CN215453343U - 一种能稳定输出电压的调光电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能稳定输出电压的调光电路，包括整流滤波模块、升压调光恒流模块、电压输出模块、LED负载，其特征在于，还包括稳压控制模块；所述整流滤波模块输入端接入市电，所述整流滤波模块输出端连接电压输出模块的输入端，所述升压调光恒流模块与电压输出模块相连，所述电压输出模块的输出端与稳压控制模块连接，所述稳压输出模块通过PWM信号控制升压调光恒流模块，所述稳压控制模块与LED负载连接。本实用新型设置与LED负载连接的MOS管，通过控制MOS管的压降变化来补偿负载LED负载的电压降低，从而达到稳定输出电压的目的。

Description

一种能稳定输出电压的调光电路

技术领域

本实用新型涉及LED照明技术领域，尤其是涉及一种能稳定输出电压的调光电路。

背景技术

照明在人们日常生活中扮演着不可或缺的作用，使人眼能看清事物，从而给人们的生活和工作带来了方便。近年来随着能源与环保问题受到重视，以及生活品质的提升，灯光不再只局限于单一亮度照明而已，在各种亮度照明需求趋势下，调光式照明装置应运而生。

一种在中国专利文献上公开的“开关调光电路”，其公开号CN106714411A，公开日期2017-05-24，包括电源开关及驱动电路。驱动电路包括电源模块、储能模块及控制模块。电源模块用于将交流电源输出的交流电压转换为直流电压。控制模块包括第一开关管及控制装置。控制装置用于控制第一开关管的导通或关断以控制电源模块给储能模块充电或储能模块放电。控制装置用于侦测储能模块的放电结束脉冲，并根据流经第一开关管的线电流及放电结束脉冲控制第一开关管的导通或关断。控制装置用于在预定时间内未侦测到放电结束脉冲时判断电源开关断开并关闭控制装置。该发明实施方式的开关调光电路可以准确调节光源的亮度。但是在调光后由于输出电流的减小，LED灯串的电压也随之降低，当电压降低到一定程度后电路无法稳定工作。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术中调光电路调光时，输出电压会因为输出电流的减小而降低导致电路无法稳定工作的问题，提供一种能稳定输出电压的调光电路，利用稳压输出模块中MOS管的压降来补偿LED灯串电压的下降，保证输出电压的稳定。

为了实现上述目的，本实用新型采用了一下技术方案：

一种能稳定输出电压的调光电路，包括整流滤波模块、升压调光恒流模块、电压输出模块，其特征在于，还包括稳压控制模块；所述整流滤波模块输入端接入市电，所述整流滤波模块输出端连接电压输出模块的输入端，所述升压调光恒流模块与电压输出模块相连，所述电压输出模块的输出端与稳压控制模块连接，所述稳压输出模块通过PWM信号控制升压调光恒流模块，所述稳压控制模块与负载连接。

整流滤波模块将输入的市电经过滤波和整流后从交流电能变为直流电能，升压调光恒流模块则是对电路进行升压作用，并且实现对电路恒流和调光的控制，电压输出模块负责稳定的电压输出对负载灯串进行供电，稳压控制模块是本实用新型的重点，通过设置与LED灯串连接的MOS管并调节起到稳定输出电压的作用。

作为优选，所述稳压控制模块包括芯片U2，所述芯片U2的电源引脚连接模组供电电压，所述芯片U2的电压检测端与电阻R4的一端和电阻R5的一端相连，电阻R4的另一端与电压输出模块的输出端相连并连接负载的输入端，电阻R5的另一端与MOS管Q2的源极相连并接地，MOS管Q2的漏极与负载的输出端连接，MOS管Q2的栅极与电阻R6的一端、电容C4的一端连接，电容C4的另一端接地，所述MOS管Q2通过调节漏极和源极间的压降来稳定输出电压，电阻R6的另一端与芯片U2的第一信号输出端连接，芯片U2的第二信号输出端向芯片U1输出PWM信号。

