CN107071967A - 一种led调光控制电路及调光控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED调光控制电路及调光控制方法,包括电源开关、方波输出电路、计数器、初级电流峰值检测电路、驱动电路、开关管及检流电阻,所述计数器的输出端连接初级电流峰值检测电路的输入端;所述初级电流峰值检测电路包括基准电压选择器和检测比较器;检测比较器的同向输入端接基准电压选择器的输出端,检测比较器的输出端接驱动电路的输入端,驱动电路的输出端连接开关管栅极,开关管源极接检流电阻一端,检流电阻另一端接负载;开关管的源极与检流电阻的连接处引出检测信号线接至检测比较器的反向输入端。本发明的LED调光控制电路简化了现有的调光控制电路的结构、节省了成本。
Description
技术领域
本发明涉及LED控制领域,尤其涉及一种LED调光控制电路及调光控制方法。
背景技术
随着节能减排和绿色环保意识的不断增强,LED照明的市场迅速扩大,替换了原有的白炽灯市场。如果想对LED照明用灯亮度进行调光,最常用的亮度控制方式就是采用可控硅调光方式以及PWM调光方式。以上两种调光方式都需要增加一定的外部器件,可控硅调光需要增加可控硅斩波器件以及芯片增加的可控硅检测端口;PWM调光则需要增加PWM信号发生芯片配合。
以上的所述的两种调光方式需要增加一定的配合器件才能实现调光目的,从而使LED控制系统复杂化,成本也随之增加。
发明内容
发明目的:为了简单方便地调节LED照明用灯亮度,本发明提供一种LED调光控制电路。
本发明的另一目的是提供一种LED调光控制方法。
技术方案:一种LED调光控制电路,包括电源开关、方波输出电路、计数器、初级电流峰值检测电路、驱动电路、第一开关管M1及检流电阻R2,所述方波输出电路用于根据电源开关动作产生方波信号;所述计数器用于累计方波的个数并输出二进制信号;所述计数器的输出端连接初级电流峰值检测电路的输入端;所述初级电流峰值检测电路包括基准电压选择器和检测比较器;基准电压选择器用于根据二进制信号选择基准电压,检测比较器的同向输入端接基准电压选择器的输出端,检测比较器的输出端接驱动电路的输入端,驱动电路的输出端连接第一开关管M1栅极,第一开关管M1源极接检流电阻R2一端,检流电阻R2另一端接负载;第一开关管M1的源极与检流电阻R2的连接处引出检测信号线接至检测比较器的反向输入端。
进一步的,还包括开关频率占空比控制电路,所述开关频率占空比控制电路用于根据二进制信号调整开关管的通断时间;开关频率占空比控制电路包括占空比选择器和电流计算器,所述占空比选择器用于根据二进制信号选择占空比,占空比选择器的输出端接电流计算器的输入端,所述电流计算器包括第二开关管M2、第三开关管M3、第一电流源A1、第二电流源A2及电容C1,第二开关管M2的漏极连接第一电流源A1,第二开关管M2的栅极与第三开关管M3的栅极连接,第二开关管M2的源级与第三开关管M3的漏极均与电容C1的一端连接,第三开关管M3的源级通过第二电流源A2与电容C1的另一端连接;第二开关管M2的源级为电流计算器的输出端,且与驱动电路的输入端连接。
进一步的,所述计数器包括计数电路和编码器,所述计数电路用于累加方波输出电路输出的方波信号,所述编码器将累加结果编译成二进制信号。
进一步的,所述基准电压选择器为数据选择器,数据选择器包括选择控制端、输入端和输出端,选择控制端接二进制信号,输入端输入不同的基准电压,输出端用于输出选择的基准电压。
进一步的,所述占空比选择器为数据选择器,数据选择器包括选择控制端、输入端和输出端,选择控制端接二进制信号,输入端输入不同的占空比,输出端用于输出选择的占空比并将占空比传递给电流计算器。
一种LED调光控制方法,包括以下步骤:
(1)方波电路根据电源开关动作输出方波信号,计数器对方波信号的方波个数进行计数,并将方波个数转换为二进制信号;
(2)所述二进制信号传输给初级峰值电流检测电路中的基准电压选择器,基准电压选择器根据二进制信号选择不同的基准电压输出,检测比较器采集检流电阻上的压降,并将所述检流电阻上的压降与基准电压进行比较,若检流电阻上的压降大于基准电压,则控制驱动器关断开关管;若检测电流上的压降高于基准电压,则控制驱动器开通开关管。
