CN105979625B - 一种led色温调节电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种LED色温调节电路，通过一个稳流单元输出稳定的电流值，为两个负载支路供电；通过控制单元控制分别与两个负载支路串联的两个开关管，使两个开关管的占空比互补，并且通过对占空比的控制改变所述稳流单元的输出电流在两个负载支路中的比例，从而实现整体色温的改变；不仅电路结构简单，同时无论两个负载支路最终实现何种整体色温，都能获得所述稳流单元的最大输出功率，解决了电路功率使用率低的问题。

Description

一种LED色温调节电路

技术领域

本发明涉及LED驱动技术领域，尤其涉及一种LED色温调节电路。

背景技术

传统的LED色温调节电路如图1所示，具有两路不同色温的LED灯串：LED1和LED2，分别与供电电路1和供电电路2相连。通过分别调节供电电路1和供电电路2的输出电流，改变LED1和LED2的工作电流，以此来实现色温调节。

一般为了保证光通量不变而色温变化，LED1的电流和LED2的电流往往控制为负相关，即LED1电流大，则LED2电流小；LED1电流小，则LED2电流大。而为了得到某一路LED灯串的色温时，需要使该路供电电路正常工作，而另一路供电电路输出电流为0。例如，假设LED1色温为3000K，LED2色温为6000K；为了得到3000K的色温，则控制供电电路1正常工作，而关闭供电电路2，此时LED2不亮，仅LED1工作。如此，浪费了供电电路2的资源。

因此，如图1所示的现有技术，需要两个供电电路为不同色温的LED灯串分别供电，不仅结构复杂，而且电路的功率使用率很低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种LED色温调节电路，以解决现有技术结构复杂且电路的功率使用率低的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种LED色温调节电路，色温不同的第一负载支路和第二负载支路相连，所述LED色温调节电路包括：稳流单元、状态切换保护单元、控制单元、第一开关管和第二开关管；其中：所述第一开关管与所述第一负载支路串联成第一支路；所述第二开关管与所述第二负载支路串联成第二支路；所述第一支路与所述第二支路并联，并联连接的两端分别与所述稳流单元的输出端正极和输出端负极相连；所述控制单元与所述第一开关管和所述第二开关管的控制端相连；

所述稳流单元用于输出稳定的电流值；

所述状态切换保护单元用于在所述LED色温调节电路处于空载或负载状态切换过程中抑制所述稳流单元的输出过冲，对所述LED色温调节电路进行保护；

所述控制单元用于输出第一控制信号，使所述第一开关管和所述第二开关管的占空比互补，并且通过对所述占空比的控制改变所述稳流单元的输出电流在所述第一负载支路和所述第二负载支路中的比例，从而改变由所述第一负载支路和所述第二负载支路实现的整体色温。

