CN106793317B - 调光电路、调光方法及led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调光电路、调光方法及LED驱动电路，本发明在调光器调光的基础上，根据所述调光信号，产生多个与多路负载对应的电流参考信号，以改变各路负载电流的比例，从而实现色温的调节；调光信号可用以表征调光器开关切换或调光速度变化，锁存当前各路负载电流的比例或锁存一个预设的负载电流比例。本发明可直接通过调光器来调节色温，无需使用MCU，兼容性好，且降低了成本。

Description

调光电路、调光方法及LED驱动电路

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种调光电路、调光方法及LED驱动电路。

背景技术

调光器被广泛应用于照明领域，以可控硅调光器(TRIAC)为例，通过对其导通角度的调节，从而调节负载的输入电压，负载电流相应变化以实现调光。LED在替代传统光源的过程中，能够兼容可控硅调光的应用，因此可控硅调光器同样能够应用在LED驱动电路中。

在现有技术中，可控硅调光器虽然实现了LED的调光，但在色温调节的应用场合，则无法通过可控硅调光器进行色温调节。如图1所示，示意了应用可控硅调光器的现有技术之LED驱动电路，LED1和LED2为两个并联的负载，分别为冷暖光色，通过可控硅调光器调节LED1和LED2的输入电压，从而相应地调节其平均输出电流，但仅通过可控硅导通角的调节不影响LED1和LED2的色温。因此，需要另行设置色温调节电路，主要通过单片机(MCU)调节两路负载的占空比，即分别控制开关S1和S2的通断来调节占空比，从而实现色温调节。

上述仅以可控硅为例来阐述现有的调光技术，但其存在的技术问题普遍存在于大多数的调光器。可见，在上述现有技术中，由于设置了MCU，需要设置相应的通讯模块与之配合，例如，蓝牙、wifi等模块，***成本较高；且无法使用调光器同时实现调节光的亮度和调节色温。

发明内容

提供一种采用可控硅调光器来实现色温调节的调光电路、调光方法及LED驱动电路，用以解决现有技术存在的无法采用可控硅调节，且成本较高的技术问题。

本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的调光电路，包括参考信号产生电路，所述参考信号产生电路接收调光信号，所述参考信号产生电路产生多个与多路负载对应的电流参考信号，所述的电流参考信号表征相应负载的参考电流，根据所述的电流参考信号，以调节各路负载电流的比例。

可选地，所述的多路负载分别串联有线性调节电路，所述的线性调节电路通过采样相应路负载的负载电流，并与电流参考信号进行比较，以调节该路的负载电流，使得负载电流趋近于所述电流参考信号所表征的电流值。

可选地，所述的多路负载分别串联有开关电路，根据所述的电流参考信号产生相应的占空比信号，所述的占空比信号作为相应路开关电路的控制信号，以调节各路负载电流的比例。

可选地，所述调光信号变化，总负载电流相应变化，根据总负载电流的大小，确定各路表征负载电流的电流参考信号的大小，以改变各路负载电流的比例。

可选地，所述的参考信号产生电路包括采样放大电路和比较电路，所述的采样放大电路采样所述的调光信号或总负载电流，并经运算放大器处理，得到采样放大信号，所述的比较电路包括与负载一一对应的多路比较单元，每一个比较单元的两个输入端分别接收所述采样放大信号和斜坡信号，并输出与相应负载对应的占空比信号，所述的占空比信号与所述开关电路的控制端连接。

可选地，所述的参考信号产生电路包括基准产生电路和基准分配电路，所述的基准产生电路接收表征各路负载负端电压的信号，得到表征总负载电流的基准信号，所述的基准分配电路接收所述表征总负载电流的基准信号，并确定各路负载电流的分配比例，以输出相应的电流参考信号。

可选地，根据调光器的调光速度或开关动作，锁存当前各路负载电流的比例或锁存一个预设的负载电流比例，锁存后对调光器进行调光时不改变负载电流比例只改变总负载电流的大小。

