專利名稱：多重調光輸入電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多重調光電路，尤其是指一種具有多重輸入模式的調光輸入電路。
背景技術：
目前，照明燈具已成為生活必需品，可以在夜間提供燈光，或作為指標、安全警示等等用途。隨著社會經濟發(fā)展，如今大城市不論日夜都是燈火通明，大量的照明裝置逐漸對電力供應造成負擔。一般情況下的照明燈具經常是固定在最高能耗最高亮度下使用，不論使用人數(shù)多少，使用用途為何，周圍環(huán)境明暗。因此會帶來很多的能源浪費、折損燈泡壽命并產生較多的廢熱。最近，多數(shù)節(jié)能燈具可搭配調光控制器改變輸出亮度。使用者通過控制調光控制器，照明燈具可根據(jù)使用者的需求提供不同的亮度級方案。然而，由于制造廠商不同或電路設計的考量不同，調光控制器的輸出訊號也具有各種不同的輸出規(guī)格。同時因上述不同種類的調光控制器，調光驅動電路經常需要相對應調整的不同的電路輸入設計，才能接收到不同種類的輸入控制訊號，從而以不同的電力設計驅動發(fā)光源 (如LED燈)，調光控制器與燈具上的驅動電路無法對應時，將可能使調光功能失效或導致電路損毀。

發(fā)明內容
為解決上述問題，，本發(fā)明提供一種具有多重輸入模式的調光輸入電路。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的多重調光輸入電路，包括一輸入端，藕接于一輸入節(jié)點；一輸出端，用于傳送所述類比電壓輸出；一定電流源，藕接于所述輸入節(jié)點；一電壓調整單元，藕接于所述輸入節(jié)點與一接地端之間；一濾波單元，藕接于所述輸入節(jié)點與一接地端之間；以及一輸出緩動單元，藕接于所述濾波單元與所述輸出端之間；其中，當所述輸入端輸入一類比電壓輸入時，所述類比電壓輸出正比于所述類比電壓輸入的一電壓準位；當所述輸入端輸入一脈寬調變信號時，所述類比電壓輸出正比于所述脈寬調變信號的一占空比；當所述輸入端與一接地端之間藕接一可變電阻時，所述類比電壓輸出正比于所述可變電阻的一電阻阻值。本發(fā)明提供的一種多重調光輸入電路，將多種類型(如類比電壓輸入，脈寬調變信號、可變電阻)的輸入信號，轉換為類比電壓輸出，以作為燈具上調光驅動電路的調光控制訊號。并且，輸出的類比電壓類比須為線性且正比于類比電壓輸入之輸入電壓、脈寬調變訊號之占空比或可變電阻阻值的電阻值。


附圖1為本發(fā)明ー種多重調光輸入電路的示意圖；附圖2為本發(fā)明多重調光輸入電路對應類比電壓輸入或脈寬調變信號時的電路 示意圖；附圖3為本發(fā)明多重調光輸入電路對應可變電阻時的電路示意圖；附圖4為定電流源分別在不同可變電阻阻值下的定電流特性模擬圖；附圖5A為在可變電阻或類比電壓輸入模式下相對類比電壓輸出關系的實驗結果 圖；附圖5B為在無源脈寬調變信號模式下相對類比電壓輸出關系的實驗結果圖；附圖5C為在脈寬調變信號模式下相對類比電壓輸出關系的實驗結果圖；附圖5D為在另ー脈寬調變信號模式下相對類比電壓輸出關系的實驗結果圖。元件符號說明多重調光輸入電路100; 定電流源120; 電壓調整電路140;濾波單元160; 輸出緩動單元180;燈光關斷單元190;回授電路200 ； 輸入節(jié)點附； 輸入端INl ；輸出端OUTl ；類比電壓輸入Va;脈寬調變信號Vpwm ；系統(tǒng)電壓端Vdd; 參考電壓端Vref;運算放大器OPl ；濾波電阻Rl;濾波電容Cl;限流電阻R2;輸入濾波電容C2;可變電阻Ra;定電流Ic。
