CN103096570B - 一种调光控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调光控制电路，适用于LED驱动主电路中，所述电路包括：数字控制环路、电流采样电路、斩波开关；控制信号通过所述数字控制环路实现对LED驱动主电路的控制，使所述LED驱动主电路在所述控制信号处于第一状态时输出一定幅值的直流电流供给LED负载，在所述控制信号处于第二状态时输出电流为零，不供给LED负载电流，而所述斩波开关能够使得所述LED驱动主电路的输出电流快速的跟踪所述控制信号的变化。本发明实施例，能够应用于数字控制环路，使得在数字控制环路下的主电路输出电流跟随控制信号的变化，实现良好的调光效果。

Description

一种调光控制电路

技术领域

本发明涉及调光控制技术领域，特别是涉及一种调光控制电路。

背景技术

新型LED(Light Emitting Diode，发光二极管)照明灯，具有高光效、长寿命、环保等优点，在许多应用中代替白炽灯、荧光灯等传统照明将是大势所趋。LED光源的驱动和控制方式简单，便于灵活调节发光亮度。对于LED光源等需要恒流驱动的负载，通过控制信号，如PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号，控制LED驱动器，使LED光源随着PWM信号的变化而变化的技术，称为PWM调光技术。和直流调光相比，PWM调光具有光色不变，且低亮度时稳定性好等优点。

在LED驱动器中采用数字控制环路，如PID控制，其算法简单、鲁棒性好、且可靠性高。

但是，现有的PWM调光技术大多应用于模拟控制环路的驱动器中，不能直接应用于数字控制环路的驱动器中。

因此，设计能够应用于数字控制环路的LED调光控制技术，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种调光控制电路，用于LED驱动主电路中，能够应用于数字控制环路，使得在数字控制环路下的主电路输出电流跟随控制信号的变化，实现良好的调光效果。

本发明提供一种调光控制电路，适用于LED驱动主电路中，所述电路包括：数字控制环路、电流采样电路、斩波开关；

所述斩波开关串联接在所述LED驱动主电路的输出端，所述斩波开关的控制端接收控制信号；

所述电流采样电路采样所述LED驱动主电路的输出电流，并输出电流采样值至所述数字控制环路；

所述控制信号包括两种状态：第一状态和第二状态；

当所述控制信号处于第一状态时，所述数字控制环路接收所述电流采样电路的输出电流的采样值，根据所述采样值计算环路参数，并根据环路参数和预设的计算规则获得输出量，根据所述输出量输出信号至所述LED驱动主电路，使所述LED驱动主电路输出恒定电流给LED负载；同时，所述控制信号控制所述斩波开关S处于导通状态；

当所述控制信号从当前的第一状态切换至第二状态时，所述数字控制环路将当前接收到的所述输出电流的采样值进行存储；或者将当前计算得到的所述环路参数进行存储；或者将当前得到的所述输出量进行存储；

当所述控制信号处于第二状态时，所述数字控制环路输出至所述LED驱动主电路的输出信号为前一切换时刻存储的所述输出量；或者是所述数字控制环路依据所述前一切换时刻存储的所述采样值或环路参数，计算得到输出量，并输出信号至所述LED驱动主电路；同时，所述控制信号控制所述斩波开关S处于截止状态，LED驱动主电路不供给LED负载电流。

优选地，所述电路还包括一驱动电路；所述驱动电路的输入端接收所述控制信号，输出端接所述斩波开关的控制端；

所述驱动电路，用于根据所述控制信号驱动所述斩波开关，使所述斩波开关的状态跟随所述控制信号的变化。

优选地，所述LED驱动主电路包括：功率电路和驱动控制电路；

所述驱动控制电路的输入端接所述数字控制环路的输出端，所述驱动控制电路的输出端接所述功率电路的驱动端；

所述功率电路的输入端和输出端分别作为所述LED驱动主电路的输入端和输出端；

所述驱动控制电路，用于根据接收到的所述数字控制环路的输出信号，生成用于驱动所述功率电路中的主开关管的驱动信号，输出至所述功率电路；

所述功率电路，用于根据所述驱动信号，对LED负载进行调光控制。

优选地，所述驱动控制电路接收所述控制信号；

所述驱动控制电路，在所述控制信号处于第二状态时，输出使所述LED驱动主电路关机的驱动信号；在所述控制信号处于第一状态时，根据接收到的所述数字控制环路的输出信号，输出用于驱动所述功率电路的主开关管的驱动信号。