进一步的,还包括控制占空比的步骤:所述二进制信号同时传输给开关频率占空比电路中的占空比选择器,占空比选择器根据二进制信号选择不同的占空比,电流计算器根据检流电阻上的压降计算导通时间,并根据占空比与导通时间计算整个开关周期的时间,根据导通时间以及开关周期的时间控制驱动器开断开关管。
进一步的,所述方波电路产生方波的方法为:设定第一阈值和第二阈值,且第一阈值小于第二阈值,从电压低于第一阈值后至再次上升高于第二阈值,输出有效方波。
有益效果:相比较现有技术,本发明提供的一种LED调光控制电路,简化了现有的调光系统,降低了LED调光控制系统的成本;通过初级电流峰值检测电路和开关频率占空比控制电路综合调节输出电流的大小,从而调节负载LED的亮度,根据需要增加或降低LED亮度,起到节能环保的效果。
本发明提供的一种LED调光控制方法,通过根据电源开关动作的频率设定不同的基准电压,利用检测比较器将检测电压与基准电压相比较控制开关管的通断以调节输出电流的大小,从而达到调节LED亮度的目的,方法简单,容易操作。利用开关频率占空比选择电路选择不同的占空比起到辅助效果,使控制更加准确,效果更好。
附图说明
图1为本发明中LED调光控制电路的原理框图;
图2为本发明中方波输出电路输出方波的原理框图;
图3为本发明中初级电流峰值检测电路的原理框图;
图4为本发明中开关频率占空比控制电路的原理图;
图5为本发明中开关频率占空比控制电路中电容C1上的压降以及第一开关管的通断关系图;
图6为本发明中计数器的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示,LED调光控制电路包括电源开关、方波输出电路、计数器1、初级电流峰值检测电路2、驱动电路3、第一开关管M1及检流电阻R2,所述方波输出电路用于根据电源开关动作产生方波信号,产生方波信号的原理图见图2;所述计数器1用于累计方波的个数并输出二进制信号;所述计数器1的输出端连接初级电流峰值检测电路2的输入端;如图3所示,所述初级电流峰值检测电路2包括基准电压选择器21和检测比较器22;基准电压选择器21用于根据二进制信号选择基准电压,检测比较器22的同向输入端接基准电压选择器的输出端,检测比较器22的输出端接驱动电路3的输入端,驱动电路3用于驱动第一开关管M1的通断,驱动电路3的输出端连接第一开关管M1栅极,第一开关管M1源极接检流电阻R2一端,检流电阻R2另一端接负载;第一开关管M1的源极与检流电阻R2的连接处引出检测信号线接至检测比较器22的反向输入端。当第一开关管M1开通后检测比较器22比较基准电压和检流电阻R2上的压降,检流电阻R2上的压降随初级峰值电流的逐渐增大而增大,当其压降大于检测比较器22正端的基准电压时,控制第一开关管M1关断。
还包括开关频率占空比控制电路4,如图4所示,所述开关频率占空比控制电路4用于根据二进制信号调整第一开关管M1的通断时间;开关频率占空比控制电路4包括占空比选择器41和电流计算器42,所述占空比选择器41用于根据二进制信号选择占空比,占空比选择器41的输出端接电流计算器42的输入端,所述电流计算器42包括第二开关管M2、第三开关管M3、第一电流源A1、第二电流源A2及电容C1,第二开关管M2的漏极连接第一电流源A1,第二开关管M2的栅极与第三开关管M3的栅极连接,第二开关管M2的源级与第三开关管M3的漏极均与电容C1的一端连接,第三开关管M3的源级通过第二电流源A2与电容C1的另一端连接;第二开关管M2的源级为电流计算器42的输出端,且与驱动电路3的输入端连接,控制第一开关管M1关断。
开关频率占空比控制电路4的具体电路工作原理为:所述电流计算器42采样第一开关管M1导通的时间长度,也就是从第一开关管M1开通后到检测比较器控制第一开关管M1关断的那一时间段;通过采样到的时间以及二进制信号选择的占空比,计算得到第一开关管M1整个开关的周期的时间,并在相应的时间到达时,控制第一开关管M1导通,以进入下一工作周期。
