CN102458012B - Led无级调光驱动电路及led灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED无级调光驱动电路，包括第一滤波模块、恒压模块、脉冲宽度调节模块以及恒流模块；第一滤波模块接收电源输入端输入的直流电源信号，进行滤波处理后输出给恒压模块和恒流模块；恒压模块接收滤波处理后的直流信号进行稳压处理，并输出恒定的电压信号；脉冲宽度调节模块接收所述恒定的电压信号，用于调节输出端输出的脉冲信号的脉冲宽度；恒流模块接收第一滤波模块滤波处理后的直流信号，以及脉冲宽度调节模块的输出端输出的脉冲信号，并根据脉冲信号的脉宽调节输出给LED光源的电流的大小。本发明还提供一种LED灯。本发明可以通过脉冲宽度调节模块连续的调节LED光源的亮度，实现无级调光，电路稳定可靠。

Description

LED无级调光驱动电路及LED灯

【技术领域】

本发明涉及电照明领域，尤其涉及一种LED无级调光驱动电路，还涉及一种LED灯。

【背景技术】

LED（发光二极管）作为新型光源，有着节能、环保、高效的特点，技术已经成熟并应用于各个领域。LED作为照明光源被广泛使用，随之也出现了各种各样的LED驱动电路。传统在低电压的场所都是采用DC-DC斩波技术来驱动LED，但是其存在成本高、电路复杂、易损坏、有较强的（高频）电磁干扰等缺点，且不能进行无级调光。

无级调光是指对灯具的发光功率进行连续的调节，对LED进行无级调光具有广泛的应用前景。

【发明内容】

为了解决传统的LED驱动电路不能进行无级调光的问题，有必要提供一种LED无级调光驱动电路。

一种LED无级调光驱动电路，包括第一滤波模块、恒压模块、脉冲宽度调节模块以及恒流模块；所述第一滤波模块接收电源输入端输入的直流电源信号，进行滤波处理后输出给所述恒压模块和恒流模块；所述恒压模块的输入端与所述第一滤波模块的输出端相连，接收滤波处理后的直流信号进行稳压处理，输出恒定的电压信号；所述脉冲宽度调节模块的输入端与所述恒压模块的输出端相连，接收所述恒定的电压信号，用于调节所述脉冲宽度调节模块的输出端输出的脉冲信号的脉冲宽度；所述恒流模块接收所述第一滤波模块滤波处理后的直流信号，以及所述脉冲信号，并根据所述脉冲信号的脉冲宽度调节输出给LED光源的电流的大小。还有必要提供一种能够无级调光的LED灯。

优选的，所述第一滤波模块包括第一储能电容和第一滤波电容，所述第一储能电容及第一滤波电容的两端分别连接所述电源输入端的正极和地线。

优选的，所述第一储能电容是电解电容。

优选的，所述恒压模块包括稳压集成芯片、第一分压电阻以及第二分压电阻，所述稳压集成芯片包括第一使能脚、第一输入脚、第一输出脚、反馈脚以及第一地脚；所述第一使能脚及第一输入脚与所述第一滤波模块的输出端相连，且所述第一使能脚与地线之间串联接有第二滤波电容；所述反馈脚与第一输出脚之间接有所述第一分压电阻，所述反馈脚与地线之间串联接有所述第二分压电阻，所述第一地脚接地；所述稳压集成芯片根据所述反馈脚反馈的电压维持所述第一输出脚输出的电压恒定。

优选的，所述恒压模块还包括串联接在地线和所述第一输出脚之间的第四滤波电容。

优选的，所述脉冲宽度调节模块包括可变电阻、第三分压电阻、限流电阻、扼流电阻、三极管以及单片机，所述单片机包括电源脚、调光采样输入脚、脉冲输出脚以及第二地脚；所述电源脚与所述恒压模块的输出端以及所述可变电阻的一端相连，所述调光采样输入脚与所述可变电阻的另一端相连，且所述调光采样输入脚与地线之间串联连接有第三分压电阻；所述脉冲输出脚与所述三极管的基极之间串联接有限流电阻，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极与所述电源脚之间串联接有扼流电阻，所述扼流电阻与三极管的集电极相连的一端是所述脉冲宽度调节模块的输出端；所述第二地脚接地；所述单片机根据所述调光采样输入脚采样的电压，调节脉冲输出脚输出的脉冲电压的占空比。

