CN105142266A - 一种可调光led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可调光LED驱动电路，包括主电路和控制电路，主电路包括依次连接的整流电路、LED驱动模块；控制电路包括电源参数检测模块、辅助电源、主处理器电路；还包括受纳控制电路，受纳控制电路包括串联于整流电路和LED驱动模块之间的开关电路以及连接于开关电路和主处理器电路之间的驱动电路；主处理器电路通过受纳控制电路对主电路的导通时间占空比进行控制，并进一步调节LED驱动模块的输出；本发明可消除供电波形失真，实现低功率区间的调光；可与目前市场上的可控硅调光开关广泛匹配，并具有成本低、无需重新布线、调节精度高、响应快、效率高、体积小、容易远距离操纵等优点。

Description

一种可调光LED驱动电路

技术领域

本发明涉及LED驱动电路领域，具体涉及一种可调光的LED驱动电路。

背景技术

LED以其高效、节能、工艺及用材环保等优点，已迅速普及，因LED发光与电流呈近似线性的关系，很适合作为调光光源，但是，如果采用的LED芯片不同，其内部布线结构和电路分布不同，其电流电压参数也不同，导致各生产厂商的光源对调光驱动的要求也相同，因此控制***和光源电器不匹配也成了行业内的通病。控制***和照明设备不配套，可能会造成灯光熄灭或闪烁，并可能对LED的驱动电路和光源造成损坏。又因为控制***和照明设备通常是相互独立的，产品由不同厂商在不同的装修阶段提供，其间还涉及到对布线的要求不同，使得困局难以解开。

市场上LED照明设备控制方式多种多样，在如图1所示的典型调光LED驱动电路中，可采用前沿切相可控硅调光器，具有与现有线路兼容，无需重新布线、调节精度高、效率高、成本低、体积小、容易远距离操纵等优点，在市场上占主导地，多数厂家的产品都是这种类型调光器。但是，前沿切相可控硅调光的调光范围小，原因是：可控硅的工作需要一定的维持电流，当光源所需电流小于维持电流时，可控硅截止，导致波形失真，引起主处理器电路误判而调低输出，进而导致所述波形进一步失真，直至输出被调到最低，可控硅截止，随着滤波电路内的电容放电到一定程度恢复了受纳电流的能力，可控硅导通，电路***短暂恢复正常后又再次进入恶性循环，以上过程循环往复导致灯具闪烁。如图2所示，波形A是未进行调光的驱动电路脉冲波形，波形B是进行前沿切相调光且未失真的驱动电路脉冲波形，波形C是调光失真的驱动电路脉冲波形。

现有的可控硅调光***被分为：调光开关、由调光驱动电路和光源组件组成的光源电器，调光驱动电路负责接收来自调光开关的供电电流，同时调节输出到光源的驱动电流，当光源的消耗不足以维持可控硅维持电流时，要么停止调光，要么接入功率耗散模块，在功率耗散模块中消耗电能以维持总输出功率，从而保证可控硅维持电流以继续调光，如图3所示。CN201510148552中公开的技术方案是通过在光源负载上并联电阻发热负载作为功率耗散模块，在低功率区调减光源功率的同时，通过调增电阻负载的发热功率消耗来维持总输出功率不下降，此方法可以获得较为理想的调光效果，但是能效较低，且发热导致的高温会极大地降低电路寿命。

发明内容

针对上述问题，本发明公开一种可调光LED驱动电路，包括主电路和控制电路，所述主电路包括依次连接的整流电路、LED驱动模块；所述整流电路与外接可控硅调光器连接，LED驱动模块与外接LED组件连接；所述控制电路包括电源参数检测模块、辅助电源、主处理器电路；所述辅助电源连接于整流电路输出端与主处理器电路之间，主处理器电路通过辅助电源从整流电路获取工作所需电源；其特征在于：还包括受纳控制电路，所述受纳控制电路包括串联于LED驱动模块和整流电路之间的开关电路以及连接于开关电路和主处理器电路之间的驱动电路；所述电源参数检测模块连接于整流电路输出端与主处理器电路之间，检测整流电路输出端的电气参数并输入主处理器电路，主处理器电路根据电源参数检测模块检测到的电气参数来控制LED驱动模块和驱动电路；当电源参数检测模块检测到整流电路输出端的电气参数不符合设定值要求时，主处理器电路通过驱动电路控制开关电路的通断，对主电路的导通时间占空比进行控制，并对所述电源参数检测模块的所测参数做相应取舍或补偿调整后用于控制LED驱动模块的输出。

