CN104853486A - 一种基于pwm的调光电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于PWM的调光电路，包括：开关元件，与一LED光源连接；PWM信号发生器，与所述开关元件连接，调节PWM信号以控制所述开关元件开通与关断，所述调光电路还包括：恒流电源，与所述开关元件连接，输出可调节的输出电流；所述恒流电源包括一电流基准模块，可调节所述输出电流为一基准电流I_r；所述电流基准模块与所述PWM信号发生器联动，使所述基准电流I_r与所述恒流电源的最大电流I_max的比值μ随所述PWM信号的占空比D的改变而改变。采用上述技术方案后，对LED的调光可高精度调节，且色温不变。

Description

一种基于PWM的调光电路

技术领域

本发明涉及照明灯具领域，尤其涉及一种基于PWM的调光电路。

背景技术

现有技术中，对LED灯的调光，通常采用以下方式：

参阅图1，为基于DC/DC变换器(例如BUCK电路)的PWM调光方式，当PWM信号发生器发出的PWM信号为高时，驱动器工作，输出恒定电流；当PWM信号为低时，停止工作，利用调节PWM的占空比来达到调节输出电流的目的。但该种调光方式下，面对需要高精度和小电流的调节时却很难达到要求；

因此，现有的LED调光方式具有缺陷，无法满足高精度、色温稳定的调光需求。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种可高精度调节且保证色温不变的LED调光电路。

本发明公开了一种基于PWM的调光电路，包括：开关元件，与一LED光源连接；PWM信号发生器，与所述开关元件连接，调节PWM信号以控制所述开关元件开通与关断，所述调光电路还包括：恒流电源，与所述开关元件连接，输出可调节的输出电流；所述恒流电源包括一电流基准模块，可调节所述输出电流为一基准电流I_r；所述电流基准模块与所述PWM信号发生器联动，使所述基准电流I_r与所述恒流电源的最大电流I_max的比值μ随所述PWM信号的占空比D的改变而改变。

优选地，所述调光电路还包括一采样模块，所述采样模块检测所述输出电流和基准电流I_r，并与所述占空比D作比较，以调节所述输出电流。

优选地，所述采样模块包括有：

-采样单元，串联在所述恒流电源与LED光源间；

-运算放大器，包括第一输入端a，第二输入端b和一输出端，其中

所述第一输入端a连接于所述采样单元与所述LED光源间；

所述第二输入端b与所述电流基准模块连接；

所述输出端与所述恒流电源连接。

优选地，所述采样单元为采样电阻或互感器。

优选地，所述恒流电源为限峰值模式电源。

优选地，所述电流基准模块调整所述限峰值模式电源的峰值电流基准以得到所述基准电流I_r。

优选地，所述限峰值模式电源外加一PWM信号源作为使能，以实现所述限峰值模式电源的电源拓扑。

优选地，所述恒流电源为线性可调电源，调节所述线性可调电源的内部基准以得到所述输出电流。

优选地，所述开关元件为MOS管、晶体管或功率三极管。

优选地，所述调光电路还包括一储能元件，设于所述恒流电源内部或连接于所述恒流电源与LED光源间，吸收和释放所述输出电流与经所述开关元件脉冲化后的输出电流的能量差。

优选地，所述基准电流I_r与所述恒流电源的最大电流I_max的比值μ与所述PWM信号的占空比D间的差值间±20％间。

优选地，所述比值μ与占空比D相等。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.可调电流的范围宽精度高，可输出超小电流；

