CN105430812B - 一种供电线路中的led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及供电线路中的LED驱动电路，包括：进线信号处理单元，接收供电电源进线信号，进行双向抗干扰滤波输出市电信号；将所述市电信号转换为含有脉动成分的直流电信号并输出；单级PFC反激开关转换单元，接收所述直流电信号与市电信号，进行PWM脉冲调制，得到低压直流信号并输出；自控信号调理与执行单元，接收所述直流电信号与市电信号，输出根据供电线路的电气特征实时改变的驱动功率信号；输出电压电流检测单元，接收所述低压直流信号与驱动功率信号，向单级PFC反激开关转换单元输出反馈控制信号。该电路通过在合理范围内调整集中稳压供电设备的输出电压值，将控制信息承载于供电线路上，同时仍保持新稳压值条件下的稳压功能。

Description

一种供电线路中的LED驱动电路

技术领域

本发明涉及LED驱动电路，尤其涉及利用照明供电线路兼做灯控信息的LED驱动电路。

背景技术

LED照明技术近年来取得了长足的进步与发展，以其很高的发光效率、无与伦比的长寿特性、优良的光色、驱动的方便与灵活而受到用户的好评。虽然在推向市场的初期曾有过一段时间的争议，但现在通过不断地发展完善，已迅速被广大用户所接受，并迎来了普及推广的高潮。

LED照明技术应用范围广阔，不仅可以在家庭中应用，还可以广泛应用于广场、商场、学校、路灯、机场、桥梁等公共照明场合，得益于其灯具的发光效率很高，可以大大减少能源的热损耗，实现城市照明领域的绿色低碳环保，还能通过引入智能调光控制技术与设备，根据实际需要对光强进行实时、灵活的管理控制，进一步挖掘LED照明技术的节电潜能，并使城市照明达到更高的智能化水平。

要想对光强进行控制，目前惯用的方式有两种：

一种是预编程序控制方式，即把预期的光强与时间的关系曲线作成“照明运行图”，并编程下载到LED驱动器内的嵌入式微处理器中，然后在每天加电后，灯具都在微处理器的控制下，根据所处的不同时段选择不同的照明功率，即自动的严格遵循预定的照明运行图工作，这种方式简单方便，但必需事先对照明需求进行仔细认真的摸底、分析与规划，一旦编程确定后，再想修改就相当麻烦。

另一种是实时通信控制方式，不但可以将上述“照明运行图”通过信号在线传输方式根据需要随时下载到LED驱动器内的嵌入式微处理器中，还可以根据特殊需求，随时人工干预微处理器的工作，进而立即改变灯具的运行状态，即达到脱离“照明运行图”而灵活进行即时操控的目的。如果再加上灯具运行状态的反馈信息处理，才能真正称得上现代智能化的照明监控管理。

上述第二种可控照明管理***具有一个很明显的特点，即需要一套与嵌入式微处理器进行实时通信的信息传输回路，这套信息传输回路可以是有线的，例如电力线载波、RS485工业控制总线等，也可以是无线的，例如点对多点的射频传输、点对点RF接力、zigbee无线组网等。但是，目前这些常用的传输方式都必需在原有灯具***之外，另敷设通信线缆或配备无线通信传输***设备，而且由于通信***设备都独立于灯具，和灯具之间还必需通过诸如0-10V电压控制接口、4-20mA电流环路控制接口或其它数字控制接口才能相连，实现对灯具的实时控制。

发明内容

本发明目的在于克服以上现有技术之不足，提出一种利用照明供电线路兼做灯控信息的LED驱动电路，完全避免另架设通信线路的技术路线和方法，以克服目前常用的各种控制方法的繁琐和不足，简洁方便地实现对LED公共照明灯具实现快速、实时的控制，具体由以下技术方案实现：