所述整流电路输出端的电气参数包括电压和导通角。

优选的，还包括与整流电路连接的EMI滤波模块，外接可控硅调光器通过EMI滤波模块与整流电路连接。

进一步的，所述EMI滤波模块以电感为储能元件。

优选的，所述开关电路中以MOS管或三极管或可控硅为开关元件。

优选的，所述所述整流电路为桥式整流。

优选的，主处理器电路通过驱动电路控制开关电路中开关元件以周期性间隔关断，截除部分脉冲，主处理器电路仅在开关电路导通周期接收脉冲宽度检测信息，并据此调节LED驱动模块的输出。

优选的，主处理器电路通过驱动电路控制开关电路中开关元件以周期性间隔关断,对脉冲尾部实施截除，主处理器电路以截除的脉冲宽度修正所接收到的脉冲宽度，并据此调节LED驱动模块的输出。

优选的，主处理器电路通过驱动电路控制开关电路中开关元件以周期性间隔关断，截除部分脉冲，并对剩余脉冲尾部实施截除，主处理器电路仅在导通周期接收脉冲宽度检测信息，并加上被截除的脉冲宽度后用于调节LED驱动模块的输出。

优选的，主处理器电路通过驱动电路控制控制开关电路中开关元件以周期性间隔关断，截除部分脉冲，并对剩余脉冲中的一部分实施脉冲尾部截除，主处理器电路仅在导通周期接收脉冲宽度检测信息，对尾部被截除的脉冲宽度加补偿，并据此调节LED驱动模块的输出。

优选的，控制电路还包括与主处理器电路连接的负载匹配调节电路，可利用负载匹配调节电路进行手动调节，以更好的与不同负载匹配。

优选的，所述LED驱动模块包括依次连接的滤波电路、反激变换器、驱动输出电路，滤波电路与开关电路连接，驱动输出电路与接LED组件连接；滤波电路以电容为储能元件，还包括采样电路、MOSSFET驱动模块，采样电路、MOSSFET驱动模块并列连接于反激变换器与主处理器电路之间，采样电路对反激变换器的电气参数进行采样检测，并将检测结果输入主处理器电路。

本发明公开的技术方案通过在可调光LED驱动电路中增加受纳控制电路以控制主电路的导通时间占空比，消除供电波形失真，实现低功率区间的调光；可与目前市场上的可控硅调光开关广泛匹配，并具有成本低、无需重新布线、调节精度高、响应快、效率高、体积小、容易远距离操纵等优点；且无需功率耗散模块，以更加节能可靠的方式获得理想的调光效果，实现LED光源与现有控制***的无缝对接。

附图说明

图1是现有一种典型调光LED驱动电路的原理框图。

图2是采用前沿切相可控硅调光的脉冲波形对比图。

图3是现有带有功率耗散模块的调光LED驱动电路的原理框图。

图4是本发明可调光LED驱动电路的原理框图。

图5是本发明截除部分脉冲的波形图。

图6是本发明截除脉冲尾部的波形图。

图7是本发明截除部分脉冲并截除脉冲尾部的波形图。

图8是本发明截除部分脉冲及部分脉冲尾部的波形图。

图9是可手工调节负载功率匹配的实施方案原理框图。

图10是可自动检测调节负载功率匹配的实施方案原理框图。

图11带有负载匹配调节电路的实施例电路原理图。

图12是光耦隔离负载检测电路的实施例电路原理图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

如图4所示，本发明所述可调光LED驱动电路原理框图，包括主电路1和控制电路2，主电路1包括、整流电路12、LED驱动模块6；控制电路2包括主处理器电路21、电源参数检测模块22，辅助电源23；图中还标示了外接的可控硅调光器3和LED组件4。

相比于现有技术，本发明提供的可调光LED驱动电路中增加了受纳控制电路5，且电源参数检测模块22连接于整流电路输出端与主处理器电路之间，检测整流电路输出端的电气参数并控制辅助电源的通断。受纳控制电路5包括串联于LED驱动模块6和整流电路12之间的开关电路51，以及连接于开关电路51和主处理器电路21之间的驱动电路52；当电源参数检测模块22检测到整流电路12输出端的电气参数如电压和导通角低于设定值时，主处理器电路21控制开关电路51的通断，对整流电路12的输出脉冲进行控制，并进一步调节LED驱动模块6的输出。

