多路光源調節電路的製作方法

2023-10-05 21:34:29 2

本實用新型屬於電源驅動控制電路領域，具體涉及一種多路光源調節電路。

背景技術：

目前LED光源被廣泛應用於各個領域，在很多情況下，需要同時驅動多個LED光源並且單獨對各個光源進行調節。現有對光源，尤其是LED光源的調節方式有多種，應用較為廣泛的調節方式是脈衝寬度調製(Pulse Width Modulation，縮寫為PWM)，簡稱脈寬調製。隨著電子技術的發展，出現了多種PWM技術，其中包括：相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機PWM、SPWM法、線電壓控制PWM等，而在應用在LED光源中採用的脈寬PWM法，它是把每一脈衝寬度均相等的脈衝列作為PWM波形，通過改變脈衝列的周期可以調頻，改變脈衝的寬度或佔空比可以調壓，通過調整PWM的周期、PWM的佔空比而達到控制LED光源的目的。

參見圖1，現有的LED的PWM調光，均先給LED提供恆流源，再採用LED與場效應管串聯的方式，通過調節場效應管的開通脈寬，改變LED的平均輸出功率。因此當有多個調光通道時，就需要堆砌多個重複的恆流電路。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種多路光源調節電路，旨在解決現有LED光源調節電路中對多路LED光源的控制需要使用多個恆流源的技術缺陷。

為了解決上述問題，本實用新型提供了一種多路光源調節電路，包括恆流源、多個光源支路以及與所述光源支路對應的控制電路，

所述光源支路包括至少一光源和與所述光源並聯的開關，所述開關包括第一連接端、第二連接端和控制端，所述第一連接端和第二連接端分別與連接所述光源的兩個輸入端，控制端與所述控制電路連接；以及，

所述光源支路相互串聯，首位的光源支路的第一連接端與所述恆流源的一輸出端連接，第二連接端與串聯的下一光源支路的第一連接端連接；中間的光源支路的第一連接端的與上一光源支路的第二連接端連接，第二連接端與串聯的下一光源支路的第一連接端連接；尾位的光源支路的第一連接端與串聯的上一光源支路的第二連接端連接，第二連接端與所述恆流源的一輸出端連接。

根據本實用新型實施例提供的多路光源調節電路，所述光源支路的光源為LED，所述開關為場效應管，所述場效應管的源極為第一連接端，漏極為第二連接端，柵極為控制端。

根據本實用新型實施例提供的多路光源調節電路，還包括恆壓電源，所述恆流源包括與所述恆壓電源連接的恆壓轉恆流電路。

根據本實用新型實施例提供的多路光源調節電路，還包括升壓電路，所述升壓電路的輸入端與所述恆壓電源連接，輸出端與所述控制電路連接。

根據本實用新型實施例提供的多路光源調節電路，所述控制電路包括三極體，所述三極體的基極輸入斬波信號，集極與所述開關的控制端連接，發射極接地。

根據本實用新型實施例提供的多路光源調節電路，所述控制電路還包括第一至第七電阻，

所述第一電阻的一端與所述升壓電路的輸出端連接，另外一端連接斬波信號輸入端和第二電阻一端，所述第二電阻的另外一端連接所述三極體的基極和第三電阻的一端，所述第三電阻的另外一端接地；

所述第四電阻的一端與所述三極體的集極連接，另外一端與第五電阻的一端連接，所述第五電阻的另外一端與所述開關的第二連接端連接；

所述第六電阻的和第七電阻並聯，所述第六電阻的一端與所述升壓電路的輸出端連接，另外一端與所述開關的控制端和第四電阻和第五電阻之間的線路連接。

根據本實用新型實施例提供的多路光源調節電路，所述電源為24伏特，所述升壓電路的輸出電壓為30伏特。

根據本實用新型實施例提供的多路光源調節電路，所述恆壓轉恆流電路包括開關穩壓器控制器。

根據本實用新型實施例提供的多路光源調節電路，所述升壓電路包括直流-直流變換控制器。

根據本實用新型實施例提供的多路光源調節電路，所述直流-直流變換控制器的型號為MC34063。

相較於現有技術，本實用新型實施例提供的多路光源調節電路通過將多個光源支路串聯，每個光源支路包括並聯的光源和開關，從而在PWM信號的控制下只需要單個恆流源就可以支持多個光源支路進行控制，降低成本，提高了可靠性。這樣，克服了現在常規電路元件重複，結構複雜，成本高，可靠性低等的問題，同時具有效率高，調光響應迅速，調光色溫保持不變等優點。本實用新型實施例提供的多路光源調節電路尤其適合應用到LED等各類負載，既能滿足普通照明的調光要求，也能滿足舞檯燈光、景觀照明對亮度和色彩的快速變化要求。此外，本實用新型通過串聯負載的方式，有效地減小了主線路電流，提高了效率，達到了節 能的目的。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細的說明，其中：

