CN103152934A - 一种可调光可调色温的led驱动电路 - Google Patents

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张晓峰
赵翎音
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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buck型功率级电路，一控制和驱动电路以及N个可控开关；其中，每一所述LED灯串与对应的一所述可控开关，以及所述buck型功率级电路中的续流二极管串联连接在所述buck型功率级电路中的功率开关管和输出电感的公共连接端和一地电位之间；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。

Description

一种可调光可调色温的LED驱动电路
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过于复杂，元器件数目过多，利用率不高等问题。
依据本发明一实施例的可调光可调色温的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buck型功率级电路，一控制和驱动电路以及N个可控开关；其中，
每一所述LED灯串与对应的一所述可控开关，以及所述buck型功率级电路中的续流二极管串联连接在所述buck型功率级电路中的功率开关管和输出电感的公共连接端和一地电位之间；
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buck型功率级电路包括N个所述续流二极管，每一所述续流二极管与对应的一所述可控开关和一所述LED灯串串联连接。
进一步的，所述buck型功率级电路包括一个续流二极管，N个所述可控开关和N个所述LED灯串共用所述续流二极管。
优选的，依据本发明实施例的可调光可调色温的LED驱动电路，通过所述控制和驱动电路闭合一个所述可控开关，控制所述功率开关管周期性的闭合和关断，实现对所述LED照明装置的单色调光。
优选的，依据本发明实施例的可调光可调色温的LED驱动电路，通过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，以同时实现对所述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，一方面，利用buck拓扑结构的功率级电路的中的续流二极管支路，直接通过输出电感的电流回路，实现对LED灯串的驱动；另一方面，通过对续流二极管支路的分时复用，实现了对具有不同色彩的LED灯串的亮度以及之间的组合控制，从而实现了单色调光以及对LED照明装置的调光和调色温控制。依据本发明实施例的可调光可调色温的LED驱动电路，不仅能够很好的实现LED照明装置的调光和调色温控制，同时大大简化了电路结构，提高了利用效率，节省了成本，以及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所示的可调光可调色温的LED驱动电路的单色调光时的工作波形图；
图3C所示为图3A所示的可调光可调色温的LED驱动电路的调光并且调色温时的工作波形图；
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用以驱动由具有不同色彩的3路LED灯串组成的LED照明装置301。
可调光可调色温的LED驱动电路300包括一buck型功率级电路，控制和驱动电路302以及3个可控开关S1，S2和S3。这里，所述buck型功率级电路包括功率开关管Q，输出电感Lo，输出电容Co和续流二极管组成。在该实施例中，可调光可调色温的LED驱动电路300包括3个续流二极管D1，D2和D3。
其中，每一LED灯串与一对应的所述可控开关，以及一对应的续流二极管串联连接在buck型功率级电路中的功率开关管Q和输出电感Lo的公共连接端A和一地电位之间。例如，续流二极管D1、LED灯串301-1和可控开关S1依次串联连接在公共连接端A和地电位之间。
优选的，还可以包括与输入直流电源DC并联连接的输入电容Cin，以对输入直流电源DC进行滤波。
控制和驱动电路302根据LED照明装置301所需的亮度和色温信息，来产生4个控制信号PWMQ，PWM1，PWM2和PWM3，来分别控制功率开关管Q和3个可控开关S1、S2和S3的开关动作。控制和驱动电路302的具体控制操作以下将结合工作波形图来对其进行详细说明。
参考图3B，所示为图3A所示的可调光可调色温的LED驱动电路的单色调光时的工作波形图。
在对LED照明装置进行单色调光时，控制和驱动电路302控制与相应的LED灯串相串联的可控开关。以LED灯串301-1，以及控制信号的控制时序为高电平1为有效，低电平0为无效为例，控制和驱动电路302输出控制信号PWM1始终保持为高电平1，从而控制可控开关S1始终处于闭合状态；而控制信号PWM2和控制信号PWM3始终保持为低电平0，从而控制可控开关S2和可控开关S3始终处于关断状态。同时，控制信号PWMQ为一方波信号。当需要减弱LED照明装置的亮度时，减小控制信号PWMQ的占空比，如时刻t0至时刻t1；当需要增强LED照明装置的亮度时，增大控制信号PWMQ的占空比，如时刻t1至时刻t2，从而实现对LED照明装置亮度的调节。
参考图3C，所示为图3A所示的可调光可调色温的LED驱动电路的调光并且调色温时的工作波形图。
在对LED照明装置同时进行调光和调色温时，控制和驱动电路302控制与相应的LED灯串的亮度。以LED灯串301-1和301-2为例，控制信号PWMQ为一方波信号，并且其占空比根据需要的亮度进行相应变化。同时，通过控制信号PWM1，PWM2和PWM3选择相应的LED灯串。例如，从时刻t0至时刻t1，控制信号PWM1为高电平1，控制信号PWM2和控制信号PWM3为低电平0，可控开关S1处于闭合状态，可控开关S2和S3处于关断状态；而从时刻t1至时刻t2，控制信号PWM2为高电平1，控制信号PWM1和控制信号PWM3为低电平0，可控开关S2处于闭合状态，可控开关S1和S3处于关断状态；通过对LED灯串的选择，实现了对LED照明装置色温的调节。
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，多路LED灯串共用续流二极管D4。其工作原理与图3A所示的实施例相似，在此不再赘述。
依据本发明实施例的可调光可调色温的LED驱动电路可以适用于不同输入电源。如图3A所示的实施例中，输入电源为直流电压源DC，而图4所示的实施例中，输入电源为交流电压源AC，经过EMI滤波器401和整流桥402的处理后，转换为直流电压。
另外，续流二极管、LED灯串和可控开关的位置关系并不限于上述所示的实施例的实现方式。
需要说明的是，本发明各个实施例间名称相同的器件功能相同。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。
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 (5)

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buck型功率级电路，一控制和驱动电路以及N个可控开关；其中，
每一所述LED灯串与对应的一所述可控开关，以及所述buck型功率级电路中的续流二极管串联连接在所述buck型功率级电路中的功率开关管和输出电感的公共连接端和一地电位之间；
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。
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，所述buck型功率级电路包括N个所述续流二极管，每一所述续流二极管与对应的一所述可控开关和一所述LED灯串串联连接。
3.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buck型功率级电路包括一个续流二极管，N个所述可控开关和N个所述LED灯串共用所述续流二极管。
4.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，所述控制和驱动电路控制一个所述可控开关闭合，并且控制所述功率开关管周期性的闭合和关断，实现对所述LED照明装置的单色调光。
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，以同时实现对所述LED照明装置的亮度和色温的调节。
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