具體實施例方式為了更好的理解本發(fā)明內容，下面將結合附圖對本發(fā)明進ー步說明。由于制造廠商不同或電路設計的考量不一，市面上調光控制器的輸出訊號也具有 各種不同的輸出規(guī)格。目前常見的調光控制器產生之控制訊號主要分為下列三種(1)類比電壓輸入通常為IV IOV(或Ov IOv)的類比電壓輸入，利用電壓準位的大小代表不同 的亮度級，由于輸出信號也是采用類比方式，因此輸入若采用1 IOV輸入，電路只需做放 大或衰減、緩動即可。在設計上并無太大問題；(2)脈寬調變信號通常為12v 24V之間的PWM訊號，利用PWM輸入訊號所帯有不同占空間比(duty cycle)代表不同的亮度級。采用PWM訊號輸入訊號時，類比電壓輸出須正比于PWM輸入訊 號的duty比率，因此可以采用RC濾波器將PWM輸入訊號濾為類比信號?，F(xiàn)有的調光控制 器的PWM輸入訊號采用12 24V的系統(tǒng)，因此若采用電阻-電容濾波須排除PWM輸入訊號 其電壓準位的影響；以及(3)直接可變電阻調整采用可調整的可變電阻器，利用可變電阻器之電阻阻值代表不同的亮度級，此方 式為直接連接ー顆可變電阻(通常為IOOk歐姆，線性型)，不需額外信號、電源就可以調光。 一般常用電阻分壓方式來設計，但隨著可變電阻阻值不同，類比電源輸出呈現(xiàn)非線性，會導致燈光亮度變化也呈現(xiàn)非線性。因此，本發(fā)明提出一種多重調光輸入電路，其設計的目的在于，將多種類型的輸入信號，轉換為線性的類比電壓輸出，以作為燈具上調光驅動電路的調光控制訊號。請參閱第1圖，為一種多重調光輸入電路100的示意圖。如第1圖所示，多重調光輸入電路100包含輸入端IN1、輸出端OUTl/定電流源120、電壓調整單元140、濾波單元 160以及輸出緩動單元180。此外，在此實施列之多重調光輸入電路100中可進一步包含燈光關斷單元190，但本發(fā)明并不以此為限。如第1圖所示，輸入端mi藕接至輸入節(jié)點Ni.輸出端OUTl用傳送類比電壓輸出至后續(xù)的調光驅動電路(圖未示)。定電流源120藕接至輸入節(jié)點m。電壓調整單元140 藕接于輸入節(jié)點m與接地端之間。濾波單元160藕接于輸入節(jié)點m與接地端之間。輸出緩動單元180藕接于濾波單元160與輸出端OUTl之間。燈光關斷單元190的一端藕接于濾波單元160與輸出緩動單元180之間，并且，燈光關斷單元190另一端藕接于回授電路200 與系統(tǒng)電壓端Vcc之間。請一并參閱第2圖，為多重燈光輸入電路100對應類比電壓輸入Va或脈寬調變信號Vpwm時的電路示意圖。如第2圖所示，于此實施列中，輸出緩動單元180包含一運算放大器OPl，于此實施列中，運算放大器OPl主要用以形成電壓隨藕器作為輸出緩動之用。優(yōu)選的，濾波單元160包含濾波電阻Rl以及濾波電容Cl，濾波電阻Rl藕接于輸入節(jié)點W與輸出緩動單元180之間，濾波電容Cl的一端電性連接于濾波電阻Rl與輸出緩動單元180之間，濾波電容Cl的另一端電性連接至接地端。優(yōu)選的，在此實施列中，電壓調整單元140包含積納二極體9 (zener diode)，于此實施列中可采用崩潰電壓為Iiv的積納二極體。優(yōu)選的，在此實施列中，多重調光輸入電路100進一步包含一限流電阻R2以及輸入濾波電容C2，限流電阻R2藕接于輸入端mi與輸入節(jié)點m之間，輸入濾波電容C2的一端電性連接于輸入端mi與限流電阻R2之間，濾波電容C2的另一端電性連接至接地端，實際應用中，輸入濾波電容C2 —電容值可大致約為IOOOpF,但本發(fā)明并不以此為限。當輸入端mi連接的是類比電壓輸入Va (如1 IOV的定電壓輸入)時，此時，直流定電壓的類比電壓輸入Va可將輸入節(jié)點m的電壓準位提升至類比電壓輸入Va的電壓準位，隨后經過輸出緩動單元180中運算放大器OPl的等增益(imi-gain)處理，并形成經類比電壓輸出至輸出端0UT1。