CN106937432A - 一种用于数字控制的调光电路 - Google Patents

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Abstract

一种用于数字控制的调光电路，包括两个输出端，一个电压采样单元，一个误差放大器，一个阻抗变换单元，以及一个MCU电压发生单元。所述MCU电压发生单元用于设定所述调光电路的输出电压。所述误差放大器用于比较所述电压采样单元所采集到的电压与所述MCU电压发生单元所设定的电压。所述阻抗变换单元用于根据所述误差放大器的输出调节变换其阻值以使所述调光电路的输出电压与MUC电压发生单元所设定的输出电压相等。通过所述误差放大器对调光电路中的电压与所设定的电压的比较，形成了一种负反馈环路，电路的稳定性提高。同时使用所述MCU电压发生单元使得该调光电路在经用户编程控制后，可以自动完成用户所需要的LED灯具的输出，实现智能控制。

Description

一种用于数字控制的调光电路
技术领域
本发明涉及一种照明设备领域，特别是一种用于数字控制的调光电路。
背景技术
在节能环保的背景下，LED灯具因其具有出光效率高、聚光性能好而越来越多地应用于居家、商业照明领域。在诸如展览馆，珠宝店、博物馆等场所中，通常会有一些用于放置展览物的展览柜。同时，由于灯具使用环境的不同，或者同一环境下外界光线的强度不同，需要对LED灯具的出光强度进行调节，因此，需要调光器来调节LED灯具的驱动电源的输出功率。通常有两种方式来调光，一种是直接接电阻的方式，另一种通过电位器来手动调节。
对于直接接电阻的方式，该方式最简单也最直接，但存在的问题最多，因为不同的电源厂家所做出的电源在1-10伏上的输出电流大小各有差异，所以所选的电位器不合适的话不是调光死区大就是调光达不到最大的亮度。另外，对于1-10伏调光系统上一般要并接多个电源，这将导致单纯的电位器几乎是不能使用。对于另一种方式，该方式一般是通过三极管配合电位器来调节分压电阻上的电压大小来实现。这两种方式都利用电位器来实现调光，但随着智能化的发展，交互界面越来越多，这是电位器所不能解决的，因为电位器总是需要人工来操作。因此，业界开始使用MCU((Microcontroller Unit，微控制单元)来实现将用户想输出的电压转换到1-10伏调光总路线上。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种使用微控制单元作为调光输入的用于数字控制的调光电路。
一种用于数字控制的调光电路包括两个输出端，一个设置在所述两个输出端的电压采样单元，一个与该电压采样单元电性连接的误差放大器，一个电性连接在所述误差放大器的输出端的阻抗变换单元，以及一个电性连接在所述误差放大器的输入端的MCU电压发生单元。所述电压采样单元用于采集所述两个输出端之间的电压。所述MCU电压发生单元用于设定所述调光电路的输出电压。所述误差放大器用于比较所述电压采样单元所采集到的电压与所述MCU电压发生单元所设定的电压。所述阻抗变换单元用于根据所述误差放大器的输出调节变换其阻值以使所述调光电路的输出电压与MUC电压发生单元所设定的输出电压相等。
与现有技术相比，通过所述误差放大器对调光电路中的电压与所设定的电压的比较，形成了一种负反馈环路，电路的稳定性提高。同时使用所述MCU电压发生单元使得该调光电路在经用户编程控制后，可以自动完成用户所需要的LED灯具的输出，实现智能控制。
附图说明
以下结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1为本发明提供的一种用于数字控制的调光电路的原理框图。
图2为图1的用于数字控制的调光电路的第一实施例的电路图之一。
图3为图1的用于数字控制的调光电路的第一实施例的电路图之二。
图4为图1的用于数字控制的调光电路的第二实施例的电路图之一。
图5为图1的用于数字控制的调光电路的第二实施例的电路图之二。
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。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。
请参阅图1、图2及图3，其为本发明提供的一种用于数字控制的调光电路100的原理框图及第一实施例的电路图。所述用于数字控制的调光电路100包括两个输出端10，一个设置在所述两个输出端10的电压采样单元11，一个与该电压采样单元11电性连接的误差放大器12，一个电性连接在所述误差放大器12的输出端的阻抗变换单元13，以及一个电性连接在所述误差放大器的输入端的MCU电压发生单元14。所述用于数字控制的调光电路100用于控制LED灯具的驱动电源的输出功率，因此所述两个输出端10与该驱动电源电性连接，而该驱动电源与LED灯具电性连接以为该LED灯具提供合规的电能。