所述供电线路中的LED驱动电路，包括：

进线信号处理单元，接收供电电源进线信号，进行双向抗干扰滤波输出市电信号；将所述市电信号转换为含有脉动成分的直流电信号并输出；

单级PFC反激开关转换单元，接收所述直流电信号与市电信号，进行PWM脉冲调制，再经高频变压器降压处理及二次整流滤波后，得到低压直流信号并输出；

自控信号调理与执行单元，接收所述直流电信号与市电信号，输出根据供电线路的电气特征实时改变的驱动功率信号；

输出电压电流检测单元,接收所述低压直流信号与驱动功率信号，将所述接收的信号分别对应地通过串联在直流输出回路中采样电阻、直流输出端设置的电阻分压器得到电流采样值与电压采样值，电流、电压采样值再经放大处理后向所述单级PFC反激开关转换单元输出反馈控制信号。

所述供电线路自控调光式LED驱动电路的进一步设计在于，还包括隔离式恒压限流闭环反馈单元，该单元接受所述反馈控制信号经放大后形成误差信号，再将所述误差信号通过线性光耦合器合路后，送入单级PFC反激开关转换单元，实现闭环反馈。

所述供电线路自控调光式LED驱动电路的进一步设计在于，所述单级PFC反激开关转换单元包括整流、滤波功能块、反激开关转换器以及有源功率因数校正功能块，

所述有源功率因数校正功能接收进线信号处理单元输出的直流电信号，并进行斩波使进线信号的电流与进线电压同频同相，输出含有工频脉动成分的直流电信号；

所述反激开关转换器用于对含有工频脉动成分的直流电信号进行PWM脉冲调制，得到所述含有工频脉动成分的直流电信号，再经高频变压器隔直与降压处理，最后经所述整流、滤波功能块的二次整流滤波后，得到所述低压直流输出。

所述供电线路自控调光式LED驱动电路的进一步设计在于，所述隔离式恒压限流闭环反馈单元中，反馈控制信号通过三个误差放大器TL431放大形成误差信号，分别为IC4、IC5、IC6，其中IC4为电压误差放大器，IC6、IC5共同构成电流误差放大器，IC4、IC5、IC6的负输入端分别内置有一个精密2.5V稳压源，输出端分别设置有一个扩流三极管，IC5、IC4的阴极直接相连，接于光耦OPT1的内部发光管负极，IC5、IC4的阳极与阳极也直接相连，接于所述直流输出采样电阻的一端，IC6的阴极通过分压电阻接于光耦OPT1的内部发光管正极。

所述供电线路自控调光式LED驱动电路的进一步设计在于，所述单级PFC反激开关转换单元包括PWM开关控制芯片IC2、二极管D2、D3、D5、开关管Q1、电容C5、C11、以及电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R9、R11、R12，Q1的源极通过电阻R11接地，Q1工作电流经过R1时形成的压降作为电流取样信号，送到IC2的4脚，用于实现功率管的过流保护，Q1的栅极受控于IC2，通过电阻R9、D3的并联电路连接到IC2的7脚，IC2的1脚为调整电压输入端，所述进线信号处理单元的输出端经电阻R2、R3及R4取样分压后连接IC2的3脚，D5的正极通过电阻R12连接到IC2的5脚，IC2的8脚通过R5、R6与C5的正极相连，Q1工作形成的脉冲电流经变压后由二极管D2进行二次整流，再通过C11平滑滤波后，经直流输出端送往LED灯具。

所述供电线路自控调光式LED驱动电路的进一步设计在于，所述输出电压电流检测单元包括电阻R21与电阻R22，R21、R22跨接在该单元的反馈控制信号输出端的正极输出与负极GND2之间，R22上端的分压点与IC4的参考电极端相连，实现电压采样。

所述供电线路自控调光式LED驱动电路的进一步设计在于，所述输出电压电流检测单元中还包括R14，R14串联在负极GND2与实际的直流输出端负极GND之间，实现电流采样。

