CN104661380B - 一种全范围调节电流并校正调光曲线的led驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全范围调节电流并校正调光曲线的LED驱动电路，包括滤波电路1，信号处理电路，LED恒流驱动电路，其特征在于：信号处理电路包括电压基准电路、滤波电路2以及调光曲线校正电路；LED恒流驱动电路包括延时启动电路、DC/DC转换电路、反馈电路以及滤波电路3。本发明优点在于：全硬件模拟电路，电路结构简洁，可调节输出电流大小、可实现的调光范围宽达1%～100%、符合视觉人机功效、电磁兼容性好，耐各种环境气候等优点。可在各领域各行业照明领域推广应用。

Description

一种全范围调节电流并校正调光曲线的LED驱动电路
技术领域
本发明专利涉及一种LED恒流驱动电路，特别是一种全范围调节电流并校正调光曲线的LED驱动电路。
背景技术
目前带有调光功能的LED灯具在各型飞机上都有着广泛应用。其常用的LED调光驱动方式有两种：电压调光和PWM调光。电压调光是通过改变LED两端电压大小来调节亮度，但调光范围小，多灯具调光时亮度一致性差；由于LED发热后电流升高，影响LED可靠性，只适用于功率小发热量小的灯具。PWM调光通过控制LED恒定电流下的通断比来调节亮度，效率高，调光精度高，但只能采用单片机和软件才能做到稳定的1%～100%宽范围亮度调节和调光均匀的人机功效，电路相对复杂，体积较大，一般用于体积较大的灯具，PWM调光频率为200～20kHz之间，低频段产生的电磁干扰不能满足所有军用平台飞机的电磁兼容要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种全范围调节电流并校正调光曲线的LED驱动电路，为机内调光照明灯具提供一种高效率，结构简单，可靠性高，调光范围宽，电磁兼容性好的LED驱动电路。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种全范围调节电流并校正调光曲线的LED驱动电路，其特征在于所述LED驱动电路包括信号处理电路，所述信号处理电路的输入端与可调电压输入端连接，所述信号处理电路的输出端与LED恒流驱动电路的输入端连接，所述LED恒流驱动电路的输出端与可调电流输出端连接。所述信号处理电路包括滤波电路以及与滤波电路连接的调光曲线校正电路，其中调光曲线校正电路包括第二基准源，该第二基准源的输入端通过滤波电路与可调电压输入端连接，第二基准源的输出端与第一运算放大器的正输入端连接，所述第一运算放大器的负输入端通过一电阻与所述第一运算放大器的输出端接，所述第一运算放大器的输出端与第二运算放大器的负输入端连接，所述第二运算放大器的负输入端通过一电阻与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的正输入端与一基准电压连接，所述第二运算放大器的输出端与LED恒流驱动电路的输入端连接。所述LED恒流驱动电路包括DC/DC转换电路，所述DC/DC转换电路的开关端与延时启动电路连接，所述DC/DC转换电路的反馈端FB通过一反馈电路与所述信号处理电路的输出端连接，所述DC/DC转换电路的输出端与第三滤波电路的正输入端连接，第三滤波电路的负输入端与反馈电路连接，第三滤波电路的输出端与可调电流输出端连接。
本发明以降压型开关电源转换芯片为核心器件，使用反馈电路将电压转换电路扩展设计成恒流电路。通过改变调节电压信号，改变反馈电压值调节输出电流大小，从而达到调节LED亮度的目的。信号处理电路包含调光曲线校正电路，调光效果符合视觉的人机功效。本发明电路调整灵活，可适当更改电路参数，满足不同输出电流要求可调电流范围为0mA～Im（Im最大可以达到700mA）。本发明可解决电压调光效率低，调光亮度不一致的问题，PWM调光电路体积大，电磁干扰的问题。本发明可调节输出电流大小、可实现的调光范围宽达1%～100%、符合视觉人机功效、电磁兼容性好，全硬件模拟电路，电路结构简洁。
附图说明
附图1为本发明的工作原理框图。