所述两个输出端10可以根据不同的应用场合使用不同的连接方式，如在有线控制的驱动电源中，该两个输出端10可以为两根导线。而在无线控制的驱动电源中，该两个输出端10可以为蓝牙、DALI、红外线等的发射装置。在第一实施例中，仅为了说明本发明的结构及工作原理，所述两个输出端10为两根导线，该两根导线可以直接与用于为LED灯具提供电源的驱动电源电性连接以控制该驱动电源的输出功率。可以理解的是，由于所述蓝牙、DALI及红外线为现有技术，其输出端也应为本领域技术人员所习知，在此就不一一赘述。
所述电压采样单元11用于采集所述两个输出端10的输出电压，其两个串联在串联在所述两个输出端10之间的电阻R1，R2。通过采集分压到电阻R1或R2上的电压即可知道所述两个输出端10之间的电压。
所述误差放大器12可以为一个运算放大器，其接收所述电压采样单元11及MCU电压发生单元14传输过来的电压值，并对其作比较，然后将比较后的值经放大后传输给阻抗变换单元13。在第一实施例中，所述误差放大器12的同相输入端电性连接在所述电压采样单元11的两个电阻R1、R2之间，以采集所述两个输出端10之间的电压。所述误差放大器12的反相输入端与所述MCU电压发生单元14电性连接以接收其所输出的用户设定电压值。运算放大器作为一种现胡元器件，为本领域技术人员所习知，其工作原理就不必详述。所述运算放大器对所述来自电压采样单元11与MCU电压发生单元14的电压进行比较并作差值，然后输出到输出端。
所述阻抗变换单元13包括一个电阻R3和一个与该电阻R3电性连接的NPN型三极管Q1，用于根据所述误差放大器12的输出调节变换其阻值以使所述调光电路100的输出电压与MUC电压发生单元14所设定的输出电压相等。所述电阻R3电性连接在所述误差放大器12与三极管Q1之间，用于保护所述三极管Q1。所述三极管Q1的基极与所述电阻R3电性连接，集电极与两个输出端10中的一个电性连接，发射极接地。请参阅图2，来详细解释一下该阻抗变换单元13的工作原理。该阻抗变换单元13在两种情况下将启动工作，一种情况是当整个照明电路中，增加或减小了若干个驱动电源，即增加或减小了照明电路中LED灯具，另一种情况是所述MCU电压发生单元14所设定的电压值发生了变化，即增大或减小。在这两种情况下，所述阻抗变换单元13的工作原理是一样，因此，在此仅以在整个照明电路中增加了若干个驱动电源为例来说明所述阻抗变换单元13的工作原理。假设流过三极管Q1的CE极的电流为Ic，流过BE极的电流为Ib，对于三极管来说，Ic正比于Ib是众所周知的，即Ic＝βIb。再假设三极管Q1的CE极之间的阻抗为Rce，电压为Uce，因此Rce＝Uce/Ic＝Uce/βIb。当在整个照明电路增加了若干个驱动电源时，流入该调光电路100的Ic将增加，因此Uce将增加，通过电压采样单元11的采样，所述误差放大器12的相同输入端的电压将增大，而与MCU电压发生单元14相连的反相输入端的电压不变，因此该误差放大器12的输入端之间的电压差ΔU将增大，进而使得该误差放大器12的输出端的电压Uc将增大，同时，该Uc是经过所述误差放大器12放大后输出电压Uc，比如1000倍。因此该放大后Uc相对于Uce来说，Uce可以认为没有变化，即没有调整。而Ib＝(Uc-0.7)/R3，因此Ib将增大。因为Rce＝Uce/Ic＝Uce/βIb，所以Rce将减小，从而可以达到调整变换的目的。因为Rce减小，可以使Uce减小，从而使所述调光电路100的输出保持不变。同理，当所述MCU电压发生单元14的输出电压变化时，如增大，该电路的工作原理也如上所述，Rce将增大，从而使得Uce相应增大，达到调整的目的。
所述MCU电压发生单元14所产生的信号可以PWM信号或者是DA信号。当所述MCU电压发生单元14所产生的信号为PWM信号时，所述MCU电压发生单元14包括一个电阻R4，一个电容C1，以及一个PWM信号发生器。所述电阻R4串联在所述PWM信号发生器与误差放大器12之间，所述电容C1电性连接在电阻C1与地之间。当所述MCU电压发生单元14所产生的信号为DA信号时，所述MCU电压发生单元14包括两个电阻R5、R6和一个DA信号发生器。所述两个电阻R5、R6串联在所述DA信号发生器与地之间，所述误差放大器12的反相输入端电性连接在所述两个电阻R5、R6之间。所述的PWM信号发生器与DA信号发生器皆为MCU，即其为微控制单元，其可以由用户进行编程控制，在工作时，其可以在用户的预先设定下，在不同时期自行输出相同或不同的电压设定值。可以理解的是，当该MCU电压发生单元14输出相同的电压设定值时，则表示不需要对LED灯具的输出如亮度、颜色等进行调整，当输出不同的电压设定值时，则表示需要对LED灯具的输出如亮度、颜色等进行调整。在第一实施例中，所述MCU电压发生单元14所产生的信号为PWM信号。可以理解的是，所述PWM信号发生器及DA信号发生器作为一种为本领域技术人员所习知的器件，在此不必详细解释。
