CN101707829A - 灯具控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灯具控制电路。该灯具控制电路包括微控制电路(200)、控制负载电路(400)、采样及比例放大电路(500)。采样及比例放大电路(500)采集所述控制负载电路(400)中负载的电信号，并比例放大后输出放大信号至所述微控制电路(200)。微控制电路(200)将此放大信号与一基准电压进行比较并依据比较结果输出控制信号，此控制信号用于控制调节所述控制负载电路(400)的工作电压。采样及比例放大电路对控制负载电路中负载的电信号进行采集并按比例放大后输出放大信号，将此放大信号与基准电压进行比较，克服了采样信号过于微弱而无法达到较高精度的调节输出的问题，提高了灯具控制电路的调节输出的精度。

Description

灯具控制电路

技术领域

本发明涉及一种灯具电路，更具体地说，涉及一种输出精度高的灯具控制电路。

背景技术

随着科技的进步，LED灯具被广泛应用于人们的日常生活中。LED光源的最佳最稳定照度及光通是在恒流恒压的电路环境中表现出来的，现在许多制造商设计的灯具控制电路都是运用电阻采样、反馈、比较来调节输出电压或电流。一般情况下，由于高精度的采样电阻的阻值很小，得到的采样电压也会很小，然而一般用于与采样电压进行比较的基准电压是一个固定值，如果得到的采样电压很小，采样电压与基准电压就会相差几十倍甚至上百倍，导致采样电压与基准电压不具可比较性，从而无法较高精度的调节其输出的电压或电流，即，现有技术灯具控制电路的输出调节精度较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术灯具控制电路的输出调节精度较低的问题，提供一种输出调节精度较高的灯具控制电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案在于：提供一种灯具控制电路，该灯具控制电路包括微控制电路200、控制负载电路400、采样及比例放大电路500。其中，所述采样及比例放大电路500采集所述控制负载电路400中负载的电信号，并比例放大后输出放大信号至所述微控制电路200；所述微控制电路200将所述放大信号与一基准电压进行比较，并依据比较结果输出控制信号，所述控制信号用于控制调节所述控制负载电路400的工作电压。

所述控制负载电路400包括一开关管、以及与所述开关管连接的负载，所述控制负载电路400根据所述三极管的导通与截止控制所述负载工作或关断。

所述开关管为三极管，所述采样及比例放大电路500包括运算放大器U3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第五电阻R5，所述运算放大器U3的同向输入端通过第一电阻R1与所述三极管的发射极相连，其异向输入端通过第三电阻R3接地，其输出端输出所述放大信号至微控制电路200，且其输出端通过第二电阻R2与其异向输入端相连构成反馈回路；第四电阻R4与第五电阻R5并联，一端接所述三极管的发射极，一端接地。

所述控制负载电路400包括若干个开关管、以及与所述若干个开关管一一对应连接的负载，所述控制负载电路400分别根据所述若干个开关管的导通与截止控制与其一一对应连接的负载工作或关断。

所述开关管均为三极管，所述采样及比例放大电路500包括运算放大器U3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第五电阻R5，所述运算放大器U3的同向输入端通过第一电阻R1与所述若干个三极管的发射极均相连，其异向输入端通过第三电阻R3接地，其输出端输出所述放大信号至微控制电路200，且其输出端通过第二电阻R2与其异向输入端相连构成反馈回路；第四电阻R4与第五电阻R5并联，一端与所述若干个三极管的发射极均相连，一端接地.

所述采样及比例放大电路500通过调节第二电阻R2、第三电阻R3的阻值调整比例放大倍数。

所述控制负载电路400包括第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3，以及与第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3一一对应连接的第一负载、第二负载和第三负载；所述控制负载电路400根据第一三极管Q1的导通与截止控制第一负载工作或关断；所述控制负载电路400根据第二三极管Q2的导通与截止控制第二负载工作或关断；所述控制负载电路400根据第四二三极管Q4的导通与截止控制第三负载工作或关断。

所述采样及比例放大电路500包括运算放大器U3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第五电阻R5，所述运算放大器U3的同向输入端通过第一电阻R1与第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3的发射极均相连，其异向输入端通过第三电阻R3接地，其输出端输出所述放大信号至微控制电路200，且其输出端通过第二电阻R2与其异向输入端相连构成反馈回路；第四电阻R4与第五电阻R5并联，一端与第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3的发射极均相连，一端接地。