主处理器电路21控制受纳控制电路5间歇性断开整流电路12向LED驱动模块6供电的电气连接，也即对主电路1的导通时间占空比进行控制，以保证开关电路51导通时LED驱动模块6有足够的受纳能力，从而避免因负载消耗小而使LED驱动模块6能够受纳的供电电流小于可控硅维持电流进而引起波形失真的现象发生。本发明提供的技术方案是在低功率区间以间歇但完整的波形供电取代现有技术的直接供电，避免因波形失真导致的LED闪烁。

本发明通过增加受纳控制电路5，通过开关电路51控制主电路1导通时间占空比，对整流电路输出脉冲进行控制，消除供电波形失真，实现低功率区间的调光。主处理器对整流电路输出脉冲的控制方法主要有以下两种：

如图5所示为截除部分脉冲的波形图，将多个脉冲的电能合并到较少脉冲中发送，主处理器电路仅在导通周期接收脉冲宽度检测信息，并据此调节反激变换器输出。由于脉冲电压和宽度不变，合并的结果是脉冲电流增大，从而避免了可控硅因电流不足发生的截止。

图6为截除脉冲尾部的波形图，截除宽度△的脉冲尾部（如图6虚线部分所示）后主处理器电路宽度W的实测脉冲没有失真的情况下，其效果是：将脉冲宽度为W+△的电脉冲压缩到宽度为W的脉冲中发送，以增加脉冲的期间电流，避免可控硅因电流不足维持导通而截止，主处理器电路以截除的脉冲尾部宽度△修正所接收到的实测脉冲宽度W，实现对可控硅导通宽度的还原，并据此调节反激变换器输出。

也可结合图5、图6所示脉冲控制方法派生出多种组合，图7为截除部分脉冲并截除脉冲尾部的波形图，图8为截除部分脉冲及部分脉冲尾部的波形图。

在图4所示基础上，如图9实施例所示，为了更好地与不同负载匹配，可以增加负载匹配调节电路26，该电路与所述主处理器电路21连接，用于手动调节负载；LED驱动模块6包括依次连接的滤波电路13、反激变换器14、驱动输出电路15，滤波电路13与开关电路51连接，驱动输出电路15与接LED组件4连接；滤波电路13以电容为储能元件，还包括采样电路25、MOSSFET驱动模块24，采样电路25、MOSSFET驱动模块24并列连接于反激变换器14与主处理器电路21之间，采样电路25对反激变换器14的电气参数进行采样检测，并将检测结果输入主处理器电路21。其具体实施例电路原理图如图11所示。

图11所示可调光LED驱动电路包括EMI滤波模块11、整流电路12、滤波电路13、反激变换器14、驱动输出电路15、主处理器电路21、电源参数检测模块22，辅助电源23、MOSFET驱动模块24、采样电路25；主处理器电路21包括控制芯片U1；整流电路12采用桥式整流；可调光LED驱动电路还包括由开关电路51和驱动电路52组成的受纳控制电路5、变换负载匹配调节电路26。

供电脉冲经过EMI滤波模块滤除高频干扰信号后，通过整流电路12整流，经整流后的供电脉冲通过辅助电源23向主处理器电路21供电，电源参数检测模块22检测整流电路12输出的供电脉冲的电气参数并输入主处理器电路21中，同时通过MOS管Q4控制辅助电源23的通断，主处理器电路21依据电源参数检测模块22检测的参数以及采样电路25从反激变换器14采集的参数，通过MOSFET驱动模块24对反激变换器14进行控制，整流电路12输出的电脉冲经过滤波电路13及反激变换器14进行滤波及反激变换后，从驱动输出电路15输出至LED组件。

开关电路51中包括一个MOS管Q1，驱动电路52中包括电阻R10、电阻R11，MOS管Q1的S极接地，D极连接至滤波电路，电阻R11连接主处理器电路21中控制芯片的OUTPUT_TR端，电阻R10接地，并同时与MOS管Q1的G极连接，通过控制MOS管Q1的通断来对整流电路12输出脉冲进行控制。负载匹配调节电路26包括电阻R20与R21以及一个与R20并联的电容C1，R20与R21的一端分别连接地端和VCC端，另一端同时与主处理器电路21中控制芯片的VT端连接，可通过调整中负载匹配调节电路26中R20与R21的配比达到调整匹配的目的。