图5中的第二开关管M2跟随第一开关管M1处于相同状态,当第一开关管M1处于导通状态时,通过逻辑电路控制第二开关管M2同处于相同的导通状态。在第一开关管M1导通初期,第二开关管M2开始导通,固定电流源即第一电流源A1通过第二开关管M2对电容C1充电,电容C1压降从初始值V1开始上升且在第一开关管M1的导通时段内电容C1上的压降持续上升。当受控于初级电流峰值检测电路2的第一开关管M1关闭之后,第二开关管M2同样关闭,电容C1的压降达到V2;以此同时,第三开关管M3开启,第三开关管M3对电容C1放点,电容C1压降由V2值开始下降。由编码器选择的不同占空比选择信号有与之相对应的放电电流源即第二电流源A2,通过第二电流源A2持续放电,当电容C1的压降降低到V1初始值时,产生控制信号控制第一开关管M1进入导通状态,以此往复。
比如:在占空比选择器41选择了50%占空比时,电路中的充电电流和放电电流相等,根据公式CV=IT,可以得到第一开关管M1的导通时间和关闭时间相等,得到其导通时间占开关周期时间的50%。当占空比选择器41选择了其他的占空比时,放电电流改变,C1电容由V2电压降低到V1的时间改变,其导通时间占开关周期的比例得到改变。
如图6所示,所述计数器1包括计数电路11和编码器12,所述计数电路11用于累加方波输出电路输出的方波信号,所述编码器将累加结果编译成二进制信号。
采用LED调光控制电路的LED调光控制方法,包括以下步骤:
(1)方波电路根据电源开关动作输出方波信号,计数器1对方波信号的方波个数进行计数,并将方波个数转换为二进制信号;
(2)所述二进制信号传输给初级峰值电流检测电路2中的基准电压选择器21,基准电压选择器21根据二进制信号选择不同的基准电压输出,检测比较器22采集检流电阻R2上的压降,并将所述检流电阻R2上的压降与基准电压进行比较,若检流电阻R2上的压降大于基准电压,则控制驱动器3关断第一开关管M1;若检测电流R2上的压降高于基准电压,则控制驱动器开通第一开关管M1。
所述二进制信号同时传输给开关频率占空比电路4中的占空比选择器41,占空比选择器41根据二进制信号选择不同的占空比,电流计算器42根据检流电阻R2上的压降计算导通时间,并根据占空比与导通时间计算整个开关周期的时间,根据导通时间以及开关周期的时间控制驱动器3开断第一开关管M1。
所述方波电路产生方波的方法为:设定第一阈值和第二阈值,且第一阈值小于第二阈值,从电压低于第一阈值后至再次上升高于第二阈值,输出有效方波。
LED调光控制电路通过电源开关控制系统的导通与关断,方波输出电路根据电源电压的升降产生方波信号,计数器1中的计数电路11累计方波信号的高电平次数,将累计得到的信号作为控制信号,编码器12对控制信号进行编码,得到对应的二进制信号;初级电流峰值检测电路2包括基准电压选择器21与检测比较器22,基准电压选择器21根据二进制信号选择对应的基准电压,检测比较器22比较检流电阻R2的电压以及基准电压的大小,检测出高于基准电压的部分为初级电流的峰值部分;开关频率占空比控制电路4包括占空比选择器41和电流计算器42,所述占空比选择器41根据二进制编码选择对应的占空比例,将选择的占空比例输入电流计算器42,电流计算器42通过采样计算导通时间,并根据选择的占空比例计算开关周期时间。驱动电路3接收初级电流峰值检测电路2和开关频率占空比控制电路4输出的信号,并控制第一开关管M1的开关状态,包括开关周期和占空比,从而实现对负载LED灯亮度的调节。
图2为本实施例方波信号产生的原理图,其中第一阈值为Vth1,第二阈值为Vth2,从电网电压下降低于第一阈值电压Vth1后,至再次上升高于第二阈值电压Vth2时,输出有效方波信号。
LED驱动电路的输出电流计算公式为式(1),其中Toff为关断时间,T为开关周期,A为占空比更改的比例参数,VREF为基准电压,RCS为检流电阻R2,B为基准电压更改的比例参数。当式(1)中各项参数保持不变时,系统输出电流保持恒定。而当电源开关产生开关动作时,方波输出电路根据开关动作输出方波信号,计数器累加方波个数,编码器将信号编制成二进制编码信号,A、B参数按照对应的二进制编码信号更改为固定的比例参数,对输出电流进行调节。
