專利名稱：環(huán)境自適應(yīng)太陽能led驅(qū)動電路與控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能LED驅(qū)動電路，尤其涉及一種環(huán)境自適應(yīng)太陽能LED驅(qū)動 電路及其實現(xiàn)控制LED放電電流的方法。
背景技術(shù)：
作為一種新型室外燈具，LED太陽能燈具有很多明顯的優(yōu)勢。但它天生受環(huán)境影 響，冬天充電不足，但所需照明時間長，電池長期工作在欠電狀態(tài)；夏天充電時間長，所需照 明時間短，電池可能長期工作在滿電狀態(tài)；電池?zé)o法工作在平衡狀態(tài)，因此，需要對電池進 行過充電及過放電保護。對于超低電壓的LED太陽能草坪燈，過充電保護很難實現(xiàn)。在實 際設(shè)計中，通常以加大電池容量的方法實現(xiàn)防止過充電。但由于無法實現(xiàn)充放電平衡，這只 能降低過充電的概率，無法保證不過充電。這樣，就加大了成本，同時降低了燈具的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種環(huán)境自適應(yīng)太陽能LED驅(qū)動電路，利用該驅(qū) 動電路，可以根據(jù)充電量確定LED放電電流，以使充放電平衡，達到使LED太陽能燈具夏天 更亮，冬季照明時間更長的效果。從根本上保證在不同的區(qū)域市場、不同的使用環(huán)境都可以 延長LED太陽能燈具的使用壽命。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明環(huán)境自適應(yīng)太陽能LED驅(qū)動電路予以實現(xiàn)的技術(shù) 方案是包括充電電量檢測電路、電流調(diào)整電路及LED恒流驅(qū)動電路，一比較器CE，所述比 較器CE電平控制整個驅(qū)動電路的電壓輸出Vout ；所述充電電量檢測電路由光伏電池檢測 器、壓控振蕩器、計數(shù)器及NMOS晶體管M構(gòu)成；所述壓控振蕩器的輸出頻率隨所述NMOS晶 體管源極S和漏極D電壓的變化作線性變化；所述計數(shù)器由所述比較器CE的啟動信號的下 降沿復(fù)位，所述計數(shù)器的輸出為所述充電量檢測電路的輸出；所述電流調(diào)整電路包括一個 兩位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC和一個六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC，所述六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC的高位接所述 兩位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸出，所述六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC的低4位接所述計數(shù)器的輸出；所述 LED恒流驅(qū)動電路由同步BOOST升壓電路轉(zhuǎn)化而來，所述LED恒流驅(qū)動電路的輸出電流由所 述六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC的參考電壓Vref和外圍電路中的一采樣反饋電阻確定，該反饋電阻 接到該同步BOOST升壓電路的FB端。本發(fā)明一種控制LED放電電流的方法，包括所述比較器CE電平控制整個驅(qū)動電 路的電壓輸出Vout，當(dāng)比較器CE電平為高電平時，啟動Vout輸出，比較器CE下降沿將計數(shù) 器復(fù)位；其中，比較器CE的輸出ICON作為調(diào)節(jié)脈沖頻率的信號；由于所述NMOS晶體管M工作在線性區(qū)，光伏電池的Vsolar與接地端GND間的電位 差成正比，光伏電池的Vsolar與充電電流成正比；所述壓控振蕩器3輸出頻率與光伏電池 的Vsolar成正比，同時，所述壓控振蕩器輸出頻率與光伏電池的電流成正比；當(dāng)光伏電池 的Vsolar低于接地端GND時，所述光伏電池檢測器2的輸出端控制NMOS晶體管M打開，開 始充電；同時，控制壓控振蕩器工作，所述計數(shù)器開始計數(shù)，所述計數(shù)器4的計數(shù)與充電電量成正比；當(dāng)光伏電池的Vsolar高于接地端GND時，所述光伏電池檢測器的輸出控制NMOS 晶體管M關(guān)斷，停止充電；同時，所述計數(shù)器停止計數(shù)；所述兩位ADC6用于檢測光伏電池的電壓，設(shè)定其低壓自鎖值UVLOSO. 