所述供电线路自控调光式LED驱动电路的进一步设计在于，自控信号调理与执行单元包括微处理器IC1、光耦OPT2、光耦OPT3、电容C9、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R31、电阻R32、高频变压器、二极管D6整流、电容C10以及设有线性三端稳压器IC3，IC3输出的+5V电压送到IC1的20脚，电容C9、电阻R23串联并接入+5V辅助电源与地之间，串联的连接点与IC的1脚相连，IC1的7脚、6脚分别对应地连接到光耦OPT2和光耦OPT3的内部发光二极管的负极，该两只发光二极管的正极则分别通过电阻R29、R30连接到+5V电源端，光耦OPT2、OPT3内部光敏三极管的集电极分别对应地通过R31、R32连接到所述IC4的参考电极上，光耦OPT2内部光敏三极管的发射极与光耦OPT3内部光敏三极管的发射极相连，并接至IC4的阳极，R31、R32分别对应地与OPT2、OPT3中的光敏三极管串联后再与R22并联。

所述供电线路自控调光式LED驱动电路的进一步设计在于，进线信号处理单元包括电感L1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、保险丝F1以及整流桥电路，所述C1、C2分别跨接于L1的两端，所述C3、C4串接再并接于整流桥电路的输入端，C3、C4的串接点连接于保护地端，用于滤除电源输入线路上的共模干扰，所述F1连接于电源L线输入端和C1的正极之间用于过流保护。本发明的优点如下：

本发明对常见的单级PFC反激式开关电源进行深入的技术改造，一方面引入微处理器，对进线电源的电气参量进行连续不断的采样分析，随时识别电气参量变化所隐含的控制信息，另一方面在恒流恒压的闭环反馈控制回路中引入可调接口，根据需要，微处理器可以通过该接口对驱动器输出采样电路进行快速结构参数调整，在基准源不变的前提下，得以实现恒压、限流整定数值的按需变化，从而达到改变调整灯功率的目的。

本发明涉及的LED驱动器与集中稳压供电设备配合使用，远程照明控制中心根据需要的实时控制信息，通过在合理范围内调整集中稳压供电设备的输出电压值，将控制信息承载于供电线路上，同时仍保持新稳压值条件下的稳压功能。

附图说明

图1是本发明专利提出的供电线路自控调光式LED驱动器的结构框图。

图2是本发明专利提出的供电线路自控调光式LED驱动器的一个实施例。

图3是TL431的符号及内部等效原理图。

具体实施方式

下面对本发明方案进行详细说明。

如图1，该LED驱动电路包含：A进线信号处理单元、B单级PFC反激开关转换单元、C输出电压电流检测单元、D隔离式恒压限流闭环反馈单元以及E自控信号调理与执行单元。其中各个部分的功能如下：

A进线信号处理单元

该部分接于LED驱动器的供电电源进线和单级PFC反激开关转换单元之间，进线滤波环节进行双向抗干扰滤波，既隔离电网杂波对驱动器的影响，又隔离驱动器内部电子元件工作时产生的谐波对电网的污染。经滤波后的市电在整流环节转换为含有脉动成分的直流电，提供给单级PFC反激开关转换单元，为实现对市电输入的功率因数校正做准备。浪涌保护环节是由进线滤波环节中配备的某些浪涌保护性元件组成，用于吸收供电电源中过高的瞬时电脉冲或将其泄放入地。

B单级PFC反激开关转换器

PFC反激开关转换器接于“进线信号处理单元”和“输出电压电流检测单元”之间，实现DC-DC转换以及初次级间的隔离。

PFC反激开关转换器是LED驱动器的核心部件。单级PFC反激开关转换器是由两级PFC反激开关转换器简化而成。传统的PFC电路一般安排在反激开关转换器电路之前，二者形成串联关系，其中PFC即“有源功率因数校正”，该技术根据特定的规律对整流环节提供的直流电压进行斩波，输出含有工频脉动成分的直流电信号，可迫使进线电流达到与进线电压同频同相，且波形保持与进线正弦电压波形一致，以实现功率因数近似为1的理想状态；另一方面反激开关转换器用于对PFC级处理后的直流电进行PWM脉冲调制，得到含有工频脉动成分的直流电信号，再经高频变压器降压处理及二次整流滤波后，得到所需的低压直流输出，是一个DC-DC转换处理过程。

