CN107666741B - 一种pwm调光电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及自动控制领域，尤其涉及一种PWM调光电路，应用于LED发光模组，包括：降压模块，包括一电压输入口和一电压输出口；降压模块将调光电压降压为一控制电压；控制模块；控制模块预设有一处理模型，控制模块根据控制电压通过处理模型得到一对应占空比的脉冲控制信号；控制模块通过输出引脚将脉冲控制信号输出；MOS管，MOS管的栅极与输出引脚连接，以在脉冲控制信号的控制下进行导通；MOS管的漏极连接LED发光模组，以控制LED发光模组进行发光；其中，处理模型具有指数曲线的输入输出特性规律，使得脉冲控制信号与控制电压的对应关系呈指数曲线特性；输出特性符合用户的人眼观察舒适度，调控平顺，产品用户体验佳。

Description

一种PWM调光电路
技术领域
本发明涉及自动控制领域，尤其涉及一种PWM调光电路。
背景技术
PWM(Pulse Width Modulation脉冲宽度调制，简称PWM)控制技术是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
现有的PWM调光电路一般是通过不同的输入电压进行调光，输入电压越大电源的发光强度越强，而且输入电压和控制发光强度的输出电流之间往往存在线性关系，这样的输出特性往往不符合用户的人眼观察舒适度，调控平顺度差，导致产品用户体验差。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种PWM调光电路，应用于LED发光模组，其中，包括：
降压模块，包括一电压输入口和一电压输出口；
所述电压输入口用于接收外部输入的调光电压；
所述降压模块将所述调光电压降压为一控制电压，并将所述控制电压从所述电压输出口输出；
控制模块，包括一输入引脚和一输出引脚；
所述输入引脚与所述电压输出口连接，用于接收所述控制电压；
所述控制模块预设有一处理模型，所述控制模块根据所述控制电压通过所述处理模型得到一对应占空比的脉冲控制信号；
所述控制模块通过所述输出引脚将所述脉冲控制信号输出；
MOS管，所述MOS管的栅极与所述输出引脚连接，以在所述脉冲控制信号的控制下进行导通；
所述MOS管的漏极连接所述LED发光模组，以控制所述LED发光模组进行发光；
其中，所述处理模型具有指数曲线的输入输出特性规律，使得所述脉冲控制信号与所述控制电压的对应关系呈所述指数曲线特性。
上述的PWM调光电路，其中，所述控制模块还包括一检测引脚；
所述检测引脚与所述MOS管的源极连接，用于检测所述MOS管的源极上的电流；
所述控制模块于所述检测引脚检测到的所述MOS管的源极上的电流在一预设时间内持续高于一预设电流时，停止所述输出引脚输出的所述脉冲控制信号。
上述的PWM调光电路，其中，所述处理模型具有一预设分辨率，所述处理模型根据所述预设分辨率处理所述控制电压。
上述的PWM调光电路，其中，所述预设分辨率为254。
上述的PWM调光电路，其中，所述控制模块于接收的所述控制电压的波动在一预设范围内时，保持输出的所述脉冲控制信号不变；以及
于接收的所述控制电压的波动超出所述预设范围时，根据所述控制电压通过所述处理模型重新获得对应占空比的所述脉冲控制信号。
上述的PWM调光电路，其中，所述预设范围为[-10mV,+10mV]。
上述的PWM调光电路，其中，所述指数曲线的底数为10。
上述的PWM调光电路，其中，所述降压模块的降压比为2:1。
上述的PWM调光电路，其中，所述降压模块中包括一稳压二极管，用于对所述调光电压进行稳压。
上述的PWM调光电路，其中，所述MOS管的栅极和源极之间连接有一电阻。
有益效果：本发明提出的一种PWM调光电路，输出特性符合用户的人眼观察舒适度，调控平顺，产品用户体验佳。
附图说明
图1为本发明一实施例中PWM调光电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
如图1所示，在一个较佳的实施例中，提出了一种PWM调光电路，应用于LED(light-emitting diode发光二极管，简称LED)发光模组，其中，可以包括：
降压模块10，包括一电压输入口IN1和一电压输出口OUT1；
电压输入口IN1用于接收外部输入的调光电压；
降压模块10将调光电压降压为一控制电压，并将控制电压从电压输出口OUT1输出；
控制模块20，包括一输入引脚GP4和一输出引脚GP2；
控制模块20的输入引脚GP4与降压模块10的电压输出口OUT1连接，用于接收控制电压；
控制模块20预设有一处理模型，控制模块20根据控制电压通过处理模型得到一对应占空比的脉冲控制信号；
控制模块20通过输出引脚GP2将脉冲控制信号输出；
MOS(Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体，简称MOS)管Q1，MOS管Q1的栅极与控制模块20的输出引脚GP2连接，以在脉冲控制信号的控制下进行导通；
MOS管Q1的漏极连接LED发光模组，以控制LED发光模组进行发光；
其中，处理模型具有指数曲线的输入输出特性规律，使得脉冲控制信号与控制电压的对应关系呈指数曲线特性。
上述技术方案中，指数曲线的输入输出特性规律的处理模型可以通过以下设置得到：
Figure BDA0001431137470000041
式中，n为控制电压，X(n)为控制电压n对应的脉冲控制信号的占空比，则n+1的控制电压下，脉冲控制信号的占空比为X(n+1)，在以上公式的限定下，脉冲控制信号与控制电压的对应关系呈指数曲线特性(底数大于1)，此时，例如在LED发光模组灯灭的情况下提高亮度，会有一个逐渐提高的斜率，不会出现亮度提高太快的情况，或者在LED发光模组满额功率发光的情况下降低亮度，会有一个快速降低的斜率，不会出现亮度无法迅速降低的情况，是更有效的更符合人眼特性的调光方式；其中MOS管Q1的漏极可以作为连接LED发光模组的输出连接点OUT2；控制模块20的型号可以为具有AD检测功能的8脚MCU单片机。
在一个较佳的实施例中，控制模块20还可以包括一检测引脚GP1；
控制模块20的检测引脚GP1与MOS管Q1的源极连接，用于检测MOS管Q1的源极上的电流；
控制模块20于检测引脚GP1检测到的MOS管Q1的源极上的电流在一预设时间内持续高于一预设电流时，停止输出引脚GP2输出的脉冲控制信号，从而对LED发光模组进行短路和过载保护。
在一个较佳的实施例中，处理模型具有一预设分辨率，处理模型根据该预设分辨率处理控制电压。
上述实施例中，优选地，预设分辨率可以为254。
上述技术方案中，控制模块20检测模拟信号的分辨率可以是10位的，因此对于模拟信号的控制电压地检测精度对应为1/1024，当控制电压的范围在0.5～5.0V时，精度为1mV。
在一个较佳的实施例中，控制模块20于接收的控制电压的波动在一预设范围内时，保持输出的脉冲控制信号不变；以及
于接收的控制电压的波动超出预设范围时，根据控制电压通过处理模型重新获得对应占空比的脉冲控制信号。
上述技术方案能够忽略检测到的控制电压的波纹情况，从而抑制LED发光模组的灯闪情况。
上述实施例中，优选地，预设范围可以为[-10mV,+10mV]。
在一个较佳的实施例中，指数曲线的底数可以为10。
在一个较佳的实施例中，降压模块10的降压比可以为2:1。
在一个较佳的实施例中，降压模块10中包括一稳压二极管D1，用于对调光电压进行稳压。
在一个较佳的实施例中，MOS管Q1的栅极和源极之间连接有一电阻R1。
具体地，降压模块10中还可以包括与电压输入口IN1连接的电阻R2，电阻R2背向电压输入口IN1的一端连接一电阻R3形成一第一节点，稳压二极管D1可以与电阻R2并联，电阻R3连接在+12v电源与电阻R2之间；电阻R4和R5串接在第一节点和一等电势点之间进行分压，电阻R4和R5的串联节点处引出作为电压输出口OUT1；电压输出口OUT1和输入引脚PG4之间可以连接有一电阻R6；输入引脚PG4和等电势点之间可以连接有一电容C1；控制模块20还可以包括连接+5v的一第一电源引脚VDD和连接等电势点的一第二电源引脚VSS，以及悬接的引脚GP0、GP3和GP5，第一电源引脚VDD和等电势点之间可以连接有一电容C2；检测引脚GP1和等电势点之间可以连接有电容C3，检测引脚GP1与MOS管Q1的源极之间可以连接有电阻R6；MOS管Q1的源极与接地点SGND之间可以连接有电阻R7；MOS管Q1的栅极与输出引脚GP2之间可以连接有电阻R8。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (9)

