可調光led驅動電路的製作方法
2023-05-30 00:14:36
可調光led驅動電路的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種可調光LED驅動電路，包括誤差放大器和調光信號解碼器；所述調光信號解碼器的第一輸入端輸入調光信號，第二輸入端輸入參考電壓，第三輸入端輸入修調信號，第一輸出端與所述誤差放大器的第一輸入端相連；所述誤差放大器的第二輸入端輸入反饋電壓；當所述調光信號為第一信號時，所述調光信號解碼器的第一輸出端向所述誤差放大器的第一輸入端輸出所述參考電壓的比值與第二隨機誤差的和或差；所述誤差放大器的第二輸出端輸出所述調光信號解碼器的第一輸出端輸出與所述第一隨機誤差的和或差。本發明通過增加調光信號解碼器使其輸出電壓抵消了誤差放大器的隨機誤差電壓。
【專利說明】可調光LED驅動電路【技術領域】
[0001]本發明涉及驅動電路領域，特別是涉及一種可調光LED驅動電路。
【背景技術】
[0002]交流一直流LED照明應用中，LED電流越來越被希望可以通過各種方式將其輸出電流可以調節。其中調節的方式有:智能調光、晶閘管調光和DALI (Digital AddressableLighting Interface,數字可尋址照明接口)調光等。
[0003]在PWM調光信號的佔空比比較小時，相對應的輸出電流的誤差會變大，同時，精度也會變差。輸出電流的精度變差的原因主要是因為誤差放大器存在隨機誤差，這會使輸出電流的精度在PWM調光信號的佔空比等於100%時也存在誤差。
[0004]圖1為現有技術的LED驅動電路的恆流控制和調光原理結構圖。如圖1所示，系統的輸出電流通過電流採樣電路U1將反饋電壓(FeedBack Voltage, FB)送給誤差放大器EA,反饋電壓FB與參考電壓Vief比較後產生誤差放大信號，將誤差放大信號送給脈衝寬度調製(Pulse Width Modulation, PWM)控制器U2，然後PWM控制器驅動功率開關M1，從而達到恆流的效果。假設反饋信號VFB與LED輸出電流的關係為:
[0005]Iled — k.Vfb
[0006]根據負反饋的原理:
[0007]VFB-Vref = O
[0008]從而得到LED輸出電流與參考電壓的關係為:
[0009]Iled = k.Vref
[0010]通常，如果想要控制輸出電流的大小，需要採用的方法是用外部的調光控制信號來線性控制內部參考電壓的大小。圖2為現有技術PWM調光信號的佔空比與參考電壓線性示意圖。如圖2所示，當佔空比為2%時，參考電壓變為該參考電壓的2%，當佔空比為100%時，參考電壓變為該參考電壓的100%，但是，這種方法在佔空比較小時，相對應的輸出電流的誤差會變大，精度也會變差。導致輸出電流精度變差的原因是，誤差放大器EA存在隨機誤差，這會使輸出電流的精度在PWM調光信號的佔空比等於100%時也存在誤差。
[0011]圖3為現有技術誤差放大器連接結構示意圖。如圖3所示，假設誤差放大器EA的隨機誤差為Vtjffl，則LED輸出電流變為:
[0012]VFB-Vref± Vom = O
[0013]Iled — k.(Vref土 V0ffl)
[0014]通過現有的修調方法，使Vtjffl佔很`小的比例，一般的工業標準是2%，這樣，在PWM調光信號的佔空比等於100%時，LED輸出電流的誤差則控制在2%以內。具體為:
_5] Iled = k.(Vref ±2%.Vref)
[0016]Iled = k.98%.Vref ~k.102%.Vref
