CN106658817B - 一种用于led驱动电源的调光信号处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于LED驱动电源的调光信号处理系统，包括：信号处理单元，信号处理单元的输入端接收调光信号并转换成模拟电压。信号控制单元，信号控制单元的输入端与信号处理单元的输出端连接，将模拟电压转换成PWM信号。线性修正单元，线性修正单元的输入端与信号控制单元的输出端连接，修正初级PWM信号的占空比形成PWM控制信号，线性修正单元的输出端为调光控制输出端口。供电单元，供电单元给信号处理单元、信号控制单元及线性修正单元供电。本发明能支持多种调光模式，系统结构简单、成本低。

Description

一种用于LED驱动电源的调光信号处理系统

技术领域

本发明涉及LED照明控制技术领域，尤其涉及一种用于LED驱动电源的调光信号处理系统。

背景技术

随着LED照明技术的不断发展，目前LED驱动电源的调光功能已较为完善，大多数调光型LED驱动电源的调光电路都能支持0至10V的电压调光信号和PWM调光信号。例如，在专利号为CN104684155A的发明专利中公开了LED驱动电源调光电路以及灯具，包括：恒流单元，其用于提供恒定的电流，恒流单元的第一输入端接收该调光控制信号；控制单元，其用于根据该调光控制信号控制供电电源的电压输出；输出保护单元，其用于确保供电电压的平稳输出，输出保护单元的输入端连接控制单元，输出保护单元的输出端连接下级电路。该发明采用光耦隔离信号与控制回路会造成0.6V以下的输入调光信号，无法传递到调光电路中，调光深度会受到影响，不支持电阻调光信号的调光功能。

现有技术中还出现了能支持多种调光信号的LED驱动电源调光电路，例如，在专利号为CN104837247A的发明专利中公开了四合一LED电源线性调光控制电路，包括：稳压电源电路，将直流供电稳压并输出稳压后的电压；智能控制电路，与稳压电源电路连接用于接收稳压后的电压信号并输出PWM信号；线性修正电路，接收智能控制电路输出的PWM信号并输出随PWM占空比变化的对应电压信号；电压放大电路，放大线性修正电路输出的电压信号；防反二极管D1，用于输出经电压放大电路放大后的电压信号；电压跟随器及电阻、电压调光输入电路，接收经由防反二极管D1输出的电压信号，做电压跟随后滤波输出相对应的线性控制电压信号至调光控制输出端口。该发明电路较复杂，且采用线性控制电压作调光控制信号输出，不方便连接光偶传递到初级单元进行调光控制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种用于LED驱动电源的调光信号处理系统，该调光信号处理系统可实现三种调光方式，通过软件程序修改线性度，输出的PWM控制信号传递至调光电路时可以做到0至100%的无级调节，可适应更多LED驱动电源的控制方案。

本发明采用的技术方案是，设计一种用于LED驱动电源的调光信号处理系统，包括：信号处理单元，信号处理单元的输入端接收调光信号并转换成模拟电压。信号控制单元，信号控制单元的输入端与信号处理单元的输出端连接，将模拟电压转换成PWM信号。线性修正单元，线性修正单元的输入端与信号控制单元的输出端连接，修正初级PWM信号的占空比形成PWM控制信号，线性修正单元的输出端为调光控制输出端口。供电单元，供电单元给信号处理单元、信号控制单元及线性修正单元供电。

其中，调光信号包括电压调光信号、电阻调光信号以及PWM调光信号。

优选的，信号处理单元、信号控制单元和线性修正单元可设置在多个芯片上或集成在一个单片机上，线性修正单元采用软件程序实现。

信号处理单元包括：输入端、二极管、第一电阻、第二电阻、三极管、第三电阻、第四电阻、电容、稳压二极管及输出端，二极管的阴极和第一电阻的第一端并联至输入端，第二电阻的第一端和三极管的基极并联至二极管的阳极，第一电阻的第二端、第二电阻的第二端和三极管的集电极接电源，第三电阻的第一端连接至三极管的发射极，第三电阻的第二端、第四电阻的第一端、电容的第一端、稳压二极管的阴极并联至输出端，第四电阻的第二端、电容的第二端、稳压二极管的阳极均接地。