可选地，在恢复负载电流比例调节时，将已锁存的负载电流比例作为当前的负载电流比例，并在此基础上通过调光器调节负载电流比例。

本发明的另一技术解决方案是，提供一种以下步骤的调光方法，包括以下步骤：

采样调光信号，根据所述的调光信号生成多个与多路负载对应的电流参考信号；

所述的电流参考信号表征相应路负载的参考电流，根据所述的电流参考信号，以调节多路负载的负载电流，以改变各路负载电流的比例。

本发明的又一技术解决方案是，提供一种以下结构的LED驱动电路，包括以上任意一种调光电路。

采用本发明的结构和方法，与现有技术相比，具有以下优点：本发明在调光器调光的基础上，根据所述调光信号，产生多个与多路负载对应的电流参考信号，以改变各路负载电流的比例，从而实现色温的调节；调光信号可用以表征调光器开关切换或调光速度变化，锁存当前各路负载电流的比例或锁存一个预设的负载电流比例。本发明可直接通过调光器来调节色温，无需使用MCU，兼容性好，且降低了成本。

附图说明

图1为现有技术的应用可控硅调光器的LED驱动电路的结构示意图；

图2为本发明的应用可控硅调光器的LED驱动电路的结构示意图。

图3为在图2的调光电路上增加锁存功能的原理图；

图4为本发明的参考信号产生电路第一种实施方式的结构示意图；

图5为在图4基础上改进的又一种实施方式的结构示意图；

图6为本发明的参考信号产生电路第二种实施方式的结构示意图；

图7为本发明的参考信号产生电路第三种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参考图2所示，示意了本发明应用可控硅调光器的LED驱动电路的结构。LED驱动电路包括可控硅调光器TRIAC、整流桥和电源转换电路AC/DC，所述的可控硅调光器TRIAC接收交流输入，经整流桥整流后输入至电源转换电路AC/DC，电源转换电路AC/DC的输出端连接负载。为了阐述的方便，以两路的LED负载为例，即LED1和LED2为两个并联的负载，分别为冷暖光色，通过可控硅调光器调节电源转换电路AC/DC的输出平均电流，便可实现调光。

参考电流产生电路V_REF接收调光信号，所述的调光信号表征可控硅调光器开关切换或导通角度变化，例如，调光器实际导通角或关断角、负载的总输入电流等均可以作为调光信号。所述参考信号产生电路V_REF产生两个与两路负载对应的电流参考信号，所述的电流参考信号表征相应负载的参考电流，根据所述的电流参考信号，以调节多路负载的负载电流。

在线性调节的应用场合下，所述的两路负载分别串联有线性调节电路，图2中的开关S1和S2可以作为线性调节电路中的调整管，所述的线性调节电路通过采样相应路负载的负载电流，并与电流参考信号进行比较，以调节该路的负载电流，使得负载电流趋近于所述电流参考信号所表征的电流值，从而使得负载LED1和LED2的电流比例发生变化，实现色温调节。因附图中仅为示意，所以未画出完整的线性调节电路。

在开关调节(即PWM)调节的应用场合下，所述的多路负载分别串联有开关电路，开关S1和S2可以作为简易的开关电路，根据所述的电流参考信号产生相应的占空比信号，所述的占空比信号作为相应路开关电路的控制信号，以调节多路负载的负载电流。

参考图3所示，示意了实现负载电流比例锁存的原理图，即在图2的调光电路基础上增加了锁存功能，可适用于各种调光器应用场合，并在线性调节电路和开关电路中均能适用。根据调光器的调光速度(例如，快速调光-Fast dimming)或开关动作(ON/OFF)，通过锁存模块Latch锁存当前各路负载电流的比例或锁存一个预设的负载电流比例，锁存后对调光器进行调光时不改变负载电流比例只改变总负载电流的大小，例如，在调光器发生快速调光时对负载电流比例进行锁存，恢复正常调光速度时，则不改变负载电流比例只改变总负载电流的大小。