[0017]當PWM調光信號的佔空比變小時，VMf的絕對值變小，因此Vtjffl對輸出電流編差的影響就會成比例放大了。當Vref變為原來的2%時，Vtjffl還是100%*Vref的2%，因此LED輸出電流變為:
[0018]Iled = k.(2%.Vref±V0ffl) = k.(2%.Vref±2%.Vref)
[0019]Iled = O ?k.4%Vref
[0020]圖4為現有技術LED輸出電流與PWM調光信號的佔空比線性示意圖。如圖4所示，誤差放大器EA的隨機誤差Vtjffl佔2%*VMf的土 100%，即當PWM調光信號的佔空比為2%時，輸出電流變為O到2%的全載電流。
【發明內容】
[0021]本發明的目的是解決誤差放大器產生的隨機誤差電壓。
[0022]為實現上述目的，本發明提供了一種可調光LED驅動電路，其特徵在於，所述電路包括調光信號解碼器和誤差放大器；
[0023]所述調光信號解碼器的第一輸入端輸入調光信號，第二輸入端輸入參考電壓，第三輸入端輸入修調信號，第一輸出端與所述誤差放大器的第一輸入端相連；
[0024]所述誤差放大器的第二輸入端輸入反饋電壓；
[0025]當所述調光信號為第一信號時，所述調光信號解碼器的第一輸出端向所述誤差放大器的第一輸入端輸出所述參考電壓的比值與第二隨機誤差的和或差；所述誤差放大器的第二輸出端輸出所述調光信號解碼器的第一輸出端輸出與所述第一隨機誤差的和或差；
[0026]當所述修調信號發生改變時，所述第二隨機誤差與所述第一隨機誤差互為相反數，所述誤差放大器的第二輸出端輸出所述參考電壓的比值；
[0027]當所述調光信號為第二信號時，所述調光信號解碼器的第二輸出端輸出所述參考電壓。
[0028]進一步地，所述調光信號解碼器包括:鋸齒波發生器、低通濾波器、比較器和乘法器；
[0029]所述調光信號為脈衝寬度調製PWM調光信號，所述鋸齒波發生器的輸入端輸入所述修調信號，輸出端與所述比較器的第一輸入端相連；
[0030]所述低通濾波器的輸入端輸入PWM調光信號，輸出端與所述比較器的第二輸入端相連；
[0031]所述比較器的輸出端與所述乘法器的第一輸入端相連；
[0032]所述乘法器的第二輸入端輸入所述參考電壓，輸出端與所述誤差放大器相連；
[0033]將所述鋸齒波發生器輸出端向所述比較器第一輸入端輸出的鋸齒波通過所述比較器與所述低通濾波器的輸出端向所述比較器第二輸入端輸出的低通信號進行比較，從而得到第一處理信號，將所述第一處理信號與所述參考電壓進行乘積，從而得到第二處理信號。
[0034]進一步地，所述調光信號解碼器包括:鋸齒波發生器、電壓轉換器、比較器和乘法器；
[0035]所述調光信號為線性電壓信號，所述鋸齒波發生器的輸入端輸入所述修調信號，輸出端與所述比較器的第一輸入端相連；
[0036]所述電壓轉換器的輸入端輸入電壓調光信號，輸出端與所述比較器的第二輸入端相連；[0037]所述比較器的輸出端與所述乘法器的第一輸入端相連；
[0038]所述乘法器的第二輸入端輸入所述參考電壓，輸出端與所述誤差放大器相連；
[0039]將所述鋸齒波發生器輸出端向所述比較器第一輸入端輸出的鋸齒波通過所述比較器與所述電壓轉換器的輸出端向所述比較器第二輸入端輸出的低通信號進行比較，從而得到第一處理信號，將所述第一處理信號與所述參考電壓進行乘積，從而得到第二處理信號。
[0040]本發明的優點:通過增加調光信號解碼器使其輸出電壓抵消了誤差放大器的隨機誤差電壓。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0041]圖1為現有技術的LED驅動電路的恆流控制和調光原理結構圖；
[0042]圖2為現有技術PWM調光信號的佔空比與參考電壓線性示意圖；
[0043]圖3為現有技術誤差放大器連接結構示意圖；
