CN105208706B - 一种用于led灯的pwm调光电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于LED灯的PWM调光电路，包括LED负载、恒流控制电路、PWM信号发生器；所述PWM信号发生器与所述恒流控制电路连接；所述恒流控制电路包括开关元件，与所述LED负载的一端连接，控制所述LED负载的电流；当所述PWM信号发生器发出高电平信号时，所述开关元件导通，所述恒流控制电路还包括：反馈电路，连接于所述开关元件的基极与发射极间，将所述开关元件的压降反馈回所述开关元件，保持所述开关元件的电流恒定，使所述LED负载的电流恒定。采用上述技术方案后，可更高精度地控制PWM调光电路中的LED负载电流，从而使LED的亮度调整更精确。

Description

一种用于LED灯的PWM调光电路

技术领域

本发明涉及照明灯具控制电路领域，尤其涉及一种用于LED灯的PWM调光电路。

背景技术

参阅图1，为目前常用的LED灯内的调光电路的电路示意图，该电路中，驱动器控制LED负载电流保持不变，由PWM信号发生器发出PWM信号控制LED驱动器，从而改变PWM的占空比进而改变LED的电流。因此，通过占空比的改变使LED电流呈线性变换或趋于线性变化。

但是，现有技术中该PWM调光电路的控制方式虽然简单，容易控制，但其调光精度较差，尤其LED负载处于低亮度时，其电流具有大量纹波，影响电流调节的精度。

对此，一些调光电路中也具有恒流控制电路，具体的，利用开关元件来稳流，但由于开关元件本身需要消耗的电流及能量，对精度提高的效果一般。

因此，本发明提出一种更高精度控制LED负载电流的PWM调光电路，进一步地提高利用PWM调节占空比来调节LED负载电流的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于LED灯的PWM调光电路，提高恒流电路对LED负载电流的控制精度，减少LED电流的纹波。

本发明公开了一种用于LED灯的PWM调光电路，包括LED负载、恒流控制电路、PWM信号发生器；所述PWM信号发生器与所述恒流控制电路连接；所述恒流控制电路包括开关元件，与所述LED负载的一端连接，控制所述LED负载的电流；当所述PWM信号发生器发出高电平信号时，所述开关元件导通，所述恒流控制电路还包括：反馈电路，连接于所述开关元件的基极与发射极间，将所述开关元件的压降反馈回所述开关元件，保持所述开关元件的电流恒定，使所述LED负载的电流恒定。

优选地，所述反馈电路包括负载电阻R1及比较器U1；所述负载电阻R1连接于所述开关元件的发射极及所述比较器U1的参考端间；所述比较器U1的阳极接地，阴极与开关元件的基极连接。

优选地，所述压降通过所述比较器U1的参考端及阴极反馈至所述开关元件的基极。

优选地，所述开关元件包括调整管Q1、三极管、晶闸管之一。

优选地，当所述开关元件包括调整管Q1时，所述调整管Q1的基极与所述PWM信号发生器连接，所述调整管Q1的集电极与所述LED负载连接，所述调整管Q1的发射极接地。

优选地，所述恒流控制电路还包括放大驱动电路，连接于所述开关元件与PWM信号发生器间。

优选地，所述放大驱动电路包括三极管Q2；所述三极管Q2的基极与所述PWM信号发生器连接，所述三极管Q2的集电极与电源连接，所述三极管Q2的发射极与所述开关元件的基极连接。

优选地，所述PWM调光电路还包括恒压控制电路，与所述开关元件的集电极连接。

优选地，所述恒压控制电路包括分压电路、补偿电路及调节电路；所述分压电路与所述开关元件的集电极连接，输出分压后的电压至所述补偿电路；所述补偿电路调节所述电压并输出至所述调节电路；所述调节电路控制所述PWM信号发生器发出的信号的占空比。

优选地，所述分压电路包括互相串联的电阻R2及电阻R3；所述补偿电路包括误差放大器；所述调节电路包括一调节器；所述误差放大器的反向输入端与所述电阻R2及电阻R3并联；所述误差放大器的输出端与所述调节器的正向输入端；所述调节器的输出端与所述PWM信号发生器连接。

