CN105338690B - 一种led调光电源 - Google Patents

Abstract

一种LED调光电源，包括一个PWM信号产生模块，一个与该PWM信号产生模块电性连接的开关控制模块，一个与该开关控制模块电性连接的DC/DC转换器。所述PWM信号产生模块包括一个比较运算器。所述开关控制模块用于在所述比较运算器的输出端的电压幅值达到稳态的恒压点前关断所述DC/DC转换器。由于所述LED调光电源包括有所述PWM信号产生模块，以及开关控制模块，使得在所述PWM信号产生模块的比较运算器的输出端的电压幅值未达到稳态的恒压点前，所述DC/DC转换器一直处于关断的状态，从而使得负载在所述比较运算器的输出端的电压幅值未达到稳态的恒压点前不会有电流流过，进而可以避免LED灯负载有闪烁的现象产生，提高LED灯具给人的使用感受。

Description

一种LED调光电源

技术领域

本发明涉及一种照明系统设备，特别是一种LED调光电源。

背景技术

在一般的日常生活中，随处都可见到各种照明设备，例如，日光灯、路灯、台灯、艺术灯等。在上述的照明设备中，传统上大部分是以钨丝灯泡做为发光光源。近年来，由于科技日新月异，已利用发光二极管(LED)作为发光来源。甚者，除照明设备外，对于一般交通号志、广告牌、车灯等，亦都改为使用发光二极管做为发光光源。如前所述，使用发光二极管作为发光光源，其好处在于省电，且亮度更大，故于使用上已逐渐普通化。

随着LED灯具的普及，越来越多的场合开始使用LED灯具，如商场、酒店、居家。特别是酒店灯具的使用，客人对其灯光的使用提出的较为苛刻的要求，如光照均匀，没有炫光，没有闪烁。而对于LED灯具闪烁的问题，大多是由于LED灯具的电源本身的特性造成的，如电容的充放电时间与其他电子元件，如运算放大器的爬升时间的不一致，是不可避免的。而该LED灯具的闪烁问题会降低用户的灯具使用感受。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种阻止LED灯具闪烁的LED调光电源，以克服上述不足。

一种LED调光电源，包括一个PWM信号产生模块，一个与该PWM信号产生模块电性连接的开关控制模块，以及一个与该开关控制模块电性连接的DC/DC转换器。所述PWM信号产生模块包括一个比较运算器，以及一个与比较运算器的同相输入端电性连接的三角波发生电路。所述开关控制模块用于在所述三角波发生电路的三角波波形趋于稳定前即所述比较运算器的输出端的电压幅值达到稳态的恒压点前关断所述DC/DC转换器。

与现有技术相比，由于所述LED调光电源包括有所述PWM信号产生模块，以及开关控制模块，使得在所述PWM信号产生模块的比较运算器的输出端的电压幅值未达到稳态的恒压点前，所述DC/DC转换器一直处于关断的状态，从而使得负载在所述比较运算器的输出端的电压幅值未达到稳态的恒压点前不会有电流流过，进而可以避免LED灯负载有闪烁的现象产生，提高LED灯具给人的使用感受。

附图说明

以下结合附图描述本发明的实施例，其中：

图1为本发明第一实施例提供的一种LED调光电源的电路原理图。

图2为图1的LED调光电源的电路图之一。

图3为图1的LED调光电源的电路图之二。

图4为本发明第二实施例提供的一种LED调光电源的电路图。

具体实施方式

以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅作为实施例，并不用于限定本发明的保护范围。

请参阅图1，其为本发明提供的第一实施例的LED调光电源100的电路原理图。所述LED调光电源100包括一个PWM信号产生模块10，一个与该PWM信号产生模块10电性连接的信号隔离模块11，一个与该信号隔离模块11电性连接的开关控制模块12，一个与该开关控制模块电性12连接的DC/DC转换器13，以及一个用于为所述PWM信号产生模块10、信号隔离模块11、开关控制模块12以及DC/DC转换器13供电的内部电源模块14。当然可以想到的是，所述LED调光电源100用于为一个LED灯负载提供恒压或恒流的电源。所述LED灯负载包括至少一个LED灯。同时该LED调光电源100还包括其他一些功能模块，如EMI滤波电路，整流电路，变压器等，其为一般电源都具有的功能模块，在此不作详述。