圖1是現有多路光源調節電路的電路原理圖；

圖2是本實用新型實施例所述多路光源調節電路一實施方式的電路結構圖；

圖3是本實用新型實施例所述多路光源調節電路一實施方式中控制電路的電路結構圖；

圖4是本實用新型實施例所述多路光源調節電路另一實施方式的電路結構圖；

圖5是本實用新型實施例所述多路光源調節電路一實施方式中恆流源電路的電路結構圖；

圖6是本實用新型實施例所述多路光源調節電路一實施方式中升壓電路的電路結構圖；

其中：

10：恆流源；20：光源；30：開關；40：控制電路；41：第一電阻；42：第二電阻；43：第三電阻；44：第四電阻；45：第五電阻；46：第六電阻；47：第七電阻；48：三極體。

具體實施方式

本實用新型實施例提供的多路光源調節電路將多個光源支路串聯，每個光源支路包括並聯的光源和開關，從而在PWM信號的控制下只需要單個恆流源就可以支持多個光源支路進行控制，降低成本，提高了可靠性。

參見圖2，圖2是本實用新型實施例所述多路光源調節電路一實施方式的結構示意圖。圖2示出了一種多路光源調節電路，包括恆流源10、多個光源20支路以及與光源支路對應的控制電路40。恆流源10是一種能輸出恆定電流的電源，被廣泛應用於檢測熱繼電器、塑殼斷路器、小型短路器及需要設定額定電流、動作電流、短路保護電流等生產場合。在本申請中，恆流源10用於給光源支路提供恆流。光源支路包含光源20，在控制電路40的控制下發光，並且在控制電路40的控制下產生相應強度、頻率的光源。

在圖2示出的實施方式中，光源支路包括至少一光源20和與光源並聯的開關30。此處使用的「開光」是指可以使電路開路，使電流中斷或者使其流到其他電路的電子元件，包括但不限於各種機械式開關、半導體開關器件等，例如場效應管、三極體、接觸器等。

開關30包括第一連接端、第二連接端和控制端，第一連接端和第二連接端用於連接於電路中，而控制端用於根據輸入的控制信號控制第一連接端和第二連接端之間連接或者斷開。對於光源支路的內部結構而言，在圖2示出的實施方式中，開關30與光源20並聯，即第一 連接端和第二連接端分別與連接光源20的兩個輸入端，控制端與控制電路40連接，接收控制電路40的控制信號，並且根據該控制信號斷開或者連接第一連接端和第二連接端。

此外，對於光源支路之間的連接關係而言，光源支路相互串聯，形成鏈條式結構。位於首位的光源支路(即第一個光源支路)與連接恆流源10和第二位的光源支路，而位於末尾(即最後一個光源支路)連接其上一個光源支路與恆流源10之間。

具體而言，位於首位的光源支路的第一連接端與恆流源10的一輸出端連接，第二連接端與串聯的下一光源支路的第一連接端連接。中間的光源支路(即首位的光源支路與末尾的光源支路之間的光源支路)的第一連接端的與上一光源支路的第二連接端連接，第二連接端與串聯的下一光源支路的第一連接端連接。尾位的光源支路(即最後一個光源支路)的第一連接端與串聯的上一光源支路的第二連接端連接，第二連接端與恆流源10的一輸出端連接。

在一些實施方式中，光源支路的光源20為LED，開關30為場效應管，場效應管的源極為第一連接端，漏極為第二連接端，柵極為控制端。

參見圖3，圖3是本實用新型實施例所述多路光源調節電路一實施方式中控制電路40的電路結構圖。圖3示出的控制電路40包括三極體48，三極體48的基極輸入斬波信號，集極與開關30的控制端連接，基極接地。此外，控制電路40還包括第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七電阻47，總計七個電阻。

其中，第一電阻41的一端與升壓電路的輸入端連接，另外一端連接斬波信號輸入端和第二電阻42一端。第二電阻42的另外一端連接三極體48的基極和第三電阻43的一端，第三電阻43的另外一端接地。第四電阻44的一端與三極體48的集極連接，另外一端與第五電阻45的一端連接，第五電阻45的另外一端與開關30的第二連接端連接。第六電阻46的和第七電阻47並聯，第六電阻46的一端與升壓電路的輸出端連接，另外一端與開關30的控制端和第四電阻44和第五電阻45之間的線路連接。

參見圖4，圖4是本實用新型實施例所述多路光源調節電路另一實施方式的電路結構圖。圖4示出的多路光源調節電路包含四個控制電路40、四個光源支路。光源支路相互串聯，位於首位的光源支路與電恆流源10的一輸出端(圖4中標示為LED+)連接，位於末尾的光源支路與恆流源10的另外一輸出端(圖4中標示為LED-)連接。控制電路40輸入PWM控制信號，將控制信號處理後，輸出給光源支路的作為開關的場效應管的柵極來控制LED等。