采用上述技术方案后，利用反馈电路将开关元件的压降及损耗电压反馈回开关元件，恒定LED负载的电流，减少电流内的纹波，进一步提高PWM调光电路的调节精度。

附图说明

图1为现有技术中PWM调光电路的电路框图；

图2为本发明一实施例中PWM调光电路的电路框图；

图3为本发明一实施例中PWM调光电路的电路示意图；

图4为本发明一实施例中恒压电路的电路示意图。

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，为本发明一实施例中PWM调光电路的电路框图。该调光电路中，其包括LED负载、恒流控制电路及PWM信号发生器。其中恒流控制电路连接在PWM信号发生器及LED负载间，在一定程度上控制LED负载的电流恒定，但其恒定效果如上文中所述的，并非最好，仍留有进一步提高恒流效果的空间。恒流控制电路包括了开关元件，开关元件可以是晶闸管、三极管等将电路导通或断开的电子元器件。一实施例中，开关元件包括调整管Q1，调整管Q1的基极与PWM信号发生器的输出端连接，使得从PWM信号发生器发出的信号需先经过调整管Q1，利用调整管Q1的线性工作模式来精确限制电流幅度。调整管Q1的集电极与LED负载连接，其发射极接地，使得LED负载的电流即为调整管Q1的集电极的电流大小，若能保证调整管Q1的集电极的电流恒定且不具有纹波，则可保证LED负载的电流精确可调。上述实施例中，也可使用三极管、晶闸管等其他开关元件代替，但由于调整管Q1具有线性工作的模式，其压降也由反馈电路反馈抵消，因此，为较佳的实施方式。

PWM调光电路的工作原理为：首先PWM信号发生器发出PWM信号至调整管Q1，调整管Q1根据PWM信号的高低电平状态导通或断开，其中当发出的为高电平时，调整管Q1导通；当发出的为低电平时，调整管Q1断开。该实施例中，恒流控制电路还包括了一反馈电路，其连接在调整管Q1的基极与发射极间，由于调整管Q1一般均在其基极与发射极间存在压降，使得调整管Q1本身消耗了部分能量，因此，将反馈电路连接在基极与发射极间，将该压降反馈回调整管Q1，消耗的能量被补偿回调整管Q1的基极，利用调整管Q1的压降作为反馈信号，在限制了调整管Q1的压降的同时，消除了线性模式下的高功耗的缺点。而由于原先损耗的电压被反馈回调整管Q1的基极，基极电压恒定，从而使得从调整管Q1输出至LED负载的电流为恒定状态(其电流值大小被限制)。一旦将LED负载的电流保持在恒定状态，其工频纹波也将消除。

具体地，参阅图3，为本发明一实施例中PWM调光电路的电路示意图。该优选实施例中，反馈电路包括有负载电阻R1及比较器U1。其中，负载电阻R1连接在开关元件的发射极及比较器U1的参考端间，而比较器U1的阳极则接地，其阴极与开关元件的基极连接。比较器U1将比较阴极处开关元件的基极的电压及其参考端发射极处的电压，并将缺失的电压——压降反馈回阴极即开关元件的基极，从而达到利用开关元件的压降作为反馈信号的技术效果。

上述实施例中也可采用其他能起到将电压的一部分或全部，回收到输入端与基极电压进行比较(相加或相减)，并用比较所得的有效输入信号去控制发射极输出的电压的反馈电路，均可实施在本实施例中，不局限于上述提及的使用比较器U1与负载电阻R1的配置。

进一步地，开关元件或作为开关元件的调整管Q1与PWM信号发生器间还可设有一放大驱动电路，该放大驱动电路将PWM信号发生器发出的PWM信号放大并稳压，而后驱动开关元件工作。考虑到某些PWM信号发生器发出的PWM信号驱动能力足够强来驱动开关元件，该放大驱动电路可选择的，根据实际电路的要求而配置。

一实施例中，放大驱动电路可包括三极管Q2，三极管Q2的基极与PWM信号发生器连接，集电极与电源连接，而发射极则与开关元件的基极连接，用作放大PWM信号之用。当然，本领域技术人员可以想到的是，利用MOS管或者运放跟踪等放大驱动电路代替本实施例中的三极管Q2可起到同样的效果。

继续参阅图3，另一优选实施例中，PWM调光电路还包括有恒压(CV)控制电路，连接于开关元件的集电极，进一步地使开关元件的集电极的电压呈恒压状态。其中，参阅图4，为一实施例中恒压(CV)控制电路的电路示意图，恒压控制电路包括有分压电路、补偿电路及调节电路。分压电路与开关元件的集电极连接，并将分压后的电压输出至补偿电路。补偿电路接收到电压后，经过补偿参数的作用调节该电压并输出一电压值至调节电路，调节电路则根据接收到的电压值控制PWM信号发生器发出的信号的占空比，从而控制集电极的输出电压及电流，当PWM占空比降低，输出电压降低，反之输出电压升高。稳态下输出电压时为恒定的。

