CN103152933A - 一种可调光可调色温的led驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可调光可调色温的LED驱动电路，用以驱动由N路LED灯串组成的LED照明装置，N≥2，包括一储能元件，包括一功率开关管的第一工作路径和包括与N路所述LED灯串一一对应的第二工作路径；根据所述LED照明装置的调光和调色温需求，在第一工作状态时，所述功率开关管闭合，所述储能元件接收输入电源，并通过所述第一工作路径进行储能；在第二工作状态时，所述功率开关管断开，所述储能元件通过所述第二工作路径将储能释放至至少两路所述LED灯串。
Description
技术领域
本发明涉及照明领域，尤其涉及一种可调光可调色温的LED驱动电路。
背景技术
LED照明作为一种新型的照明工具，具有高光效，长寿命，环保等优点，因此也越来越被广泛应用于各种照明领域。LED的调光方式分为直流调光和PWM调光两种。由于PWM调光具有光色不变，低亮度时稳定性较好等优点，而被本领域技术人员所广为采用。
对于一些特殊光源环境，不仅需要对LED灯具的亮度进行调节，还需要对LED灯具的色温进行调节。现有技术中，通常采用将不同色光的LED灯封装于一单一封装结构中，作为一独立的LED灯具，通过不同色光的LED灯的组合来获得不同的色温，实现对LED灯具色温的调节。
参考图1，所示为采用现有技术的可调光可调色温的LED驱动电路的原理框图。在该实现方式中，可调光可调色温的LED驱动电路包括EMI滤波器101，AC/DC恒压电路102，与不同色光的LED灯串一一对应的多个DC/DC恒流电路103，以及MCU控制器104。
EMI滤波器101和AC/DC恒压电路102将输入侧的交流电源AC转换为恒定的直流电压VDC，以给DC/DC恒流电路103提供电源供应。
MCU控制器104根据调光和调色温要求，产生相应的控制信号PWM1—PWMn，以分别控制DC/DC恒流电路103-1—103-n，从而产生相应的输出电流来驱动相应的一LED灯串。通过MCU控制器选择相应色光的LED灯串，以及LED灯串的亮度，通过这种不同色光的LED灯串的组合来实现对色温以及亮度的调节。
参考图2，所示为采用现有技术的另一种可调光可调色温的LED驱动电路的原理框图。在该实现方式中，可调光可调色温的LED驱动电路200包括EMI滤波器201，整流桥202，与不同色光的LED灯串一一对应的多个单级AC/DC恒流电路203，以及MCU控制器204。
交流电源AC经过EMI滤波器201和整流桥202后，转换为正弦半波整流输入电压Vin，以给后级的多个单级AC/DC恒流电路203提供电源供应。
MCU控制器204根据调光和调色温要求，产生相应的控制信号PWM1—PWMn，以分别控制单级AC/DC恒流电路203-1—203-n，从而产生相应的输出电流来驱动相应的一LED灯串。
可见，现有技术中，可调光可调色温的LED驱动电路均是独立的恒流电路来驱动相应色光的LED灯串，以及控制LED灯串的亮度，通过这种不同色光的LED灯串的组合来实现对色温以及亮度的调节。这样的实现方式，电路结构过于复杂，元器件数目过多，系统体积非常庞大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型的可调光可调色温的LED驱动电路，以解决现有技术中电路结构复杂，控制方式繁琐以及电路系统利用率低的问题。
依据本发明一实施例的一种可调光可调色温的LED驱动电路，用以驱动由N路LED灯串组成的LED照明装置，N≥2，包括一储能元件，包括一功率开关管的第一工作路径和包括与N路所述LED灯串一一对应的第二工作路径；
根据所述LED照明装置的调光和调色温需求，在第一工作状态时，所述功率开关管闭合，所述储能元件接收输入电源，并通过所述第一工作路径进行储能；
在第二工作状态时，所述功率开关管断开，所述储能元件通过所述第二工作路径将储能释放至至少两路所述LED灯串。
进一步的，每一所述第二工作路径还包括与所述LED灯串串联连接的一可控开关。
一种实施例中，每一所述第二工作路径还包括一二极管；所述可控开关、所述二极管和所述LED灯串串联连接后，与所述功率开关管并联连接。
另一实施例中所述可调光可调色温的LED驱动电路还包括一二极管，所述二极管与每一所述可控开关以及与所述可控开关对应的所述LED灯串串联连接，并与所述功率开关管并联连接。