在圖4示出的實施例中，控制電路40在場效應管開通時，短路與其並聯的LED，使負載電流通過場效應管流走，從而使流經與其並聯的LED電流為0。控制電路40的作用是把PWM調光信號轉化為場效應管的驅動電壓，從而使流經LED的電流與PWM信號同步，實現調光效果。

以位於首位的光源支路為例，當輸入的PWM信號為高電平時，控制電路40的三極體48飽和導通，此時三極體48的集電極和基極之間的電壓Vce＝0.6V，而場效應管(開關30)的源極電壓Vs為：

Vs＝24V-Vf(LED光源壓降)≈24-3.3＝20.7V

因而，場效應管柵-源電壓差Vgs為

Vgs＝Vg-Vs＝2.42-20.7＝-18.28V

其中，Vg為柵極電壓。

所以場效應管被關斷，恆流電流全部流經光源20LED燈，此時，光源20LED處於發光狀態。

相反，當輸入的PWM信號為低電平時，控制電路40的三極體48截止，此時三極體48的集電極和基極之間的電壓Vce＝30V，而場效應管(開關30)的源極電壓Vs為：

Vs(Q6)＝24V-Vf(led1)≈24-3.3＝20.7V

因而，效應管柵-源電壓差Vgs為：

Vgs＝Vg-Vs＝30-20.7＝9.3V

其中，Vg為柵極電壓，Vs為場效應管的源極電壓。

所以場效應管導通，恆流電流全部流經場效應管，光源20LED熄滅。

其它PWM信號控制與其對應的場效應管原理相同，此處不再贅述。

參見圖5，圖5是本實用新型實施例所述多路光源調節電路一實施方式中恆流源10電路的電路結構圖。圖5示出的多路光源調節電路一實施方式中的恆流源10電路還包括恆壓電源，恆流源10包括與恆壓電源連接的恆壓轉恆流電路。在一些實施方式中，恆壓轉恆流電路包括開關穩壓器控制器，其中，驅動晶片U1為直流-直流變換控制器，其型號可以為NCL30100，恆壓轉恆流電路包括輸入濾波電解電容EC1，場效應管Q1，續流二極體D1，續流電感L1，穩壓二極體ZN1，電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，電容C1、C2、C3、C4，C5。本實施例中，恆壓轉恆流電路在負載電壓從0V至80％的輸入電壓範圍內，均能實現恆流輸出，它為後面的並聯調光電路提供了穩定可靠的恆流源。

在一些實施方式中，多路光源調節電路還包括升壓電路，升壓電路用於給光源支路的場效應管提供柵-源電壓(Vgs)。參見圖6，圖6是本實用新型實施例所述多路光源調節電路一實施方式中升壓電路的電路結構圖。升壓電路的輸入端與恆壓電源連接，輸出端與控制電路40連接。在圖6示出的實施方式中，升壓電路包括直流-直流變換控制器，其型號可以為MC34063。在一些實施方式中，電源為24伏特，升壓電路的作用是將輸入電壓升高6V左右，升壓電路的輸出電壓為30伏特，為並聯調光電路的場效應管提供足夠的Vgs，保證場效應管 能夠完全開通，以短路LED的負載電流。升壓電路包括驅動晶片U2，升壓電感L1，升壓二極體D2，輸出濾波電解電容EC2，電阻R8、R9、R10、R11，電容C6，C7。

現有常規的LED串聯調光電路由於每個調光通道需要配備一個恆流源10，存在電路元件重複，結構複雜，成本高，可靠性低等問題。而本實用新型實施例提供的多路光源調節電路能夠只使用單個恆流源10，支持多個調光通道，這就克服了現在常規電路元件重複，結構複雜，成本高，可靠性低等的問題，同時具有效率高，調光響應迅速，調光色溫保持不變等優點；本實用新型可以應用到LED等各類負載，既能滿足普通照明的調光要求，也能滿足舞檯燈光、景觀照明對亮度和色彩的快速變化要求。

另外，本實用新型實施例提供的多路光源調節電路通過串聯負載的方式，有效地減小了主線路電流，提高了效率，達到了節能的目的。例如，假設在圖1示出的現有的LED調光電路的調光通道數為n，每個通道的LED電流Ii(i＝1...n)均為I，主線路阻抗為R0，則對於圖1示出的常規的調光電路而言，主線路損耗為(nI)^2*R0，而本實用新型實施例提供的調光電路(圖2示出的實施例)中，主線路損耗僅為I^2*R0。這在大電流和多調光通道的情況下，這個優點尤為突出。

上面結合附圖對本實用新型的實施方式作了詳細說明，但是本實用新型並不限於上述實施方式，在本領域的普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下作出各種變化。