如图2所示，所述PWM信号产生模块10包括一个比较运算器N1A，一个与比较运算器N1A的同相输入端电性连接的三角波发生电路101，以及一个与比较运算器N1A的反相输入端电性连接的恒压转换电路102。所述三角波发生电路101输出的是一种三角波，而所述恒压转换电路102输出的是一种0至10V的恒定电压，经过所述比较运算器N1A的比较运算后，所述比较运算器N1A的输出的是一种具有一定幅值的方波。通过调节所述恒压转换电路102的输出电压值的大小，即可调节所述比较运算器N1A的输出方波的占空比，也即一定占空比的PWM信号。因此，所述PWM信号产生模块10的输出为具有一定占空比的PWM信号，当该具有一定占空比的PWM信号传输给DC/DC转换器13后，该DC/DC转换器13的输出电压值或电流大小由所述PWM信号调节，进而调节所述电性连接在所述DC/DC转换器13上的LED灯的亮度，达到调光的目的。所述PWM信号产生模块10还包括一个电容C3。该电容C3电性连接在所述比较运算器N1A的反相输入端与地之间。设置该电容C3的原因在于因为同相输入端的三角波的电压上升速度小于反相输入端的恒定电压的上升速度，因此为了让反相输入端的电压上升的速度慢一些，因此在其与地之间设置该电容C3，以保证比较运算器N1A的输出有足够长的高电平时间。

所述信号隔离模块11的作用隔离所述PWM信号产生模块10与DC/DC转换器13，以使所述PWM信号产生模块10与DC/DC转换器13基本绝缘。这是因为市面上的PWM信号产生模块10质量参差不齐，绝缘难以保证，而为了保护整个LED调光电源100的质量，就需要使所述DC/DC转换器13与PWM信号产生模块10达到基本绝缘。在本实施例中，所述信号隔离模块11包括一个光耦合器N2和一个电阻R2。所述光耦合器N2包括一个二极管和一个光敏三极管。所述二极管的负极与比较运算器N1A的输出端电性连接，正极与电阻R2电性连接。所述光敏三极管的集电极与开关控制模块12电性连接，发射极接地。所述电阻R2电性连接在所述二极管的正极与比较运算器N1A的电源输入端Vcc之间。所述光耦合器N2的隔离原理是显而易见的，因为没有直接的电连接，因此可以使所述PWM信号产生模块10与DC/DC转换器13相互之间绝缘，达到安规的要求。所述信号隔离模块11在阻止LED灯负载闪烁所起的作用在于使信号隔离模块11输出的高低电平进行反转。因为光敏三极管的存在，其对输出的高低电平进行了反转，即如果没有R2时，比较运算器N1A的输出为高电平时，光敏三极管导通，输出为低电平，而比较运算器N1A的输出为低电平时，光敏三极管截止，输出为高电平。而具有所述电阻R2时，当所述比较运算器N1A的输出为高电平时，在其输入端Vcc与电阻R2的作用下，使得加载在二极管上的电压为低电平，二极管截止，光敏三极管截止，输出为高电平。同理，当所述比较运算器N1A的输出为高电平时，信号隔离模块11的输出为低电平。从而达到高低电平反转的目的。可以想到的是，如图3所示，所述电阻R2还可以电性连接在所述二极管的负极与地之间，其作用是一样的，都是使所述信号隔离模块11输出的高低电平进行反转。只不过，此时，所述二极管的正极应当与PWM信号产生模块10的比较运算器N1A的输出端电性连接。

所述内部电源模块14包括一个变压器TR1，两个分别并联连接在所述变压器TR1主次级上的电容C1、C2，以及两个分别串联在所述变压器TR1的主次级上的二极管D1、D2。所述电容C1、C2的作用是滤波，目的是使进入输入到所述变压器TR1以及从变压器TR1输出的电压减少波动，达到稳压的目的。所述二极管D1、D2的作用是单向导通，以配合所述电容C1、C2滤波。因为如果所述电容C1、C2两端的电压不是单向电压的话，其将失去作用。