附图2为本发明的信号处理电路图。
附图3为本发明的LED恒流驱动电路图。
附图4为本发明的符合人机功效的调光曲线。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
具体实施方式
本发明电路包括第一滤波电路1、信号处理电路2以及LED恒流驱动电路3，所述信号处理电路的输入端与可调电压输入端连接，所述信号处理电路的输出端与LED恒流驱动电路的输入端连接，所述LED恒流驱动电路的输出端与可调电流输出端连接，第一滤波电路1对机上直流电源28VDC进行滤波处理，为信号处理电路以及LED恒流驱动电路提供工作电压。其工作原理框图如图1所示。
28VDC机上直流电源经过图1所示的第一滤波电路1处理，进入信号处理电路以及LED恒流驱动电路。信号处理经过电压基准电路4，产生5VDC，以及2.5VDC基准电压，提供给第二滤波电路5以及调光曲线校正电路6，经过调光曲线校正后的控制电压VC提供给LED恒流驱动电路的反馈电路7。
信号处理电路2如图2所示，包括5VDC电压基准、2.5VDC电压基准产生，滤波功能，欠压、过压保护功能以及调光曲线校正功能。所述信号处理电路2包括第二滤波电路5以及与第二滤波电路5连接的调光曲线校正电路6，其中调光曲线校正电路6包括第二基准源N2，该第二基准源N2的输入端通过第二滤波电路5与可调电压输入端ADJ连接，第二基准源N2的输出端与第一运算放大器U2A的正输入端连接，所述第一运算放大器U2A的负输入端通过一电阻R12与所述第一运算放大器U2A的输出端连接，所述第一运算放大器U2A的输出端通过电阻R13与第二运算放大器U1B的负输入端连接，所述第二运算放大器U1B的负输入端通过一电阻R14与所述第二运算放大器U1B的输出端连接，所述第二运算放大器U1B的正输入端与一基准电压REF-2.5V连接，所述第二运算放大器U1B的输出端与LED恒流驱动电路3的输入端连接。所述第二滤波电路5包括电容C2，电容C2一端与+5VDC输入端、电感L1的一端连接；电容C2的另一端与GND1输入端、电容C3的一端、电感L3的一端连接；电感L1的另一端与二极管VD3的负极、电阻R5的一端连接；二极管VD3的正极与R5的另一端、电容C3的另一端、电阻R6的一端以及电感L2的一端连接；电阻R6的另一端与电感L3的另一端以及接地端GND连接；电感L2的另一端与电容C4的一端、电阻R7的一端连接；电阻R7的另一端与电容C5的一端、运算放大器U1A的3脚以及瞬态电压抑制器V1的一端连接；电容C4的另一端与电容C5的另一端、V1的另一端、U1A的引脚4、电容C6的一端以及接地端GND连接；U1A的引脚2与引脚1连接；U1A的引脚8与电容C6的另一端、VCC输入端连接。
调节电阻R8、R9的连接方式，即，电阻R8的第一端连接第二滤波电路的输出端以及第二基准源N2的第1引脚，电阻R8的另一端连接第二基准源N2的第8引脚，电阻R9的一端连接第二基准源N2的第8引脚，电阻R9的另一端连接第二基准源N2的第六引脚。
所述信号处理电路还包括一电压基准电路4，该电压基准电路用于提供电路工作所需的工作电压，如VCC、+5V，以及调光曲线校正电路所需的基准电压REF-2.5V。
可调电压信号经过第二滤波电路之后由调光曲线校正电路对可调电压信号进行曲线校正。采用精度较高的第二基准源N2（2.5V，LT431）和运放进行曲线校正，调节电阻R8、R9阻值来设置调光曲线转折点。校正后的调光曲线与人机功效调光曲线的逼近关系如图4所示，调光效果基本上符合机内照明灯具人机功效的要求。