优选的，所述可调光可调色温的LED驱动电路还包括与所述输入电源并联连接的输入电容。
优选的，所述储能元件包括一电感。
进一步的，所述可调光可调色温的LED驱动电路还包括一控制和驱动电路，所述控制和驱动电路根据所述LED照明装置的调光和色温信息，来产生N+1个控制信号，来分别控制所述功率开关管和N个所述可控开关的开关动作。
进一步的，所述控制和驱动电路控制至少两个所述可控开关交替闭合，并且，控制所述功率开关管周期性的闭合和关断，以通过所述第一工作路径对所述储能元件进行储能，并通过相应的所述第二工作路径对相应的所述的LED灯串释放能量，以实现对所述LED照明装置的亮度和色温的调节。
依据本发明实施例的可调光可调色温的LED驱动电路，其只通过基于boost拓扑结构的一组功率级电路，通过对所述功率级电路的不同工作路径的分时复用，实现了对LED照明装置的调光和调色温操作。依据本发明实施例的可调光可调色温的LED驱动电路，电路结构简单，元器件数目较少，控制方案较简化，降低了实现成本，也大大减小了LED照明装置的体积。
附图说明
图1所示为采用现有技术的一种可调光可调色温的LED驱动电路的原理框图；
图2所示为采用现有技术的另一种可调光可调色温的LED驱动电路的原理框图；
图3A所示为依据本发明第一实施例的可调光可调色温的LED驱动电路的原理框图；
图3B所示为图3A所示的依据本发明的可调光可调色温的LED驱动电路的调光调色温工作模式时的工作波形图；
图4所示为依据本发明第二实施例的可调光可调色温的LED驱动电路的原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
参考图3A，所示为依据本发明第一实施例的可调光可调色温的LED驱动电路的原理框图。在该实施例中，可调光可调色温的LED驱动电路300用以驱动由3路LED灯串301-1，301-2和301-3组成的LED照明装置301。可调光可调色温的LED驱动电路300包括一电感Lo（储能元件），包括一功率开关管Q的第一工作路径和包括与3路所述LED灯串一一对应的第二工作路径。
在第一工作状态时，功率开关管Q闭合，在第一工作路径中，电感Lo接收输入电源DC，流过电感Lo的电感电流逐渐增加，电感Lo进行储能。
在第二工作状态时，功率开关管Q断开，电感Lo通过相应的第二工作路径，将储能传递至相应的LED灯串，从而驱动相应的LED灯串，使之具有相应的亮度。具有不同色温的LED灯串的组合成不同的色温，从而使LED照明装置301具有相应的亮度和色温。
具体的，在该实施例中，对LED灯串的选择是通过一组可控开关来实现的。每一第二工作路径包括依次串联连接的二极管、LED灯串和可控开关，并与功率开关管Q并联连接。例如，二极管D1，LED灯串301-1和可控开关S1串联连接，二极管D2，LED灯串301-2和可控开关S2串联连接，二极管D3，LED灯串301-3和可控开关S3串联连接。
二极管、LED灯串和可控开关之间的连接顺序，并不受上述公开实施例的限制，本领域技术人员可以得知，二极管、LED灯串和可控开关的顺序可以进行相应变化。
可调光可调色温的LED驱动电路300还包括控制和驱动电路302，以根据LED照明装置的调光和调色温信息，产生4路控制信号PWMQ，PWM1，PWM2和PWM3以分别控制功率开关管Q，可控开关S1，可控开关S2和可控开关S3的开关状态。
优选的，可调光可调色温的LED驱动电路300还包括与DC输入电源并联连接的输入电容Cin，以对输入电源进行滤波。
以下将结合具体的工作波形图来详细说明不同工作状态时的可调光可调色温的LED驱动电路的具体工作原理。
参考图3B，所示为可调光可调色温的LED驱动电路300的调光和调色温工作模式时的工作波形图。以下将以控制信号为高电平1时为有效，为低电平0时为无效，以及调光和调色温操作以LED灯串301-1和301-2为例进行说明。
控制和驱动电路302根据LED照明装置301的调光和调色温信息，输出控制信号PWMQ来控制功率开关管Q的开关状态。从时刻t0至时刻t1，控制信号PWMQ维持为高电平，功率开关管Q处于闭合状态；同时，控制信号PWM1，PWM2和PWM3维持为低电平，可控开关S1，S2和S3均处于断开状态。因此，流过电感Lo的电感电流iL持续上升，电感Lo进行储能。