稳压控制模块中，芯片U2通过输出PWM调光信号控制升压调光恒流模块的调光，其电压检测端能够将在电路中采样的电压从模拟信号转换成数字信号输入芯片，芯片U2的第一信号输出端能输出控制信号控制MOS管Q2的栅极电压来控制其漏极和源极的压降，从而补偿LED灯串在调光时降低的电压，以此来保证输出电压的稳定。

作为优选，所述芯片U2为无线射频控制芯片，能使用遥控器或APP实现控制功能。在无线控制模组的芯片U2上集成有无线通信协议的收发功能和MCU功能，从而实现无接触的智能控制，其无线通信模式可以选用WIFI、BLE或ZIGBEE。

作为优选，所述电压输出模块包括电解电容C3，所述电解电容C3的正极和二极管D1的阴极连接，并与电阻R4的另一端相连，电解电容C3的负极与电阻R5的另一端相连并接地，二极管D1的阳极与电感L2A的一端相连并连接MOS管Q1的漏极，电感L2A的另一端接整流滤波电路的输出端。

电感L2A是储能电感，能够储存电能，并且和副边电感L2B组成一个降压变压器，二极管D1是输出二极管控制电压的输出方向，电解电容C3两端即为电路的输出电压，本实用新型的目的就是保证电解电容C3两端的电压稳定。

作为优选，所述升压调光恒流模块包括芯片U1，所述芯片U1的驱动端与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的漏极与二极管D1的阳极连接，MOS管Q1的源极与芯片U1的电流检测端连接并通过电阻R3接地，副边电感L2B的另一端连接二极管D2的阳极并接地，副边电感L2B的一端与二极管D2的阴极、二极管D3的阳极和电阻R1的一端连接，二极管D3的阴极与电容C5的一端相连并连接芯片U1的电压输入端，电阻R1 的另一端与电阻R2的一端相连并连接芯片U1的反馈端，芯片U1的补偿端通过电容C6接地，芯片U1的接地端与电容C5的另一端和电阻R2的另一端相连并接地。

升压调光恒流模块中，副边电感L2B为芯片U1供电，并提供输出电压的反馈，芯片U1接收来自芯片U2的PWM调光信号，进行调光操作。芯片U1的驱动端控制MOS管Q1的通断实现恒流控制，其电流检测端则负责检测通过电阻R3的电流。

作为优选，所述整流滤波模块包括滤波单元和整流单元，所述滤波单元输入端接入市电，所述滤波单元输出端与整流单元输入端连接，所述整流单元输出端连接电容C7的一端并与电压输出模块的输入端相连，电容C7的另一端接地。滤波单元是一个π型滤波器，整流单元是一个整流桥，经过滤波、整流、滤波操作后，使交流电能转化成直流电能输入电路。

作为优选，所述负载为LED灯串，所述LED灯串的输入端连接电阻R4的另一端，所述LED灯串的输出端与MOS管Q2的漏极连接。

作为优选，所述调光电路还包括电路保护单元，所述电路保护单元连接在整流滤波电路输入端和市电输入之间。电路保护单元是一个熔断器，熔断器连接在整流滤波电路输入端的火线上，当市电输入超过熔断器承受能力时，熔断器断开使电路停止工作从而保护电路。

本实用新型的有益效果是：设置了稳压控制模块，通过控制MOS管的栅极电压来调控MOS管漏极和源极间的压降，从而补偿LED灯串调光时的电压降低，使得电路的输出电压始终保持稳定；稳压控制模块选用无线控模组作为控制芯片，可以使用遥控器或手机APP控制操作，更便于人们的使用。

附图说明

图1是本实用新型的电路框图；

图2是本实用新型的电路原理图；

图3是本实用新型实施例调光时LED灯串的电压变化曲线图；

图4是本实用新型实施例调光时输出电压控制变化曲线图；

图中：1、电解电容C3两端电压（输出电压）；2、LED灯串电压；3、MOS管Q2的漏极和源极间电压（VDS）；4、MOS管Q2栅极和源极间电压（VGS）。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种能稳定输出电压的调光电路，包括整流滤波模块、升压调光恒流模块、电压输出模块，稳压控制模块和LED负载；所述整流滤波模块输入端接入市电，所述整流滤波模块输出端连接电压输出模块的输入端，所述升压调光恒流模块与电压输出模块，所述电压输出模块的输出端与稳压控制模块连接，所述稳压输出模块通过PWM信号控制升压调光恒流模块，所述稳压控制模块与LED负载连接。