所述微控制电路200包括微控制器U1、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻8、第一开关S1、第二开关S2以及第三开关S3，所述微控制器U1的第16脚、第15脚和第17脚分别接第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3的基极，其第10脚通过第九电阻R9接第四三极管Q4的基极，其第2脚通过第六电阻R6和第一开关S1串联至地，其第3脚通过第七电阻R7和第二开关S2串联至地，其第4脚通过第八电阻8和第三开关S3串联至地；所述微控制器U1的第2脚、第3脚和第4脚的电信号分别由第一开关S1、第二开关S2、和第三开关S3的导通与关断进行控制；所述微控制器U1根据第2脚的电信号控制与其第16脚连接的第一三极管Q1导通与截止；所述微控制器U1根据第3脚的电信号控制与其第15脚连接的第二三极管Q2导通与截止；所述微控制器U1根据第4脚的电信号控制与其第17脚连接的第三三极管Q3导通与截止。

所述灯具控制电路还包括电源输入电路100、负载电源电路300和电压基准源600，所述电源输入电路100为所述微控制电路200提供工作电源V_CC；所述负载电源电路300包括一开关管，电感L、二极管D1、第一电容C1、第九电阻R9以及第十电阻R10，所述开关管为第四三极管Q4，第四三极管Q4的基极通过第九电阻R9与所述微控制电路200相连，其发射极接到所述工作电源V_CC且通过第十电阻R10与其基极相连，其集电极通过电感L和第一电容C1串联至地；二极管D1的阴极接第四三极管Q4的集电极，二极管D1的阳极接地；所述微控制电路200通过控制第四三极管Q4导通与截止对所述工作电源V_CC进行斩波，电感L、二极管D1以及第一电容C1构成所述负载电源电路300的输出部分，所述输出部分为所述负载提供工作电源；所述电压基准源600为所述微控制电路200提供所述基准电压。

实施本发明的灯具控制电路，具有以下有益效果：采样及比例放大电路对控制负载电路中负载的电信号进行采集并按比例放大后输出放大信号，微控制电路将此放大信号与基准电压进行比较，放大信号将与基准电压较相近，克服了采样信号过于微弱而无法达到较高精度的调节输出的问题，从而提高了灯具控制电路的调节输出的精度。

本发明的灯具控制电路中，微控制电路控制电源输入电路进行斩波为控制负载电路提供工作电源，稳定、可调.

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明灯具控制电路优选实施例的方框示意图；

图2是图1所示灯具驱动电路的电路示意图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明灯具控制电路优选实施例的方框示意图。该灯具控制电路包括电源输入电路100、微控制电路200、负载电源电路300、控制负载电路400、采样及比例放大电路500以及电压基准源600。

其中，电源输入电路100为微控制电路200提供工作电压；电压基准源600为微控制电路200提供基准电压；电源输入电路100提供的工作电源V_CC，微控制电路200控制负载电源电路300对工作电源V_CC进行斩波，从而为控制负载电路400提供工作电源；采样及比例放大电路500采集控制负载电路400中负载的电信号，并比例放大后输出放大信号至微控制电路200，微控制电路200将此放大信号与基准电压进行比较，并依据比较结果调节用于控制负载电源路300的控制信号，从而调节负载控制电路400的工作电压或电流。

如图2所示，是图1所示灯具控制电路的电路示意图。电源输入电路100包括直流电源BT1和电容C2，直流电源BT1提供3.6V的直流电压作为微控制电路200的工作电源V_CC，电容C2接在直流电源BT1的正负极之间，起到稳压滤波的作用。电源输入电路100还为负载电源电路300提供斩波源。

在微控制电路200中，微控制器U1可采用8位带两个以上A/D口的单片机，例如HT46R47、AVR的atiny18单片机等，单片机需要一个用以比较的电压基准，优选地，电压基准源600采用TL431。

微控制电路200包括微控制器U1、电阻R6、电阻R7、电阻R8、第一开关S1、第二开关S2以及第三开关S3，微控制器U1的第17脚、第15脚和第16脚分别接第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3的基极，其第10脚通过电阻R9接第四三极管Q4的基极，其第8脚接所述电压基准源600的第1脚，其第1脚通过电阻R11接所述电压基准源600的第3脚，其第2脚通过电阻R6和第一开关S1串联至地，其第3脚通过电阻R7和第二开关S2串联至地，其第4脚通过电阻R8和第三开关S3串联至地。