优选地，所述控制信号为脉冲宽度调制PWM信号。

优选地，所述环路参数为比例参数和积分参数；或者为比例参数和微分参数；或者为比例参数、积分参数和微分参数。

优选地，根据所述采样值计算比例参数为：将所述采样值与预设基准值做差值计算，并将得到的差值和预设的比例系数相乘，得到的乘积即为比例参数。

优选地，根据所述采样值计算积分参数为：将至少两个所述采样值分别与预设基准值做差值计算，并对得到的所有差值进行求和计算，并将求和计算的结果与预设的积分系数相乘，得到的乘积即为积分参数。

优选地，根据所述采样值计算微分参数为：将两个不同时刻得到的采样值分别与预设基准值做差值计算，并对得到的两个差值再次进行差值计算，并将再次差值计算得到的结果与预设的微分系数相乘，得到的乘积即为微分参数。

优选地，所述预设的计算规则为：对各环路参数进行加法运算。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明实施例所述发光二极管的调光控制电路的调光控制原理为：所述控制信号通过所述数字控制环路实现对LED驱动主电路的控制，使所述LED驱动主电路在所述控制信号处于第一状态时输出一定幅值的直流电流供给LED负载，在所述控制信号处于第二状态时输出电流为零，不供给LED负载电流，而所述斩波开关能够使得所述LED驱动主电路的输出电流快速的跟踪所述控制信号的变化。

本发明实施例提供的调光控制电路，能够应用于数字控制环路，使得在数字控制环路下的所述LED驱动主电路的输出电流能够快速的跟随控制信号的变化，实现对LED负载的良好的调光效果。

附图说明

图1为本发明实施例一的调光控制电路图；

图2为本发明实施例的控制信号和输出信号的一种实现形式波形图；

图3为本发明实施例二的调光控制电路图；

图4为本发明实施例三的调光控制电路图；

图5为本发明实施例四的调光控制电路图；

图6为本发明实施例五的调光控制电路图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种调光控制电路，能够应用于数字控制环路，使得在数字控制环路下的主电路输出电流跟随控制信号的变化，实现良好的调光效果。

参照图1，为本发明实施例一的调光控制电路图。如图1所示，所述调光控制电路适用于LED驱动主电路11中，包括：数字控制环路12、电流采样电路13、斩波开关S。

所述斩波开关S串联接在所述LED驱动主电路11的输出端，所述斩波开关S的控制端接收控制信号；所述电流采样电路13采样所述LED驱动主电路11的输出电流，并输出电流采样值至所述数字控制环路12。

具体的，结合图1所示，所述LED驱动主电路11的输入端接收输入电压Vin，其第一输出端作为所述调光控制电路的第一输出端，其第二输出端通过所述电流采样电路13接所述斩波开关S的第一端，所述斩波开关S的第二端作为所述调光控制电路的第二输出端。需要说明的是，在本实施例中电流采样电路13串联在LED驱动主电路的第二输出端，实际上电流采样电路13也可以串联在LED驱动主电路的第一输出端。电流采样电路13可以串联在LED驱动主电路输出端和后级的LED负载的回路中。

所述斩波开关S的控制端接收控制信号。

所述数字控制环路12的输入端分别接收所述控制信号和所述电流采样电路13的输出，所述数字控制环路12的输出端接所述LED驱动主电路11的控制端。

所述调光控制电路的第一输出端和第二输出端接LED负载。

所述控制信号包括两种状态：第一状态和第二状态。

当所述控制信号处于第一状态时，所述数字控制环路12接收所述电流采样电路13输出的输出电流Io的采样值，根据所述采样值计算环路参数，并根据环路参数和预设的计算规则获得输出量，根据所述输出量输出信号至所述LED驱动主电路11，使所述LED驱动主电路输出恒定电流给LED负载；同时，所述控制信号控制所述斩波开关S处于导通状态。

当所述控制信号从当前的第一状态切换至第二状态时，所述数字控制环路12将当前接收到的所述输出电流Io的采样值进行存储，或者将当前计算得到的所述环路参数进行存储，或者将当前得到的所述输出量进行存储。

当所述控制信号处于第二状态时，所述数字控制环路12输出至所述LED驱动主电路11的输出信号为前一切换时刻(即为所述控制信号从前述的当前第一状态切换至第二状态的时刻)存储的所述输出量，或者是所述数字控制环路12依据所述前一切换时刻存储的所述采样值或环路参数，计算得到输出量，并输出信号至所述LED驱动主电路11；同时，所述控制信号控制所述斩波开关S处于截止状态，LED驱动主电路不供给LED负载电流。