优选的，所述负载状态切换过程包括：所述占空比的调节过程或所述第一开关管及所述第二开关管的状态切换过程。

优选的，所述状态切换保护单元包括：第一二极管和第一电容；其中：

所述第一二极管的阳极与所述稳流单元的输出端正极相连；

所述第一电容的一端与所述第一二极管的阴极相连，所述第一电容的另一端与所述稳流单元的输出端负极相连。

优选的，所述状态切换保护单元包括：第四二极管；其中：

所述第四二极管的阴极与所述稳流单元的输入端正极相连；所述第四二极管的阳极与所述稳流单元的输出端负极相连。

优选的，所述状态切换保护单元还包括：第二二极管；

所述第二二极管的阳极与所述稳流单元的输出端负极相连，所述第二二极管的阴极与所述稳流单元的输出端正极相连。

优选的，所述状态切换保护单元包括：稳压管；

所述稳压管的阳极与所述稳流单元的输出端负极相连，所述第二二极管的阴极与所述稳流单元的输出端正极相连。

优选的，还包括：电压环控制单元；所述电压环控制单元的输入端与所述第一二极管的阴极相连，所述电压环控制单元的输出端与所述稳流单元的控制端相连。

优选的，所述控制单元还用于输出dim-off控制信号，所述dim-off控制信号为控制所述第一开关管和所述第二开关管均关断的信号。

优选的，所述控制单元还用于：

当所述第一负载支路故障时，输出第二控制信号，控制所述第一开关管关断、所述第二开关管常闭；

当所述第二负载支路故障时，输出第三控制信号，控制所述第二开关管关断、所述第一开关管常闭。

优选的，还包括：第五二极管和第六二极管；其中：

所述第五二极管的阳极与所述第一负载支路的阴极和所述第一开关管的输入端相连；所述第五二极管的阴极与所述第一负载支路的阳极相连；

所述第六二极管的阳极与所述第二负载支路的阴极和所述第二开关管的输入端相连；所述第六二极管的阴极与所述第二负载支路的阳极相连。

优选的，所述稳流单元还用于接收调光控制信号，根据所述调光控制信号改变输出电流大小；

所述调光控制信号由所述控制单元产生；

或者所述调光控制信号由独立的调光控制单元产生。

本申请提供一种LED色温调节电路，通过一个稳流单元输出稳定的电流值，为两个负载支路供电；通过控制单元分别控制与两个负载支路串联的两个开关管，使两个开关管的占空比互补，并且通过对占空比的控制改变所述稳流单元的输出电流在两个负载支路中的比例，从而实现整体色温的改变；并且通过状态切换保护单元在所述LED色温调节电路处于空载或负载状态切换过程中抑制所述稳流单元的输出过冲，对所述LED色温调节电路进行保护；所述LED色温调节电路不仅电路结构简单，同时无论两个负载支路最终实现何种整体色温，都能获得所述稳流单元的最大输出功率，解决了电路功率使用率低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种LED色温调节电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种LED色温调节电路的结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的另外一种LED色温调节电路的结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的另外一种LED色温调节电路的结构示意图；

图5为本申请另一实施例提供的另外一种LED色温调节电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种LED色温调节电路，以解决现有技术结构复杂且电路的功率使用率低的问题。

具体的，如图2所示，灯珠色温不同的第一负载支路LED1和第二负载支路LED2相连，所述LED色温调节电路包括：稳流单元101、状态切换保护单元102、控制单元103、第一开关管K1和第二开关管K2；其中：

第一开关管K1与第一负载支路LED1串联成第一支路；

第二开关管K2与第二负载支路LED2串联成第二支路；

所述第一支路与所述第二支路并联，并联连接的两端分别与稳流单元101的输出端正极和输出端负极相连；

控制单元103与第一开关管K1和第二开关管K2的控制端相连。

所述第一支路与所述第二支路内的串联形式并不一定限定于图2所示的形式，可以视其具体应用环境而定。

具体的工作原理为：

稳流单元101用于输出稳定的电流值，为第一负载支路LED1和第二负载支路LED2供电。

状态切换保护单元102用于在所述LED色温调节电路处于空载或负载状态切换过程中抑制所述稳流单元的输出过冲，对所述LED色温调节电路进行保护；具体的，在所述LED色温调节电路处于负载状态切换过程中，状态切换保护单元102可以通过防止输出电压振荡幅度过大，避免可能因此而导致的电路器件或者负载损坏。

优选的，所述负载状态切换过程包括：所述占空比的调节过程(即色温调节过程)或所述第一开关管及所述第二开关管的状态切换过程(比如从第一开关管K1导通、第二开关管K2断开，到第一开关管K1断开、第二开关管K2导通的过程)。

空载包括第一开关管K1和第二开关管K2同时处于断开的死区状态。

具体的，状态切换保护单元102可以通过限制输出电压的最大值和最小值来对电路进行保护；较佳的，该最大值高于满载电压的值，最小值为零或者为比零略小的值，比如-0.3V、-1V。

控制单元103用于输出第一控制信号，使第一开关管K1和第二开关管K2的占空比互补，并且通过对占空比的控制改变稳流单元101的输出电流在第一负载支路LED1和第二负载支路LED2中的比例，从而改变两个负载支路的电流，由此第一负载支路LED1和第二负载支路LED2实现的整体色温得到调节。

