專利名稱：高壓直流集中供電led恒流源pwm調(diào)光電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體照明應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種高壓直流集中供電LED恒流源的PWM調(diào)光方法。
背景技術(shù)：
LED以其效率高、功耗低、節(jié)能環(huán)保及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)日益受到世界各國的重視，越來越廣泛地應(yīng)用于各種照明場(chǎng)合，有望在不久的將來取代白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)照明燈具。LED燈的光通量與通過LED的正向電流成正比，在低發(fā)光亮度時(shí)，流過LED燈的電流會(huì)減小，發(fā)光效率會(huì)提高，因此在LED照明中加入調(diào)光功能，節(jié)能效果更加明顯，應(yīng)用前景非常廣闊。 線性調(diào)光通過線性調(diào)節(jié)采樣電壓參考值或者調(diào)節(jié)采樣電阻的阻值，進(jìn)而改變流過LED的電流值大小，實(shí)現(xiàn)調(diào)光，如中國專利文獻(xiàn)CN201805598U所述。這種調(diào)光方式的缺點(diǎn)是LED燈顏色穩(wěn)定性不好，因?yàn)長(zhǎng)ED燈的顯色與電流大小有關(guān)。此外，由于采樣電壓參考值一般會(huì)設(shè)置得比較低，導(dǎo)致線性調(diào)光方式下的抗干擾能力較差，會(huì)產(chǎn)生閃爍。此外，對(duì)集中供電系統(tǒng)，調(diào)節(jié)輸入電壓或電流的線性調(diào)光方式只能實(shí)現(xiàn)各個(gè)LED燈的統(tǒng)一調(diào)光，對(duì)各個(gè)LED燈的分別調(diào)光，如果通過改變采樣電阻值的機(jī)械調(diào)光方法會(huì)比較麻煩，工作量比較大，而且準(zhǔn)確度不高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，無需改變硬件電路電阻值，提供高壓直流集中供電LED恒流源PWM調(diào)光電路。本實(shí)用新型在LED調(diào)光穩(wěn)定時(shí)流過恒定電流，確保LED發(fā)光穩(wěn)定，保證LED長(zhǎng)壽命，通過調(diào)節(jié)PWM的占空比改變一個(gè)周期內(nèi)流過LED燈的平均電流值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈的調(diào)光功能，由于LED燈上有電流通過時(shí)，流過的電流是額定電流，所以不會(huì)產(chǎn)生光照色差。這種PWM調(diào)光方式直接控制開關(guān)穩(wěn)壓芯片的使能，實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單，對(duì)100V到800V的高壓集中直流供電系統(tǒng)更加適用。本實(shí)用新型通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)高壓直流集中供電LED恒流源PWM調(diào)光電路，包括直流供電電源模塊和分別與直流供電電源模塊連接的N個(gè)恒流調(diào)光模塊，每個(gè)恒流調(diào)光模塊的輸出端用于連接負(fù)載，所述N個(gè)恒流調(diào)光模塊的結(jié)構(gòu)相同但其中各元件的參數(shù)由負(fù)載確定，其輸入端與直流供電電源模塊的正輸出端相連，直流供電電源模塊的負(fù)輸出端接地。上述恒流調(diào)光模塊包括開關(guān)穩(wěn)壓控制電路、供電電路、開關(guān)降壓電路、恒流反饋電路和調(diào)光電路。所述供電電路包括第二二極管D2、第一電阻R1和第二電阻R2，第一電阻R1連接在直流供電電源模塊A的正輸出端和開關(guān)穩(wěn)壓控制電路的供電電壓端口 VCC之間，第二二極管D2的陰極經(jīng)第二電阻R2與開關(guān)穩(wěn)壓控制電路的供電電壓端口 V。。連接，其陽極與LED負(fù)載的陽極相連。所述開關(guān)降壓電路包括開關(guān)管Q、電感L和第一二極管D1,開關(guān)管Q的門極與開關(guān)穩(wěn)壓控制電路的驅(qū)動(dòng)端PG相連，其漏極與直流供電電源模塊的正輸出端相連，其源極經(jīng)電感L與LED負(fù)載的陽極相連，第一二極管D1的陰極也與開關(guān)管Q的源極相連，其陽極接地。所述恒流反饋電路的采樣電阻R3 —端與開關(guān)穩(wěn)壓控制電路的反饋端FB相連，另一端接地。所述調(diào)光電路中第三二極管D3的陰極與開關(guān)穩(wěn)壓控制電路的使能端EN相連，其陽極接用來調(diào)光的PWM波。