两级PFC反激开关转换器每级都需要一只功率开关管，而这里采用的“单级PFC反激开关转换器”，则是将二者的功能融为一体，利用一只功率开关管配合***元器件，即可同时完成原来需要两只功率开关管才能实现的功能。电路的特殊架构还省去了整流环节后用于平滑滤波的一只高压电解电容，因此，单级PFC反激开关转换器结构简单，功耗较低，使设备可靠性提高，寿命更长。但对功率开关管及低压侧二次整流滤波的要求较高。

C输出电压电流检测单元

LED发光管工作电流与发光强度之间近似为线性关系，而LED发光管对工作电压的稳定性非常敏感，其原因在于它的V-I特性曲线斜率很大，微小的供电电压变化即可引起电流的较大改变，另外，LED灯并非普通电阻负载，其特性曲线还会随着温度变化发生较的大水平位移，即使供电电压非常稳定，也不能保证电流同等稳定，因此，LED驱动电源不仅必须首先具有直流稳压电源的基本稳压特性，还必需同时具有检测并稳定工作电流的能力。输出电压电流检测单元正是为这一目的而设的。输出电压的检测通过在直流输出端设置的电阻分压器得到电压采样值，输出电流的检测则是在直流输出回路中串联采样电阻，电阻端电压即为电流采样值。两个采样值经放大处理后，作为反馈控制信号对PFC反激开关转换器的输出进行控制，达到稳压稳流目的，同时也实现了对设备和灯具的保护。

当负载电流低于稳流阈值时，驱动器以稳压方式运行；而当负载电流达到稳流阈值或有超过稳流阈值倾向时，驱动器平滑过渡为稳流方式运行。需要说明的是，基本的稳压阈值与稳流阈值不仅可以通过调整各自的整定电位器进行设定，还可以在微处理器控制下通过改变上述电阻分压器的分压比或电流采样处理回路的放大率来设定。

D隔离式恒压限流闭环反馈单元

隔离式恒压限流闭环反馈单元接于“输出电压电流检测与保护”回路与“单级PFC反激开关转换器”的PWM/PFC控制芯片之间，用于控制信号的隔离传输。

为了使用上的安全与方便，减小干扰信号对整机稳定性的不良影响，LED驱动器的交流供电回路与直流输出回路必须是完全隔离的。为了构成输出与输入回路之间的闭环反馈，必须通过光耦合器一类的器件实现控制信号的隔离传输。这里采用线性光耦合器，将来自误差放大器的电压与电流反馈信号在光耦初级进行合路，并将次级得到的信号送入反激开关转换器的PWM控制芯片，用于改变其输出脉冲的参数以稳定驱动器的直流输出。

E自控信号调理与执行单元

该单元有别于一般的LED驱动器，对LED灯具提供驱动的电源功率是可以实时改变的，而且这种改变不需要附加任何的通信线路或通讯设备，只要接到配套的可调交流稳压电源送来的供电线路上即可实现。

自控信号调理与执行单元接于供电进线电路与电压电流检测回路之间，用于根据供电线路的电气特征来控制驱动器输出的恒压恒流阈值，进而完成对LED灯具运行功率的管控。自控信号调理与执行单元的核心是嵌入式微处理器，该器件利用其前向通道对供电进线电路的电气参数进行采样，经过分析与计算处理后，得到应提供给LED灯具的驱动功率代码，然后通过后向通道驱动执行机构，对恒压限流闭环反馈回路进行结构转换，进而改变电压取样与电流取样值，完成对LED灯具的驱动功率的整定与调控。