第一开关管K1和第二开关管K2的占空比互补具体是指，第一开关管K1的占空比D1与第二开关管K2的占空比D2的和为1，即D1+D2＝1。

如图2所示，流经第一负载支路LED1的电流I1与流经第二负载支路LED2的电流I2的和为稳流单元101的输出电流I0，即I1+I2＝I0。

控制单元103控制两个开关管的占空比D1与D2，又由于I1＝D1*I0，I2＝D2*I0＝(1-D1)*I0，改变其中一个占空比的同时能改变流经两路负载支路的电流。而其中任意一个占空比的可连续性变化，使得两路负载支路的整体色温可在第一负载支路LED1的色温和第二负载支路LED2的色温之间连续可调；比如第一负载支路LED1的色温为3000K，第二负载支路LED2的色温为6000K，则两路负载支路的整体色温可在3000K-6000K之内连续变换；若需要3000K的色温，只需控制第二开关管K2断开、第一开关管K1常闭；同理，为了得到6000K的色温，只需控制第一开关管K1断开、第二开关管K2常闭；并且不管哪种色温都能获得前级稳流单元101的最大输出功率。

值得说明的是，如图1所示的现有技术中，为了保证功率，对应LED1和LED2的供电电源必须分别具有所需的最大功率，相当于前级供电电路(供电电路1与供电电路2之和)需要2倍于负载的最大功率；举例说明，LED1和LED2的功率为50W，LED1的色温为3000K，LED2的色温为6000K，为了获得50W色温为3000K或者6000K的光亮，如图1所示的现有技术中，供电电路1和供电电路2都需设置最大输出功率为50W；而本实施例只需设置稳流单元101的最大输出功率为50W即可。

本实施例提供的所述LED色温调节电路，不仅电路结构简单，同时无论两个负载支路最终实现何种整体色温，都能获得稳流单元101的最大输出功率，解决了电路功率使用率低的问题，并且有效减小了电源体积，同时，加大了色温调节范围。

本发明另一具体的实施例中，稳流单元101包含buck电路。

在具体的实际应用中，稳流单元101包含的buck电路可以如图3所示，包括：第一电感L1、第三二极管D3和第三开关管K3；其中：

第三开关管K3的一端为稳流单元101的输入端正极；

第一电感L1的一端与第三开关管K3的另一端相连，连接点与第三二极管D3的阴极相连；

第一电感L1的另一端为稳流单元101的输出端正极；

第三二极管D3的阳极为稳流单元101的输入端负极和输出端负极；

第三开关管K3的控制端为稳流单元101的控制端。

当然，在具体的实际应用中，稳流单元101也可以为其他电路，如图3所示的buck电路仅为一种示例，并不一定限定于此，能够输出稳定的电流值，为第一负载支路LED1和第二负载支路LED2供电的稳流单元101均在本申请的保护范围内。

优选的，如图3所示，为了消除正向过冲，设置状态切换保护单元102包括：第一二极管D1和第一电容C1；其中：

第一二极管D1的阳极与稳流单元101的输出端正极相连，第一电容C1的一端与第一二极管D1的阴极相连；第一电容C1的另一端与稳流单元101的输出端负极相连。

理论上，第一负载支路LED1和第二负载支路LED2完全互补最好，但在实际的工作过程中，可能会出现死区、空载或者第一开关管K1与第二开关管K2共通的状态。其中，第一开关管K1与第二开关管K2共通对电路的稳定性没有影响，也即该电路允许第一开关管K1与第二开关管K2共通。但是，当出现死区或者空载时，所述buck电路的输出电压将会很高，甚至产生电弧。

同时，因为每个LED灯珠的压降都略有差别，随着第一开关管K1和第二开关管K2的切换，以及色温的调节(占空比的调节)，稳流单元101的输出电压会变化；因此为了防止电流过冲，稳流单元101的输出端不能直接接入输出滤波电容，基于此，本申请采用图3所示的第一二极管D1和第一电容C1串联构成正向钳位电路，对稳流单元101的输出电压进行正向钳位；具体的为当开关管切换产生的输出电压振荡而产生正向过冲时，第一二极管D1将输出电压钳在第一电容C1的平均电压(实际为第一电容C1的电压加上第一二极管D1的导通压降)；同时，当负载电压突然变低时，第一二极管D1截止，第一电容C1无法对负载进行放电，避免电流过冲。所以设置状态切换保护单元102包括第一二极管D1和第一电容C1串联，有效防止负载状态切换过程中带来的输出电压振荡、空载时输出电压过高和负载出现电流过冲的带来的损坏。