也就是說，此實施列中的輸出端OUTl上的類比電壓輸出大致上與原類比電壓輸入Va相等，如此一來，類比電壓輸出即正比于類比電壓輸入Va的電壓準位。當輸入端mi連接的是脈寬調變信號Vpwm(如12 MV的PWM輸入)時，此時脈寬調變信號Vpwm收到電壓調整單元140中積納二極體的崩潰電壓(在此列中為11V)限制， 脈寬調變信號Vpwm的訊號電壓先經電壓調整單元140(即本實施列中，崩潰電壓為IlV的積納二極體)處理至約IlV后，再經由濾波單元160中濾波電阻Rl以及濾波電容Cl組成的RC濾波器，將其轉換為正比于脈寬調變的占空比(duty cycle)的類比電壓輸出。此外，請參與第3圖，為多種調光輸入電路100對應可變電阻Ra時的電路示意圖。 如第3圖所示，輸入端mi與接地端之間藕接可變電阻Ra。
當輸入端mi藕接可變電阻Ra時，為了現(xiàn)有技術中采用電阻分壓方式產生的類比電壓出入與可變電阻Ra的阻值呈現(xiàn)非線性問題。本發(fā)明通過定電流源120對應可變電阻Ra 進行電壓取樣，定電流源120產生的定電流Ic通過可變電阻Va并于輸入端mi上形成可變輸入電壓，透過歐姆定律V = I*R可知，輸入端mi上形成的可變輸入電壓大小為Ic*Ra。 由此可知，當Ic為定電流時，可變輸入電壓于可變電阻Ra之值呈線性關系。與可變電阻Ra 之阻值呈線性關系。實際應用中，可變電阻Va可采用IOOk歐姆的可變電阻，若要在可變電阻Va 二端產生0-10V的電壓，此定電流須為IOOuA,在此列中可利用參考電壓端Vref提供2. 5V電壓來產生定電流，但本發(fā)明并不此為限。請參閱第4圖，其繪示定電流源120分別在不同可變電阻Va阻值下的定電流特性模疑圖，如第4圖所示，定電流源120的輸出電流可保持在100uA+/-0. 5uA左右。在可變電阻Va 二端產生0-10V電壓，即輸入端mi上的可變輸入電壓。接著，可變輸入電壓便經過輸出緩動單元180于輸出端OUTl上形成類比電壓輸出，其形成類比電壓輸出至路經與流程，即與前述段落中所揭露采用類比電壓輸入Va時相似，請參與第2圖與有關采用類比電壓輸入Va時的詳細說明，在此不另贅述。此外，當輸入端mi為開路(floating)時，定電流源120會流向輸入濾波電容C2 與濾波電容Cl，使電容電壓提高，同時積納二極體的端電壓也會提高，最終至積納二極體的崩潰電壓11V。因此，此電路若采用無源(open collector)方式的脈寬調變信號，也可以在輸入端產生脈寬調變信號電壓波形，之后就以脈寬調變信號形式處理。其中要注意的是，當輸入濾波電容選用過大時，定電流120對輸入濾波電容C2充電的時間會增加，造成非理想的脈寬調變波形，實際應用中，輸入濾波電容C2的選用可以IOOOPf為參考值。此外，優(yōu)選的，本發(fā)明的多重調光輸入電路100除了對類比電壓輸入、脈寬調變信號端mi為短路(short)或極低電壓時，則進一步加入將燈光開斷的功能，藉此，可實現(xiàn)透過調光控制直接開關的功能、節(jié)省能耗、并避免燈管在低電壓驅動下發(fā)生惱人亮暗閃爍的情形。于此實施列中，當該輸入端mi的電壓準位小于基準值(例如0.6V)時，該燈光關斷單元190便可導通，將回授電路200開斷。接著，請參照第5A圖至第5D圖，為在不同輸入模式下本發(fā)明的多重調光輸入電路的類比電壓輸出與各種輸入之間關系的實驗結果圖。由第5A圖至第5D圖可知，各種不同輸入方式輸出電壓均為輸入(電壓、電阻、duty)呈線性關系。以此線性的類比信號作為調光模組或驅動電路的參考命令，即可實現(xiàn)多重輸入的調光功能，實際應用中，可廣泛應用于發(fā)光二極體(light emittingdiode, LED)的調光電路上。綜上所述，本發(fā)明提出的多重調光輸入電路其設計的目的在于，將多種類型的輸入信號轉換為類比電壓輸出，以作為燈具上調光驅動電路的調光控制訊號，并且，輸出的類比電壓輸出須為線性且正比于類比電壓的輸入電壓，脈寬調變訊號的占空比或可變電阻阻值的電阻值。綜上所述，實施例不過是本發(fā)明的優(yōu)選最佳實施方案，不可理解為對本發(fā)明的保護范圍限定，對于本領域的技術工作人員根據(jù)本發(fā)明所做的不超出本發(fā)明技術方案的調整和改動，應該認為落在本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