在***断电一段时间，已锁存的负载电流比例会被清除，此时则恢复为默认状态对负载电流比例进行调节。

参考图4所示，示意了本发明在开关调节的应用场合下之参考信号产生电路一种实施方式的结构。所述的参考信号产生电路包括采样放大电路和比较电路，所述的采样放大电路采样所述的调光信号，这里将负载的总输入电流作为调光信号，通过电阻RS采样，并输入运算放大器U01的一端，电阻R01和R02串联，其公共端与运算放大器U01的另一端连接，电阻R01的另一端与采样电阻RS的一端连接，电阻R02的另一端与所述运算放大器U01的输出端连接。所述运算放大器U01的输出端的输出信号为采样放大信号，与RS上的电压呈比例关系，即对RS上的电压进行了放大处理。所述采样放大信号与斜坡信号分别在相应路的比较电路之比较单元进行比较。比较器U03作为其中一个比较单元，其同相输入端接收所述斜坡信号，其反相输入端接收所述采样放大信号，比较器U03输出表征负载LED1之参考电流的占空比信号，经驱动器U05与开关M01的控制端连接；比较器U04作为另一个比较单元，其同相输入端接收所述采样放大信号，其反相输入端接收所述斜坡信号，比较器U04输出表征负载LED2之参考电流的占空比信号，经驱动器U06与开关M02的控制端连接。

参考图5所示，示意了参考信号产生电路的又一种实施方式，基于图4基础上的改进。增加了电流源I1和电流源I2，所述的电流源I1与开关M01串联，所述的电流源I2与开关M02串联。电流源I1和电流源I2分别用于限定该路负载电流的最大电流。

参考图6所示，示意了本发明在线性调节的应用场合下之参考信号产生电路一种实施方式的结构。所述的参考信号产生电路包括基准产生电路和基准分配电路，所述的基准产生电路接收表征各路线性调节电路中调整管状态的信号，例如，LED负端电压和调整管控制端电压，本实施例中，M01和M02作为线性调节电路的调整管，得到表征总负载电流的基准信号，这里避免使用采样电阻直接采样总负载电流来得到表征总负载电流的基准信号，因为采样总负载电流存在一定的延迟，无法及时反馈各路的负载电流的变化。而且，根据调整管的状态，可以判断调整管的压降，以便相应调节电流比例的分配，使其中一路的调整管压降达到最低，实现节能的目的。

所述的基准分配电路接收所述表征总负载电流的基准信号，并确定各路负载电流的分配比例，以输出相应的电流参考信号。两路负载电流的电流参考信号分别输入运算放大器U07和运算放大器U08，所述运算放大器U07和运算放大器U08的另一输入端分别接收表征该路负载电流的采样信号，并通过调节调整管M01和M02使得，相应路之负载电流趋近于相应的电流参考信号。其中运算放大器U07、调整管M02作为负载LED2的线性调节电路，运算放大器U08、调整管M01作为负载LED1的线性调节电路，电阻R03和电阻R04为相应路的采样电阻。

参考图7所示，示意了本发明在线性调节的应用场合下之参考信号产生电路另一种实施方式的结构，其基本实现电路和方法与图6相似，其基准产品电路接收表征总负载电流的采样信号，并增加了偏置电压Vos。由于增加了偏置电压Vos，在基准分配电路完成基准分配后，输出相应的电流参考信号，在LED2这一路的电流参考信号中叠加偏置电压Vos，实际上使得两路的负载电流之和超过了表征总负载电流的基准信号，负载LED2所在路的开关M02可能出现完全导通的情况，使得开关M02的压降达到最低，所述开关M01和开关M02即线性调节电路的调整管。