9V，所述兩 位ADC對應(yīng)4個狀態(tài)輸出，所述四個狀態(tài)輸出分別表示0. 9V以下、0.9 1. 10V、1. IOV 1. 35V、1. 35V以上；當(dāng)檢測到的電壓值低于所述低壓自鎖值時，系統(tǒng)關(guān)閉；當(dāng)檢測到的電壓 值等于或高于所述低壓自鎖值時，所述同步整流升壓LED恒流電路工作；利用所述同步BOOST升壓電路進行同步整流升壓LED恒流電路，將電源電壓Vbat 升高到高于光伏電池的正向電壓，保持恒流輸出，其輸出電流由六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC5的參 考電壓Vref及外圍電路中的一采樣反饋電阻確定；六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC5用于產(chǎn)生LED恒 流驅(qū)動所需的參考電壓Vref，其中，所述兩位ADC6輸出為高兩位，所述計數(shù)器4輸出為低四 位。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明具有環(huán)境自適應(yīng)能力的太陽能LED驅(qū)動電路，其中的LED恒流驅(qū)動電路是 在專利申請?zhí)枮?00810052442. 5，發(fā)明創(chuàng)造名稱為“脈沖寬度頻率調(diào)節(jié)模式DC-DC升壓電 路”的基礎(chǔ)上，增加了充電電量檢測及實現(xiàn)亮度調(diào)整的電流調(diào)整電路，通過一六位數(shù)模轉(zhuǎn)換 器DAC設(shè)定為三檔電池電壓調(diào)整，該驅(qū)動電路實現(xiàn)了同一太陽能LED燈設(shè)計在不同的使用 環(huán)境下達到充放電平衡。


圖1是本發(fā)明環(huán)境自適應(yīng)太陽能LED驅(qū)動電路的電路框圖；圖2是利用圖1所示驅(qū)動電路實現(xiàn)控制LED放電電流的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細地描述。如圖1所示，本發(fā)明一種環(huán)境自適應(yīng)太陽能LED驅(qū)動電路，包括充電電量檢測電 路、電流調(diào)整電路、LED恒流驅(qū)動電路和一個比較器CEl，所述比較器CEl電平控制整個驅(qū)動 電路的電壓輸出Vout ；所述充電電量檢測電路由光伏電池檢測器2、壓控振蕩器3、計數(shù)器4 及NMOS晶體管M構(gòu)成；所述壓控振蕩器3的輸出頻率隨所述NMOS晶體管M源極S和漏極 D電壓的變化作線性變化；所述計數(shù)器4由比較器CEl的啟動信號的下降沿復(fù)位，所述計數(shù) 器4的輸出為所述充電量檢測電路的輸出；比較器CEl的輸出ICON作為調(diào)節(jié)脈沖頻率的信 號。所述電流調(diào)整電路包括一個兩位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC6和一個六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC5，所述六 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC5的高位接所述兩位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC6的輸出，所述六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC 的低4位接所述計數(shù)器4的輸出；所述LED恒流驅(qū)動電路7由同步BOOST升壓電路轉(zhuǎn)化而 來，所述LED恒流驅(qū)動電路7的輸出電流由所述六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC5的參考電壓Vref和 外圍電路中的一采樣反饋電阻確定，該反饋電阻接到該同步BOOST升壓電路的FB端。上述 同步BOOST升壓電路的技術(shù)方案見專利申請?zhí)枮?00810052442. 5，其發(fā)明創(chuàng)造名稱為脈沖 寬度頻率調(diào)節(jié)模式DC-DC升壓電路，對于該技術(shù)方案的詳細內(nèi)容在此不再贅述。本發(fā)明中所謂的三檔電壓調(diào)整為檢測Vbat的電壓信號，以0. 9,1. 10,1. 35三個 電壓值為分界點，形成三個電壓檔位即四個區(qū)域分別為0. 9V以下、0.9 1. 