负载电源电路300包括第四三极管Q4、电感L、二极管D1、第一电容C1、第九电阻R9以及第十电阻R10，第四三极管Q4的基极通过电阻R9接微控制器U1的第10脚，其发射极接到工作电源V_CC且通过第十电阻R10与其基极相连，其集电极通过电感L与第一电容C1串联后接地，同时二极管D1的阴极接第四三极管Q4的集电极，二极管D1的阳极接地。微控制器U1通过改变第10脚的高低电平即可控制第四三极管Q4导通与截止，如此通过控制第四三极管Q4高速导通与截止对电源输入电路100提供的工作电源V_CC进行斩波，从而使二极管D1、电感L、第一电容C1构成控制负载电源电路300的输出部分，该输出部分为控制负载电路400中的第一负载(图未示)、第二负载(图未示)和第三负载(图未示)提供工作电源，即V-LED.微控制电路200控制电源输入电路100进行斩波为控制负载电路提供工作电源，稳定、可调.

微控制器U1的第2脚、第3脚和第4脚的电信号分别由第一开关S1、第二开关S2、和第三开关S3的导通与关断进行控制。微控制器U1根据第2脚的电信号控制与其第16脚连接的第一三极管Q1导通与截止；微控制器U1根据第3脚的电信号控制与其第15脚连接的第二三极管Q2导通与截止；微控制器U1根据第4脚的电信号控制与其第17脚连接的第三三极管Q3导通与截止。

当第一开关S1闭合，第二开关S2、第三开关S3断开，由于微控制器U1的第2脚通过电阻R6和第一开关S1串联至地，此时微控制器U1的第2脚上的电平由高电平变为低电平。由于微控制电路200中微控制器U1的第16脚通过电阻R14与控制负载电路400中的第一三极管Q1的基极相连接，当微控制器U1检测到第2脚上的电平为低电平时，控制与微控制器U1的第16脚相连接的第一三极管Q1导通，第一三极管Q1的导通使第一负载的工作电路导通，于是第一负载开始工作。另外，微控制电路200中的电阻R6与第一开关S1串联后接地，可以提高抗干扰性。

在采样及比例放大电路500中，运算放大器U3的同向输入端第3脚通过电阻R1与第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3的发射极均相连，电阻R4与电阻R5的并联电阻上得到第一负载的微弱的采样电压信号。此采样电压信号将通过电阻R1输入到运算放大器U3的同向输入端第3脚，具体要放大到多大是可以调节的，即可通过调整电阻R2与电阻R3的阻值调整所需要的放大倍数，从而使采样电压信号达到与电压基准源600的基准电压相接近的电压。本实施例中，运算放大器U3的输出端第1脚接微控制器U1的第7脚，且运算放大器U3的输出端第1脚通过电阻R2与其异向输入端第2脚相连构成反馈回路，将微弱的采样电压信号进行比例放大后形成的放大信号通过电阻R2反馈到比较输入端，实现动态反馈。同时由于只有第一三极管Q1导通，采样电压信号只是第一负载上的电压信号，其它两个负载的存在不会影响到第一负载的电压信号的采集。

与现有技术相比，由于本发明灯具控制电路具有采样及比例放大电路500，该采样及比例放大电路500采集控制负载电路400中负载的电信号，并比例放大后输出放大信号至所述微控制电路。微控制电路200将此放大信号与一基准电压进行比较并依据比较结果输出控制信号，此控制信号用于控制调节所述控制负载电路400的工作电压。采样及比例放大电路对控制负载电路中负载的电信号进行采集并按比例放大后输出放大信号，将此放大信号与基准电压进行比较，放大信号将与基准电压较相近，克服了采样信号过于微弱而无法达到较高精度的调节输出的问题，从而提高了灯具控制电路的调节输出的精度。

采样及比例放大电路500输出的放大信号通过运算放大器的输出端第1脚输入到微控制器U1的第7脚，在微控制电路200中，微控制器U1的第8脚接电压基准源TL431芯片的第1脚；微控制器U1的第1脚通过电阻R11接电压基准源TL431芯片的第3脚，微控制器U1通过程序控制将放大信号与基准电压进行比较，更加精准的控制输出，这样就避免了由于采样电阻很小而导致采样到的采样电压信号很小，从而导致在与设定的基准电压进行比较时很难控制输出精度的问题。本实施例中，将采样到的电压信号比例放大后与微控制器U1的基准电压进行比较，可更加精准的控制输出，提高电路的输出精度。

同时，电阻R4与电阻R5并联，一端与第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3的发射极均相连，一端接地.电阻R4与电阻R5的阻值一般为1欧姆以下，且较精密，这样就避免了由于微小的电流差或电流差而导致LED的光通和照度的变化.

