一種可調光led驅動電源的製作方法
2023-05-25 08:09:26 1
專利名稱：一種可調光led驅動電源的製作方法
技術領域：
本發明涉及LED照明領域，具體涉及ー種可調光LED驅動電源，尤其適用於公共照明系統。
背景技術：
LED作為新型高效的固體光源，具有環保、節能、壽命長、體積小等優點，被廣泛應用於各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領域。其中，應用於公共照明的LED燈比現有光源的壽命提升5倍及以上，且充分解決了現有燈管含汞的環保問題，另外LED燈發光效率高、購買成本低，這些優勢使LED燈逐漸成為公共照明的主流。由於LED是特性敏感的半導體器件，又具有負溫度特性，在應用過程中需要對其工作狀態進行穩定和保護，因而目前應用於公共照明的LED燈常使用恆流電源驅動。為了更好地發揮LED照明的節能優點，在LED恆流電源中加入調光功能已是大勢所趨。如今用於LED調光的方式主要有兩種，PWM (脈衝寬度調製)調光和模擬調光。PWM調光是使用開關電路以相對人眼識別カ來說足夠高的頻率工作，使用PWM設置周期和佔空度來改變光輸出的平均值；模擬調光是通過改變電源輸出電流的幅值以改變LED的光輸出。PWM調光和模擬調光各有優缺點，PWM調光精度高，但會引入潛在的電磁幹擾頻率，為了降低噪聲和輻射的影響，照明系統的調光頻率一般要求幾萬赫茲，大幅度地縮小了 LED驅動電源的調光範圍；而模擬調光的LED驅動電源雖然不會引入潛在的電磁幹擾頻率，但需要使用串聯電阻來辨別電流，電流通過折衷低能耗損失和高音噪比選定辨別電壓，這使LED驅動電源中的允許誤差、偏移和延遲造成一個相對固定的誤差，從而降低了輸出電流的精度。鑑於以上兩種調光方式的特點，尋找ー種最適用的可調光LED驅動電源，應用於路燈、隧道燈等公共照明系統一直是本行業迫切需要解決的技術難題。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足和缺陷，提供ー種可精確調光、不受電磁幹擾影響的可調光LED驅動電源。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:一種可調光LED驅動電源，包括與電網連接的PFC模塊，用於提高輸出電源的功率因數，並將電源分別輸至DC/DC模塊與輔助電源；DC/DC模塊，將電流轉換成直流；調光電路，調整LED燈亮度；採樣模塊，將輸出電壓採樣信號輸入至調光電路；單片機，接受控制中心發送的調光指令並輸入PWM信號至調光電路；輔助電源，將PFC模塊提供的電源供應至單片機；其中，所述調光電路包括將PWM信號轉換為線性調光電壓的D/A轉換電路以及對調光電壓和採樣電壓進行比較的運算放大器。本發明通過D/A轉換電路將PWM調光中的PWM調光信號轉換為線性電壓以降低電磁幹擾的影響，並利用運算放大器對D/A轉換電路輸入的調光電壓和採樣模塊輸入的採樣電壓進行高精度運算比較，達到精確控制輸出電流，準確調光的目的。
進ー步地，調光電路還包括一個光耦合器，光耦合器與運算放大器的輸出端相連用以接受運算放大器傳送的邏輯電平，並與DC/DC模塊的輸入端連接以通過調製自身功率控制DC/DC模塊的輸出電流。具體的，PFC模塊為主動式PFC模塊，以提高功率因數並提供單片機工作的輔助電源電カ的來源。具體的，D/A轉換電路的輸出端與運算放大器的同相端相連。更具體的，D/A轉換電路包括由三個電阻組成的分壓網絡，還包括一個控制分壓網絡的開關管，開關管的導通時間由單片機傳輸的PWM信號控制，開關管接受所述單片機傳輸的PWM調光信號並根據PWM調光信號執行導通周期。具體的，採樣模塊至少包括ー個採樣電阻，採樣電阻可將轉化的採樣電壓輸入至運算放大器的反相端。本發明相比現有技術具有以下優點及有益效果:(I)本發明通過D/A轉換電路將PWM調光中的PWM信號轉換為線性電壓以降低電磁幹擾的影響，並利用運算放大器對D/A轉換電路輸入的調光電壓和採樣模塊輸入的採樣電壓進行高精度運算比較，達到精確控制輸出電流，準確調光的目的。(2)調光電路中利用光耦合器，使輸入端與輸出端的信號有良好的絕緣作用，進ー步增強了本發明可調光LED驅動電源的抗幹擾能力。(3)本發明採用的主動式PFC模塊提高了功率因數並提供單片機工作的輔助電源電カ的來源。
圖1為本發明一種可調光LED驅動電源實施例的原理框圖。圖2為本發明調光電路實施例的電路原理圖。圖3為本發明D/A轉換電路波形示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發明作進ー步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。實施例如圖1所示，一種可調光LED驅動電源，包括與電網連接的PFC模塊，用於提高輸出電源的功率因數，並將電源分別輸至DC/DC模塊與輔助電源；DC/DC模塊，將電流轉換成直流；調光電路，調整LED燈亮度；採樣模塊，將輸出電壓採樣信號輸入至調光電路；單片機，接受控制中心發送的調光指令並輸入PWM信號至調光電路；輔助電源，將PFC模塊提供的電源供應至單片機；其中，所述調光電路包括將PWM信號轉換為線性調光電壓的D/A轉換電路以及對調光電壓和採樣電壓進行比較的運算放大器。