所述LED驱动主电路11，用于根据接收到的所述数字控制环路12的输出信号，对LED负载进行调光控制。

需要说明的是，斩波开关S的通断也影响到LED驱动电路供给LED负载的电流，当斩波开关S处于截止状态时，LED驱动主电路不供给LED负载电流。

本发明实施例所述调光控制电路的调光控制原理为：所述控制信号通过所述数字控制环路12实现对LED驱动主电路11的控制，使所述LED驱动主电路11在所述控制信号处于第一状态时输出一定幅值的直流电流，在所述控制信号处于第二状态时输出电流为零，而所述斩波开关S能够使得所述LED驱动主电路11的输出电流快速的跟踪所述控制信号的变化。

本发明实施例提供的调光控制电路，能够应用于数字控制环路，使得在数字控制环路下的所述LED驱动主电路11的输出电流能够快速的跟随控制信号的变化，实现良好的调光效果。

优选地，所述数字控制环路12周期性的接收所述电流采样电路13的输出电流Io的采样值。其中，接收的周期可以根据实际需要预先设定。

优选地，所述控制信号可以为PWM信号。参照图2所示，为本发明实施例的控制信号和输出信号的一种实现形式波形图。图2所示中，所述PWM信号Vk具有高电平和低电平两种状态，分别对应于上述控制信号的第一状态和第二状态。

本发明实施例所述控制电路，当所述控制信号处于第一状态时，所述数字控制环路12接收所述电流采样电路13输出的输出电流Io的采样值，根据所述采样值计算环路参数。

当所述控制信号从第一状态切换至第二状态时，所述数字控制环路12将当前接收到的所述输出电流Io的采样值进行存储，或者将当前计算得到的所述环路参数进行存储，或者将当前得到的所述输出量进行存储。

上述的实施例以控制信号第一状态对应高电平状态，第二状态对应低电平状态。需要说明书的是，控制信号的第一状态对应低电平状态，第二状态对应高电平状态，也是可以实现的。

例如，结合图2所示，t1时刻为切换时刻。在t1时刻，所述数字控制环路12中，根据n个采样值I(1)、I(2)、I(3)……I(n)计算环路参数，且计算得到环路参数包括比例参数和积分参数，分别为Up1和Ui1，输出量为Uo1＝Up1+Ui1。

则所述数字控制环路12在t1时刻时，将所述n采样值I(1)、I(2)、I(3)……I(n)进行存储，或者将计算得到的比例参数Up1和积分参数Ui1进行存储，或者将当前计算得到的输出量为Uo1进行存储。

当所述控制信号处于第二状态时，所述数字控制环路12的输出保持切换时刻存储的输出量，或者是所述数字控制环路12依据所述切换时刻存储的所述采样值或环路参数，计算得到输出量，并将所述输出量输出至所述LED驱动主电路11。

接前例，在控制信号为第二状态时，所述数字控制环路12中，输出量Uo仍为t1时刻存储的输出量Uo1；或者是，所述数字控制环路12，根据t1时刻存储的比例参数Up1和积分参数Ui1计算得到输出量Uo；或者是，所述数字控制环路12，根据t1时刻存储的n个采样值I(1)、I(2)、I(3)……I(n)先计算得到环路参数，再根据环路参数计算得到输出量Uo。

同时，图2中还示出了输出电流Io与控制信号Vk之间的对应关系，即在所述控制信号Vk第一状态时，所述输出电流Io为直流电流；在所述控制信号Vk第二状态时，输出电流Io为零电流。

需要说明的是，在数字控制环路中，根据应用场合的不同，所述环路参数可以为比例参数和积分参数，或者为比例参数和微分参数，或者为比例参数、积分参数和微分参数。

具体的，根据所述采样值计算比例参数为，将所述采样值与预设基准值做差值计算，并将得到的差值和预设的比例系数相乘，得到的乘积即为比例参数。

例如，假设所述采样值为I(1)，所述预设基准值为Ir，预设的比例系数为Kp，则所述比例参数为：Up＝Kp×[I(1)-Ir]。

具体的，根据所述采样值计算积分参数为，将多个所述采样值分别与预设基准值做差值计算，并对得到的所有差值进行求和计算，并将求和计算的结果与预设的积分系数相乘，得到的乘积即为积分参数。

例如，假设所述采样值为I(1)、I(2)、I(3)…I(n)，所述预设基准值为Ir，所述采样值与预设基准值的差值分别为E(1)＝I(1)-Ir，E(2)＝I(2)-Ir，…，E(n)＝I(n)-Ir，预设的积分系数为Ki，则所述积分参数为：Ui＝Ki×[E(1)+E(2)+…+E(n)]。其中，所述预设基准值即为预先设定的所述输出电流Io的基准值。