2.可适应不同电压的LED颗粒；

3.输出电流保持在PWM形式，保证色温稳定。

附图说明

图1为现有技术中第一种LED调光电路的电路示意图；

图2为符合本发明一实施例中基于PWM的调光电路的电路示意图；

图3为符合本发明一优选实施例中基于PWM的调光电路的电路示意图。

附图标记：

10-开关元件；

20-运算放大器；

30-采样电阻；

40-储能元件。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

参阅图2，本发明一实施例中，基于PWM的调光电路包括有一开关元件10，与LED光源连接，可起到开通和关断的效果；PWM信号发生器，与该开关元件10连接，并向开关元件10发送PWM信号，可设置PWM信号为高时，开关元件10打开，PWM信号为低时，开关元件10关闭，则调节PWM信号可控制开关元件10的开通和关断的持续时间，由于PWM信号切换很快，视觉上LED的频闪不会被感知，而通过开关元件10的电流则被PWM信号发生器调整为脉冲形式。为了达到前文所述的有益效果，调光电路还包括恒流电源，与开关元件10连接，可向LED光源输出可调节的输出电流，由此，LED光源接收的电流大小由该恒流电源决定。同时，恒流电源内包括有一电流基准模块，可调节输出电流的大小，并输出一基准电流I_r，如电流基准模块内设置输出电流的大小为60％，即配置为将基准电流I_r以恒流电源可提供的最大电流I_max的60％输出。再者，该电流基准模块与PWM信号发生器联动，将基准电流I_r与恒流电源的最大电流I_max的比值μ与PWM信号发生器发出的占空比D关联，使得该比值μ随占空比D的改变而改变。一优选实施例中，两个改变的关联程度为：

μ＝D±20％

因而，该比值μ并非为任意变换地，而是随着占空比D的改变而改变。具体地，PWM信号发生器将占空比设置为D，则由于互相联动，基准电流I_r与恒流电源的最大电流I_max的比值μ＝D±20％，则基准电流I_r的大小为：

I_r＝I_max*(D±20％)

同时，由于开关元件10接收PWM信号不断切换电路开通与关断，则LED光源接收的平均电流为：

$\stackrel{\‾}{I}=I_{\max }*(D\±20\%)$

由于上述平均电流的计算公式中，需要乘以占空比D，则调节占空比D时，可对平均电流进行更高精度的调节。

通过调节PWM信号发生器的占空比D，可调节该平均电流从而改变LED光源的亮度。同时可知的是，由于LED光源接收的电流大小始终在基准电流I_r和0间切换，自身发光的色温变化极小或不变化。一实施例中，可将占空比D配置为80％，则比值μ可配置为100％-80％，或是占空比D配置为60％，则比值μ可配置为80％-60％，虽然在该实施例中，占空比D与比值μ不同，但由于LED光源的色温对电流脉冲的幅值要求未必恒定，因此，在一段范围内就可满足色温不变。一优选实施例中，也可将占空比D和比值μ配置为完全相同，则始终可恒定色温不变。

可以理解的是，在最优选的实施例中，将该比值μ和占空比D配置为相等，即比值μ与占空比D的变化是成正比的，调节占空比D便可对基准电流I_r进行相同的调节。

一优选实施例中，基于PWM的调光电路还包括一采样模块，采样模块将检测恒流源的输出电流在不经电流基准模块基准化前的大小及基准化后的基准电流I_r的大小，计算基准的比值μ，并与占空比D比较，以检测电流基准模块的基准比值μ是否与占空比D相同或在要求的范围内，若否，则反馈信息至恒流电源，并调节恒流电源输出的输出电流值。

参阅图3，上述优选实施例中，采样模块具体包括有：

-采样电阻30，其连接在恒流电源与LED光源间；

-运算放大器20，其包括有第一输入端a、第二输入端b和一输出端，其中

第一输入端a连接在采样电阻30和LED光源间，以输入恒流电源的输出电流；

第二输入端b与电流基准模块连接，以输入基准电流I_r；

输出端则与恒流电源连接，以将该运算放大器20用作比较器，由于电流基准模块与PWM信号联动，则占空比D与基准电流I_r一同输出至第二输入端b，以帮助运算放大器20比较基准电流I_r和输出电流的比值μ与占空比D的大小是否在要求范围内，从而调节输出电流。其中占空比D的获取可通过过滤PWM信号发生器发出的PWM信号得到。

