宽度调制电路2的工作过程可知，可以通过调节调光信号vl的大小，控制脉冲宽度调制电路2输出的数字脉冲信号的占空比，进而实现led6调光。
91.本实施例中，采用上述任一项实施例中的脉冲宽度调制电路2、led电源控制器4和led6构成的led6照明系统，该led6照明系统具有元器件可替代性强和成本低的优点。
92.在其中一个实施例中，led6照明系统还包括供电电源10。供电电源10分别与脉冲宽度调制电路2、led电源控制器4和led6连接，用于对脉冲宽度调制电路2、led电源控制器4和led6供电。
93.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
94.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
95.以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。