1.一種多重調光輸入電路，用以產生一類比電壓至一調光驅動電路，其特征在于所述多重調光輸入電路包括一輸入端，藕接于一輸入節(jié)點；一輸出端，用于傳送所述類比電壓輸出；一定電流源，藕接于所述輸入節(jié)點；一電壓調整單元，藕接于所述輸入節(jié)點與一接地端之間；一濾波單元，藕接于所述輸入節(jié)點與一接地端之間；以及一輸出緩動單元，藕接于所述濾波單元與所述輸出端之間；其中，當所述輸入端輸入一類比電壓輸入時，所述類比電壓輸出正比于所述類比電壓輸入的一電壓準位；當所述輸入端輸入一脈寬調變信號時，所述類比電壓輸出正比于所述脈寬調變信號的一占空比；當所述輸入端與一接地端之間藕接一可變電阻時，所述類比電壓輸出正比于所述可變電阻的一電阻阻值。
2.如權利要求1所述的多重調光輸入電路，其特征在于所述輸出緩動單元包括一運算放大器；所述運算放大器形成一電壓隨藕器。
3.如權利要求1所述的多重調光輸入電路，其特征在于所述濾波單元包括一濾波電阻以及一濾波電容，所述濾波電阻藕接于所述輸入節(jié)點與所述輸出緩動單元之間；所述濾波電容的一端電性連接于所述濾波電阻與所述輸出緩動單元之間，所述濾波單元的另一端電性連接一接地端。
4.如權利要求1所述的多重調光輸入電路，其特征在于當所述輸入端輸入所述脈寬調變信號時，所述濾波單元對所述脈寬調變信號進行濾波，并產生正比于所述脈寬調變信號的占空比的所述類比電壓輸出。
5.如權利要求1所述的多重調光輸入電路，其特征在于所述電壓調整單元包含一積納二極體，當所述輸入端輸入所述脈寬調變信號時，所述電壓調整單元用于將所述脈寬調變信號的電壓最大值處理至所述積納二極體的崩潰電壓。
6.如權利要求1所述的多重調光輸入電路，其特征在于進一步包括一限流電阻以及一輸入濾波電容，所述限流電阻藕接于所述輸入端與所述輸入節(jié)點之間；所述輸入濾波電容的一端電性連接于所述輸入端與所述限流電阻之間，所述濾波電容的另一端電性連接至一接地端。
7.如權利要求1所述的多重調光輸入電路，其特征在于所述輸入濾波電容的電容值為 1000pF。
8.如權利要求1所述的多重調光輸入電路，其特征在于當所述輸入端與一接地端之間藕接所述可變電阻時，所述定電流源產生一定電流，所述定電流通過所述可變電阻并于所述輸入端上形成一可變輸入電壓。
9.如權利要求1所述的多重調光輸入電路，其特征在于進一步包括一燈光關斷單元， 所述燈光關斷單元的一端藕接于所述濾波單元與所述輸出緩動單元之間。
10.如權利要求9所述的多重調光輸入電路，其特征在于所述燈光關斷單元另一端藕接于一回授電路與一系統(tǒng)電壓端之間，當所述輸入端的電壓準位小于一基準值時；所述燈光關斷單元將所述回授電路關斷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多重調光輸入電路，用于產生類比電壓輸出至調光驅動電路；其中多重調光輸入電路包含輸入端、輸出端、定電流源、電壓調整單元、濾波單元。
文檔編號H05B37/02GK102316632SQ201110134408
公開日2012年1月11日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權日2011年1月27日
發(fā)明者彭希和 申請人:明緯(廣州)電子有限公司