下面结合图2中的实施例，详细说明本发明专利的技术实施情况。

其中A进线信号处理单元与B单级PFC反激开关转换器如下：

供电电源进行线自J1引入，压敏电阻RV1用于吸收可能出现的电压浪涌，保险丝F1用于过流保护。电感L1、电容C3、C4用于滤除电源输入线路上的共模干扰，电容C1与C2则用于滤除差模干扰。然后，将滤波处理后的交流电源送到桥式整流器B1的1、3端进行全波整流，成为具有脉动成分的直流电负极接地，正极通过高频变压器T1的初级线圈加到主VMOS开关管Q1的漏极上。主VMOS开关管Q1的源极通过电阻R11接地，Q1工作电流经过R1时形成的压降作为电流取样信号，送到PWM开关控制芯片IC2(SA7527)的第4脚，用于实现功率管的过流保护；开关管Q1的栅极受控于IC2，即通过电阻R9、D3的并联电路连接到芯片IC2的控制输出端(7脚)。IC2的第1脚为调整电压输入端，改变该脚的电压即可控制芯片的工作状态。由于IC2需要根据进线整流后的直流脉动电压波形来实现PFC校正，所以将整流器的输出(C5上端)经电阻R2、R3及R4取样分压后，从分压点(R4上端)引出并送到IC2第3脚。IC2的开关驱动还需要检测高频变压器内磁通的归零点，为此，将高频变压器T1的次级线圈(与二极管D5正极的连接点)通过电阻R12连接到IC2第5脚。IC2的自身供电为第6脚(负极)接地，而正极第8脚有两条供电回路，一条取自整流桥输出点即C5上端+250V处，经电阻R5和R6降压后送第8脚，供加电启动时应用，另一条取自高频变压器的辅助电源输出端，即线圈N3经二极管D5整流、电阻R15及电容C12滤波后提供的直流电源正极VF处，同样送IC2第8脚，作为电路正常起振后IC2的长期工作电源。开关管Q1工作形成的脉冲电流经变压器转换为所需电压等级后，经次级线圈N2输出，由二极管D2进行二次整流，C11平滑滤波后，经直流输出端送往LED灯具。

C输出电压电流检测回路用于对直流输出的电压、电流进行采样，作为监控调整的依据。其中对电压的采样是通过分压电阻R21和R22实现的，它们跨接在正极输出与负极GND2之间，分压点(R22上端)连接到“三端可调分流基准电压源”IC4(TL431)的参考电极端，实现电压采样；对电流的采样则是通过串联在负极输出回路中的电流采样电阻R14来完成，R14的左端连接GND2，右端连接点为GND，GND是实际的直流输出端负极，因此，流过负载的电流必须全部经过R14，从而实现电流采样。

D隔离式恒压限流闭环反馈与保护回路，用于根据电压电流检测回路的采样值得到放大后的误差信号，并将此信号通过光电耦合器隔离传输至PWM开关控制芯片，实现闭环反馈以达到对直流输出的恒压、限流控制目的。本实施例中的电压和电流误差放大器均由“三端可调分流基准电压源”TL431构成，其中IC4担任电压误差放大器，而IC6、IC5共同构成电流误差放大器。

TL431的符号及内部等效原理图如图3所示。由图可知，TL431可等效为一个高增益运算放大器，并在放大器的负输入端内置了一个精密2.5V稳压源，在放大器的输出端设置了一个扩流三极管，放大器的正输入端相当于器件的参考电极，上述扩流三极管的集电极相当于器件的阴极，而扩流三极管的发射极相当于器件的阳极。当器件被作为闭环反馈回路中的一个环节时，如果把前述输出电压检测回路的分压点连接到TL431的参考电极，即连接到高增益运算放大器的正输入端时，由于高增益运算放大器的负输入端被内部精密稳压源稳定钳位于2.5V电压，根据闭环调整理论，必然会使分压点得到的实际电压趋同于2.5V，则被分压的总电压即被两个分压电阻的阻值所确定，也就是说，输出电压被确定在：U0/2.5V＝(R21+R22)/R22。