如图2所示，稳压控制模块A4包括芯片U2，本实施例中芯片U2采用BWMZB02型号的低功耗zigbee3.0模块，由一个高度集成的无线射频芯片 EFR32MG13F732和少量***电路组成。芯片U2的3.3V电源引脚连接3.3V模组供电电压，芯片U2的ADC引脚与电阻R4的一端和电阻R5的一端相连，电阻R4的另一端与电压输出模块的输出端相连并连接负载的输入端，电阻R5的另一端与MOS管Q2的源极相连并接地，MOS管Q2的漏极与负载的输出端连接，MOS管Q2的栅极与电阻R6的一端、电容C4的一端连接，电容C4的另一端接地，所述MOS管Q2通过调节漏极和源极间的压降VDS来稳定输出电压，电阻R6的另一端与芯片U2的PWM_W引脚连接，芯片U2的PWM_C引脚向芯片U1输出PWM信号。

电压输出模块A2包括电解电容C3，所述电解电容C3的正极和二极管D1的阴极连接，并与电阻R4的另一端相连，电解电容C3的负极与电阻R5的另一端相连并接地，二极管D1的阳极与电感L2A的2号端口相连并连接MOS管Q1的漏极，电感L2A的1号端口接整流滤波电路的输出端。

升压调光恒流模块A3包括芯片U1，本实施例中芯片U1采用JW1606型号的集成电路芯片。芯片U1的GATE引脚与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的漏极与二极管D1的阳极连接，MOS管Q1的源极与芯片U1的SNP引脚连接并通过电阻R3接地，副边电感L2B的3号端口连接二极管D2的阳极并接地，副边电感L2B的3号端与电感L2A的1号端是同名端，副边电感L2B的4号端口与二极管D2的阴极、二极管D3的阳极和电阻R1的一端连接，二极管D3的阴极与电容C5的一端相连并连接芯片U1的VCC引脚，电阻R1的另一端与电阻R2的一端相连并连接芯片U1的FB引脚，芯片U1的COMP引脚通过电容C6接地，芯片U1的接地端与电容C5的另一端和电阻R2的另一端相连并接地。

整流滤波模块A1包括滤波单元和整流单元，滤波单元是一个π型滤波器，电感L1的一端与电容C1的一端相连接在火线上，电感L1的另一端与电容C2的一端相连，电容C1的另一端与电容C2的另一端相连并接在零线上。整流单元是一个整流桥，整流桥BS1的1号端与电容C2的一端连接，其3号端与电容C2的另一端连接；整流桥BS1的2号端与电容C7的一端相连并连接电感L2A的1号端口，整流桥BS1的4号端、电容C7的另一端都接地。

熔断器F1的一端连接市电，另一端和电感L1的一端相连

LED负载A5是LED灯串，LED灯串的输入端连接电阻R4的另一端，所述LED灯串的输出端与MOS管Q2的漏极连接。

整流滤波模块将输入的市电经过滤波和整流后从交流电能变为直流电能，升压调光恒流模块则是对电路进行升压作用，并且实现对电路恒流和调光的控制，电压输出模块负责稳定的电压输出对负载灯串进行供电，稳压控制模块是本实用新型的重点，通过设置与LED灯串连接的MOS管并调节起到稳定输出电压的作用。