信号控制单元包括：用于将模拟电压转换成数字信号的ADC模块和用于将数字信号换算成初级PWM信号的PWM计算模块。

优选的，信号处理单元将调光信号并转换成0-5V的模拟电压输出，信号控制单元按照以下规律将模拟电压转换成初级PWM信号：

当模拟电压小于0.5V时，初级PWM信号为0%；

当模拟电压不小于0.5V且不大于0.7V时，初级PWM信号为1%；

当所述模拟电压在0.7V至5V之间时，初级PWM信号在1%至100%范围内呈线性化增加。

优选的，线性修正单元按照以下规律线性化修正初级PWM信号：

初级PWM信号在0%至30%时，PWM控制信号为初级PWM信号的0.75倍；

初级PWM信号在80%至100%时，PWM控制信号为初级PWM信号的2倍。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、调光信号处理系统能兼容三种调光信号的调光功能，电路结构简单，可实现高度集成化，减少元件使用数量；

2、线性修正单元的动作通过软件程序实现，充分利用单片机资源，降低开发成本。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明的系统控制示意图；

图2是本发明的系统流程示意图；

图3是本发明中信号处理单元的电路连接示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明提出的调光信号处理系统，包括：信号处理单元、信号控制单元、线性修正单元及供电单元。信号处理单元的输入端接收调光信号并转换成模拟电压，信号控制单元的输入端与信号处理单元的输出端连接，将模拟电压转换成PWM信号，线性修正单元的输入端与信号控制电源的输出端连接，修正初级PWM信号的占空比形成PWM控制信号，线性修正单元的输出端即为调光控制输出端口，调光控制输出端口连接有信号传递单元，通过信号传递单元把PWM控制信号传递至调光回路中，信号传递单元可以采用例如现有技术CN104684155A中光耦传递调光控制信号到初级调光的方式，本发明支持0-10V电压调光信号、0-100K电阻调光信号以及0%-100%PWM调光信号三种调光信号，将调光信号计算修正后可消除0.6V压差问题，做到0-100%的无级调节。

下面详细说明本发明的处理修正过程。

如图3所示，信号处理单元采用采集转换电路，包括：输入端IN、二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、三极管Q1、第三电阻R3、第四电阻R4、电容C1、稳压二极管D2及输出端OUT，二极管D1的阴极和第一电阻R1的第一端并联至输入端IN，第二电阻R2的第一端和三极管Q1的基极并联至二极管D1的阳极，第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第二端和三极管Q1的集电极接电源，第三电阻R3的第一端连接至三极管Q1的发射极，第三电阻R3的第二端、第四电阻R4的第一端、电容C1的第一端、稳压二极管D2的阴极并联至输出端OUT，第四电阻R4的第二端、电容C1的第二端、稳压二极管D2的阳极均接地。输入端IN接收三种调光信号，通过二极管D1和三极管Q1射极跟随放大，到电容C1上产生0-5V的模拟电压，从输出端OUT输出到信号控制单元转换成初级PWM信号。

如图1、2所示，信号控制单元包括：ADC模块和PWM计算模块，信号处理单元的输出端连接到ADC模块的接口上，将ADC模块对模拟电压进行模数转换，得到相应的数字信号，数字信号在传递至PWM计算模块，由PWM计算模块将数字信号转换成初级PWM信号。

信号处理单元将调光信号并转换成0-5V的模拟电压输出，灯的调光信号灰度等级设定为255级，所以10bit及以上的ADC模块即可满足应用，信号控制单元按照以下规律将模拟电压转换成初级PWM信号：当模拟电压小于0.5V时，初级PWM信号为0%，实现关灯效果，防止低调光值时的IC工作不稳定造成的输出闪烁；当模拟电压不小于0.5V且不大于0.7V时，初级PWM信号为1%，实现开灯效果，加入电压回差，防止开灯闪烁；当模拟电压在0.7V至5V之间时，初级PWM信号在1%至100%范围内呈线性化增加，即为（100-1）/（5-0.7）=23%每伏的线性对应关系，例如，当调光电压从0.7变化到0.8V时，输出的初级PWM信号=1%+2.3%=3.3%。