稳压环路的调控过程

在本实施例中，线性光耦OPT1电流传输比为1:1，在这里既隔离了初次级两边的电气连接，又能有效地实现初次级间有用电信号的传输。线性光耦OPT1内部发光管正极连接直流输出正极端，发光管的负极连接于IC4的阴极，IC4的阳极接GND2，构成隔离控制的初级侧。当外界条件改变或线路元器件特性发生漂移导致直流输出正极端电压出现增高趋势时，R21和R22分压点的电压将偏离2.5V随之增高，由于分压点接在运放的同名输入端，运放的输出也趋于升高，运放输出端内置三极管内阻降低，使得流过光耦OPT1发光二极管的电流增大，经光耦隔离传输后，作为光耦次级负载的电阻R16上端电压将趋于增高，该变化经R7传输至芯片IC2第1脚，经芯片内部处理后，第7脚输出的驱动脉冲占空比减小，致使Q1电流开通时间减少，引起高频变压器次级D2的直流输出趋于下降。这样一系列闭环调控的结果，将使直流输出电压保持稳定。反之，如果外界条件改变或线路元器件特性发生漂移导致直流输出正极端电压出现降低趋势时，上述调控过程将呈现相反方向的变化，同样使直流输出电压保持稳定。

稳流环路的调控过程

在本实施例中，稳流环路的调控过程比稳压环路的调控过程略复杂一些。稳流环路的调控元件IC5也是一只“三端可调分流基准电压源”TL431,与稳压环路的调控元件IC4相同。元件IC5、IC4的阴极直接相连，接于光耦OPT1的内部发光管负极，IC5、IC4的阳极与阳极也直接相连，接于直流输出取样电阻R14的左端(GND2)，根据它们这种十分相似的接法可以看出，它们的闭环控制过程也是十分相似的。另有一只TL431(IC6)用于产生一个2.5V的基准电压，并经电位器W1和电阻R19分压后，产生了一个相对于GND地端来说略小于2.5V的电压，并将此电压送到稳流环路的调控元件IC5的参考端上。注意，由于取样电阻R14是串接于输出负端，负载电流流经取样电阻R14的方向是从右向左，回流到线圈N2下端，如果以GND端作为真正的0V参考点，R14的左端(GND2)处则是一个数值不大的负电压。(举例来说，假设R14为0.1欧姆，负载电流2A，则R14的左端GND2处的负电压为：-2A×0.1＝-0.2V)。如果调整W1使W1和R19分压点的电压相对于GND达到2.3V，即IC5的参考端电压为2.3V时，由于IC5的阳极是接在GND2处的，它的参考端相对于阳极的电压就已经达到2.5V，即达到了稳流或限流的起控点。如果此时外界条件、负载等发生改变或线路元器件特性发生漂移，导致输出电流趋于增大时，GND2端负压的绝对值趋于增大，使IC5参考端相对于阳极的电压也趋于增大，这就导致产生了与稳压环路电压升高时十分类似的调控过程，使输出电流保持稳定。

如果情况相反，负载等发生改变或线路元器件特性发生漂移是导致输出电流趋于减小，则有两种可能，一种是IC5参考端相对于阳极的电压虽然趋于减小，但仍超过2.5V基准值，这时在环路控制下输出电流继续保持稳定的限流值；另一种是IC5参考端相对于阳极的电压减小至2.5V基准值以下，此时IC5基本退出控制环路，电路退化到只受控于IC4的单纯稳压状态。

从上述分析可以看出，虽然IC4、IC5的基准电压2.5V是不能改变的，但是只要在合理范围内改变电压取样回路中R21、R22的分压比，就可以方便的改变直流输出电压的稳压值；同样，在合理范围内改变电流比较回路中W1、R19的分压比，就可以方便的改变直流输出电流的限流值。在本发明中，正是应用这种方法，对电路结构进行了创新，使LED驱动器可以在微处理器的管控下按需调整灯具的发光功率。

E自控信号调理与执行单元

该单元对LED灯具提供驱动的电源功率是可以实时改变的，而且这种改变不需要附加任何的通信线路或通讯设备，只要接到配套的可调交流稳压电源送来的供电线路上即可实现。

如图2，回路中J3引入经抗干扰滤波后的交流电压信号，经串联电阻R24、R25限流后，由全桥整流器B2整流、电容C21平滑滤波后，得到与输入电源电压成正比的采样信号，经电阻R27、R28适当分压后，送达微处理器IC1的A/D转换器输入端14脚，供微处理器进行处理。

由于主回路中也有全桥整流器，也可以从主回路全桥整流器的直流输出端经适当的分压处理后取得进线电压采样信号，但必须考虑加强隔离，尽可能减少对主回路的影响，防止造成主回路的工作条件和工作状态的改变。