所述开关控制模块12包括两个串联的电阻R3、R4，和一个MOS管Q2。所述电阻R3、R4串联电性连接在所述内部电源模块14的输出端。所述MOS管Q2可以为N沟道MOS管，也可以为P沟道MOS管。在本实施例中，所述MOS管Q2为N沟道MOS管，其源极接地，栅极与光敏三极管的集电极电性连接并电性连接在所述电阻R3、R4之间，漏极与所述DC/DC转换器13的EN脚电性连接。由于所述两个电阻R3、R4串联在内部电源模块14的高低电平两端，从而可以通过对电阻R3和电阻R4的阻值的选取，采集到电阻R3、电阻R4两端不同的电压值，同时随着内部电源模块10的输出电压的升高，所述电阻R3、R4两端的电压值也在变化。此时，所述电阻R3与电阻R4的阻值的比值成为所述开关控制模块12的开关阙值，其决定的所述MOS管Q2的开关。当所述LED调光电源100上电后，所述内部电源模块14马上工作，使得开关控制模块12的两个电阻R3、R4的两端有电压加载，而MOS管Q2的驱动由电阻R3、R4控制，所以MOS管Q2导通，将DC/DC转换器13的EN脚的电平拉低，因此DC/DC转换器13没有输出，不工作。而此时由于内部电源模块14的电容C1、C2需要充电，比较运算器N1A的同相输入端的三角波波形在缓慢爬升，同时反相输入端的电压也在缓慢爬升，因此所述比较运算器的输出端在其输入Vcc端及电阻R2的作用下保持高电平，信号隔离模块11的内部二极管截止，则没有电流反馈到次级的光敏三极管上。而随着时间的推移，内部电源模块14的电容C1、C2上的电压逐渐升高，比较运算器N1A的同相输入端上的三角波波形趋于稳定，即电压趋于稳定。反相输入端上的电压也会趋于稳定，此时比较运算器N1A的输出端为一个幅值不断升高的稳定PWM波形，即电压幅值达到了稳态的恒压点。当然可以想到的是，当PWM信号产生模块的恒压转换电路102的输出电压在0至10伏之间变化时，所述比较运算器N1A的输出端的幅值也在变化，但在某一固定时刻，其幅值是恒定的，而不是一种上升的倾斜波。即PWM信号在变化，从而控制DC/DC转换器13的输出电压，进而控制LED灯负载的亮度变化。当比较运算器N1A的输出端的电压幅值达到稳态的恒压点后，其输出的电压值随PWM信号在高低电平之间转换，只是当恒压转换电路102的输出电压在0至10伏之间变化时，其占空比会变化。当比较运算器N1A的输出端的电压幅值达到了稳态的恒压点并为低电平时，信号隔离模块11内部二极管导通，有电流反馈到次级的光敏三极管，即光敏三极管导通，MOS管Q2截止，从而DC/DC转换器13的EN脚为高电平，DC/DC转换器13的输出端有电压输出，进而负载两端有电压加载，LED灯负载开始工作。而当比较运算器N1A的输出端电压幅值达到了稳态的恒压点并为高电平时，信号隔离模块11内部二极管截止，没有电流反馈到次级的光敏三极管，即光敏三极管截止，MOS管Q2导通，从而DC/DC转换器13的EN脚为低电平，DC/DC转换器13的输出端没有电压输出。

所述DC/DC转换器13为一种开关电源芯片，其利用电容、电感的储能的特性，通过可控开关(MOSFET等)进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容(感)里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。其输出的功率或电压的能力与占空比(由开关导通时间与整个开关的周期的比值)有关。当开关控制模块12导通时，即MOS管Q2的源极与漏极导通，从而降为低电平，进而将该直流/直流变换器13的EN脚的电压拉低，则该DC/DC转换器13的输出端没有输出，负载不工作。而当开关控制模块12截止时，MOS管Q2的漏极以及DC/DC转换器13的输出端皆为高电平，则该DC/DC转换器13的输出端有电压输出，进而在负载两端有电压加载，负载14开始工作。

与现有技术相比，由于所述LED调光电源100包括有所述PWM信号产生模块10，信号隔离模块11，以及开关控制模块12，使得在所述PWM信号产生模块10的比较运算器的输出端的电压幅值未达到稳态的恒压点前，所述DC/DC转换器一直处于关断的状态，从而使得负载在所述比较运算器的输出端的电压幅值未达到稳态的恒压点前不会有电流流过，进而可以避免LED灯负载有闪烁的现象产生，提供LED灯具给人的使用感受。

请参阅图4，其为本发明技术的第二实施例的LED调光电源200的电路图。所述LED调光电源200包括一个PWM信号产生模块20，一个与该PWM信号产生模块20电性连接的信号隔离模块21，一个与该信号隔离模块21电性连接的开关控制模块22，一个与该开关控制模块电性22连接的DC/DC转换器23，一个用于为所述PWM信号产生模块20、信号隔离模块21、开关控制模块22以及DC/DC转换器23供电的内部电源模块24，以及一个电性连接在所述内部电源模块24的输出端与DC/DC转换器23的EN脚之间的欠压保护电路25。同时第一实施例，所述LED调光电源200用于为一个LED灯负载提供恒压或恒流的电源。所述LED灯负载包括至少一个LED灯。同时该LED调光电源200还包括其他一些功能模块，如EMI滤波电路，整流电路，变压器等，其为一般电源都具有的功能模块，在此不作详述。

当LED灯负载的额定电压很低的时候，例如只有一颗LED灯，其额定电压只有3.6伏，而DC/DC转换器23内部有一个最小的工作电压要求，在整个LED调光电源200上电后，当输出电压上升到6伏后，因负载后小，且开关控制模块22还没有工作，故所述DC/DC转换器23的EN脚还没有被拉到低电平而有输出时，所述只有一颗的LED灯也会亮一下，然后开关控制模块22开始工作，该LED灯灭掉，造成闪烁的现象。因此增加所述欠压保护电路25的目的在于当内部电源模块24的输出电压大于该欠压保护电路25的阙值电压时关断所述DC/DC转换器23，以在当所述开关控制模块22还没有工作时关断该DC/DC转换器23，即将该DC/DC转换器23的EN脚拉至低电平。