1.一种PWM调光电路，应用于LED发光模组，其特征在于，包括：
降压模块，包括一电压输入口和一电压输出口；
所述电压输入口用于接收外部输入的调光电压；
所述降压模块将所述调光电压降压为一控制电压，并将所述控制电压从所述电压输出口输出；
控制模块，包括一输入引脚和一输出引脚；
所述输入引脚与所述电压输出口连接，用于接收所述控制电压；
所述控制模块预设有一处理模型，所述控制模块根据所述控制电压通过所述处理模型得到一对应占空比的脉冲控制信号；
所述控制模块通过所述输出引脚将所述脉冲控制信号输出；
所述控制模块于接收的所述控制电压的波动在一预设范围内时，保持输出的所述脉冲控制信号不变；以及于接收的所述控制电压的波动超出所述预设范围时，根据所述控制电压通过所述处理模型重新获得对应占空比的所述脉冲控制信号；
MOS管，所述MOS管的栅极与所述输出引脚连接，以在所述脉冲控制信号的控制下进行导通；
所述MOS管的漏极连接所述LED发光模组，以控制所述LED发光模组进行发光；
其中，所述处理模型具有指数曲线的输入输出特性规律，使得所述脉冲控制信号与所述控制电压的对应关系呈所述指数曲线特性。
2.根据权利要求1所述的PWM调光电路，其特征在于，所述控制模块还包括一检测引脚；
所述检测引脚与所述MOS管的源极连接，用于检测所述MOS管的源极上的电流；
所述控制模块于所述检测引脚检测到的所述MOS管的源极上的电流在一预设时间内持续高于一预设电流时，停止所述输出引脚输出的所述脉冲控制信号。
3.根据权利要求1所述的PWM调光电路，其特征在于，所述处理模型具有一预设分辨率，所述处理模型根据所述预设分辨率处理所述控制电压。
4.根据权利要求3所述的PWM调光电路，其特征在于，所述预设分辨率为254。
5.根据权利要求1所述的PWM调光电路，其特征在于，所述预设范围为[-10mV,+10mV]。
6.根据权利要求1所述的PWM调光电路，其特征在于，所述指数曲线的底数为10。
7.根据权利要求1所述的PWM调光电路，其特征在于，所述降压模块的降压比为2:1。
8.根据权利要求1所述的PWM调光电路，其特征在于，所述降压模块中包括一稳压二极管，用于对所述调光电压进行稳压。
9.根据权利要求1所述的PWM调光电路，其特征在于，所述MOS管的栅极和源极之间连接有一电阻。
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