采样模块也可采用其他方式，如：将采样电阻替换为一互感器，直接检测恒流电源内变压器的输出电流，同样可起到采样的效果。

恒流电源在不同实施例中可选用不同的方式。例如，可选用限峰值模式电源为恒流源，当电流基准调整限峰值模式电源的峰值电流的基准即可得到基准电流I_r，从而调节平均电流再者，当限峰值模式电源的峰值电流不变时，也可在限峰值模式电源外加一PWM信号源作为使能，以改变限峰值模式电源输出的输出电流的平均值，从而实现限峰值模式电源的电源拓扑。再例如，恒流电源可以是线性可调电源，对其内部基准进行线性调节，便可得到不同的输出电流值。以上两个实施例中，采用的是可控制平均输出电流的恒流源，可以理解的是，其他可达到相同效果的恒流电源均可使用。

其它可选或优选地，开关元件10可选用为MOS管、晶体管或功率三极管等上述由PWM信号驱动的可控制电流导通和关断的开关元件10。同样可以理解的是，可达到相同效果的开关元件10均可使用。

另一优选实施例中，由于开关元件10将恒流源输出的电源脉冲化为一脉冲型电流，本发明调光电路中可产生不必要的电能或缺少电能，则恒流电源和LED光源间设置有一储能元件40，如电容，来吸收或释放输出电流与脉冲化后的输出电流间的能量差，从而保证不管在何种输出电流下，电流精度和大小调节均可通过恒流的恒流电源实现，而电流的幅值一致性又可通过PWM信号强迫开光元件的导通时间来得到保证。自然，该诸如电容的储能元件也可其集成于恒流电源内，视不同电路要求而调整。

采用上述任意或任一实施例后，平均电流值可在1％-100％间高精度可调，且输出电流呈脉冲型保证了色温调光过程中色温一致。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (12)

1.一种基于PWM的调光电路，包括：

开关元件，与一LED光源连接；

PWM信号发生器，与所述开关元件连接，调节PWM信号以控制所述开关元件开通与关断，其特征在于，所述调光电路还包括：

恒流电源，与所述开关元件连接，输出可调节的输出电流；

所述恒流电源包括一电流基准模块，可调节所述输出电流为一基准电流I_r；所述电流基准模块与所述PWM信号发生器联动，使所述基准电流I_r与所述恒流电源的最大电流I_max的比值μ随所述PWM信号的占空比D的改变而改变。

2.如权利要求1所述的调光电路，其特征在于，

所述调光电路还包括一采样模块，所述采样模块检测所述输出电流和基准电流I_r，并与所述占空比D作比较，以调节所述输出电流。

3.如权利要求2所述的调光电路，其特征在于，

所述采样模块包括有：

-采样单元，串联在所述恒流电源与LED光源间；

-运算放大器，包括第一输入端a，第二输入端b和一输出端，其中

所述第一输入端a连接于所述采样单元与所述LED光源间；

所述第二输入端b与所述电流基准模块连接；

所述输出端与所述恒流电源连接。

4.如权利要求3所述的调光电路，其特征在于，

所述采样单元为采样电阻或互感器。

5.如权利要求1所述的调光电路，其特征在于，

所述恒流电源为限峰值模式电源。

6.如权利要求5所述的调光电路，其特征在于，

所述电流基准模块调整所述限峰值模式电源的峰值电流基准以得到所述基准电流I_r。

7.如权利要求5所述的调光电路，其特征在于，

所述限峰值模式电源外加一PWM信号源作为使能，以实现所述限峰值模式电源的电源拓扑。

8.如权利要求1所述的调光电路，其特征在于，

所述恒流电源为线性可调电源，调节所述线性可调电源的内部基准以得到所述输出电流。

9.如权利要求1所述的调光电路，其特征在于，

所述开关元件为MOS管、晶体管或功率三极管。

10.如权利要求1所述的调光电路，其特征在于，

所述调光电路还包括一储能元件，设于所述恒流电源内部或连接于所述恒流电源与LED光源间，吸收和释放所述输出电流与经所述开关元件脉冲化后的输出电流的能量差。

11.如权利要求1所述的调光电路，其特征在于，

所述基准电流I_r与所述恒流电源的最大电流I_max的比值μ与所述PWM信号的占空比D间的差值间±20％间。

12.如权利要求11所述的调光电路，其特征在于，

所述比值μ与占空比D相等。