微处理器的工作电源取自前述高频变压器的N3线圈，经二极管D6整流、电容C10平滑滤波后，得到15V左右的直流辅助电源，为减少纹波干扰保障微处理器供电稳定，设有线性三端稳压器IC3(78L05)，C17、C18分别为输入、输出端滤波电容，IC3输出的+5V电压送到微处理器电源引脚20脚。电容C9、电阻R23串联并接入+5V辅助电源与GND1之间，其串联连接点送微处理器复位引脚1脚。微处理器的第7脚、第6脚分别连接到光耦OPT2和光耦OPT3的内部发光二极管的负极，而该两只发光二极管的正极则分别通过电阻R29、R30连接到+5V电源端。光耦OPT2内部光敏三极管的集电极经串联电阻R31连接到前述三端可调分流基准电压源IC4的参考电极上，光耦OPT3内部光敏三极管的集电极经串联电阻R32也连接到IC4的参考电极上；光耦OPT2内部光敏三极管的发射极与光耦OPT3内部光敏三极管的发射极直接相连，共同接至IC4的阳极(GND2)。由图2可以看出，电阻R31与OPT2中的光敏三极管串联后是直接并联于电阻R22上的，电阻R32与OPT3中的光敏三极管串联后也是直接并联于电阻R22上的，利用对两只光耦的开关控制，可以使R31、R32以4种不同的组合方式与电阻R22并联，也就间接改变了输出电压采样的分压比，进而实现了对输出电压的调整控制。

具体的，当微处理器I/O输出引脚仅有第7脚为低电平时，OPT2的发光管通电发光，内部的光敏三极管导通，R31被并接到R22上，使R22阻值减小，分压比增大，输出直流电压上升；同理，当微处理器I/O输出引脚仅有第6脚为低电平时，R32被并接到R22上，使R22阻值减小，合理选择R31、R32的阻值，使两者的阻值不一致，可使分压得到4档适用的数值，即得到了四种不同的LED灯功率。

微处理器的其它引脚，其中第10脚接至电源地(GND1),第2脚RXD、第3脚TXD用于对微处理器下载应用程序，第4、第5脚之间连接晶体振荡器JT1，为微处理器提供工作时钟。

送达微处理器IC1的A/D转换器输入端14脚的进线电压采样信号，在微处理器中进行模数转换，然后由处理器对转换结果数据进行分析。由于进线电压由配套工作的集中稳压器提供，不仅工作电压可以根据要求整定，而且可以保证在整定范围内工作电压保持恒定不变。每台LED驱动器根据对A/D转换结果的分析，即可计算出照明控制中心的意图，进而采用前述方法通过后向输出通道实现对灯功率的控制。

Claims (7)

1.一种供电线路中的LED驱动电路，其特征在于包括：

进线信号处理单元，接收供电电源进线信号，进行双向抗干扰滤波输出市电信号；将所述市电信号转换为含有脉动成分的直流电信号并输出；

单级PFC反激开关转换单元，接收所述直流电信号与市电信号，进行PWM脉冲调制，再经高频变压器降压处理及二次整流滤波后，得到低压直流信号并输出；自控信号调理与执行单元，接收所述直流电信号与市电信号，根据供电线路的电气特征生成实时改变的驱动功率信号并输出该信号；

输出电压电流检测单元,接收所述低压直流信号与驱动功率信号，将低压直流信号与驱动功率信号分别对应地通过串联在直流输出回路中采样电阻、直流输出端设置的电阻分压器得到电流采样值与电压采样值，电流、电压采样值再经放大处理后向所述单级PFC反激开关转换单元输出反馈控制信号；

隔离式恒压限流闭环反馈单元，所述隔离式恒压限流闭环反馈单元接受所述反馈控制信号经放大后形成误差信号，再将所述误差信号通过线性光耦合器合路后，送入单级PFC反激开关转换单元，实现闭环反馈；