优选地，所述数字控制环路12还可以包括预先设定所述输出电流Io的基准值。

具体的，根据所述采样值计算微分参数为，将两个不同时刻得到的采样值分别与预设基准值做差值计算，并对得到的两个差值再次进行差值计算，并将再次差值计算得到的结果与预设的微分系数相乘，得到的乘积即为微分参数。

例如，假设所述采样值为I(1)和I(2)，所述预设基准值为Ir，所述采样值与预设基准值的差值分别为E(1)＝I(1)-Ir，E(2)＝I(2)-Ir，预设的微分系数为Kd，则所述微分参数为：Ud＝Kd×[E(1)-E(2)]。

进一步的，当所述控制信号处于第一状态时，根据采样值计算环路参数，并根据环路参数和预设的计算规则获得输出量步骤中，所述预设的计算规则为：对各环路参数进行加法运算，得到输出量。

因此，所述根据环路参数和预设的计算规则获得输出量，具体为所述输出量等于各环路参数之和。

例如，当所述环路参数为比例参数和积分参数时，则所述输出量为比例参数和积分参数之和；再例如，当所述环路参数为比例参数、积分参数以及微分参数时，则所述输出量为比例参数、积分参数以及微分参数三者之和。

本发明实施例中，所述斩波开关S直接受控于所述控制信号，由此可以使得输出电流Io可以快速的跟踪所述控制信号的变化，尤其是当所述LED驱动主电路11存在输出电容的情况下，如图3所示第二实施例。

参照图3，为本发明实施例二的调光控制电路图。图3所示实施例二与图1所示实施例一的区别在于：所述LED驱动主电路11包括功率电路111和驱动控制电路112。

所述驱动控制电路112的输入端接所述数字控制环路12的输出端，所述驱动控制电路112的输出端接所述功率电路111的驱动端。

所述功率电路111的输入端作为所述LED驱动主电路11的输入端接收输入电压Vin，所述功率电路111的输出端作为所述LED驱动主电路11的输出端(即为第一输出端和第二输出端)。

所述功率电路111的输出端并联有滤波电容C。如图3所示，在所述功率电路111的输出端，即为所述LED驱动主电路11的输出端并联有滤波电容C，该滤波电容C即为输出电容。

此时，所述驱动控制电路112，用于根据接收自所述数字控制环路12的输出量，生成用于驱动所述功率电路111中的主开关管的驱动信号，输出至所述功率电路111的驱动端。

所述功率电路111，用于根据所述驱动信号，对LED负载进行调光控制。

参照图4，为本发明实施例三的调光控制电路图。如图4所示，给出了所述功率电路的一种具体实现形式。

参照图4，所述功率电路111可以包括：变压器T1、主开关管Q、滤波电容C。

其中，所述变压器T1的原边同名端作为所述LED驱动主电路11的第一输入端，所述变压器T1的原边异名端接所述主开关管Q的一端；所述主开关管Q的另一端作为所述LED驱动主电路11的第二输入端；所述LED驱动主电路11的第一输入端与第二输入端之间接输入电压Vin。

所述变压器T1的次边异名端作为所述LED驱动主电路11的第一输出端，所述变压器T1的次边同名端作为所述LED驱动主电路11的第二输出端；所述滤波电容C并联接在所述LED驱动主电路11的第一输出端和第二输出端之间。

所述主开关管Q的控制端作为所述功率电路111的驱动端，接所述驱动控制电路112的输出端。

需要说明的是，本发明实施例中，所述功率电路可以为Flyback反激电路。但是，在实际应用中，本发明所述调光控制电路并不对所述功率电路的具体实现形式进行限制，所述功率电路可以为任意拓扑的电路，隔离或非隔离的电路均可。

对于本发明实施例所述调光控制电路，当所述控制信号不足以直接驱动所述斩波开关S时，所述电路还可以包括一驱动电路。参照图5所示，为本发明实施例四的调光控制电路图。

图5所示实施例四与图3所示实施例二的区别在于：还包括一驱动电路14，所述驱动电路14的输入端接收所述控制信号，其输出端接所述斩波开关S的控制端。

所述驱动电路14，用于根据所述控制信号驱动所述斩波开关S，使所述斩波开关S的状态跟随所述控制信号的变化。也即，使所述的斩波开关S在控制信号的第一状态下导通，在控制信号的第二状态下截止。