与现有技术相比，通过所述误差放大器12对调光电路中的电压与所设定的电压的比较，形成了一种负反馈环路，电路的稳定性提高。同时使用所述MCU电压发生单元14使得该调光电路100在经用户编程控制后，可以自动完成用户所需要的LED灯具的输出。
请参阅图4及图5，为本发明第二实施例所提供的用于数字控制的调光电路200的电路图。所述用于数字控制的调光电路200包括两个输出端20，一个设置在所述两个输出端20的电压采样单元21，一个与该电压采样单元21电性连接的误差放大器22，一个电性连接在所述误差放大器22的输出端的阻抗变换单元23，以及一个电性连接在所述误差放大器22的输入端的MCU电压发生单元24。
该第二实施例与第一实施例之间的区别仅在于所述误差放大器22与误差放大器12的电路组成不同，所述第二实施例的误差放大器22由模拟电路构成，其包括三个三极管Q1、Q2、Q3和三个电阻R3、R7、R8。所述电阻R3的一端电性连接在三极管Q1、Q2的发射极，另一端与整个调光电路200的供电端电性连接，三极管Q1的基极与电压采样单元21电性连接，集电极接地。三极管Q2的基极接地，集电极电性连接三极管Q3的基极，电阻R1电性连接在三极管Q3的基极与地之间，电阻R8的一端与一个输出端10电性连接，另一端与三极管Q3的集电极电性连接，三极管Q3的发射极接地。
所述阻抗变换单元23为一个PNP型三极管。该PNP型三极管的基极与三极管Q3的集电极电性连接，发射极与一个输出端电性连接，集电极接地。该阻抗变换单元23的工作原理与阻抗变换单元13一样，在此不再赘述。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种用于数字控制的调光电路，其特征在于：所述用于数字控制的调光电路包括两个输出端，一个设置在所述两个输出端的电压采样单元，一个与该电压采样单元电性连接的误差放大器，一个电性连接在所述误差放大器的输出端的阻抗变换单元，以及一个电性连接在所述误差放大器的输入端的MCU电压发生单元，所述电压采样单元用于采集所述两个输出端之间的电压，所述MCU电压发生单元用于设定所述调光电路的输出电压，所述误差放大器用于比较所述电压采样单元所采集到的电压与所述MCU电压发生单元所设定的电压，所述阻抗变换单元用于根据所述误差放大器的输出调节变换其阻值以使所述调光电路的输出电压与MUC电压发生单元所设定的输出电压相等。
2.如权利要求1所述的用于数字控制的调光电路，其特征在于：所述电压采样单元包括两个串联在所述两个输出端之间的电阻，所述误差放大器电性连接在所述两个电阻之间。
3.如权利要求1所述的用于数字控制的调光电路，其特征在于：所述误差放大器为一个运算放大器，该运算放大器的正极与所述电压采样单元电性连接，所述运算放大器的负极与MCU电压发生单元电性连接，所述运算放大器的输出与阻抗变换单元电性连接。
4.如权利要求3所述的用于数字控制的调光电路，其特征在于：所述阻抗变换单元包括一个电阻和一个与该电阻电性连接的NPN型三极管，该电阻电性连接在所述误差放大器与三极管之间，所述三极管的基极与所述电阻电性连接，集电极与两个输出端中的一个电性连接，发射极接地。
5.如权利要求1所述的用于数字控制的调光电路，其特征在于：所述MCU电压发生器产生的电压信号为PWM信号或DA信号。
6.如权利要求1所述的用于数字控制的调光电路，其特征在于：所述MCU电压发生器产生的电压信号为PWM信号，该MCU电压发生器包括一个电阻、一个电容、以及一个PWM信号发生器，所述电阻串联在所述PWM信号发生器与误差放大器之间，所述电容连接在电阻与地之间。
7.如权利要求1所述的用于数字控制的调光电路，其特征在于：所述MCU电压发生器产生的电压信号为DA信号，该MCU电压发生器包括两个电阻和一个DA信号发生器，所述两个电阻串联在所述DA信号发生器与地之间，所述误差放大器的一个输入端电性连接在两个电阻之间。
8.如权利要求1所述的用于数字控制的调光电路，其特征在于：所述误差放大器由模拟电路构成，其包括三个三极管Q1、Q2、Q3和三个电阻R1、R2、R3，所述电阻R3的一端电性连接在三极管Q1、Q2的发射极，另一端与供电端电性连接，三极管Q1的基极与电压采样单元电性连接，集电极接地，三极管Q2的基极接地，集电极电性连接三极管Q3的基极，电阻R1电性连接在三极管Q3的基极与地之间，电阻R2的一端与一个输出端电性连接，另一端与三极管Q3的集电极电性连接，三极管Q3的发射极接地。
9.如权利要求8所述的用于数字控制的调光电路，其特征在于：所述阻抗变换器为一个PNP型三极管，该PNP型三极管的基极与三极管Q3的集电极电性连接，发射极与一个输出端电性连接，集电极接地。
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