如图4所示，所述欠压保护电路25包括两个串联的电阻R5、R6，一个电性连接在所述电阻R5、R6之间的稳压二极管D3，一个电性连接在稳压二极管D3的正极的三极管Q3，以及一个与三极管Q3的集电极电性连接的三极管Q4。所述稳压二极管D3的负极与电阻R5、R6连接。所述三极管Q3的基极与稳压二极管D3的正极连接，发射极接地。所述三极管Q3的集电极同时串联一个电阻R8连接在内部电源模块24的输出端以给所述三极管Q3、Q4供电。所述三极管Q4的基极串联一个电阻R9与三极管Q3的集电极连接，发射极接地。所述三极管Q4的集电极与DC/DC转换器23的EN脚电性连接。

所述欠压保护电路25的工作原理如下。当内部电源模块24的输出电压大于所述稳压二极管D3的出穿电压而小于所述开关控制模块22的工作电压时，所述稳压二极管D3被击穿而导通，这时三极管Q3截止。而所述三极管Q4在DC/DC转换器23的EN脚的电压的驱动下使三极管Q4的集电极与发射极之间导通，从而将该DC/DC转换器23的EN脚的电压拉到低电平，进而关断所述DC/DC转换器23，阻止其向负载供电。而随着内部电源模块24的输出电压进一步增大，所述开关控制模块22开始工作，此后该LED调光电源200的工作原理与第一实施例的LED调查光电源200的工作原理相同，就不再详述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则的内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED调光电源，其特征在于：所述LED调光电源包括一个PWM信号产生模块，一个与该PWM信号产生模块电性连接的开关控制模块，以及一个与该开关控制模块电性连接的DC/DC转换器，所述PWM信号产生模块包括一个比较运算器，以及一个与比较运算器的同相输入端电性连接的三角波发生电路，所述开关控制模块用于在所述三角波发生电路的三角波波形趋于稳定前即所述比较运算器的输出端的电压幅值达到稳态的恒压点前关断所述DC/DC转换器。

2.如权利要求1所述的LED调光电源，其特征在于：所述PWM信号产生模块还包括一个与运算器的反相输入端电性连接的恒压转换电路，所述恒压转换电路的输出电压为恒定电压。

3.如权利要求1所述的LED调光电源，其特征在于：所述PWM信号产生模块还包括一个电容，该电容电性连接在所述比较运算器的反相输入端与地之间。

4.如权利要求1所述的LED调光电源，其特征在于：所述LED调光电源还包括一个欠压保护电路，所述欠压保护电路电性连接在内部电源模块与开关控制模块之间，所述欠压保护电路用于在内部电源模块的输出电压小于其阈值电压时关断所述开关控制模块。

5.如权利要求4所述的LED调光电源，其特征在于：所述欠压保护电路包括一个稳压二极管，该稳压二极管的击穿电压即为所述的阈值电压。

6.如权利要求1所述的LED调光电源，其特征在于：所述LED调光电源还包括一个信号隔离模块，该信号隔离模块电性连接在所述PWM信号产生模块与开关控制模块之间并用于隔离所述PWM信号产生模块与DC/DC转换器以使该PWM信号产生模块与DC/DC转换器之间绝缘。

7.如权利要求6所述的LED调光电源，其特征在于：所述信号隔离模块包括一个光耦合器，以及一个电阻R2，所述光耦合器包括一个二极管和一个光敏三极管，所述三极管的集电极与开关控制模块电性连接，发射极接地，所述二极管的负极与比较运算器的输出电性连接，所述电阻R2电性连接在所述二极管的正极与比较运算器的电源输入端之间。

8.如权利要求7所述的LED调光电源，其特征在于：所述开关控制模块包括两个串联的电阻R3、R4，和一个MOS管，所述电阻R3、R4电性连接在内部电源模块的输出端，所述MOS管为N沟道MOS管，其源极接地，栅极与光敏三极管的集电极电性相连并电性连接在所述电阻R3、R4之间，漏极与所述DC/DC转换器的EN脚电性连接。

9.如权利要求6所述的LED调光电源，其特征在于：所述信号隔离模块包括一个光耦合器，以及一个电阻R2，所述光耦合器包括一个二极管和一个光敏三极管，所述二极管的正极与比较运算器的输出电性连接，负极接地，所述三极管的集电极与开关控制模块电性连接，发射极接地，所述电阻R2电性连接在所述二极管的负极与接地之间。

10.如权利要求1所述的LED调光电源，其特征在于：所述LED调光电源还包括一个用于为所述PWM信号产生模块、开关控制模块以及DC/DC转换器供电的内部电源模块。