优选的，所述恒流模块包括电流采样电阻、第三滤波电容以及恒流集成芯片，所述恒流集成芯片包括电源输入脚、第二使能脚、电源输出脚、电压输出脚、微分放大器正极输入脚、微分放大器负极输入脚、LED驱动电流控制脚以及第三地脚；所述电源输入脚及第二使能脚与所述第一滤波模块的输出端相连，所述电源输出脚是所述恒流模块的输出端，与所述LED光源的正极连接，所述电压输出脚与第三地脚串联接有所述第三滤波电容，所述微分放大器正极输入脚与微分放大器负极输入脚之间串联接有所述电流采样电阻，且所述微分放大器正极输入脚与所述LED光源的负极相连，所述LED驱动控制脚与所述脉冲宽度调节模块的输出端相连，所述第三地脚接地；所述恒流集成芯片根据所述LED驱动电流控制脚采样得到的所述脉冲信号，调节所述电源输出脚输出的电流大小。

优选的，还包括串联在所述恒流模块的输出端和LED光源之间的第二滤波模块。

优选的，所述第二滤波模块包括第二储能电容和第五滤波电容，所述第二储能电容及第五滤波电容的两端分别连接所述恒流模块的输出端和地线。

一种LED灯，包括LED驱动电路，所述LED驱动电路是上述的LED无级调光驱动电路。

上述LED无级调光驱动电路和LED灯由于可以通过脉冲宽度调节模块连续的调节LED光源的亮度，所以称为无级调光。

【附图说明】

图1为一实施例中LED无级调光驱动电路的电路方框图；

图2为另一实施例中LED无级调光驱动电路的电路方框图；

图3为一实施例中LED无级调光驱动电路的电路原理图。

【具体实施方式】

为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

图1是一实施例中LED无级调光驱动电路的电路方框图，包括第一滤波模块100、恒压模块200、脉冲宽度调节模块300以及恒流模块400。

第一滤波模块100接收电源输入端输入的直流电源信号，进行滤波处理后输出给恒压模块200和恒流模块400。

恒压模块200的输入端与第一滤波模块100的输出端相连，接收滤波处理后的直流信号进行稳压处理，并由恒压模块200的输出端输出恒定的电压信号。

脉冲宽度调节模块300的输入端与恒压模块200的输出端相连，接收该恒定的电压信号，用于调节脉冲宽度调节模块300的输出端输出的脉冲信号的脉冲宽度。

恒流模块400接收第一滤波模块100滤波处理后的直流信号，以及脉冲宽度调节模块300的输出端输出的脉冲信号，并根据脉冲信号的脉冲宽度调节恒流模块400的输出端输出给LED光源的电流的大小。

图2是一实施例中LED无级调光驱动电路的电路方框图，其与图1所示实施例的主要区别在于，增加了串联在恒流模块400的输出端和LED光源之间的第二滤波模块500，用于保证恒流模块400输出给LED光源的电压平稳波动，并滤除高频杂波。

图3为一实施例中LED无级调光驱动电路的电路原理图。J1为电源输入端的正极，J2为电源输入端的负极，输入12V的直流电源。第一滤波模块100包括第一储能电容C1和第一滤波电容C2，第一储能电容C1及第一滤波电容C2的两端分别连接电源输入端的正极J1和地线。

在本实施例中，第一储能电容C1采用电解电容。第一滤波电容C2采用高频电容，例如瓷介电容、云母电容、独石电容等。

恒压模块200包括稳压集成芯片U2、第一分压电阻R2以及第二分压电阻R3，稳压集成芯片U2包括第一使能脚210、第一输入脚220、第一输出脚230、反馈脚240以及第一地脚250。

第一使能脚210为高电平有效，第一使能脚210及第一输入脚220与第一滤波模块100的输出端相连，且第一使能脚210与地线之间串联接有第二滤波电容C3，以保证供电安全。反馈脚240与第一输出脚230之间接有第一分压电阻R2，反馈脚240与地线之间串联接有第二分压电阻R3。第一地脚250接地。

稳压集成芯片U2将反馈脚240反馈的电压与内部参考电压（1.25V）进行比较，实时监控第一输出脚230输出的电压的大小，以维持电压恒定。在本实施例中，稳压集成芯片U2可以采用MIC5235BM5芯片，其输出电压（即第一输出脚230输出的电压）为5V。