上述開關(guān)穩(wěn)壓控制電路包括一個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓芯片及其簡(jiǎn)單的外圍電路 ，通過反饋端口 FB的電壓與內(nèi)部參考電壓相比較，在驅(qū)動(dòng)端PG輸出開關(guān)管所需驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定反饋電壓的目的。高壓直流集中供電LED恒流源PWM調(diào)光電路的調(diào)光方法，通過開關(guān)穩(wěn)壓控制電路保持恒流反饋電路(采樣電阻R3)的端電壓恒定，實(shí)現(xiàn)與采樣電阻R3串聯(lián)的LED負(fù)載的恒流。通過在開關(guān)穩(wěn)壓控制電路的使能控制端EN端輸入PWM信號(hào)，使芯片間斷性工作，以改 變單個(gè)周期內(nèi)LED燈的電流平均值，從而改變LED燈亮度，不同占空比的PWM波對(duì)應(yīng)不同的輸出電流平均值，即不同的LED燈亮度。用來調(diào)光的PWM波根據(jù)開關(guān)穩(wěn)壓控制電路使能端EN的參數(shù)要求來設(shè)置高低電平大小，該P(yáng)WM波的頻率應(yīng)比開關(guān)穩(wěn)壓控制電路的開關(guān)頻率小一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，并且大于人眼最大識(shí)別頻率200Hz。PWM波的高低電平直接控制開關(guān)穩(wěn)壓控制電路的工作開關(guān)狀態(tài)，從而控制著LED供電電流的開關(guān)狀態(tài)，改變了 LED供電電流的平均值，因此可以通過改變PWM波的占空比來改變LED燈的電流平均值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型無需調(diào)節(jié)硬件電路電阻值和輸入電壓大小，實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便且無光照色差，還能保證調(diào)光后LED電流恒定，保證了 LED的發(fā)光穩(wěn)定和長(zhǎng)壽命，而且適合于100V到800V高壓的集中直流供電系統(tǒng)應(yīng)用，便于系統(tǒng)的控制多個(gè)LED燈的亮度，而且控制方式靈活，方便結(jié)合通信系統(tǒng)按程序自動(dòng)調(diào)光。此外，供電電路通過輸入電壓?jiǎn)?dòng)和輸出電壓供電兩個(gè)部分，解決了輸入高壓與開關(guān)穩(wěn)壓控制電路耐壓的匹配問題。

圖I是高壓直流集中供電LED恒流源PWM調(diào)光電路框圖。圖2為基于IRS2541開關(guān)穩(wěn)壓芯片的直流供電LED恒流調(diào)光電路圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施方式中的無PWM信號(hào)輸入時(shí)的輸入、輸出電壓及輸出電流波形圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施方式中的有PWM信號(hào)輸入時(shí)的輸入PWM和輸出電流波形圖。
具體實(shí)施方案
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施和保護(hù)不限于此。高壓直流集中供電LED恒流源PWM調(diào)光電路框圖如圖I所示，其中包括直流供電電源模塊和分別與直流供電電源模塊連接的N個(gè)恒流調(diào)光模塊(N > I)，每個(gè)恒流調(diào)光模塊的輸出端用于連接負(fù)載，恒流調(diào)光模塊的輸入端均與直流供電電源模塊的正輸出端相連，直流供電電源模塊的負(fù)輸出端接地。N個(gè)恒流調(diào)光模塊的結(jié)構(gòu)相同但其中各元件的參數(shù)由負(fù)載確定，在確定負(fù)載大小后，選擇符合負(fù)載要求的恒流控制芯片，然后根據(jù)芯片和負(fù)載的參數(shù)確定圖中電阻(1 1、1 2、1 3)，電感1^的值，以及二極管(01、02、03)和功率開關(guān)管0的型號(hào)。根據(jù)kED=VFB/R3計(jì)算采樣電阻R3，其中Im為負(fù)載所需的恒流值，Vfb為芯片內(nèi)部反饋電壓的給定標(biāo)準(zhǔn)值；第一電阻&為芯片啟動(dòng)時(shí)的限流電阻，根據(jù)芯片啟動(dòng)電壓與輸入電壓最大值求得，，其中V。。為芯片啟動(dòng)電壓，P1為第一電阻R1的額定功率；芯片啟動(dòng)之后正常工作時(shí)，芯片的供電轉(zhuǎn)由輸出電壓提供，第二電阻R2用來給輸出電壓供電電路限流，根據(jù)芯片啟動(dòng)電壓與輸出電壓最大值求得，，其中P2為第二電阻R2的額定功率。