CN104159367A - 一种基于pam和pwm的led调光器及其调光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PAM和PWM的LED调光器，包括MCU、输入整流滤波电路、功率变换电路、输出整流滤波电路和反馈控制电路。本发明还公开了一种基于PAM和PWM的LED调光器的调光方法，包括以下步骤：1、输入整流滤波电路对市电整流滤波，然后经由功率变换电路进行功率变换；2、所述输出整流滤波电路对功率变换后波形进行整流滤波；3、所述反馈控制电路与所述输出整流滤波中的电流检测电阻组成反馈环，实现输出恒流；4、所述MCU通过控制信号实现输出脉冲波的脉宽和幅值都可调。本发明涉及LED调光领域，具有通过保持平均电流不变，不改变LED亮度的情况下，通过调节脉冲电流的占空比和幅值补偿色漂的优点。

Description

一种基于PAM和PWM的LED调光器及其调光方法

技术领域

本发明涉及一种LED调光技术，特别涉及一种基于PAM和PWM的LED调光器及其调光方法。

背景技术

LED作为高效、节能、环保的照明灯具，越来越多的取代白炽灯等传统照明灯具。LED的节能体现在发光效率高，且可调光。目前，LED的调光方式有两种：模拟调光和PWM调光。模拟调光通过改变LED的正向导通电流实现调光，PWM调光通过调节幅值一定占空比可调的脉冲波形实现调光。模拟调光由于改变了正向导通电流大小，会引起色漂，PWM调光不改变幅值，调节的是脉冲宽度，故没有色漂问题。

但是，随着LED灯具使用时间的增加，荧光粉老化也会引起色漂，上述两种调光无法避免色漂问题。因此本发明提出了通过产生脉冲宽度和幅值可调的脉冲电流，当老化产生色漂时，通过保持平均电流不变，改变脉冲电流的幅值驱动LED，可以补偿色漂问题。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于PAM和PWM的LED调光器，该LED调光器可以实现对因LED老化等问题引起的色漂进行补偿。

本发明的另一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种应用于基于PAM和PWM的LED调光器的调光方法，该调光方法可以在保证平均电流不变的情况下，通过减小占空比，提高输出电流幅值。

本发明的首要目的通过下述技术方案实现：一种基于PAM和PWM的LED调光器，包括MCU、输入整流滤波电路、功率变换电路、输出整流滤波电路和反馈控制电路，所述输入整流滤波电路与所述功率变换电路连接，所述功率变换电路又与所述反馈控制电路和所述输出整流滤波电路连接，所述MCU与所述反馈控制电路和所述输出整流滤波电路连接；所述MCU输出第一路信号和第二路信号，所述第一路信号是参考信号，输入到所述反馈控制电路中误差放大器的参考输入端，所述第二路信号是PWM信号用于调节所述输出整流滤波电路中的开关管；所述输入整流滤波电路将AC输入电压整流滤波为平滑的直流波形，然后送到所述功率变换电路，经由功率变换电路进行功率变换并通过所述功率变换电路中的电子变压器传递到所述输出整流滤波电路；然后经由所述输出整流滤波电路进行整流滤波得到所需电压水平的平滑的直流波形，然后再通过所述输出整流滤波电路中的开关管斩波得到脉冲波形；所述反馈控制电路由驱动IC和误差放大器Amp组成并与所述输出整流滤波中的电流检测电阻组成反馈环，所述反馈控制电路采样所述输出整流滤波中的输出电流，并与所述MCU输出的第一路信号一同送入所述误差放大器Amp两端，经由误差放大器Amp放大后送到所述驱动IC，所述驱动IC调节所述功率变换电路中功率开关管的占空比，反馈环实现输出电流恒定，与此同时可以通过调节所述MCU的第一路信号来调节输出电流的幅值，此外，还可以通过调节所述MCU的第二路信号的占空比来调节输出电流波形的占空比。因此，该调光器通过两个开关管的联调可以实现输出脉冲波的脉宽和幅值都可调。