在本实施例中，第一输出脚230还通过第四滤波电容C4直接与地线连接。

脉冲宽度调节模块300包括可变电阻R4、第三分压电阻R5、限流电阻R6、扼流电阻R7、三极管Q1以及单片机U3。单片机U3包括电源脚310、调光采样输入脚320、脉冲输出脚330以及第二地脚340，还包括一些悬空的脚位，在本实施例中无功能。

电源脚310与恒压模块200的输出端（即第一输出脚230）以及可变电阻R4的一端相连。调光采样输入脚320与可变电阻R4的另一端相连，且调光采样输入脚320与地线之间串联连接有第三分压电阻R5。通过调节可变电阻R4的阻值，就能够调节调光采样输入脚320采样的电压值。脉冲输出脚330与三极管Q1的基极之间串联接有限流电阻R6，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与电源脚310之间串联接有扼流电阻R7，扼流电阻R7与三极管Q1的集电极相连的一端是脉冲宽度调节模块300的输出端。第二地脚340接地。在其他实施例中，三极管Q1也可以采用其他开关管，例如MOS管等。

单片机U3根据调光采样输入脚320采样的电压，调节脉冲输出脚330输出的脉冲电压的占空比。在本实施例中，单片机U3可以采用MC68HC908QT，其工作电压为3V或5V。

恒流模块400包括电流采样电阻R1、第三滤波电容C5以及恒流集成芯片U1，恒流集成芯片U1包括电源输入脚410（两个）、第二使能脚420、电源输出脚430（两个）、电压输出脚440、微分放大器正极输入脚450、微分放大器负极输入脚460、LED驱动电流控制脚470以及第三地脚480，还包括一些悬空的脚位，在本实施例中无功能。

电源输入脚410及第二使能脚420与第一滤波模块100的输出端相连，电源输出脚430是恒流模块400的输出端，与LED光源的正极连接。电压输出脚440输出+5V的电压，且与第三地脚480串联接有第三滤波电容C5。微分放大器正极输入脚450与微分放大器负极输入脚460之间串联接有电流采样电阻R1，且微分放大器正极输入脚450与LED光源的负极相连。LED驱动控制脚470与脉冲宽度调节模块300的输出端相连，通过调整此脚的信号脉宽，就可以连续调整电源输出脚430输出给LED光源的工作电流的大小，实现无级调光功能。需要强调的是，当控制脚470的信号脉宽恒定时，电源输出脚430输出的电流亦是恒定的。第三地脚480接地。

恒流集成芯片U1根据LED驱动电流控制脚470采样得到的脉冲信号，调节电源输出脚430输出的电流大小。在本实施例中，恒流集成芯片U1可以采用MAX16803芯片，工作电压为6.5V至40V，输出电流为35mA至350mA。

当电路接通电源后，恒流集成芯片U1得电且第二使能脚420处于高电位使能，芯片开始工作；同理稳压集成芯片U2开始工作，单片机U3亦开始工作。若此时可变电阻R4处于最小阻值（零阻值），单片机U3的调光采样输入脚320采样得到的电压最大，脉冲输出脚330输出恒定高电平，三极管Q1保持开通，恒流集成芯片U1的LED驱动控制脚470保持为低电平，此时电源输出脚430输出的电流最小，LED光源熄灭。随着可变电阻R4的阻值逐渐调大，调光采样输入脚320采样得到的电压逐渐减小，脉冲输出脚330输出的电压占空比亦逐渐变小，因此LED驱动控制脚470采样到的脉冲占空比逐渐变大，电源输出脚430输出的电流也逐渐增大，LED光源的亮度逐渐增加。

因此，上述LED无级调光驱动电路，通过调节可变电阻R4的阻值，对LED光源的亮度进行调节。由于可以连续的调节LED光源的亮度，所以称为无级调光，通过恒流集成芯片和单片机进行智能调光控制，电路稳定可靠。

第二滤波模块500包括第二储能电容C6和第五滤波电容C7，所述第二储能电容C6及第五滤波电容C7的两端分别连接恒流模块400的输出端（即电源输出脚430）和地线。

在上述实施例中，LED光源包括D1、D2两个发光二极管，其仅是一个示意，在实际产品中发光二极管的数量可以与该实施例不同。

本发明还提供一种LED灯，包括驱动LED光源工作的LED驱动电路。该LED驱动电路可以采用图1、图2或图3所示之实施例中的LED无级调光驱动电路。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种LED无级调光驱动电路，其特征在于，包括第一滤波模块、恒压模块、脉冲宽度调节模块以及恒流模块；