当第二开关S2闭合，第一开关S1、第三开关S3断开，由于微控制器U1的第3脚通过电阻R7和第二开关S2串联至地，此时微控制器U1的第3脚上的电平由高电平变为低电平。由于微控制电路200中微控制器U1的第15脚通过电阻R13与控制负载电路400中的第二三极管Q2的基极相连接，当微控制器U1检测到第3脚上的电平为低电平时，控制与第15脚相连接的第二三极管Q2导通，第二三极管Q2的导通使第二负载的工作电路导通，于是第二负载开始工作。其中，微控制电路200中的电阻R7与第二开关S2串联后接地，可以提高抗干扰性。在电阻R4与电阻R5的并联电阻上得到的第二负载的微弱的采样电压信号将通过电阻R1输入到运算放大器的同相输入端第3脚进行放大，其它后续工作过程与只有第一开关S1闭合时相同。

当第三开关S3闭合，第一开关S1、第二开关S2断开，由于其第4脚通过电阻R8和第三开关S3串联至地，此时微控制器U1的第4脚上的电平变由高电平变为低电平，由于微控制电路200中微控制器U1的第17脚通过电阻R12与控制负载电路400中的第三三极管Q3的基极相连接，当微控制器U1检测到第4脚上的电平为低电平时，控制与第17脚相连接的第三三极管Q3导通，第三三极管Q3的导通使第三负载的工作电路导通，于是第三负载开始工作。其中，微控制电路200中的电阻R8与第三开关S3串联后接地，可以提高抗干扰性。在电阻R4与电阻R5的并联电阻上得到的第三负载的微弱的采样电压信号将通过电阻R1输入到运算放大器U3的同相输入端第3脚进行放大，其它后续工作过程与只有第一开关S1闭合时相同。

如此，微控制器U1通过识别第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的断开与闭合状态，即可对本发明的灯具控制电路的负载的工作电流分别进行采集，并对采集电信号进行比例放大后与微控制器U1的基准电压进行比较，可更加精准的控制输出，提高电路的输出精度。

本实施例中，开关管均采用三极管，也可根据电路结构选用场效应管。

以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种灯具控制电路，其特征在于，包括微控制电路(200)、控制负载电路(400)、采样及比例放大电路(500)；

所述采样及比例放大电路(500)采集所述控制负载电路(400)中负载的电信号，并比例放大后输出放大信号至所述微控制电路(200)；

所述微控制电路(200)将所述放大信号与一基准电压进行比较，并依据比较结果输出控制信号，所述控制信号用于控制调节所述控制负载电路(400)的工作电压。

2.根据权利要求1所述的灯具控制电路，其特征在于，所述控制负载电路(400)包括一开关管、以及与所述开关管连接的负载，所述控制负载电路(400)根据所述开关管的导通与截止控制所述负载工作或关断。

3.根据权利要求2所述的灯具控制电路，其特征在于，所述开关管为三极管，所述采样及比例放大电路(500)包括运算放大器(U3)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)以及第五电阻(R5)，所述运算放大器(U3)的同向输入端通过第一电阻(R1)与所述三极管的发射极相连，其异向输入端通过第三电阻(R3)接地，其输出端输出所述放大信号至微控制电路(200)，且其输出端通过第二电阻(R2)与其异向输入端相连构成反馈回路；第四电阻(R4)与第五电阻(R5)并联，一端接所述三极管的发射极，一端接地。

4.根据权利要求1所述的灯具控制电路，其特征在于，所述控制负载电路(400)包括若干个开关管、以及与所述若干个开关管一一对应连接的负载，所述控制负载电路(400)分别根据所述若干个开关管的导通与截止控制与其一一对应连接的负载工作或关断。

