CN101977475A - 一种pwm调光模式下的led恒流控制装置 - Google Patents

一种pwm调光模式下的led恒流控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PWM调光模式下的LED恒流控制装置。它包括交流市电，输出电压可调的恒压源模块、PWM调光模块、LED光源、电流采样模块、电流采样时刻确定模块、MCU模块、恒流控制模块、光敏器件，所述交流市电接输出电压可调的恒压源模块，输出电压可调的恒压源模块接PWM调光模块，PWM调光模块接LED光源，LED光源接电流采样模块，电流采样模块、电流采样时刻确定模块和光敏器件接MCU模块，MCU模块输出的PWM接PWM调光模块和电流采样时刻确定模块，MCU模块的另一路输出接恒流控制模块，恒流控制模块接输出电压可调的恒压源模块。本发明能延长LED的使用寿命，提高LED电源的效率。

Description

一种PWM调光模式下的LED恒流控制装置
技术领域
本发明涉及一种LED恒流控制装置，特别是涉及一种PWM调光模式下的LED恒流控制装置。
背景技术
在经济飞速发展的今天，由于一次性能源过量的开采而引发的频繁自然灾害给人们敲响了环保的警钟，人们的节能环保意识开始不断增强，节能、低碳、环保理念已经成为当前科技发展的主流趋势。照明是我们生产和生活必不可少的能源消耗之一，今天全球巨大的照明耗电量以及低转换效率的照明设备已经使得能源的浪费日益加剧。LED以其体积小、低耗能、寿命长、高亮度、低热量、环保、坚固耐用，响应时间短等优越特性吸引了全世界的眼球，所以LED绿色光源取代传统照明光源，成为最佳新兴节能光源已是大势所趋。然而，现今LED电源大多采用两种方案，一是前端采用恒压电源，然后在LED光源中串接恒流控制电路，此方法虽然能保证LED工作时电流恒定，但是在LED光源额定电流较大时，恒流控制电路损耗较大，降低了电源的效率。第二种是直接采用恒流源为LED光源供电，但是此种方法在LED光源调光时，要改变恒流源输出电流，会使LED光源的光色发生变化，影响照明效果，同时加快了LED的光衰速度，降低LED的使用寿命。
发明内容
 本发明针对上述问题，提供一种PWM调光模式下的LED恒流控制装置，不仅能能使LED光源在调光模式下工作电流恒定，减缓光衰、延长其使用寿命，同时能降低LED光源在PWM调光模式下恒流控制的功率损耗，提高LED电源的效率。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：一种PWM调光模式下的LED恒流控制装置，包括交流市电，输出电压可调的恒压源模块、PWM调光模块、LED光源、电流采样模块、电流采样时刻确定模块、MCU模块、恒流控制模块、光敏器件，所述交流市电接输出电压可调的恒压源模块，输出电压可调的恒压源模块接PWM调光模块，PWM调光模块接LED光源，LED光源接电流采样模块，电流采样模块、电流采样时刻确定模块和光敏器件接MCU模块，MCU模块输出的PWM接PWM调光模块和电流采样时刻确定模块，MCU模块的另一路输出接恒流控制模块，恒流控制模块接输出电压可调的恒压源模块。
进一步，所述的输出电压可调的恒压源模块包括：EMI模块、输入整流滤波模块、功率变换模块、输出整流滤波模块、采样模块、比较稳压模块、PWM控制模块，所述EMI模块接输入整流滤波模块，输入整流滤波模块接功率变换模块，功率变换模块接输出整流滤波模块，输出整流滤波模块分两路输出，一路接负载，另一路接采样模块，采样模块接比较稳压模块，比较稳压模块接PWM控制模块，同时接受恒流控制参考电压，PWM控制模块接功率变换模块。
由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、输出可调的恒压电源采用开关电源，体积小，重量轻，成本低，效率高。
2、LED光源采用恒流控制，降低发热，减缓光衰，延长其使用寿命。
3、LED光源的恒流控制采用电流反馈控制恒压源输出电压，降低恒流控制功率损耗，提高电源效率。
4、LED光源采用PWM调光，根据光传感器的控制信号智能调光，节能效果明显，同时能保证LED光源光色不变，照明效果较好。
下面结合附图和具体实施方式对作进一本发明步详细的说明。
附图说明
图1为本发明的电路原理框图。
图2为本发明中输出电压可调的恒压源原理框图。
图3 为本发明中的功率变换模块电路图。
具体实施方式
如图1所示，是本发明电路原理框图，它包括：交流市电1，输出电压可调的恒压源模块2、PWM调光模块3、LED光源4、电流采样模块5、电流采样时刻确定模块6、MCU模块7、恒流控制模块8、光敏器件9，其中：交流市电1接输出电压可调的恒压源模块2，输出电压可调的恒压源模块2接PWM调光模块3，PWM调光模块3接LED光源4，LED光源4接电流采样模块5，电流采样模块5、电流采样时刻确定模块6和光敏器件9接MCU模块7，MCU模块7输出的PWM接PWM调光模块3和电流采样时刻确定模块6，MCU模块7的另一路输出接恒流控制模块8，恒流控制模块8接输出电压可调的恒压源模块2。
交流市电1为输出电压可调的恒压源模块2提供220V、50HZ正弦交流电，输出电压可调的恒压源模块2电压输入范围为90～264V, 输出电压可调的恒压源模块2为LED光源4和电路其它模块提供直流电压，同时可根据恒流控制模块8提供的恒流电压基准自动调整为LED光源4提供的电压，保证LED光源4工作在恒流状态。PWM调光模块3根据光敏器件9提供的控制信号，通过MCU模块7输出的PWM信号自动调节LED光源4的亮度。电流采样模块5根据MCU模块7提供的采样控制信号采集LED光源4工作时的电流。电流采样时刻确定模块6根据MCU模块7提供的PWM信号确定电流采样模块5的采样时刻。MCU模块7根据光敏器件9提供的外部照度信号自动调整输出的PWM信号的占空比，通过PWM调光模块3控制LED光源4的亮度。MCU模块7根据电流采样模块5提供的电流采样信号为恒流控制模块8提供恒流控制信号。
如图2所示，是输出电压可调恒压源原理框图，它包括：EMI模块21，输入整流滤波模块22、功率变换模块23、输出整流滤波模块24、采样模块25、比较稳压模块26、PWM控制模块27，其中：EMI模块21接输入整流滤波模块22，输入整流滤波模块22接功率变换模块23，功率变换模块23接输出整流滤波模块24，输出整流滤波模块24分两路输出，一路接负载，另一路接采样模块25，采样模块25接比较稳压模块26，比较稳压模块26接PWM控制模块27，同时接受恒流控制参考电压，PWM控制模块27接功率变换模块23。
EMI模块21主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。输入整流滤波模块22将EMI模块21的输出信号整流得到较为纯净的直流电压。功率变换模块23将输入整流滤波模块22输出的直流电变为高频方波脉冲电压，输出整流滤波模块24将功率变换模块23输出的高频方波脉冲电压变成负载需要的直流电压，采样模块25采集电源输出电压，比较稳压模块26根据采样模块25提供的电源输出采样电压和恒流控制参考电压为PWM控制模块提供控制信号，PWM控制模块27为功率变换模块23中的开关管提供占空比可调的开关信号。
如图3所示，是功率变换模块电路图，它包括高频变压器T，电阻R1～R3，电容C1～C4，二极管D1～D4，开关管Q1，电感L1，控制芯片NCP1200。
R1、C1、D2构成尖峰脉冲抑制保护电路，当功率开关Q1关断时，释放高频变压器T的反峰电压，以保护Q1不被损坏。R2、D3、Q2构成开关管驱动电路，可以提高开关管关断时间，加速开关管的关断。高频变压器T的初级绕组在开关管Q1导通时存储能量，在开关管Q1截止时，高频变压器T的初级绕组中存储的能量通过次级绕组及整流二极管D1和滤波电路后向负载输出。NCP1200为开关管Q1提供占空比可调的驱动信号，控制Q1的导通和截止。通过电阻R3将高频变压器T的初级绕组的电流信号反馈给NCP1200，限制高频变压器T的初级绕组的电流。