10V、1. 10V 1. 35VU. 35V 以上。如圖2所示，利用上述驅(qū)動電路實現(xiàn)LED放電電流的方法是所述比較器CEl)電平控制整個驅(qū)動電路的電壓輸出Vout，當(dāng)比較器CEl電平為 高電平時，啟動Vout輸出，比較器CEl下降沿將計數(shù)器復(fù)位；其中，比較器CEl的輸出ICON 作為調(diào)節(jié)脈沖頻率的信號；由于所述NMOS晶體管M工作在線性區(qū)，光伏電池的Vsolar與接地端GND間的電 位差成正比，光伏電池的Vsolar與充電電流成正比；所述壓控振蕩器3輸出頻率與光伏電 池的Vsolar成正比，同時，所述壓控振蕩器3輸出頻率與光伏電池的電流成正比；當(dāng)光伏電 池的Vsolar低于接地端GND時，所述光伏電池檢測器2的輸出端控制NMOS晶體管M打開， 開始充電；同時，控制壓控振蕩器3工作，所述計數(shù)器4開始計數(shù)，所述計數(shù)器4的計數(shù)與充 電電量成正比；當(dāng)光伏電池的Vsolar高于接地端GND時，所述光伏電池檢測器2的輸出控 制NMOS晶體管M關(guān)斷，停止充電；同時，所述計數(shù)器4停止計數(shù)；所述兩位ADC6用于檢測光伏電池的電壓，設(shè)定其低壓自鎖值UVLOSO. 9V，所述兩 位ADC對應(yīng)4個狀態(tài)輸出，所述四個狀態(tài)輸出分別表示0. 9V以下、0.9 1. 10V、1. IOV 1. 35V、1. 35V以上；當(dāng)檢測到的電壓值低于所述低壓自鎖值時，系統(tǒng)關(guān)閉；當(dāng)檢測到的電壓 值等于或高于所述低壓自鎖值時，所述同步整流升壓LED恒流電路工作；利用所述同步BOOST升壓電路進行同步整流升壓LED恒流電路，將電源電壓Vbat 升高到高于光伏電池的正向電壓，保持恒流輸出，其輸出電流由六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC5的參 考電壓Vref及外圍電路中的一采樣反饋電阻確定；六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC5用于產(chǎn)生LED恒 流驅(qū)動所需的參考電壓Vref，其中，所述兩位ADC6輸出為高兩位，所述計數(shù)器4輸出為低四 位。盡管上面結(jié)合圖對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方 式，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā) 明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保 護之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種環(huán)境自適應(yīng)太陽能LED驅(qū)動電路，包括充電電量檢測電路、電流調(diào)整電路及LED恒流驅(qū)動電路，其特征在于還包括一比較器CE(1)，所述比較器CE(1)電平控制整個驅(qū)動電路的電壓輸出Vout；所述充電電量檢測電路由光伏電池檢測器(2)、壓控振蕩器(3)、計數(shù)器(4)及NMOS晶體管(M)構(gòu)成；所述壓控振蕩器(3)的輸出頻率隨所述NMOS晶體管(M)源極S和漏極D電壓的變化作線性變化；所述計數(shù)器(4)由所述比較器CE(1)的啟動信號的下降沿復(fù)位，所述計數(shù)器(4)的輸出為所述充電量檢測電路的輸出；所述電流調(diào)整電路包括一個兩位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC(6)和一個六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC(5)，所述六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC(5)的高位接所述兩位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC(6)的輸出，所述六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC的低4位接所述計數(shù)器(4)的輸出；所述LED恒流驅(qū)動電路(7)由同步BOOST升壓電路轉(zhuǎn)化而來，所述LED恒流驅(qū)動電路(7)的輸出電流由所述六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC(5)的參考電壓Vref和外圍電路中的一采樣反饋電阻確定，該反饋電阻接到該同步BOOST升壓電路的FB端。