值得一提的是，虽然图中仅加在运算放大器U07的正输入端，但根据电路原理和实际情况，也可以加在其负输入端，但电压方向需要调整，且可以加在运算放大器U08的正负输入端，即可以在一路或多路上叠加偏置电压。此外，所述的偏置电压可以设置为压控电压源。

除此之外，虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种调光电路，包括参考信号产生电路，所述参考信号产生电路接收调光信号，所述参考信号产生电路产生多个与多路负载对应的电流参考信号，所述的电流参考信号表征相应路负载的参考电流，根据所述的电流参考信号，以调节各路负载电流的比例，

根据调光器的调光速度或开关动作，锁存当前各路负载电流的比例或锁存一个预设的负载电流比例，锁存后对调光器进行调光时不改变负载电流比例只改变总负载电流的大小。

2.根据权利要求1所述的调光电路，其特征在于：所述的多路负载分别串联有线性调节电路，所述的线性调节电路通过采样相应路负载的负载电流，并与电流参考信号进行比较，以调节该路的负载电流，使得负载电流趋近于所述电流参考信号所表征的电流值。

3.根据权利要求1所述的调光电路，其特征在于：所述的多路负载分别串联有开关电路，所述的电流参考信号为相应路的占空比信号，所述的占空比信号作为相应路开关电路的控制信号，以调节各路负载电流的比例。

4.根据权利要求2或3所述的调光电路，其特征在于：所述调光信号变化，总负载电流相应变化，根据总负载电流的大小，确定各路表征负载电流的电流参考信号的大小，以改变各路负载电流的比例。

5.根据权利要求3所述的调光电路，其特征在于：所述的参考信号产生电路包括采样放大电路和比较电路，所述的采样放大电路采样所述的调光信号或总负载电流，并经运算放大器处理，得到采样放大信号，所述的比较电路包括与负载一一对应的多路比较单元，每一个比较单元的两个输入端分别接收所述采样放大信号和斜坡信号，并输出与相应负载对应的占空比信号，所述的占空比信号与所述开关电路的控制端连接。

6.根据权利要求2所述的调光电路，其特征在于：所述的参考信号产生电路包括基准产生电路和基准分配电路，所述的基准产生电路接收表征各路线性调节电路中调整管状态的信号，得到表征总负载电流的基准信号，所述的基准分配电路接收所述表征总负载电流的基准信号，并确定各路负载电流的分配比例，以输出相应的电流参考信号。

7.根据权利要求2所述的调光电路，其特征在于：所述的参考信号产生电路包括基准产生电路和基准分配电路，所述的基准产生电路接收表征总负载电流的采样信号，并生成表征总负载电流的基准信号，所述的基准分配电路接收所述表征总负载电流的基准信号，并确定各路负载电流的分配比例，以输出相应的电流参考信号，在其中至少一路的电流参考信号上叠加偏置电压。

8.根据权利要求6所述的调光电路，其特征在于：根据所述线性调节电路中调整管状态，调整所述基准信号，使得其中至少一路线性调节电路中的调整管的压降达到最低。

9.根据权利要求7所述的调光电路，其特征在于：通过偏置电压改变线性调节电路所接收的电流参考信号值，使得其中至少一路线性调节电路中的调整管的压降达到最低。

10.根据权利要求1所述的调光电路，其特征在于：在恢复负载电流比例调节时，将已锁存的负载电流比例作为当前的负载电流比例，并在此基础上通过调光器调节负载电流比例。

11.一种调光方法，包括以下步骤：

采样调光信号，根据所述的调光信号生成多个与多路负载对应的电流参考信号；

所述的电流参考信号表征相应路负载的参考电流，根据所述的电流参考信号，以调节多路负载的负载电流，以改变各路负载电流的比例；

根据调光器的调光速度或开关动作，锁存当前各路负载电流的比例或锁存一个预设的负载电流比例，锁存后对调光器进行调光时不改变负载电流比例只改变总负载电流的大小。

12.一种LED驱动电路，其特征在于：包括以上权利要求1-10任意一种调光电路。