图10、图12所示可调光LED驱动电路与图9、图11的不同之处在于，并未采用负载匹配调节电路26，而采用光耦隔离负载检测模块27分别与主处理器电路21和驱动输出电路15连接，用于检测负载信息，主处理器电路21据此检测信息自动匹配。光耦隔离负载检测模块27包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电容C2、发光二极管D1、三极管Q2和三极管Q3；发光二极管D1作为光耦的发射部；所述5个电阻的一端均与驱动输出电路15的正极输出端连接；电阻R31的另一端依次通过发光二极管D1、电容C2连接至三极管Q3的基极，电阻R33的另一端也与三极管Q3的基极连接，电阻R32的另一端与三极管Q2的集电极连接，电阻R34的另一端与三极管Q2的基极连接，电阻R35的另一端与三极管Q3的集电极连接，电容C3连接于三极管Q2基极和三极管Q3集电极之间，三极管Q2和三极管Q3的发射极接地.主处理器电路21中还包括光敏二极管D2，光敏二极管D2作为光耦的接收部，连接于主处理器电路21中控制芯片的VT端与地之间。光耦隔离负载检测模块27与主处理器电路21可集成在一个IC上。

Claims (10)

1.一种可调光LED驱动电路，包括主电路和控制电路，所述主电路包括依次连接的整流电路、LED驱动模块；所述整流电路与外接可控硅调光器连接，LED驱动模块与外接LED组件连接；所述控制电路包括电源参数检测模块、辅助电源、主处理器电路；所述辅助电源连接于整流电路输出端与主处理器电路之间，主处理器电路通过辅助电源从整流电路获取工作所需电源；其特征在于：还包括受纳控制电路，所述受纳控制电路包括串联于LED驱动模块和整流电路之间的开关电路以及连接于开关电路和主处理器电路之间的驱动电路；所述电源参数检测模块连接于整流电路输出端与主处理器电路之间，检测整流电路输出端的电气参数并输入主处理器电路，主处理器电路根据电源参数检测模块检测到的电气参数来控制LED驱动模块和驱动电路；当电源参数检测模块检测到整流电路输出端的电气参数不符合设定值要求时，主处理器电路通过驱动电路控制开关电路的通断，对主电路的导通时间占空比进行控制，并对所述电源参数检测模块的所测参数做相应取舍或补偿调整后用于控制LED驱动模块的输出。

2.依据权利要求1所述一种可调光LED驱动电路，其特征在于：还包括与整流电路连接的EMI滤波模块，外接可控硅调光器通过EMI滤波模块与整流电路连接。

3.依据权利要求2所述一种可调光LED驱动电路，其特征在于：所述EMI滤波模块以电感为储能元件。

4.依据权利要求1所述一种可调光LED驱动电路，其特征在于：所述开关电路中以MOS管或三极管或可控硅为开关元件。

5.依据权利要求1所述一种可调光LED驱动电路，其特征在于：所述整流电路为桥式整流。

6.依据权利要求1所述一种可调光LED驱动电路，其特征在于：主处理器电路通过驱动电路控制开关电路中开关元件以周期性间隔关断，截除整流电路输出的部分脉冲，主处理器电路仅在开关电路导通周期接收脉冲宽度检测信息，并据此调节LED驱动模块的输出。

7.依据权利要求1所述一种可调光LED驱动电路，其特征在于：主处理器电路通过驱动电路控制开关电路中开关元件以周期性间隔关断,对脉冲尾部实施截除，主处理器电路以截除的脉冲宽度修正所接收到的脉冲宽度，并据此调节LED驱动模块的输出。

8.依据权利要求1所述一种可调光LED驱动电路，其特征在于：主处理器电路通过驱动电路控制开关电路中开关元件以周期性间隔关断，截除整流电路输出的部分脉冲，并对剩余脉冲尾部实施截除，主处理器电路仅在导通周期接收脉冲宽度检测信息，并加上被截除的脉冲宽度后用于调节LED驱动模块的输出。

9.依据权利要求1所述所述一种可调光LED驱动电路，其特征在于：主处理器电路通过驱动电路控制控制开关电路中开关元件以周期性间隔关断，截除整流电路输出的部分脉冲，并对剩余脉冲中的一部分实施脉冲尾部截除，主处理器电路仅在导通周期接收脉冲宽度检测信息，对尾部被截除的脉冲宽度加补偿，并据此调节LED驱动模块的输出。

10.依据权利要求1所述一种可调光LED驱动电路，其特征在于：所述控制电路还包括与主处理器电路连接的负载匹配调节电路，可利用负载匹配调节电路进行手动调节，以更好的与不同负载匹配。