一种pwm调光装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种PWM调光装置。
【背景技术】
[0002]随着LED的快速技术的发展，越来越多的LED光源取代了传统的光源。众所周知，LED作为光源具有诸多的优点，易调光调色是LED的最大优点之一。随着物联网和智能家居的发展和推广，对光源调光需求越来越多，且对调光的质量要求也越来越高。所以LED的调光技术需要不断进步，才能发挥自身的优势，顺应智能家居的发展大潮。
[0003]目前，最常用的LED调光方式为PWM调光，其原理是是利用PWM信号对Buck/Boost型开关电源电路进行控制，根据PWM信号的占空比值，输出对应的电压电流值。如图1所示Buck/Boost型开关电源的开关频率较高，一般在数十Khz到数百Khz之间。PWM的频率一般在几百到几Khz之间，通过PWM电平的High/Low来控制开关电源基波的电流开启/关断。PWM信号的周期一般为开关电源电路周期的整数倍，因为，如图1所示PWM脉宽PWM HIGH时间增加的部分At如果正好位于开关电源电路一个周期内的LOW时，这样PWM脉宽的增加对于输出电流来说就是无效的，后端输出给LED的电流无变化，不能起到实际的调光作用。而且考虑到两个信号的同步问题，因此在现有的PWM控制方案中PWM的有效调光等级等于开关电源电路频率fb除以PWM频率f p (Leff=fb/fp)。
[0004]由于PWM控制的上述工作原理，就产生了一个矛盾，如果希望增加调光等级就应该减小PWM信号的频率，但是当PWM频率低时，LED光源容易出现频闪，用摄像设备对LED光源拍摄时，会看到明显的波纹。反之，PWM频率的提高，虽然会减小所述的频闪纹波问题，但带来的负面影响是降低了调光等级数，进而调光精细度会变低，造成调光过程中亮度变化不够平滑，视觉上甚至会感到光源闪烁。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是为了解决上述问题，提供一种调光效果更为平顺柔和的PWM
调光装置。
[0006]本实用新型为实现上述功能，所采用的技术方案是提供一种PWM调光装置，包括:
[0007]调光信号接口电路，接收调光信号；
[0008]驱动电路，输出驱动电压或驱动电流，其工作周期为Td;
[0009]驱动电源输出接口电路，连接负载；
[0010]控制电路，所述控制电路从所述调光信号接口电路接收所述调光信号，生成控制信号，输出至所述驱动电路，其特征在于所述控制电路包括运算模块和PWM信号执行模块，所述运算模块根据所述调光信号计算PWM信号特征值，所述PWM信号执行模块根据所述PWM信号特征值生成控制信号。
[0011 ] 优选的，所述PWM信号执行模块将一组所述PWM信号特征值循环输出，形成所述控制信号。
[0012]优选的，所述控制电路还包括存储单元，所述PWM信号特征值存储于所述存储单
J L.ο
[0013]优选的，所述PWM信号执行模块包括PWM信号发生器、读写模块、定时器、计数器，所述定时器触发所述读写模块从所述存储单元读取特定位置的PWM信号特征值传输给所述PWM信号发生器，所述PWM信号特征值的位置由所述计数器的数值决定，所述PWM信号发生器根据所述PWM信号特征值生成相应的PWM信号，连续的N个所述PWM形成控制信号向所述驱动电路输出。
[0014]优选的，所述PWM信号特征值为脉宽值或占空比值。
[0015]本实用新型所提供的技术方案通过将多个PWM周期组合形成控制信号来对照明设备的亮度进行控制，采用了这样的设计之后，可以在提高PWM信号的频率同时不影响调光精度，同时通过组合方案的变化，还可以获得更多的调光等级，从而实现调光精度更高以及更为平顺柔和的调光效果。
【附图说明】
[0016]图1是现有PWM调光方法的波形示意图；
[0017]图2是符合本实用新型优选实施例的PWM调光装置的结构示意图；
[0018]图3是本实用新型PWM调光方法实施例一的流程图；
[0019]图4是本实用新型PWM调光方法实施例二的流程图；
[0020]图5是符合本实用新型优选实施例的PWM调光方法的波形示意图。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种PWM调光装置作进一步详细的说明。
[0022]请参考图2，图2所示是本实用新型提出的一种PWM调光装置的一个较佳实施例的结构示意图，该PWM调光装置包括调光信号接口电路1、控制电路2、驱动电路3、驱动电路输出接口电路4。调光信号接口电路I接收外部传来的调光控制信号并传送给控制电路2，由控制电路2对调光控制信号做解析，并产生控制信号传送到驱动电路3。该控制信号是由和调光控制信号相对应的特定占空比的多个PWM信号组合而成，并且循环输出，驱动电路依据PWM的占空比值输出对应的驱动电压电流值，并由驱动电源输出接口电路4输出给相应的光源。控制电路2可以由一些分离元件搭建而成也可以由一个MCU来实现。当然一个完整的调光装置还会包括电源、AC/DC电路等(图2中未示出)，这个可以根据实际实用情况作相应的配置。