Claims (3)

1.一种PWM调光模式下的LED恒流控制装置，其特征在于：包括交流市电，输出电压可调的恒压源模块、PWM调光模块、LED光源、电流采样模块、电流采样时刻确定模块、MCU模块、恒流控制模块、光敏器件，所述交流市电接输出电压可调的恒压源模块，输出电压可调的恒压源模块接PWM调光模块，PWM调光模块接LED光源，LED光源接电流采样模块，电流采样模块、电流采样时刻确定模块和光敏器件接MCU模块，MCU模块输出的PWM接PWM调光模块和电流采样时刻确定模块，MCU模块的另一路输出接恒流控制模块，恒流控制模块接输出电压可调的恒压源模块。
2.根据权利要求1所述的PWM调光模式下的LED恒流控制装置，其特征在于，所述的输出电压可调的恒压源模块包括：EMI模块、输入整流滤波模块、功率变换模块、输出整流滤波模块、采样模块、比较稳压模块、PWM控制模块，所述EMI模块接输入整流滤波模块，输入整流滤波模块接功率变换模块，功率变换模块接输出整流滤波模块，输出整流滤波模块分两路输出，一路接负载，另一路接采样模块，采样模块接比较稳压模块，比较稳压模块接PWM控制模块，同时接受恒流控制参考电压，PWM控制模块接功率变换模块。
3.根据权利要求2所述的PWM调光模式下的LED恒流控制装置，其特征在于，所述的功率变换模块它包括高频变压器，电阻R1～R3，电容C1～C4，二极管D1～D4，开关管，三极管，N沟道增强型场效应管，稳压二极管，电感，控制芯片NCP1200，所述的电阻R1与电容C1并联后的电路与二极管D2和高频变压器的初级线圈端串联，所述的电感、电容C2和电容C3相互并联后的电路与二极管D1和高频变压器的次级线圈端串联，所述的控制芯片NCP1200的6脚与电容C4串联后接地，所述的电阻R2的一端接控制芯片NCP1200的5脚，另一端与二极管D3和三极管的基极连接，所述的三极管的发射极与二极管D3的另一端连接，所述的三极管的集电极接地，所述的N沟道增强型场效应管的源极与三极管的发射极连接，所述的N沟道增强型场效应管的漏极与二极管D2连接，栅极与电阻R3连接，所述的稳压二极管的两端分别连接场效应管的漏极和栅极，所述的控制芯片NCP1200的3脚与电阻R3连接后接地，所述的控制芯片NCP1200的4脚接地。
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