更具体地，分压电路包括互相串联的电阻R2及电阻R3，由电阻R2及R3对集电极的电压Vo进行分压。补偿电路包括有一误差放大器(E/A)，误差放大器的正向输入端连接有一参考电源Vref，而反向输入端则连接在电阻R2及电阻R3间，分别与该两个电阻并联，其输出端则连接至调节电路中的调节器的正向输入端，而调节器的输出端与PWM信号发生器连接，调节器输出的电压值决定了PWM发生器的输出PWM信号的占空比，当开关元件的集电极的电压值高时，分压后该输出电压超过了Vref，则调节器输出电压降低，使得调节器的正向输入端接收的电压值降低，从而输出电压降低，PWM占空比降低。

该恒压控制电路中，电压Vo反应的是图3中的调整管Q1的集电极与发射极的电压差，当PWM信号为占空比100％时，该电压Vo是一个相对恒定的值，直接采样调整管Q1的集电极电压；而当PWM信号占空比不是100％时，调整管Q1的集电极与发射极的电压差是一个接近方波的波形。当调整管Q1开通时，调整管Q1的集电极与发射极的电压差是正常的损耗压降；当调整管Q1关断时，调整管Q1的集电极与发射极的电压差反应的电源的输出总电压，而电压Vo则是调整管Q1开通时的调整管Q1的集电极与发射极的压降(也就是调整管Q1的集电极与发射极的电压的谷值)。

通过上述实施例中的配置，当PWM信号发生器输出高电平时，三极管Q2，调整管Q1导通，调整管Q1的电流由于比较器U1的反馈作用呈恒定状态，而当PWM信号发生器输出低电平时，调整管Q1电流为0；则调整管Q1的工作状态呈斩波状态，即LED的电流也呈斩波状态工作，斩波状态下的LED负载的电流恒定且平稳无纹波，从而达到了精确调光的目的。

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 (10)

1.一种用于LED灯的PWM调光电路，包括LED负载、恒流控制电路、PWM信号发生器；所述PWM信号发生器与所述恒流控制电路连接；所述恒流控制电路包括开关元件，所述开关元件的集电极与所述LED负载的一端连接，控制所述LED负载的电流；

当所述PWM信号发生器发出高电平信号时，所述开关元件导通，其特征在于：所述恒流控制电路还包括：

反馈电路，连接于所述开关元件的基极与发射极间，将所述开关元件的基极与发射极之间的压降反馈回所述开关元件的基极，保持所述开关元件的电流恒定，使所述LED负载的电流恒定。

2.如权利要求1所述的PWM调光电路，其特征在于：

所述反馈电路包括负载电阻R1及比较器U1；

所述负载电阻R1连接于所述开关元件的发射极及所述比较器U1的参考端间；

所述比较器U1的阳极接地，阴极与开关元件的基极连接。

3.如权利要求2所述的PWM调光电路，其特征在于：

所述压降通过所述比较器U1的参考端及阴极反馈至所述开关元件的基极。

4.如权利要求1所述的PWM调光电路，其特征在于：

所述开关元件包括调整管Q1，所述调整管Q1包括三极管。

5.如权利要求4所述的PWM调光电路，其特征在于：

当所述开关元件包括调整管Q1时，所述调整管Q1的基极与所述PWM信号发生器连接，

所述调整管Q1的集电极与所述LED负载连接，所述调整管Q1的发射极接地。

6.如权利要求1所述的PWM调光电路，其特征在于：

所述恒流控制电路还包括放大驱动电路，连接于所述开关元件与PWM信号发生器间。

7.如权利要求6所述的PWM调光电路，其特征在于：

所述放大驱动电路包括三极管Q2；

所述三极管Q2的基极与所述PWM信号发生器连接，所述三极管Q2的集电极与电源连接，所述三极管Q2的发射极与所述开关元件的基极连接。

8.如权利要求1所述的PWM调光电路，其特征在于：

所述PWM调光电路还包括恒压控制电路，与所述开关元件的集电极连接。

9.如权利要求8所述的PWM调光电路，其特征在于：

所述恒压控制电路包括分压电路、补偿电路及调节电路；

所述分压电路与所述开关元件的集电极连接，输出分压后的电压至所述补偿电路；

所述补偿电路调节所述电压并输出至所述调节电路；

所述调节电路控制所述PWM信号发生器发出的信号的占空比。

10.如权利要求9所述的PWM调光电路，其特征在于：

所述分压电路包括互相串联的电阻R2及电阻R3；

所述补偿电路包括误差放大器；

所述调节电路包括一调节器；

所述误差放大器的反向输入端与所述电阻R2及电阻R3并联；

所述误差放大器的输出端与所述调节器的正向输入端连接；

所述调节器的输出端与所述PWM信号发生器连接。