[0044]圖4為現有技術LED輸出電流與PWM調光信號的佔空比線性示意圖；
[0045]圖5為本發明實施例提供的可調光LED驅動電路結構示意圖；
[0046]圖6為本發明實施例提供的可調光LED驅動電路另一結構不意圖；
[0047]圖7為本發明實施例提供的調光信號解碼器的一種實現方式示意圖；
[0048]圖8為本發明實施例提供的低通濾波器結構示意圖；
[0049]圖9為本發明實施例提供的鋸齒波發生器結構示意圖；
[0050]圖10為本發明實施例提供的乘法器結構示意圖；
[0051]圖11為本發明實施例提供的乘法器與誤差放大器合併結構示意圖；
[0052]圖12為本發明實施例提供的調光信號解碼器的另一種實現方式示意圖；
[0053]圖13為本發明實施例提供的電壓轉換器結構示意圖；
[0054]圖14為本發明實施例提供的反激式結構示意圖；
[0055]圖15為本發明實施例提供的降壓式結構示意圖；
[0056]圖16為本發明實施例提供的晶閘管調光結構示意圖。
【具體實施方式】
[0057]下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0058]圖5為本發明實施例提供的可調光LED驅動電路結構示意圖。如圖5所示，調光信號解碼器11的第一輸入端與調光信號相連，第二輸入端與參考電壓相連，第三輸入端與修調信號相連，輸出端與誤差放大器12的第一輸入端相連，誤差放大器的第二輸入端與反饋電壓相連。
[0059]當調光信號為第二信號，第二信號為100%電流時，調光信號解碼器的輸出值為參考電壓，如公式(I)所示:
[0060]Vrefpst = Vref(I)
[0061]當調光信號為第一信號，第一信號為2%電流時,調光信號解碼器的輸出電壓如公式⑵所示:
[0062]Vrefpst = 2%.Vref±V0ff2(2)[0063]並且如公式(3)所示:
[0064]V0ff2 = -V0ffl(3)
[0065]使得VMfPst抵消誤差放大器的隨機誤差。公式(3)的方法是在生產測試階段，通過修改修調信號完成的。
[0066]圖6為本發明實施例提供的可調光LED驅動電路另一結構示意圖。如圖6所示，在公式(I)的條件下，誤差放大器12的輸出如公式(4)所示，
[0067]VEAout = VrefPst±Vom(4)
[0068]在公式(2)和(3)的條件下，誤差放大器12的輸出如公式(5)所示，
[0069]VEAout = 2% * Vref(5)
[0070]圖7為本發明實施例提供的調光信號解碼器的一種實現方式示意圖。如圖7所示，當調光信號為脈衝寬度調製PWM調光信號時，調光信號解碼器包括:鋸齒波發生器U12、低通濾波器un、比較器U13和乘法器U14O
[0071]鋸齒波發生器U12的輸入端與修調信號相連，低通濾波器U11的輸入端與PWM調光信號相連，比較器U13的第一輸入端與鋸齒波發生器U12的輸出端相連,其第二輸入端與低通濾波器U11的輸出端相連,乘法器U14的第一輸入端與比較器U13的輸出端相連,其第二輸入端與反饋電壓相連，乘法器U14的輸出端與誤差放大器相連。
[0072]將鋸齒波發生器U12輸出的鋸齒波通過比較器與低通濾波器U11輸出的低通信號進行比較，從而得到第一處理信號，將第一處理信號與參考電壓進行乘積，從而得到第二處理信號。
[0073]圖8為本發明實施例提供的低通`濾波器結構示意圖。如圖8所示，在低通濾波器中，有兩個參考電壓Vref2和V,ef3，Duty為PWM調光信號的佔空比，低通濾波器的輸出電壓如公式(6)所示:
[0074]Vlpf = (Vref2-Vref3).Duty(6)