从时刻t1至时刻t2，控制信号PWMQ变为低电平，功率开关管Q断开；同时，控制信号PWM1变为高电平，控制信号PWM2和PWM3仍然维持为低电平，可控开关S1闭合，电感Lo的电感电流iL持续下降，电感Lo的能量传递至LED灯串301-1。流过LED灯串301-1的电流i301-1与电感电流iL一致，LED灯串301-1具有相应的亮度和色温。
从时刻t2至时刻t3，控制信号PWMQ仍然维持为低电平，功率开关管Q断开；同时，控制信号PWM2变为高电平，控制信号PWM1变为低电平，控制信号PWM3仍然维持为低电平，可控开关S2闭合，电感Lo的电感电流iL仍然维持持续下降，电感Lo的能量传递至LED灯串301-2。流过LED灯串301-2的电流i301-2与电感电流iL一致，LED灯串301-2具有相应的亮度和色温。通过上述操作，LED照明装置301表现为相应的亮度和色温。
参考图4，所示为依据本发明第二实施例的可调光可调色温的LED驱动电路的原理框图。与图3A所示的实施例不同的是，在该实施例中，可调光可调色温的LED驱动电路400的第二工作路径共用二极管D4，进一步简化了电路系统的结构。其工作原理与图3A所示的实施例类似，在此不再赘述。
另外，依据本发明实施例的可调光可调色温的LED驱动可以适用于不同的输入电源的应用场合。例如，图3A所示的实施例中，输入电源为直流电压源，而在本实施例中，输入电源为交流电源AC，经过EMI滤波器401和整流桥402的处理后，转换为直流电压，再给后续电路提供电源供应。
综上，依据本发明实施例的可调光可调色温的LED驱动通过控制功率开关管和可控开关大的开关时序以及导通时间长度，来实现对流过LED灯串的电流的控制和调节。
需要说明的是，本发明各个实施例间名称相同的器件功能也相同。并且，第二工作路径的电路的结构包括但并不限定于以上公开的形式，只要能够实现本发明实施例所述的相关电路的功能即可，因此，本领域技术人员在本发明实施例公开的电路的基础上所做的相关的改进，也在本发明实施例的保护范围之内。
另外，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种可调光可调色温的LED驱动电路，用以驱动由N路LED灯串组成的LED照明装置，N≥2，其特征在于，所述可调光可调色温的LED驱动电路包括一储能元件，包括一功率开关管的第一工作路径和包括与N路所述LED灯串一一对应的第二工作路径；
根据所述LED照明装置的调光和调色温需求，在第一工作状态时，所述功率开关管闭合，所述储能元件接收输入电源，并通过所述第一工作路径进行储能；
在第二工作状态时，所述功率开关管断开，所述储能元件通过所述第二工作路径将储能释放至至少两路所述LED灯串。
2.根据权利要求1所述的可调光可调色温的LED驱动电路，其特征在于，每一所述第二工作路径还包括与所述LED灯串串联连接的一可控开关。
3.根据权利要求2所述的可调光可调色温的LED驱动电路，其特征在于，每一所述第二工作路径还包括一二极管；所述可控开关、所述二极管和所述LED灯串串联连接后，与所述功率开关管并联连接。
4.根据权利要求2所述的可调光可调色温的LED驱动电路，其特征在于，所述可调光可调色温的LED驱动电路还包括一二极管，所述二极管与每一所述可控开关以及与所述可控开关对应的所述LED灯串串联连接，并与所述功率开关管并联连接。
5.根据权利要求1所述的可调光可调色温的LED驱动电路，其特征在于，所述可调光可调色温的LED驱动电路还包括与所述输入电源并联连接的输入电容。
6.根据权利要求1所述的可调光可调色温的LED驱动电路，其特征在于，所述储能元件包括一电感。
7.根据权利要求2所述的可调光可调色温的LED驱动电路，其特征在于，所述可调光可调色温的LED驱动电路还包括一控制和驱动电路，所述控制和驱动电路根据所述LED照明装置的调光和色温信息，来产生N+1个控制信号，来分别控制所述功率开关管和N个所述可控开关的开关动作。
8.根据权利要求7所述的可调光可调色温的LED驱动电路，其特征在于，所述控制和驱动电路控制至少两个所述可控开关交替闭合，并且，控制所述功率开关管周期性的闭合和关断，以通过所述第一工作路径对所述储能元件进行储能，并通过相应的所述第二工作路径对相应的所述的LED灯串释放能量，以实现对所述LED照明装置的亮度和色温的调节。
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