二極管(D1、D2、D3)和功率開關(guān)管Q根據(jù)它們各自在電路中的最大耐壓、耐流值來選取。圖I中的開關(guān)穩(wěn)壓器由芯片及其外圍電路構(gòu)成。如圖2所不電路是該調(diào)光方法基于IRS2541開關(guān)穩(wěn)壓芯片的恒流調(diào)光電路圖。IRS2541是一種能夠最聞耐受:600V聞壓的開關(guān)穩(wěn)壓芯片。本方案根據(jù)圖2所不電路圖實(shí)施。電路中包括芯片IRS2541，電阻％、)、電容(C1W二極管(D1W穩(wěn)壓管(DjPD6)、電感L及功率開關(guān)管Q，它們的連接如圖2所示。本實(shí)例電路的基本參數(shù)如下輸入電壓Vin=311VDC(220VAC 的整流值)；負(fù)載12個(gè)(lW，350Ma) LED 串聯(lián)。芯片內(nèi)部的反饋電壓基準(zhǔn)Vifbth為500mV。根據(jù)負(fù)載所需電流值350mA，采樣電阻R3的值可由下式求得
權(quán)利要求1.高壓直流集中供電LED恒流源PWM調(diào)光電路，其特征在于包括直流供電電源模塊(A)和分別與直流供電電源模塊(A)連接的N個(gè)恒流調(diào)光模塊(B1In),每個(gè)恒流調(diào)光模塊的輸出端用于連接負(fù)載，所述N個(gè)恒流調(diào)光模塊(B1In)的結(jié)構(gòu)相同但其中各元件的參數(shù)由負(fù)載確定，其輸入端與直流供電電源模塊(A)的正輸出端相連，直流供電電源模塊(A)的負(fù)輸出端接地；所述恒流調(diào)光模塊包括開關(guān)穩(wěn)壓控制電路(I)和分別與開關(guān)穩(wěn)壓控制電路(I)連接的供電電路(2)、開關(guān)降壓電路(3)、恒流反饋電路(4)和調(diào)光電路(5)。
2.如權(quán)利要求I所述的高壓直流集中供電LED恒流源PWM調(diào)光電路，其特征在于所述供電電路(2)包括第二二極管(D2)、第一電阻(R1)和第二電阻(R2)，第一電阻(R1)連接在直流供電電源模塊(A)的正輸出端和開關(guān)穩(wěn)壓控制電路(I)的供電電壓端口 VCC之間；第二二極管(D2)的陰極經(jīng)第二電阻(R2)與開關(guān)穩(wěn)壓控制電路(I)的供電電壓端口 V。。連接，其陽極與LED負(fù)載的陽極相連；所述開關(guān)降壓電路(3)包括開關(guān)管(Q)、電感(L)和第一二極管(D1);開關(guān)管(Q)的門極與開關(guān)穩(wěn)壓控制電路(I)的驅(qū)動(dòng)端PG相連，其漏極與直流供電電源模塊(A)的正輸出端相連，其源極經(jīng)電感(L)與LED負(fù)載的陽極相連；第一二極管(D1)的 陰極也與開關(guān)管(Q)的源極相連，其陽極接地；所述恒流反饋電路(4)包括采樣電阻(R3),采樣電阻(R3)—端與開關(guān)穩(wěn)壓控制電路(I)的反饋端FB相連，另一端接地；所述調(diào)光電路(5)中第三二極管(D3)的陰極與開關(guān)穩(wěn)壓控制電路(I)的使能端EN相連，其陽極接用來調(diào)光的PWM波。
3.如權(quán)利要求2所述的高壓直流集中供電LED恒流源PWM調(diào)光電路，其特征在于開關(guān)穩(wěn)壓控制電路(I)包括一個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓芯片及其外圍電路。
專利摘要本實(shí)用新型提供高壓直流集中供電LED恒流源PWM調(diào)光電路。調(diào)光電路包括直流供電電源模塊和N個(gè)恒流調(diào)光模塊，所述恒流調(diào)光模塊包括開關(guān)穩(wěn)壓控制電路、供電電路、開關(guān)降壓電路、恒流反饋電路和PWM調(diào)光電路，通過開關(guān)穩(wěn)壓控制電路保持采樣電阻的端電壓恒定，實(shí)現(xiàn)LED負(fù)載的恒流；用PWM信號(hào)控制開關(guān)穩(wěn)壓控制電路的使能端，通過調(diào)節(jié)PWM波占空比的方式改變一個(gè)周期內(nèi)流過LED燈的平均電流值，從而改變LED燈亮度。此外，供電電路通過輸入電壓?jiǎn)?dòng)和輸出電壓供電兩個(gè)部分，解決了輸入高壓與開關(guān)穩(wěn)壓控制電路耐壓的匹配問題。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便且無光照色差，保證了LED的發(fā)光穩(wěn)定和長(zhǎng)壽命。
文檔編號(hào)H05B37/02GK202587529SQ201220211508
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者張波, 張雪霽, 肖文勛, 丘東元 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)