本实施例采用初级电流峰值检测电路与开关频率占空比调节电路共同工作,调节LED的亮度效果更好。也可以仅采用初级电流峰值检测电路或者开关频率占空比控制电路,同样可以调节LED的亮度。
以上所述仅为本发明的一种实例,并不用以限制本发明,凡在本发明原理之上所作的修改,等同替换和改进,均包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种LED调光控制电路,其特征在于,包括电源开关、方波输出电路、计数器、初级电流峰值检测电路、驱动电路、第一开关管M1及检流电阻R2,所述方波输出电路用于根据电源开关动作产生方波信号;所述计数器用于累计方波的个数并输出二进制信号;所述计数器的输出端连接初级电流峰值检测电路的输入端;所述初级电流峰值检测电路包括基准电压选择器和检测比较器;基准电压选择器用于根据二进制信号选择基准电压,检测比较器的同向输入端接基准电压选择器的输出端,检测比较器的输出端接驱动电路的输入端,驱动电路的输出端连接第一开关管M1栅极,第一开关管M1源极接检流电阻R2一端,检流电阻R2另一端接负载;第一开关管M1的源极与检流电阻R2的连接处引出检测信号线接至检测比较器的反向输入端。
2.根据权利要求1所述的LED调光控制电路,其特征在于,还包括开关频率占空比控制电路,所述开关频率占空比控制电路用于根据二进制信号调整开关管的通断时间;开关频率占空比控制电路包括占空比选择器和电流计算器,所述占空比选择器用于根据二进制信号选择占空比,占空比选择器的输出端接电流计算器的输入端,所述电流计算器包括第二开关管M2、第三开关管M3、第一电流源A1、第二电流源A2及电容C1,第二开关管M2的漏极连接第一电流源A1,第二开关管M2的栅极与第三开关管M3的栅极连接,第二开关管M2的源级与第三开关管M3的漏极均与电容C1的一端连接,第三开关管M3的源级通过第二电流源A2与电容C1的另一端连接;第二开关管M2的源级为电流计算器的输出端,且与所述驱动电路的输入端连接。
3.根据权利要求1或2所述的LED调光控制电路,其特征在于,所述计数器包括计数电路和编码器,所述计数电路用于累加方波输出电路输出的方波信号,所述编码器将累加结果编译成二进制信号。
4.根据权利要求1或2所述的LED调光控制电路,其特征在于,所述基准电压选择器为数据选择器,数据选择器包括选择控制端、输入端和输出端,选择控制端接二进制信号,输入端输入不同的基准电压,输出端用于输出选择的基准电压。
5.根据权利要求2所述的LED调光控制电路,其特征在于,所述占空比选择器为数据选择器,数据选择器包括选择控制端、输入端和输出端,选择控制端接二进制信号,输入端输入不同的占空比,输出端用于输出选择的占空比并将占空比传递给电流计算器。
6.如权利要求1至5任一的LED调光控制电路的LED调光控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)方波电路根据电源开关动作输出方波信号,计数器对方波信号的方波个数进行计数,并将方波个数转换为二进制信号;
(2)所述二进制信号传输给初级峰值电流检测电路中的基准电压选择器,基准电压选择器根据二进制信号选择不同的基准电压输出,检测比较器采集检流电阻上的压降,并将所述检流电阻上的压降与基准电压进行比较,若检流电阻上的压降大于基准电压,则控制驱动器关断开关管;若检测电流上的压降高于基准电压,则控制驱动器开通开关管。
7.根据权利要求6所述的调光控制方法,其特征在于,还包括控制占空比的步骤:
所述二进制信号同时传输给开关频率占空比电路中的占空比选择器,占空比选择器根据二进制信号选择不同的占空比,电流计算器根据检流电阻上的压降计算导通时间,并根据占空比与导通时间计算整个开关周期的时间,根据导通时间以及开关周期的时间控制驱动器开断开关管。
8.根据权利要求6所述的调光控制方法,其特征在于,所述方波电路产生方波的方法为:设定第一阈值和第二阈值,且第一阈值小于第二阈值,从电压低于第一阈值后至再次上升高于第二阈值,输出有效方波。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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