稳压控制模块中，芯片U2通过输出PWM调光信号控制升压调光恒流模块的调光。其ADC引脚能够将在电路中采样的电压从模拟信号转换成数字信号输入芯片，电阻R4和电阻R5是分压电阻，能用于电压的采样。芯片U2的PWM_W引脚则能输出控制信号控制MOS管Q2的栅极电压VGS来控制其漏极和源极的压降VGS，从而补偿LED灯串在调光时降低的电压，以此来保证输出电压的稳定。以无线控制模组作为芯片U2，其上集成有无线通信协议的收发功能和MCU功能，从而实现无接触的智能控制，其无线通信模式不仅可以选用ZIGBEE，还可以选用WIFI或者BLE，使得使用者可以通过遥控机或者手机APP等实现远程智能控制，操作更加便捷。

电压输出模块中电感L2A是储能电感，能够储存电能，并且和副边电感L2B组成一个降压变压器，二极管D1是输出二极管能控制电压的输出方向，电解电容C3两端即为电路的输出电压，本实用新型的目的就是保证电解电容C3两端的电压稳定。

升压调光恒流模块中，副边电感L2B为芯片U1供电，并提供输出电压的反馈，二极管D2是整流二极管，电容C5对芯片U1的供电进行滤波。芯片U1接收来自芯片U2的PWM调光信号，进行调光操作。芯片U1的GATE引脚控制MOS管Q1的通断实现恒流控制，其SNP引脚则负责检测通过电阻R3的电流。

电路保护单元连接在整流滤波电路输入端和市电输入之间。电路保护单元是一个熔断器，熔断器连接在整流滤波电路输入端的火线上，当市电输入超过熔断器承受能力时，熔断器断开使电路停止工作从而保护电路。

本实用新型实施例中市电输入交流电压经过整流滤波电路后转化为直流电输入电压输出模块，同时由于电感L2A和副边电感L2B，使得输出电压同样会输入芯片U1中，副边电感L2B中的输出电压既可以通过二极管D2和电容C5整流滤波后作为芯片U1的供电电压输入VCC端口，同时也可以通过分压电阻R1和R2检测电压并输入到芯片U1的FB引脚，从而控制电压输出。

电压输出模块接收整流滤波后的输入电压，并通过输出二极管D1，而滤波输出电容C3的两端电压就是电路中的输出电压，给LED负载供电。在此过程中，由于二极管D1的阳极和MOS管Q1的漏极相连，MOS管Q1在电路中作为一个开关变换的功率器件，结合电流检测电阻R3，能够实现恒流控制。其原理是：GATE引脚是MOS 管Q1的驱动引脚，输出为方波；SNP引脚是MOS管的峰值电流检测引脚，内部设有比较器，当电阻R3上的电压达到比较器阀值时，芯片U1关断MOS 管Q1从而实现恒流控制，并和内部电路组成线性调整率补偿，以提高电路的线性调整率。

电压输出模块将电压输出到稳压控制模块，通过稳压控制模块连接LED负载使电路进行工作。稳压控制模块是为了稳定输出电压。

如图3所示，当调光电路没有设置稳压控制模块时，LED负载直接和电压输出模块连接，此时在电路中进行调光操作后，LED负载两端电压会从正常工作的400V降低到350V以下，此时的输出电压也为350V以下，使得电路不能稳定工作。

因此本实用新型中设置了稳压控制模块，如图4所示，在添加了稳压控制模块后，再进行电路的调光操作，LED负载两端电压仍然会从正常工作的400V降低到350V以下，但是与LED负载相连的MOS管Q2的漏极和源极间会产生压降VDS，其从0.3V上升到50V，两者合并后输出电压始终保持在400V左右，能使电路稳定工作。

稳压控制模块的工作原理在于，首先通过分压电阻R4和R5对输出电压进行分压采样，并将采样的电压输入芯片U2的ADC引脚，其将模拟信号转换成数字信号输入，芯片U2根据检测的电压决定PWM_W引脚的信号输出，输出的PWM信号经过积分电容C4转换成真流电压控制MOS管Q2的栅极电压VGS，通过栅极电压VGS的变化控制MOS管Q2处于导通或者可变电阻区来改变其漏极和源极间的压降VDS。当LED负载电压在400V时，如图4中t0到t1时间内，电路为不调光，此时输出电压也为400V，因此栅极电压VGS为3.3V使MOS管Q2处于完全导通状态，其压降VDS为0.3V相较于400V可以忽略不计。而当电路开始调光后，如图4中t1到t2时间内，LED负载的电压从400V开始下降到350V，为了使输出电压保持400V的稳定，芯片U2控制栅极电压VGS逐渐降低到1.2V，使MOS管Q2处在可变电阻区，在VGS下降的过程中，MOS管Q2的压降VDS则从0.3V向50V逐渐升高，使得输出电压仍然保持在400V进行工作。