优选的，如图3所示，状态切换保护单元102还包括：第二二极管D2；

第二二极管D2的阳极与稳流单元101的输出端负极相连，第二二极管D2的阴极与稳流单元101的输出端正极相连。

第二二极管D2在负载状态切换时对所述buck电路的输出电压进行反向钳位，防止所述buck电路的输出电压振荡的负方向的负值过大。

在图3的基础之上，如图4所示，所述LED色温调节电路还可以包括：电压环控制单元104；

电压环控制单元104输入端与第一二极管D1的阴极相连，电压环控制单元104的输出端与稳流单元101的控制端相连。

如图4所示，电压环控制单元104的采样信号从第一二极管D1和第一电容C1的连接点取得，实现空载保护和确定空载的最大输出电压；但是当电路处于第一开关管K1和第二开关管K2均断开(处于死区)的空载状态时，由于第一开关管K1和第二开关管K2的切换速度很快，大于电压环控制单元104的环路速度，所以这个过程中，输出电压不受电压环控制单元104的控制。基于此，本实施例，设置正向钳位电路在瞬间或者短时间内对稳流单元101的输出电压进行钳位，对电路进行保护。

在本发明另一实施例中，如图5所示，稳流单元101为buck电路。状态切换保护单元102包括：第二二极管D2和第四二极管D4；其中：

第二二极管D2的阳极与稳流单元101的输出端负极相连，第二二极管D2的阴极与稳流单元101的输出端正极相连；

状态切换保护单元102还通过第四二极管D4的阴极与稳流单元101的输入端正极相连；第四二极管D4的阳极与第二二极管D2的阴极相连。

利用第四二极管D4可以实现负载状态切换过程中导致输出电压的振荡幅度的正向钳位；具体的，第四二极管D4将稳流单元101的输出电压钳在稳流单元101的输入电压，可以防止稳流单元101的输出电压无限升高，而造成电路损坏。

在本发明的另一个实施例中，所述状态切换保护单元包括稳压管ZD1，稳压管ZD1的阳极与所述稳流单元的输出端负极相连，稳压管ZD1的阴极与所述稳流单元的输出端正极相连。稳压管ZD1即能实现正向钳位，也能实现反向钳位。具体的，稳压管ZD1在所述LED色温调节电路正常工作时不工作，只有在负载断开导致输出电压高于稳压值或开关管切换产生输出电压振荡产生负向过冲时工作，并且稳压管ZD1的动作快速，能够起到及时的保护作用。

在本发明另一实施例中，图2至图5中所示的稳流单元101在上述实施例的基础之上，还用于根据调光控制信号改变稳流单元101输出电流值的大小。

优选的，控制单元103还用于输出所述调光控制信号；

或者，所述LED色温调节电路还包括调光控制单元，用于输出所述调光控制信号。

本实施例所述的LED色温调节电路还可以通过调节稳流单元101的输出电流大小来进行亮度调节。调节稳流单元101输出电流的大小的所述调光控制信号可以从图2至图5中所示的控制单元103中获取，也可以从独立的调光控制单元(图2至图5中未展示)中获取。

优选的，图2至图5中所示的控制单元103在上述实施例的基础之上，还用于输出dim-off控制信号，所述dim-off控制信号为控制LED负载不发光的信号，相当于控制负载支路断开的信号，本实施例中所述dim-off控制信号为控制第一开关管K1和第二开关管K2均关断的信号。

在本实施例所述的LED色温调节电路进行亮度调节时，因为第一开关管K1和第二开关管K2的存在，能轻松实现dim-off功能；具体的，当要切换到dim-off状态时，直接断开第一开关管K1和第二开关管K2即可。