5.根据权利要求4所述的灯具控制电路，其特征在于，所述开关管均为三极管，所述采样及比例放大电路(500)包括运算放大器(U3)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)以及第五电阻(R5)，所述运算放大器(U3)的同向输入端通过第一电阻(R1)与所述若干个三极管的发射极均相连，其异向输入端通过第三电阻(R3)接地，其输出端输出所述放大信号至微控制电路(200)，且其输出端通过第二电阻(R2)与其异向输入端相连构成反馈回路；第四电阻(R4)与第五电阻(R5)并联，一端与所述若干个三极管的发射极均相连，一端接地。

6.根据权利要求3或5所述的灯具控制电路，其特征在于，所述采样及比例放大电路(500)通过调节第二电阻(R2)、第三电阻(R3)的阻值调整比例放大倍数。

7.根据权利要求4所述的灯具控制电路，其特征在于，所述控制负载电路(400)包括第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)和第三三极管(Q3)，以及与第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)和第三三极管(Q3)一一对应连接的第一负载、第二负载和第三负载；所述控制负载电路(400)根据第一三极管(Q1)的导通与截止控制第一负载工作或关断；所述控制负载电路(400)根据第二三极管(Q2)的导通与截止控制第二负载工作或关断；所述控制负载电路(400)根据第四二三极管(Q4)的导通与截止控制第三负载工作或关断。

8.根据权利要求7所述的灯具控制电路，其特征在于，所述采样及比例放大电路(500)包括运算放大器(U3)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)以及第五电阻(R5)，所述运算放大器(U3)的同向输入端通过第一电阻(R1)与第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)和第三三极管(Q3)的发射极均相连，其异向输入端通过第三电阻(R3)接地，其输出端输出所述放大信号至微控制电路(200)，且其输出端通过第二电阻(R2)与其异向输入端相连构成反馈回路；第四电阻(R4)与第五电阻(R5)并联，一端与第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)和第三三极管(Q3)的发射极均相连，一端接地.

9.根据权利要求8所述的灯具控制电路，其特征在于，所述微控制电路(200)包括微控制器(U1)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(8)、第一开关(S1)、第二开关(S2)以及第三开关(S3)，所述微控制器(U1)的第16脚、第15脚和第17脚分别接第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)和第三三极管(Q3)的基极，其第10脚通过第九电阻(R9)接第四三极管(Q4)的基极，其第2脚通过第六电阻(R6)和第一开关(S1)串联至地，其第3脚通过第七电阻(R7)和第二开关(S2)，其第4脚通过第八电阻(8)和第三开关(S3)串联至地；

所述微控制器(U1)的第2脚、第3脚和第4脚的电信号分别由第一开关(S1)、第二开关(S2)、和第三开关(S3)的导通与关断进行控制；

所述微控制器(U1)根据第2脚的电信号控制与其第16脚连接的第一三极管(Q1)导通与截止；所述微控制器(U1)根据第3脚的电信号控制与其第15脚连接的第二三极管(Q2)导通与截止；所述微控制器(U1)根据第4脚的电信号控制与其第17脚连接的第三三极管(Q3)导通与截止。

10.根据权利要求2或4所述的灯具控制电路，其特征在于，还包括电源输入电路(100)、负载电源电路(300)和电压基准源(600)，

所述电源输入电路(100)为所述微控制电路(200)提供工作电源(V_CC)；

所述负载电源电路(300)包括一开关管、电感(L)、二极管(D1)、第一电容(C1)、第九电阻(R9)以及第十电阻(R10)，所述开关管为第四三极管(Q4)，第四三极管(Q4)的基极通过第九电阻(R9)与所述微控制电路(200)相连，其发射极接到所述工作电源(V_CC)且通过第十电阻(R10)与其基极相连，其集电极通过电感(L)和第一电容(C1)串联至地；二极管(D1)的阴极接第四三极管(Q4)的集电极，二极管(D1)的阳极接地；

所述微控制电路(200)通过控制第四三极管(Q4)导通与截止对所述工作电源(V_CC)进行斩波，电感(L)、二极管(D1)以及第一电容(C1)构成所述负载电源电路(300)的输出部分，所述输出部分为所述负载提供工作电源；

所述电压基准源(600)为所述微控制电路(200)提供所述基准电压。

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