上述实施例只是对本实用新型的说明和阐述，以便于理解，并不是对本实用新型的任何限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种能稳定输出电压的调光电路，包括整流滤波模块、升压调光恒流模块、电压输出模块，其特征在于，还包括稳压控制模块；所述整流滤波模块输入端接入市电，所述整流滤波模块输出端连接电压输出模块的输入端，所述升压调光恒流模块与电压输出模块相连，所述电压输出模块的输出端与稳压控制模块连接，所述稳压控制模块通过PWM信号控制升压调光恒流模块，所述稳压控制模块与负载连接。

2.根据权利要求1所述的一种能稳定输出电压的调光电路，其特征在于，所述稳压控制模块包括芯片U2，所述芯片U2的电源引脚连接模组供电电压，所述芯片U2的电压检测端与电阻R4的一端、电阻R5的一端相连，电阻R4的另一端与电压输出模块的输出端相连并连接负载输入端，电阻R5的另一端与MOS管Q2的源极相连并接地，MOS管Q2的漏极与负载的输出端连接，MOS管Q2的栅极与电阻R6的一端、电容C4的一端连接，电容C4的另一端接地，所述MOS管Q2通过调节漏极和源极间的压降来稳定输出电压，电阻R6的另一端与芯片U2的第一信号输出端连接，芯片U2的第二信号输出端向芯片U1输出PWM信号。

3.根据权利要求2所述的一种能稳定输出电压的调光电路，其特征在于，所述芯片U2为无线射频控制模组。

4.根据权利要求1所述的一种能稳定输出电压的调光电路，其特征在于，所述电压输出模块包括电解电容C3，所述电解电容C3的正极和二极管D1的阴极连接，并与电阻R4的另一端相连，电解电容C3的负极与电阻R5的另一端相连并接地，二极管D1的阳极与电感L2A的一端相连并连接MOS管Q1的漏极，电感L2A的另一端接整流滤波电路的输出端。

5.根据权利要求1所述的一种能稳定输出电压的调光电路，其特征在于，所述升压调光恒流模块包括芯片U1，所述芯片U1的驱动端与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的漏极与二极管D1的阳极连接，MOS管Q1的源极与芯片U1的电流检测端连接并通过电阻R3接地，副边电感L2B的另一端连接二极管D2的阳极并接地，副边电感L2B的一端与二极管D2的阴极、二极管D3的阳极和电阻R1的一端连接，二极管D3的阴极与电容C5的一端相连并连接芯片U1的电压输入端，电阻R1 的另一端与电阻R2的一端相连并连接芯片U1的反馈端，芯片U1的补偿端通过电容C6接地，芯片U1的接地端与电容C5的另一端和电阻R2的另一端相连并接地。

6.根据权利要求1所述的一种能稳定输出电压的调光电路，其特征在于，所述整流滤波模块包括滤波单元和整流单元，所述滤波单元输入端接入市电，所述滤波单元输出端与整流单元输入端连接，所述整流单元输出端连接电容C7的一端并与电压输出模块的输入端相连，电容C7的另一端接地。

7.根据权利要求1所述的一种能稳定输出电压的调光电路，其特征在于，所述负载为LED灯串，所述LED灯串的输入端连接电阻R4的另一端，所述LED灯串的输出端与MOS管Q2的漏极连接。

8.根据权利要求1所述的一种能稳定输出电压的调光电路，其特征在于，所述调光电路还包括电路保护单元，所述电路保护单元连接在整流滤波电路输入端和市电输入之间。

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