所述第一滤波模块接收电源输入端输入的直流电源信号，进行滤波处理后输出给所述恒压模块和恒流模块；

所述恒压模块的输入端与所述第一滤波模块的输出端相连，接收滤波处理后的直流信号进行稳压处理，输出恒定的电压信号；

所述脉冲宽度调节模块的输入端与所述恒压模块的输出端相连，接收所述恒定的电压信号，用于调节所述脉冲宽度调节模块的输出端输出的脉冲信号的脉冲宽度；所述脉冲宽度调节模块包括可变电阻、第三分压电阻、限流电阻、扼流电阻、三极管以及单片机，所述单片机包括电源脚、调光采样输入脚、脉冲输出脚以及第二地脚；所述电源脚与所述恒压模块的输出端以及所述可变电阻的一端相连，所述调光采样输入脚与所述可变电阻的另一端相连，且所述调光采样输入脚与地线之间串联连接有第三分压电阻；所述脉冲输出脚与所述三极管的基极之间串联接有限流电阻，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极与所述电源脚之间串联接有扼流电阻，所述扼流电阻与三极管的集电极相连的一端是所述脉冲宽度调节模块的输出端；所述第二地脚接地；所述单片机根据所述调光采样输入脚采样的电压，调节脉冲输出脚输出的脉冲电压的占空比；

所述恒流模块接收所述第一滤波模块滤波处理后的直流信号，以及所述脉冲信号，并根据所述脉冲信号的脉冲宽度调节输出给LED光源的电流的大小。

2.根据权利要求1所述的LED无级调光驱动电路，其特征在于，所述第一滤波模块包括第一储能电容和第一滤波电容，所述第一储能电容及第一滤波电容的两端分别连接所述电源输入端的正极和地线。

3.根据权利要求2所述的LED无级调光驱动电路，其特征在于，所述第一储能电容是电解电容。

4.根据权利要求1所述的LED无级调光驱动电路，其特征在于，所述恒压模块包括稳压集成芯片、第一分压电阻以及第二分压电阻，所述稳压集成芯片包括第一使能脚、第一输入脚、第一输出脚、反馈脚以及第一地脚；

所述第一使能脚及第一输入脚与所述第一滤波模块的输出端相连，且所述第一使能脚与地线之间串联接有第二滤波电容；所述反馈脚与第一输出脚之间接有所述第一分压电阻，所述反馈脚与地线之间串联接有所述第二分压电阻，所述第一地脚接地；

所述稳压集成芯片根据所述反馈脚反馈的电压维持所述第一输出脚输出的电压恒定。

5.根据权利要求4所述的LED无级调光驱动电路，其特征在于，所述恒压模块还包括串联接在地线和所述第一输出脚之间的第四滤波电容。

6.根据权利要求1所述的LED无级调光驱动电路，其特征在于，所述恒流模块包括电流采样电阻、第三滤波电容以及恒流集成芯片，所述恒流集成芯片包括电源输入脚、第二使能脚、电源输出脚、电压输出脚、微分放大器正极输入脚、微分放大器负极输入脚、LED驱动电流控制脚以及第三地脚；

所述电源输入脚及第二使能脚与所述第一滤波模块的输出端相连，所述电源输出脚是所述恒流模块的输出端，与所述LED光源的正极连接，所述电压输出脚与第三地脚串联接有所述第三滤波电容，所述微分放大器正极输入脚与微分放大器负极输入脚之间串联接有所述电流采样电阻，且所述微分放大器正极输入脚与所述LED光源的负极相连，所述LED驱动控制脚与所述脉冲宽度调节模块的输出端相连，所述第三地脚接地；

所述恒流集成芯片根据所述脉冲信号，调节所述电源输出脚输出的电流大小。

7.根据权利要求1所述的LED无级调光驱动电路，其特征在于，还包括串联在所述恒流模块的输出端和LED光源的正极之间的第二滤波模块。

8.根据权利要求7所述的LED无级调光驱动电路，其特征在于，所述第二滤波模块包括第二储能电容和第五滤波电容，所述第二储能电容及第五滤波电容的两端分别连接所述恒流模块的输出端和地线。

9.一种LED灯，包括LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路是如权利要求1-8中任意一项所述的LED无级调光驱动电路。

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