[0075]圖9為本發明實施例提供的鋸齒波發生器結構示意圖。如圖9所示，鋸齒波發生器的輸入端接入修調信號，輸出為一個鋸齒波，該鋸齒波的低電平為VMf4，高電平為(Vref2-Vref3 )，其中，低電平由修調信號控制。
[0076]圖10為本發明實施例提供的比較器結構示意圖。如圖10所示，比較器的第一輸入端與鋸齒波發生器的輸出端相連，其第二輸入端與低通濾波器的輸出端相連。輸出為脈衝波，佔空比為DutyPst。
[0077]當PWM調光信號的佔空比Duty=100%時，由公式(7)可知，
[0078]Vlpf — Vref2-Vref3(7)
[0079]因此，DutyPst=100%。
[0080]當PWM調光信號的佔空比Duty=2%時，由公式(8)可知，
[0081]Vlpf= (Vref2-Vref3) *2%(8)
[0082]則比較器的輸出脈衝波的佔空比由公式(9)可知:
【權利要求】
1.一種可調光LED驅動電路，其特徵在於，所述電路包括調光信號解碼器和誤差放大器； 所述調光信號解碼器的第一輸入端輸入調光信號，第二輸入端輸入參考電壓，第三輸入端輸入修調信號，第一輸出端與所述誤差放大器的第一輸入端相連； 所述誤差放大器的第二輸入端輸入反饋電壓； 當所述調光信號為第一信號時，所述調光信號解碼器的第一輸出端向所述誤差放大器的第一輸入端輸出所述參考電壓的比值與第二隨機誤差的和或差；所述誤差放大器的第二輸出端輸出所述調光信號解碼器的第一輸出端輸出與所述第一隨機誤差的和或差； 當所述修調信號發生改變時，所述第二隨機誤差與所述第一隨機誤差互為相反數，所述誤差放大器的第二輸出端輸出所述參考電壓的比值； 當所述調光信號為第二信號時，所述調光信號解碼器的第二輸出端輸出所述參考電壓。
2.根據權利要求1所述的可調光LED驅動電路，其特徵在於，所述調光信號解碼器包括:鋸齒波發生器、低通濾波器、比較器和乘法器； 所述調光信號為脈衝寬度調製PWM調光信號，所述鋸齒波發生器的輸入端輸入所述修調信號，輸出端與所述比較器的第一輸入端相連； 所述低通濾波器的輸入端輸入PWM調光信號，輸出端與所述比較器的第二輸入端相連； 所述比較器的輸出端與所述乘法器的第一輸入端相連； 所述乘法器的第二輸入端輸入所述參考電壓，輸出端與所述誤差放大器相連； 將所述鋸齒波發生器輸出端向所述比較器第一輸入端輸出的鋸齒波通過所述比較器與所述低通濾波器的輸出端向所述比較器第二輸入端輸出的低通信號進行比較，從而得到第一處理信號，將所述第一處理信號與所述參考電壓進行乘積，從而得到第二處理信號。
3.根據權利要求1所述的可調光LED驅動電路，其特徵在於，所述調光信號解碼器包括:鋸齒波發生器、電壓轉換器、比較器和乘法器； 所述調光信號為線性電壓信號，所述鋸齒波發生器的輸入端輸入所述修調信號，輸出端與所述比較器的第一輸入端相連； 所述電壓轉換器的輸入端輸入電壓調光信號，輸出端與所述比較器的第二輸入端相連； 所述比較器的輸出端與所述乘法器的第一輸入端相連； 所述乘法器的第二輸入端輸入所述參考電壓，輸出端與所述誤差放大器相連； 將所述鋸齒波發生器輸出端向所述比較器第一輸入端輸出的鋸齒波通過所述比較器與所述電壓轉換器的輸出端向所述比較器第二輸入端輸出的低通信號進行比較，從而得到第一處理信號，將所述第一處理信號與所述參考電壓進行乘積，從而得到第二處理信號。
【文檔編號】H05B37/02GK103889133SQ201410160555
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月21日 優先權日:2014年4月21日
【發明者】郭越勇, 趙汗青 申請人:美芯晟科技（北京）有限公司