在本发明中可采用将信号处理单元设置在信号处理芯片上、将信号控制单元和线性修正单元设置在同一单片机上的多芯片方法，或者将信号处理单元、信号控制单元及线性修正单元高度集成在一个单片机上的单芯片方法。其中，线性修正单元是利用单片机的内部资源，通过设置软件程序实现，大大降低开发成本。整个系统需要消耗12V电压和5V（或3.3V）两种电压，由于消耗电流很低，故供电单元可由LDO供电单元提供。

灯具的调光线性度一般是指输出光通量与调光信号之间对应的比例关系，分为线性调光曲线和对数调光曲线。在线性调光曲线中，当调光信号为5%时，灯的输出光通量也应该为5%，实际上受灯珠以及电源IC的影响，在调光信号<30%时，输出光通量偏高达到40%，而在调光信号80%-100%时，输出光通量偏低达到90%-100%，所以需要进行线性化修正。线性修正单元按照以下规律线性化修正初级PWM信号：初级PWM信号在0%至30%时，PWM控制信号为初级PWM信号的0.75倍；初级PWM信号在超过30%又至不到80%之间的范围时直接输出；初级PWM信号在80%至100%时，PWM控制信号为初级PWM信号的2倍。若在实际应用时需要对数调光曲线，可以依照以上原理类推。

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之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于LED驱动电源的调光信号处理系统，其特征在于包括：

信号处理单元，所述信号处理单元的输入端接收调光信号并转换成模拟电压；

信号控制单元，所述信号控制单元的输入端与所述信号处理单元的输出端连接，将所述模拟电压转换成初级PWM信号；

线性修正单元，所述线性修正单元的输入端与所述信号控制单元的输出端连接，修正所述初级PWM信号的占空比形成PWM控制信号，所述线性修正单元的输出端为调光控制输出端口；

供电单元，所述供电单元给所述信号处理单元、信号控制单元及线性修正单元供电。

2.如权利要求1所述的调光信号处理系统，其特征在于，所述调光信号包括电压调光信号、电阻调光信号以及PWM调光信号。

3.如权利要求2所述的调光信号处理系统，其特征在于，所述信号处理单元、信号控制单元和线性修正单元可设置在多个芯片上或集成在一个单片机上，所述线性修正单元采用软件程序实现。

4.如权利要求1至3任一项所述的调光信号处理系统，其特征在于，所述信号处理单元包括：输入端、二极管、第一电阻、第二电阻、三极管、第三电阻、第四电阻、电容、稳压二极管及输出端，所述二极管的阴极和第一电阻的第一端并联至所述输入端，所述第二电阻的第一端和所述三极管的基极并联至所述二极管的阳极，所述第一电阻的第二端、第二电阻的第二端和三极管的集电极接电源，所述第三电阻的第一端连接至所述三极管的发射极，所述第三电阻的第二端、第四电阻的第一端、电容的第一端、稳压二极管的阴极并联至所述输出端，所述第四电阻的第二端、电容的第二端、稳压二极管的阳极均接地。

5.如权利要求1至3任一项所述的调光信号处理系统，其特征在于，所述信号控制单元包括：用于将所述模拟电压转换成数字信号的ADC模块和用于将所述数字信号换算成初级PWM信号的PWM计算模块。

6.如权利要求5所述的调光信号处理系统，其特征在于，所述信号处理单元将所述调光信号转换成0-5V的模拟电压输出，所述信号控制单元按照以下规律将所述模拟电压转换成初级PWM信号：

当所述模拟电压小于0.5V时，所述初级PWM信号为0%；

当所述模拟电压不小于0.5V且不大于0.7V时，所述初级PWM信号为1%；

当所述模拟电压在0.7V至5V之间时，所述初级PWM信号在1%至100%范围内呈线性化增加。

7.如权利要求5所述的调光信号处理系统，其特征在于，所述线性修正单元按照以下规律线性化修正所述初级PWM信号：

所述初级PWM信号在0%至30%时，所述PWM控制信号为初级PWM信号的0.75倍；

所述初级PWM信号在超过30%又至不到80%之间的范围时直接输出；

所述初级PWM信号在80%至100%时，所述PWM控制信号为初级PWM信号的2倍。