或者，控制单元103还用于：

当第一负载支路LED1故障时，输出第二控制信号，控制第一开关管K1关断、第二开关管K2常闭；

当第二负载支路LED2故障时，输出第三控制信号，控制第二开关管K2关断、第一开关管K1常闭。

在具体的应用过程中，两个负载支路可能会出现故障，当某一路出现故障时，可以通过控制单元103关闭该路的开关管；同时控制另一路负载支路直通，以保证其照明功能。

在本发明另一实施例中，在上述实施例的基础之上，如图5所示，所述LED色温调节电路还包括：第五二极管D5和第六二极管D6；其中：

第五二极管D5的阳极与第一负载支路LED1的阴极和第一开关管K1的输入端相连；第五二极管D5的阴极与第一负载支路LED1的阳极相连；

第六二极管D6的阳极与第二负载支路LED2的阴极和第二开关管K2的输入端相连；第六二极管D6的阴极与第二负载支路LED2的阳极相连。

第五二极管D5和第六二极管D6可以作为钳位二极管，分别钳位斩波开关管(第一开关管K1和第二开关管K2)的应力。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上仅是本发明的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种LED色温调节电路，其特征在于，色温不同的第一负载支路和第二负载支路相连，所述LED色温调节电路包括：稳流单元、状态切换保护单元、控制单元、第一开关管和第二开关管；其中：所述第一开关管与所述第一负载支路串联成第一支路；所述第二开关管与所述第二负载支路串联成第二支路；所述第一支路与所述第二支路并联，并联连接的两端分别与所述稳流单元的输出端正极和输出端负极相连；所述控制单元与所述第一开关管和所述第二开关管的控制端相连；

所述稳流单元用于输出稳定的电流值；

所述状态切换保护单元用于在所述LED色温调节电路处于空载或负载状态切换过程中抑制所述稳流单元的输出过冲，对所述LED色温调节电路进行保护；

所述控制单元用于输出第一控制信号，使所述第一开关管和所述第二开关管的占空比互补，并且通过对所述占空比的控制改变所述稳流单元的输出电流在所述第一负载支路和所述第二负载支路中的比例，从而改变由所述第一负载支路和所述第二负载支路实现的整体色温。

2.根据权利要求1所述的LED色温调节电路，其特征在于，所述负载状态切换过程包括：所述占空比的调节过程或所述第一开关管及所述第二开关管的状态切换过程。

3.根据权利要求2所述的LED色温调节电路，其特征在于，所述状态切换保护单元包括：第一二极管和第一电容；其中：

所述第一二极管的阳极与所述稳流单元的输出端正极相连；

所述第一电容的一端与所述第一二极管的阴极相连，所述第一电容的另一端与所述稳流单元的输出端负极相连。

4.根据权利要求2所述的LED色温调节电路，其特征在于，所述状态切换保护单元包括：第四二极管；其中：

所述第四二极管的阴极与所述稳流单元的输入端正极相连；所述第四二极管的阳极与所述稳流单元的输出端正极相连。

5.根据权利要求3或4所述的LED色温调节电路，其特征在于，所述状态切换保护单元还包括：第二二极管；

所述第二二极管的阳极与所述稳流单元的输出端负极相连，所述第二二极管的阴极与所述稳流单元的输出端正极相连。

6.根据权利要求2所述的LED色温调节电路，其特征在于，所述状态切换保护单元包括：稳压管；

所述稳压管的阳极与所述稳流单元的输出端负极相连，所述稳压管的阴极与所述稳流单元的输出端正极相连。

7.根据权利要求3所述的LED色温调节电路，其特征在于，还包括：电压环控制单元；所述电压环控制单元的输入端与所述第一二极管的阴极相连，所述电压环控制单元的输出端与所述稳流单元的控制端相连。

8.根据权利要求2所述的LED色温调节电路，其特征在于，所述控制单元还用于输出dim-off控制信号，所述dim-off控制信号为控制所述第一开关管和所述第二开关管均关断的信号。

9.根据权利要求2所述的LED色温调节电路，其特征在于，所述控制单元还用于：

当所述第一负载支路故障时，输出第二控制信号，控制所述第一开关管关断、所述第二开关管常闭；

当所述第二负载支路故障时，输出第三控制信号，控制所述第二开关管关断、所述第一开关管常闭。

10.根据权利要求2所述的LED色温调节电路，其特征在于，还包括：第五二极管和第六二极管；其中：

所述第五二极管的阳极与所述第一负载支路的阴极和所述第一开关管的输入端相连；所述第五二极管的阴极与所述第一负载支路的阳极相连；

所述第六二极管的阳极与所述第二负载支路的阴极和所述第二开关管的输入端相连；所述第六二极管的阴极与所述第二负载支路的阳极相连。

11.根据权利要求2所述的LED色温调节电路，其特征在于，所述稳流单元还用于接收调光控制信号，根据所述调光控制信号改变输出电流大小；

所述调光控制信号由所述控制单元产生；

或者所述调光控制信号由独立的调光控制单元产生。