[0023]本实用新型和现有调光系统的主要区别在于控制电路的处理方法。在现有的PWM调光装置中，一般控制电路通过对外部调光控制信号的运算获得一个单一的PWM占空比值，PWM信号发生器根据这个占空比输出PWM信号实现调光。但是这样就会出现如前文提到的一种问题，包括频闪、调光精度不够等。而本实用新型的解决方法是将多个PWM周期组合形成控制信号，本实用新型优选实施例中，在一个控制信号周期中各个PWM信号的占空比是不同的，如将占空比为3%和4%的PWM信号组合就可以获得原来不可能实现的占空比3.5%。采用这样的方式可以提高PWM的频率，如系统需要3.5%的亮度，直接通过PWM信号脉宽来进行的PWM频率至少要是这种组合方式的一半。另外，这样通过组合各种不同占空比的PWM信号的组合可以获得更多的调光等级。为了实现这样的方案，控制电路的结构也必须要作相应的改进，首先控制电路中必须要有一个运算模块21，该运算模块21输入为调光控制信号，输出为一个控制信号周期中各PWM信号的特征值，以及他们的排列顺序，这个PWM信号特征值可以表示为PWM信号的占空比，也可以表示成为PWM信号的脉宽。控制电路中还包括一个PWM信号执行模块23，该执行模块根据运算获得的PWM信号特征值逐个依次输出不同占空比或脉宽的PWM信号周期，形成最终的控制信号。即，PWM信号执行模块将一组PWM信号特征值循环输出，形成控制信号。运算模块21可以在每一个PWM信号周期向PWM信号执行模块23输出相应的PWM信号特征值，但是这样显然不够经济，因此在本实施例中，还包括一个存储单元22，运算模块21仅在检测到调光控制信号发生变化时进行一次运算，然后将运算结果写入存储单元22，所述存储单元22可以是一个硬件存储设备，也可以通过数组、栈、队列等数据结构来实现。而在PWM信号执行模块23中包括PWM信号发生器2301、读写模块2302、定时器2303及计数器2304，定时器2303设定定时时间等于PWM信号的周期时间，定时器2303走完设定的定时时间触发读写模块2302执行读写操作，读写模块2302从存储单元22读取和计数器2304数值相对应位置的PWM信号特征值，并将数据传送至PWM信号发生器2301，PWM信号发生器2301根据该特征值产生符合该特征值的PWM信号。在本实施例中一个控制信号由N个(N多2，N为正整数)PWM信号周期组成，定时器2303每走完一个定时时间计数器2304加1，到N时清零，当计数器2304完成从I到N的一个循环，PWM信号发生器2301产生N个PWM信号周期便完成了一个控制信号周期，控制信号周期的不断循环实现了调光控制。
[0024]下面就具体实施例的流程图对本实用新型的PWM调光方法进行说明，图3为实施例一的流程图，图5为根据本实用新型PWM调光方法获得的一个控制信号的波形图。这里先对PWM控制基本原理及图标做一下说明，PWM调光方法是通过PWM信号的高/低电平来开启/关断驱动电路3向负载输出驱动电压或驱动电流，从而实现不同的电压或电流输出实现对光源亮暗的调整，PWM信号为脉冲信号，周期为Tp，在本实施例中采用Buck/Boost型开关电源电路作为驱动电路，驱动电路3的周期表示为Td，为了实现可控的调光PWM信号周期1；为T ,的整数倍，PWM基础调光等级数L PWM=TP/Td, PWM信号的脉宽为Tw=p*Td (p为正整数，I < P ( Lpwm), P的不同选值形成不同的调光输出。在本实施例中，如图5所示，一个PWM信号周期Tp中包含5个驱动电路周期T d，Tw表示的是PWM信号的脉宽，PWM信号为高电平时驱动电路向负载输出电压或电流，PWM信号为低电平时驱动电路输出被屏蔽。当然也可以在低电平时输出电压，高电平时屏蔽信号，这个对本实用新型的调光方法没有影响。如前所述由于驱动电路的输出也是脉冲形式的，因此当Tw为Tp的10%到20%间变动时，时间输出的电压是不会发生变化的，所以在这个实施例中，可实现的调光等级实际上只有5级，Lpwm=5，通过让Tw包含1、2、3、4或5个驱动电源周期Td实现20%、40%、60%、80%、100%这5档调光等级，这里的百分比是指输出亮度和驱动电路可实现最大亮度的比值。很显然5个调光等级是不能满足我们的需要，当我们想增加调光等级又不想增加PWM信号周期Tp，我们采用的方法是用N个(N ^ 2，N为正整数)PWM信号周期组合编制成控制信号，如图5所示本实施例采用4个PWM信号周期编组成为一个控制信号周期T。，TC=N*TP,我们采用变量i标示一个控制信号周期中所述PWM信号周期的位置，I < i SN，Tw⑴表示控制信号周期中第i个PWM信号周期的脉宽，当采用不同的脉宽组合时就可以产生更多级的调光等级，图5中Tw(l)=2Td, Tw(2) =Tw(3) =Tw(4) =Td，这样控制信号周期T。中的实际有效工作时间t rff为该周期中各PWM信号周期的脉宽之和，teff=TW(l)+TW(2)+TW(3)+TW(4)=5Td，T。中一共包含20个Td，因此在这样一个控制信号周期T。中实际的光输出为5T d/20Td等于25%，这样就实现了原来无法实现的25%的调光等级，由4个PWM信号周期编组可实现的调光等级为N*LPWM，在本实施例中可以实现20级的调光等级。
[0025]—个完整的PWM调光方法流程如图3所示，包括三个步骤:
[0026]步骤A接收调光信号Lin;
[0027]步骤B计算所述控制信号周期内的所述N个PWM信号的组合序列，使所述N个PWM信号的组合可实现调光信号Lin所表达的调光等级；
[0028]步骤C由PWM信号执行模块实现PWM信号的组合输出形成控制信号。
[0029]在本实施例中步骤B计算的是第I到第N个P