所述隔离式恒压限流闭环反馈单元中，反馈控制信号通过三个误差放大器TL431放大形成误差信号，分别为IC4、IC5、IC6，其中IC4为电压误差放大器，IC6、IC5共同构成电流误差放大器，IC4、IC5、IC6的负输入端分别内置有一个精密2.5V稳压源，输出端分别设置有一个扩流三极管，IC5、IC4的阴极直接相连，接于光耦OPT1的内部发光管负极，IC5、IC4的阳极与阳极也直接相连，接于所述采样电阻的一端，IC6的阴极通过分压电阻接于光耦OPT1的内部发光管正极。

2.根据权利要求1所述的供电线路中的LED驱动电路，其特征在于所述单级PFC反激开关转换单元包括整流、滤波功能块、反激开关转换器以及有源功率因数校正功能块，

所述有源功率因数校正功能块接收进线信号处理单元输出的直流电信号，并进行斩波使进线信号的电流与进线电压同频同相，输出含有工频脉动成分的直流电信号；

所述反激开关转换器用于对含有工频脉动成分的直流电信号进行PWM脉冲调制，得到所述含有工频脉动成分的直流电信号，再经高频变压器隔直与降压处理，最后经所述整流、滤波功能块的二次整流滤波后，得到所述低压直流输出。

3.根据权利要求2所述的供电线路中的LED驱动电路，其特征在于所述单级PFC反激开关转换单元包括PWM开关控制芯片IC2、二极管D2、D3、D5、开关管Q1、电容C5、C11、以及电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R9、R11、R12，Q1的源极通过电阻R11接地，Q1工作电流经过R1时形成的压降作为电流取样信号，送到IC2的4脚，用于实现功率管的过流保护，Q1的栅极受控于IC2，通过电阻R9、D3的并联电路连接到IC2的7脚，IC2的1脚为调整电压输入端，所述进线信号处理单元的输出端经电阻R2、R3及R4取样分压后连接IC2的3脚，D5的正极通过电阻R12连接到IC2的5脚，IC2的8脚通过R5、R6与C5的正极相连，Q1工作形成的脉冲电流经变压后由二极管D2进行二次整流，再通过C11平滑滤波后，经直流输出端送往LED灯具。

4.根据权利要求3所述的供电线路中的LED驱动电路，其特征在于所述输出电压电流检测单元包括电阻R21与电阻R22，R21、R22跨接在输出电压电流检测单元的反馈控制信号输出端的正极输出与负极GND2之间，R22上端的分压点与IC4的参考电极端相连，实现电压采样。

5.根据权利要求4所述的供电线路中的LED驱动电路，其特征在于所述输出电压电流检测单元中还包括R14，R14串联在负极GND2与实际的直流输出端负极GND之间，实现电流采样。

6.根据权利要求4所述的供电线路中的LED驱动电路，其特征在于自控信号调理与执行单元包括微处理器IC1、光耦OPT2、光耦OPT3、电容C9、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R31、电阻R32、高频变压器、二极管D6整流、电容C10以及设有线性三端稳压器IC3，IC3输出的+5V电压送到IC1的20脚，电容C9、电阻R23串联并接入+5V辅助电源与地之间，串联的连接点与IC的1脚相连，IC1的7脚、6脚分别对应地连接到光耦OPT2和光耦OPT3的内部发光二极管的负极，该两只发光二极管的正极则分别通过电阻R29、R30连接到+5V电源端，光耦OPT2、OPT3内部光敏三极管的集电极分别对应地通过R31、R32连接到所述IC4的参考电极上，光耦OPT2内部光敏三极管的发射极与光耦OPT3内部光敏三极管的发射极相连，并接至IC4的阳极，R31、R32分别对应地与OPT2、OPT3中的光敏三极管串联后再与R22并联。

7.根据权利要求1所述的供电线路中的LED驱动电路，其特征在于进线信号处理单元包括电感L1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、保险丝F1以及整流桥电路，所述C1、C2分别跨接于L1的两端，所述C3、C4串接再并接于整流桥电路的输入端，串接点接保护地端，用于滤除电源输入线路上的共模干扰，所述F1连接于进线L端与C1的正极之间，用于过流保护。