所述功率变换电路包括电子变压器T、功率开关管Q1、二极管D1、电容C1、电阻R1和电流检测电阻Rs1。

所述输出整流滤波电路包括二极管D2、电容C2、电阻R2、输出电容Cout、开关管Q2、电流检测电阻Rs2、电容C3和电压保持电路。

所述反馈控制电路包括驱动IC和误差放大器Amp。

所述输入整流滤波电路与所述功率变换电路连接，所述功率变换电路又与所述反馈控制电路和所述输出整流滤波电路连接，所述MCU与所述反馈控制电路和所述输出整流滤波电路连接；所述MCU输出第一路信号和第二路信号，所述第一路信号是参考信号，输入到所述反馈控制电路中误差放大器的参考输入端，所述第二路信号是PWM信号，用于调节所述输出整流滤波电路中的开关管；所述输入整流滤波电路将AC输入电压整流滤波为平滑的直流波形，然后送到所述功率变换电路，经由功率变换电路进行功率变换并通过所述功率变换电路中的电子变压器传递到所述输出整流滤波电路；然后经由所述输出整流滤波电路进行整流滤波得到所需电压水平的平滑的直流波形，然后再通过所述输出整流滤波电路中的开关管斩波得到脉冲波形；所述反馈控制电路由驱动IC和误差放大器Amp组成与所述输出整流滤波中的电流检测电阻组成反馈环，所述反馈控制电路采样所述输出整流滤波中的输出电流，并与所述MCU输出的第一路信号一同送入所述误差放大器Amp两端，经由误差放大器Amp放大后送到所述驱动IC，所述驱动IC调节所述功率变换电路中功率开关管的占空比，反馈环实现输出电流恒定，与此同时可以通过调节所述MCU的第一路信号来调节输出电流的幅值，此外，还可以通过调节所述MCU的第二路信号的占空比来调节输出电流波形的占空比。

因此，上述LED调光器可以通过MCU产生的第一路信号和第二路信号实现对LED驱动电路输出电流的幅值和占空比进行调节，在保证平均电流不变的情况下，通过减小占空比，提高输出电流幅值，实现对色漂的补偿。

本发明的另一目的通过以下技术方案实现：一种应用于基于PAM和PWM的LED调光器的调光方法，包括如下步骤：

步骤一、市电输入电压经过整流滤波电路得到较平滑的高压直流电，然后经由功率变换电路进行功率变换，功率变换电路由电子变压器T、功率开关管Q1、二极管D1、电容C1、电阻R1、电流检测Rs1组成，当功率开关管Q1导通时，功率变换电路形成闭合回路，电流流过变压器T初级绕组，电子变压器T是反激变压器，由于电子变压器T的初级绕组与次级绕组极性相反，此时输出整流滤波电路中的二极管D2反向偏压而截止，无能量传送到负载，电能转换成磁能存储在变压器中，因此在这一步中，功率变换电路工作，输出整流滤波电路不工作；其中，二极管D1、电容C1、电阻R1组成吸收回路，用于吸收功率开关管Q1关断过程中变压器T漏感产生的尖峰电压。电流检测电阻Rs1用于检测变压器T初级电感电流。

步骤二、功率变换电路中功率开关管Q1关断时，功率变换电路不工作，变压器次级绕组使输出整流滤波电路导通工作，步骤一中存储在变压器中的磁能转换成电能在输出整流滤波电路中释放，变压器次级绕组有电流流过，且电流减小，给输出电容Cout和负载供电，电容C2、电阻R2组成RC吸收回路，RC吸收回路用于吸收变压器产生的尖峰干扰，电容C3用于滤波，电压保持电路用于实现输出整流滤波电路中电流检测电阻Rs2两端电压在开关管关断时保持开通时的电压值不变，以使反馈环在开关管关断时不失效。

步骤三、反馈控制电路与电流检测电阻Rs2组成反馈环，通过电流检测电阻Rs2上的电流来控制功率变换电路中的功率开关管Q1的占空比，实现输出电流恒定。

步骤四、MCU输出第一路信号和第二路信号，第一路信号是参考信号，输入到所述反馈控制电路中误差放大器的参考输入端，用于调节输出恒定电流的幅值；第二路信号是PWM信号用于调节所述输出整流滤波电路中的开关管的占空比，将输出恒定电流斩断，实现脉冲电流输出，因此，可以通过调节第二路信号占空比调节输出脉冲电流波形占空比。