参照图6，为本发明实施例五的调光控制电路图。

图6所示实施例五与图4所示实施例四的区别在于：所述驱动控制电路112接收所述控制信号。

所述驱动控制电路112，在所述控制信号处于第二状态时，输出使所述LED驱动主电路11关机的驱动信号；在所述控制信号处于第一状态时，根据接收到的所述数字控制环路12的输出信号，输出用于驱动所述功率电路111的主开关管的驱动信号。

以上对本发明所提供的一种调光控制电路，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种调光控制电路，适用于LED驱动主电路中，其特征在于，所述调光控制电路包括：数字控制环路、电流采样电路、斩波开关；

所述斩波开关串联接在所述LED驱动主电路的输出端，所述斩波开关的控制端接收控制信号；

所述电流采样电路采样所述LED驱动主电路的输出电流，并输出电流采样值至所述数字控制环路；

所述控制信号包括两种状态：第一状态和第二状态；

当所述控制信号处于第一状态时，所述数字控制环路接收所述电流采样电路的输出电流的采样值，根据所述采样值计算环路参数，并根据环路参数和预设的计算规则获得输出量，根据所述输出量输出信号至所述LED驱动主电路，使所述LED驱动主电路输出恒定电流给LED负载，其中所述预设的计算规则为：对各环路参数进行加法运算，得到输出量；同时，所述控制信号控制所述斩波开关处于导通状态；

当所述控制信号从当前的第一状态切换至第二状态时，所述数字控制环路将当前接收到的所述输出电流的采样值进行存储；或者将当前计算得到的所述环路参数进行存储；或者将当前得到的所述输出量进行存储；

当所述控制信号处于第二状态时，所述数字控制环路输出至所述LED驱动主电路的输出信号为前一切换时刻存储的所述输出量；或者是所述数字控制环路依据所述前一切换时刻存储的所述采样值或环路参数，计算得到输出量，并输出信号至所述LED驱动主电路；同时，所述控制信号控制所述斩波开关处于截止状态，LED驱动主电路不供给LED负载电流。

2.根据权利要求1所述的调光控制电路，其特征在于，所述调光控制电路还包括一驱动电路；所述驱动电路的输入端接收所述控制信号，输出端接所述斩波开关的控制端；

所述驱动电路，用于根据所述控制信号驱动所述斩波开关，使所述斩波开关的状态跟随所述控制信号的变化。

3.根据权利要求1所述的调光控制电路，其特征在于，所述LED驱动主电路包括：功率电路和驱动控制电路；

所述驱动控制电路的输入端接所述数字控制环路的输出端，所述驱动控制电路的输出端接所述功率电路的驱动端；

所述功率电路的输入端和输出端分别作为所述LED驱动主电路的输入端和输出端；

所述驱动控制电路，用于根据接收到的所述数字控制环路的输出信号，生成用于驱动所述功率电路中的主开关管的驱动信号，输出至所述功率电路；

所述功率电路，用于根据所述驱动信号，对LED负载进行调光控制。

4.根据权利要求3所述的调光控制电路，其特征在于，所述驱动控制电路接收所述控制信号；

所述驱动控制电路，在所述控制信号处于第二状态时，输出使所述LED驱动主电路关机的驱动信号；在所述控制信号处于第一状态时，根据接收到的所述数字控制环路的输出信号，输出用于驱动所述功率电路的主开关管的驱动信号。

5.根据权利要求1至4任一项所述的调光控制电路，其特征在于，所述控制信号为脉冲宽度调制信号。

6.根据权利要求1至4任一项所述的调光控制电路，其特征在于，所述环路参数为比例参数和积分参数；或者为比例参数和微分参数；或者为比例参数、积分参数和微分参数。

7.根据权利要求6所述的调光控制电路，其特征在于，根据所述采样值计算比例参数为：

将所述采样值与预设基准值做差值计算，并将得到的差值和预设的比例系数相乘，得到的乘积即为比例参数。

8.根据权利要求6所述的调光控制电路，其特征在于，根据所述采样值计算积分参数为：

将至少两个所述采样值分别与预设基准值做差值计算，并对得到的所有差值进行求和计算，并将求和计算的结果与预设的积分系数相乘，得到的乘积即为积分参数。

9.根据权利要求6所述的调光控制电路，其特征在于，根据所述采样值计算微分参数为：

将两个不同时刻得到的采样值分别与预设基准值做差值计算，并对得到的两个差值再次进行差值计算，并将再次差值计算得到的结果与预设的微分系数相乘，得到的乘积即为微分参数。