CN204206554U - 一种可调光led电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可调光LED电源，包括功率转换电路、调光电路、辅助电源和控制器MCU，所述功率转换电路有两级电路组成，分别为有源功率因数校正APFC电路和DC/DC开关电源，外部电网依次通过有源功率因数校正APFC电路、DC/DC开关电源输出恒定电流驱动LED灯，所述有源功率因数校正APFC电路还与辅助电源连接，所述辅助电源为控制器MCU提供电能，所述控制器MCU通过RS485总线接收上位机指令后输出PWM信号通过调光电路调节DC/DC开关电源的输出电流对LED灯的亮度进行控制，所述控制器MCU采用ATmega8单片机。

Description

一种可调光LED电源

技术领域

本实用新型涉及LED电源，尤其是涉及一种可调光的LED电源。

背景技术

白光LED应用于照明，将比现行光源寿命提高5倍以上，可充分解决灯管含汞的环保问题，故LED为无污染的环保光源，且LED芯片的发光效率仍大有提高空间，成本有望不断降低。LED作为下一代照明光源将造福人类。由于LED的电压电流特性，现在的白光LED照明一般使用恒流电源驱动，为了更好的发挥LED照明的节能有点，在LED电源中加入调光功能是大势所趋。现在用于LED调光的方式有两种，PWM调光和模拟调光。脉冲宽度调制(PWM)调光是使用开关电路以相对于人眼识别力来说足够高的频率工作，使用PWM来设置周期和占空度改变光输出的平均值；模拟调光是改变电源输出电流的幅值，来改变LED的光输出，两者各有优缺点。数字调光会引入潜在的电磁干扰频率，为尽量降低可听到噪声和辐射，高端照明***的调光频率一般要求几万赫兹，但较高的调光频率将大幅缩小驱动的调光范围。模拟调光面临输出电流精度的挑战，每个LED驱动都要用到某种串联电阻辨别电流，电流辨别电压通过折衷低能耗损失和高信噪比来选定，驱动中的允许误差、偏移和延迟导致了一个相对固定的误差。要在一个闭环***中降低输出电流就必须降低电流识别电压，这样就会反过来降低输出电流的精度。

本实用新型为了克服上述缺陷，进行了有益的改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供了一种在传统模拟调光电路的基础上加入高精度运算放大器以提高输出电流精度的可调光LED电源。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种可调光LED电源，包括功率转换电路、调光电路、辅助电源和控制器MCU，其特殊之处在于:所述功率转换电路有两级电路组成，分别为有源功率因数校正APFC电路和DC/DC开关电源，外部电网依次通过有源功率因数校正APFC电路、DC/DC开关电源输出恒定电流驱动LED灯，所述有源功率因数校正APFC电路还与辅助电源连接，所述辅助电源为控制器MCU提供电能，所述控制器MCU通过RS485总线接收上位机指令后输出PWM信号通过调光电路调节DC/DC开关电源的输出电流对LED灯的亮度进行控制，所述控制器MCU采用ATmega8单片机；

所述调光电路包括运算放大器，其中调光电路中的电阻R1、电阻R2、电阻R3组成电阻分压网络，开关管Q1通过电阻R2与运算放大器的同相端C1连接，并对运算放大器的同相端C1的调光电压V+进行控制，LED灯的电流通过电阻采样电阻RS转换为取样电压VS并与运算放大器的反相端连接，所述调光电压V+和取样电压VS经过运算放大器比较后输出，运算放大器的输出端通过光耦调制功率控制芯片的FB脚电流控制DC/DC开关电源的输出电流。

本实用新型的有益效果：在白光LED灯应用于隧道灯、路灯照明时，电磁兼容有较高要求，在传统调光电路的基础上加上运算放大器比较取样电压和调光电压，能精确调节输出电流，通过单片机接收来自RS485总线的调光指令可实现多级调光，提高了输出电流的精度和LED灯的亮度精准控制。

附图说明

图1是本实用新型实施例的硬件框架图；

图2是本实用新型实施例模拟调光电路图；

图3是本实用新型实施例D/A电路波形图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型的实施例整体电路设计在传统的LED恒流电源中加入模拟调光电路，设计智能调光***，如图1所示。在该***的功率转换部分，采用APFC和DC/DC两级电路的设计，模拟调光控制电路使用ATmega8单片机搭建，控制中心调控LED灯具的亮度，采用RS485总线发送调光指令。

接收到RS485总线的调光指令后，单片机将输出对应的PWM信号，来调节开关电源的输出电流。而我们采用运算放大器精确调节输出电流，需要将PWM信号转换为线性调光电压。如图2所示，PWM信号输入端到运放同相端是D/A转换电路。

R1、R2、R3组成电阻分压网络，Q1作为开关管，由PWM调光信号控制其导通时间，Q1的开关控制C1上的电压，即运放的同相端电压。LED的电流通过取样电阻Rs，转换为取样电压Vs，输入运放的反相端。调光电压V+和取样电压Vs经过运算放大器比较后输出逻辑电平，通过光耦调制功率控制芯片的FB脚电流，从而调节DC/DC电路的输出电流。

从电路中可知取样电压:Vs＝Rs×ILED，电源输出最大电流时，PWM调光信号占空比为100％，经过反相器倒相后，Q1一直关断，此时电阻分压网络R3上的电压为:V+(max)＝R3×VCC/(R1+R2+R3)，当PWM调光信号占空比降为0时，Q1导 通，C1放电，Q1的饱和压降为VCES，此时：V+(min)＝R3×VCES/(R2+R3)，V+<Vs，运放输出低电平，调节控制芯片减小输出电流，直到满足Vs≈V+，此时电源最小输出电流为：ILED＝V+(min)/Rs，

如图3所示，Q1关断，C1充电；Q1导通，C1放电。在一个PWM周期内，电容上的平均电压为：V+＝V+(max)×h，式中：h为PWM调光信号占空比，根据运算放大器的虚短特性有：V+≈Vs。由此可知，选定R1、R2、R3的阻值后，电源输出电流将由PWM信号占空比精确控制。

以上所述实施方式仅表达了本实用新型的一种实施方式，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出，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。

Claims (1)

1.一种可调光LED电源，包括功率转换电路、调光电路、辅助电源和控制器MCU，其特征在于:所述功率转换电路有两级电路组成，分别为有源功率因数校正APFC电路和DC/DC开关电源，外部电网依次通过有源功率因数校正APFC电路、DC/DC开关电源输出恒定电流驱动LED灯，所述有源功率因数校正APFC电路还与辅助电源连接，所述辅助电源为控制器MCU提供电能，所述控制器MCU通过RS485总线接收上位机指令后输出PWM信号通过调光电路调节DC/DC开关电源的输出电流对LED灯的亮度进行控制，所述控制器MCU采用ATmega8单片机；

所述调光电路包括运算放大器，其中调光电路中的电阻R1、电阻R2、电阻R3组成电阻分压网络，开关管Q1通过电阻R2与运算放大器的同相端C1连接，并对运算放大器的同相端C1的调光电压V+进行控制，LED灯的电流通过电阻采样电阻RS转换为取样电压VS并与运算放大器的反相端连接，所述调光电压V+和取样电压VS经过运算放大器比较后输出，运算放大器的输出端通过光耦调制功率控制芯片的FB脚电流控制DC/DC开关电源的输出电流。