通过以上步骤的协调，可以实现输出电流的占空比和幅值可调。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明的LED调光器通过MCU产生的第一路信号和第二路信号实现对LED驱动电路输出电流的幅值和占空比进行调节，在保证平均电流不变的情况下，通过减小占空比，提高输出电流幅值，实现对色漂的补偿。

2、本发明可以实现输出电流的占空比和幅值可调。

附图说明

图1是本发明一种基于PAM和PWM的LED调光器的较佳实施方式的框图。

图2是本发明一种基于PAM和PWM的LED调光器的输出电流波形。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，一种基于PAM和PWM的LED调光器包括输入整流滤波电路1、功率变换电路2、输出整流滤波电路3、反馈控制电路4和MCU5。市电输入电压经过整流滤波电路1得到较平滑的高压直流电，然后经由功率变换电路2进行功率变换，功率变换电路2由电子变压器T、功率开关管Q1、二极管D1、电容C1、电阻R1、电流检测Rs1组成，当功率开关管Q1导通时，功率变换电路2形成闭合回路，电流流过变压器T初级绕组，电子变压器T是反激变压器，由于电子变压器T的初级绕组与次级绕组极性相反，此时输出整流滤波电路中的二极管D2反向偏压而截止，无能量传送到负载，电能转换成磁能存储在变压器中，因此在这一步中，功率变换电路工作，输出整流滤波电路不工作；其中，二极管D1、电容C1、电阻R1组成吸收回路，用于吸收功率开关管Q1关断过程中变压器T漏感产生的尖峰电压，电流检测电阻Rs1用于检测变压器T初级电感电流。

功率变换电路2中功率开关管Q1关断时，变压器次级回路即输出整流滤波电路3导通，存储在变压器中的磁能转换成电能释放，变压器次级绕组有电流流过，且电流减小，给输出电容Cout和负载供电，电容C2、电阻R2组成RC吸收回路，同样用于吸收变压器产生的尖峰干扰，电容C3用于滤波，电压保持电路用于实现输出整流滤波电路中电流检测电阻Rs2两端电压在开关管关断时保持开通时的电压值不变，以使反馈环在开关管关断时不失效。

反馈控制电路4与输出整流滤波电路3中电流检测电阻Rs2组成反馈环，通过电流检测电阻Rs2上的电流来控制功率变换电路2中的功率开关管Q1的占空比，实现输出电流恒定。

MCU5输出第一路信号和第二路信号，第一路信号是参考信号，输入到所述反馈控制电路4中的误差放大器的参考输入端，用于调节输出恒定电流的大小或幅值；第二路信号是PWM信号，用于调节所述输出整流滤波电路中的开关管的占空比，将输出恒定电流斩断，实现脉冲电流输出，因此，可以通过调节第二路信号占空比调节输出脉冲电流波形占空比。

如图2所示，是输出电流波形图，输出电流从占空比D1变换到占空比D2的这一变换过程中，电流幅值保持i1不变，占空比改变，这一调节过程是通过调节MCU输出的第二路信号实现的。