LED恒流驱动电路如图3所示，包括芯片工作延时启动功能、将LED驱动方式由电压转换为LED恒流驱动功能、输出电流可调节功能、最大输出电流可根据需求调节功能。所述LED恒流驱动电路包括DC/DC转换电路9，所述DC/DC转换电路9的开关端(ON/OFF)与延时启动电路8连接，所述DC/DC转换电路9的反馈端FB通过一反馈电路7与所述信号处理电路2的输出端连接，所述DC/DC转换电路9的输出端与第三滤波电路10的正输入端连接，第三滤波电路10的负输入端与反馈电路7连接，第三滤波电路10的输出端与可调电流输出端I+、I-连接。其中反馈电路7包括串联连接的第一电阻R15、第二电阻R16和反馈采样电阻Rs，其中第一电阻R15的一端和所述信号处理电路的输出端VC连接，第一电阻R15的另一端分别和第二电阻R16的一端以及DC/DC转换电路的反馈端FB连接，第二电阻R16的另一端通过反馈采样电阻Rs接地，所述第二电阻R16的另一端还与第三滤波电路的负输出端连接。所述DC/DC转换电路为降压型开关电源转换芯片，其型号为LM2670-ADJ。
所述的延时启动电路包括：电压输入端28VDC与电阻R17的一端、电阻R18的一端以及电阻R19的一端连接；电阻R17的另一端与二极管D2的正极、电阻R20的一端、PNP型三极管Q1的基极连接；Q1的集电极与二极管D2的负极、电阻R18的另一端以及稳压二极管VD2的负极连接；Q1的发射极与电阻R21的一端以及NPN型三极管Q2的基极连接；Q2的集电极与电阻R19的另一端连接；Q2的发射极与VD2的正极、电阻R21的另一端、电阻R20的另一端、和接地端GND连接。
LED恒流驱动电路中的降压型开关电源转换芯片通过图3中的VC端电压，第一电阻R15，第二电阻R16以及反馈采样电阻Rs控制输出电流。反馈采样电阻Rs接在负载回路端与芯片反馈端之间。通过改变VC的电压值大小来改变输出电流的大小。当VC端电压变小时，反馈电路将信号反馈给U1芯片，U1芯片接收到信号后将开通，输出电流增大。当VC端电压变大时，反馈电路将信号反馈给U1芯片，U1芯片接收到信号后将截止，输出电流减小。输出为可调电流（0～IO）A，通过改变反馈采样电阻Rs的阻值可以设置不同的IO（最大输出电流值，最大为700mA）。输出电流经过第三滤波电路10处理后，提供给负载。

Claims (1)

1.一种全范围调节电流并校正调光曲线的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路包括信号处理电路，所述信号处理电路的输入端与可调电压输入端连接，所述信号处理电路的输出端与LED恒流驱动电路的输入端连接，所述LED恒流驱动电路的输出端与可调电流输出端连接；
所述信号处理电路包括滤波电路以及与滤波电路连接的调光曲线校正电路，其中调光曲线校正电路包括第二基准源，第二基准源的输入端通过滤波电路与可调电压输入端连接，该第二基准源的输入端还与第一调节电阻R8的第一端连接，第一调节电阻R8的第二端分别与第二调节电阻R9的第一端及该第二基准源的参考端连接，第二基准源的输出端分别与第一运算放大器的正输入端及第二调节电阻R9的第二端连接，所述第一运算放大器的负输入端通过一电阻与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的输出端与第二运算放大器的负输入端连接，所述第二运算放大器的负输入端通过一电阻与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的正输入端与一基准电压连接，所述第二运算放大器的输出端与LED恒流驱动电路的输入端连接；以第二基准源、第一运算放大器、第二运算放大器进行调光曲线校正，根据第一调节电阻R8及第二调节电阻R9的阻值设置调光曲线的转折点；
所述LED恒流驱动电路包括DC/DC转换电路，所述DC/DC转换电路的开关端与延时启动电路连接，所述DC/DC转换电路的反馈端FB通过一反馈电路与所述信号处理电路的输出端连接，所述DC/DC转换电路的输出端与第三滤波电路的正输入端连接，第三滤波电路的负输入端与反馈电路连接，第三滤波电路的输出端与可调电流输出端连接；
反馈电路包括串联连接的第一电阻、第二电阻和反馈采样电阻，其中第一电阻的一端和所述信号处理电路的输出端连接，第一电阻的另一端分别和第二电阻的一端以及DC/DC转换电路的反馈端连接，第二电阻的另一端通过反馈采样电阻接地，所述第二电阻的另一端还与第三滤波电路的负输出端连接。
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