2.一種控制LED放電電流的方法，其特征在于該方法是利用如權(quán)利要求1所述環(huán)境 自適應(yīng)太陽能LED驅(qū)動電路來實現(xiàn)的，包括所述比較器CE(I)電平控制整個驅(qū)動電路的電壓輸出Vout，當(dāng)比較器CE(I)電平為高 電平時，啟動Vout輸出，比較器CE(I)下降沿將計數(shù)器復(fù)位；其中，比較器CEl的輸出ICON 作為調(diào)節(jié)脈沖頻率的信號；由于所述NMOS晶體管(M)工作在線性區(qū)，光伏電池的Vsolar與接地端GND間的電位 差成正比，光伏電池的Vsolar與充電電流成正比；所述壓控振蕩器(3)輸出頻率與光伏電 池的Vsolar成正比，同時，所述壓控振蕩器(3)輸出頻率與光伏電池的電流成正比；當(dāng)光 伏電池的Vsolar低于接地端GND時，所述光伏電池檢測器(2)的輸出端控制NMOS晶體管 (M)打開，開始充電；同時，控制壓控振蕩器(3)工作，所述計數(shù)器(4)開始計數(shù)，所述計數(shù) 器(4)的計數(shù)與充電電量成正比；當(dāng)光伏電池的Vsolar高于接地端GND時，所述光伏電池 檢測器(2)的輸出控制NMOS晶體管(M)關(guān)斷，停止充電；同時，所述計數(shù)器(4)停止計數(shù)； 所述兩位ADC (6)用于檢測光伏電池的電壓，設(shè)定其低壓自鎖值UVLO為0. 9V，所述兩 位ADC對應(yīng)4個狀態(tài)輸出，所述四個狀態(tài)輸出分別表示0. 9V以下、0.9 1. 10V、1. IOV 1. 35V、1. 35V以上；當(dāng)檢測到的電壓值低于所述低壓自鎖值時，系統(tǒng)關(guān)閉；當(dāng)檢測到的電壓 值等于或高于所述低壓自鎖值時，所述同步整流升壓LED恒流電路工作；利用所述同步BOOST升壓電路進行同步整流升壓LED恒流電路，將電源電壓Vbat升高 到高于光伏電池的正向電壓，保持恒流輸出，其輸出電流由六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC(5)的參考 電壓Vref及外圍電路中的一采樣反饋電阻確定；六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC(5)用于產(chǎn)生LED恒 流驅(qū)動所需的參考電壓Vref，其中，所述兩位ADC(6)輸出為高兩位，所述計數(shù)器(4)輸出為 低四位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)境自適應(yīng)太陽能LED驅(qū)動電路，包括一比較器CE，比較器CE電平控制整個驅(qū)動電路的電壓輸出Vout；一充電電量檢測電路由光伏電池檢測器、壓控振蕩器、計數(shù)器及NMOS晶體管M構(gòu)成；壓控振蕩器的輸出頻率隨NMOS晶體管M源極S和漏極D電壓的變化作線性變化；計數(shù)器由比較器CE的啟動信號的下降沿復(fù)位，計數(shù)器的輸出為充電量檢測電路的輸出；一電流調(diào)整電路包括一個兩位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC和一個六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC，六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC的高位接兩位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸出，六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC的低4位接計數(shù)器的輸出；一LED恒流驅(qū)動電路由同步BOOST升壓電路轉(zhuǎn)化而來，LED恒流驅(qū)動電路的輸出電流由六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC的參考電壓Vref和外圍電路中的一采樣反饋電阻確定，該反饋電阻接到該同步BOOST升壓電路的FB端。
文檔編號H05B37/02GK101951717SQ20101050766
公開日2011年1月19日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者褚以人 申請人:蘇州英諾華微電子有限公司