如圖1、圖2所示，調光電路包括運算放大器、從PWM調光信號輸入端到運算放大器同相端的D/A轉換電路以及光耦合器。運算放大器同相端與D/A轉換電路連接，運算放大器反相端通過電阻R5與採樣電阻Rs連接，可接受採樣電阻Rs轉化的採樣電壓，光耦合器與運算放大器的輸出端相連用以接受運算放大器傳送的邏輯電平並與DC/DC模塊的輸入端連接以通過調製自身功率控制DC/DC模塊的輸出電流。運算放大器用於對調光電壓和採樣電壓進行比較，D/A轉換電路的作用是將PWM調光信號轉換為線性調光電壓，以降低電磁幹擾的影響。D/A轉換電路包括電阻Rk電阻R2、電阻R3,電阻Rk電阻R2、電阻R3組成分壓網絡，開關管Q1控制電阻R1、電阻R2、電阻R3組成的分壓網絡，其中，開關管Q1的導通時間由單片機傳輸的PWM信號控制，開關管Q1接受單片機傳輸的PWM調光信號並根據PWM調光信號執行導通周期。本發明可調光LED驅動電源的主要工作原理如下:單片機通過發送的PWM調光信號控制開關管Ql的導通時間，從而利用開關管Ql控制電阻R1、電阻R2、電阻R3組成的分壓網絡上的電壓，也即調光電壓、運算放大器同相端的電壓，調光電壓與C1上的電壓相等。當LED的電流通過採樣電阻Rs轉換為採樣電壓Vs，輸入至運算放大器反相端，運算放大器同相端的調光電壓和運算放大器反相端的取樣電壓經過運算放大器比較後輸出邏輯電平，通過光耦合器調製功率控制晶片的FB腳電流，從而調節DC / DC電路的輸出電流。從電路中可知取樣電壓:Vs=RsXIled ⑴電源輸出最大電流吋，PWM調光信號佔空比為100%，經過反相器倒相後，開關管Ql 一直關斷，此時電阻も、電阻R2、電阻R3組成的分壓網絡上的電壓為:V+(max)=R3XVcc/(R1+R2+R3) (2)
當PWM調光信號佔空比降為0時，Q1導通，C1放電，Q1的飽和壓降為Vces，此時:v+(min)=R3xvCES/ (r2+r3)，v+〈vs，運算放大器輸出低電平，調節控制晶片減小輸出電流，直到滿足V+ Vs，此時電源最小輸出電流為:!LED_V+(min)/Rs (3)如圖3所示，開關管Ql關斷，C1充電；Ql導通，C1放電。在ー個PWM周期內，電容C1上的平均電壓為:V+=V+(fflax) X n (4)其中n為PWM調光信號佔空比，根據運算放大器的虛短特性可得出:V+ ^ Vs (5)由式(I)、(2)、(4)、(5)可得:Iled=R3XVccX ^/( + +! )Rs (6)式(6)說明，選定も、R2, R3、Rs的阻值後，電源輸出電流將由PWM信號佔空比精確控制。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種可調光LED驅動電源，其特徵在於，包括: 與電網連接的PFC模塊，用於提高輸出電源的功率因數，並將電源分別輸至DC/DC模塊與輔助電源； DC/DC模塊，將電流轉換成直流； 調光電路，調整LED燈亮度； 採樣模塊，將輸出電壓採樣信號輸入至調光電路； 單片機，接受控制中心發送的調光指令並輸入PWM信號至調光電路； 輔助電源，將PFC模塊提供的電源供應至單片機； 其中，所述調光電路包括將PWM信號轉換為線性調光電壓的D/A轉換電路以及對調光電壓和採樣電壓進行比較的運算放大器。
2.根據權利要求1所述的可調光LED驅動電源，其特徵在於:所述調光電路還包括一個光耦合器，所述光耦合器與所述運算放大器的輸出端連接用以接受運算放大器傳送的邏輯電平，並與所述DC/DC模塊的輸入端連接以通過調製自身功率控制DC/DC模塊的輸出電流。
3.根據權利要求1或2任一項所述的可調光LED驅動電源，其特徵在於:所述PFC模塊為主動式PFC模塊。
4.根據權利要求3所述的可調光LED驅動電源，其特徵在於:所述D/A轉換電路的輸出端與運算放大器的同相端相連。。
5.根據權利要求4所述的可調光LED驅動電源，其特徵在於:所述D/A轉換電路包括由三個電阻組成的分壓網絡，所述D/A轉換電路還包括一個控制所述分壓網絡的開關管，開關管接受所述單片機傳輸的PWM調光信號並根據PWM調光信號執行導通周期。
6.根據權利要求5所述的可調光LED驅動電源，其特徵在於:所述採樣模塊至少包括ー個採樣電阻，採樣電阻可將轉化的採樣電壓輸入至運算放大器的反相端。
全文摘要
本發明涉及一種可調光LED驅動電源，旨在提高驅動電源的調光的精確度以及抗電磁幹擾能力。其包括與電網連接的PFC模塊，用於提高輸出電源的功率因數，並將電源分別輸至DC/DC模塊與輔助電源；DC/DC模塊，將電流轉換成直流；調光電路，調整LED燈亮度；採樣模塊，將輸出電壓採樣信號輸入至調光電路；單片機，接受控制中心發送的調光指令並輸入PWM信號至調光電路；輔助電源，將PFC模塊提供的電源供應至單片機；其中，所述調光電路包括將PWM信號轉換為線性調光電壓的D/A轉換電路以及對調光電壓和採樣電壓進行比較的運算放大器。
文檔編號H05B37/02GK103139990SQ20131003993
公開日2013年6月5日 申請日期2013年1月31日 優先權日2013年1月31日
發明者不公告發明人 申請人:廣東卓耐普智能技術股份有限公司