输出电流从幅值i1变换到幅值i2的这一变换过程中，电流占空比保持D2不变，幅值改变，这一调节过程是通过调节MCU5输出的第一路信号实现的。

在实际应用过程中，可以直接跳过第二步，通过同时调节MCU5输出的第一路信号和第二路信号，同时实现输出电流幅值和占空比的调节。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于PAM和PWM的LED调光器，其特征在于，包括MCU、输入整流滤波电路、功率变换电路、输出整流滤波电路和反馈控制电路，所述输入整流滤波电路与所述功率变换电路连接，所述功率变换电路分别与所述反馈控制电路和所述输出整流滤波电路连接，所述MCU与所述反馈控制电路和所述输出整流滤波电路连接；所述MCU输出第一路信号和第二路信号，所述第一路信号是参考信号，输入到所述反馈控制电路中误差放大器的参考输入端，所述第二路信号是PWM信号用于调节所述输出整流滤波电路中的开关管；所述输入整流滤波电路将AC输入电压整流滤波为平滑的直流波形，然后送到所述功率变换电路，经由功率变换电路进行功率变换并通过所述功率变换电路中的电子变压器传递到所述输出整流滤波电路；然后经由所述输出整流滤波电路进行整流滤波得到所需电压水平的平滑的直流波形，然后再通过所述输出整流滤波电路中的开关管斩波得到脉冲波形；所述反馈控制电路包括驱动IC和误差放大器Amp，所述所述反馈控制电路与所述输出整流滤波中的电流检测电阻组成反馈环，所述反馈控制电路采样所述输出整流滤波中的输出电流，并与所述MCU输出的第一路信号一同送入所述误差放大器Amp两端，经由误差放大器Amp放大后送到所述驱动IC，所述驱动IC调节所述功率变换电路中功率开关管的占空比，反馈环用于保持输出电流恒定，通过调节所述第一路信号来调节输出电流的幅值，通过调节所述第二路信号的占空比来调节输出电流波形的占空比。

2.如要求1所述的一种基于PAM和PWM的LED调光器，其特征在于：所述功率变换电路包括电子变压器(T)、功率开关管(Q1)、二极管(D1)、电容(C1)、电阻(R1)和电流检测电阻(Rs1)。

3.如要求1所述的一种基于PAM和PWM的LED调光器，其特征在于：所述输出整流滤波电路包括二极管(D2)、电容(C2)、电阻(R2)、输出电容(Cout)、开关管(Q2)、电流检测电阻(Rs2)、电容(C3)和电压保持电路。

4.如要求1所述的一种基于PAM和PWM的LED调光器，其特征在于：所述反馈控制电路包括驱动IC和误差放大器(Amp)。

5.一种应用于要求1所述的基于PAM和PWM的LED调光器的调光方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、市电输入电压经过整流滤波电路得到较平滑的高压直流电，然后经由功率变换电路进行功率变换，功率变换电路由电子变压器(T)、功率开关管(Q1)、二极管(D1)、电容(C1)、电阻(R1)、电流检测(Rs1)组成，当功率开关管(Q1)导通时，功率变换电路形成闭合回路，电流流过变压器(T)初级绕组，电子变压器(T)是反激变压器，由于电子变压器(T)的初级绕组与次级绕组极性相反，此时输出整流滤波电路中的二极管(D2)反向偏压而截止，无能量传送到负载，电能转换成磁能存储在变压器中，因此在这一步中，功率变换电路工作，输出整流滤波电路不工作；其中，二极管(D1)、电容(C1)、电阻(R1)组成吸收回路，用于吸收功率开关管(Q1)关断过程中变压器(T)漏感产生的尖峰电压，电流检测电阻(Rs1)用于检测变压器(T)初级电感电流；

步骤二、功率变换电路中功率开关管(Q1)关断时，功率变换电路不工作，变压器次级绕组使输出整流滤波电路导通工作，步骤一中存储在变压器中的磁能转换成电能在输出整流滤波电路中释放，变压器次级绕组有电流流过，且电流减小，给输出电容(Cout)和负载供电，电容(C2)、电阻(R2)组成RC吸收回路，RC吸收回路用于吸收变压器产生的尖峰干扰，电容(C3)用于滤波，电压保持电路用于实现检测电路两端电压在开关管关断时保持开通时的电压值不变；

步骤三、反馈控制电路与电流检测电阻(Rs2)组成反馈环，通过电流检测电阻(Rs2)上的电流来控制功率变换电路中的功率开关管(Q1)的占空比，使输出电流恒定；

步骤四、MCU输出第一路信号和第二路信号，第一路信号是参考信号，输入到所述反馈控制电路中误差放大器的参考输入端，用于调节输出恒定电流的大小；第二路信号是PWM信号用于调节所述输出整流滤波电路中的开关管的占空比，将输出恒定电流斩断，输出脉冲电流，通过调节第二路信号占空比调节输出脉冲电流波形占空比。