CN107896402A - 一种基于pwm输入的恒流调光驱动电路的led灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯，包括PWM可变电源输入端、PWM匹配电路、电压整流电路、DC‑DC恒流输出电路及LED灯，PWM可变电源输入端的电压信号通过PWM电压输出电源提供，PWM可变电源输入端分别与PWM匹配电路以及电压整流电路连接，PWM匹配电路与DC‑DC恒流输出电路的使能端连接，电压整流电路与DC‑DC恒流输出电路的供电端连接，电压整流电路的电压跟随PWM可变电源输入端的电压的占空比改变而改变，PWM可变电源输入端的电压通过PWM匹配电路的分压电阻输出PWM控制信号，PWM控制信号通过DC‑DC恒流输出电路实现无频闪调节LED灯。
Description
技术领域
本发明涉及LED控制领域，特别是一种基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯。
背景技术
目前，LED作为重要的照明器件，被广泛地应用在不同的照明领域中。随着人们对光色准确性、光线的品质(如频闪等)的要求越来越高，LED的可调光调色的特性已经成为LED照明产品的基本需求。
面对这些需求，目前业界主要采用PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)调光(调频法)，该调光方式的优点是颜色控制比较准确，颜色算法比较简单，缺点是在低亮度或某路光源占空比很小时，容易出现频闪现象。
目前智能调光的做法通常采用无线发射、接收；接收后的信号通过MCU处理输出PWM控制信号给LED驱动IC的调光端，从而使得驱动IC输出至LED的电流也是PWM电流，由于PWM信号是占空比信号，从而导致LED容易出现频闪，占空比越小的PWM电流，LED灯的频闪越严重。
现有市场上的前后移相调光LED电源多数是恒流输出，直接接LED灯就能实现调光，灯具线路简单成本较低，这只是针对一个灯而言。如果大面积多灯照明的话，要很多LED电源来匹配灯具，这样整体成本是不低的，最主要的问题是LED灯具采购比较难，普及率低，对安装人员要有一定的专业知识。
另外一种前后移相调光LED电源就是PWM恒压输出，根据PWM的占空比变化来实现调光，但是这种调光方式的LED灯是高频闪烁的(100Hz-10kHz之间)，如果PWM频率比较低的话，灯光的闪烁很容易被手机摄像时捕获到。频率高一点的LED电源也会被手机摄像时捕获到，只是影响小一点，效果稍好一点。这样的LED灯闪烁会影响人类的眼睛，对视觉是不好的，用手机拍照或录像时图像中会出现条状干扰，不是理想的照明灯具。
发明内容
为了解决PWM恒压输出的前后移相调光LED电源所接的LED灯能无闪烁发光，也即是既要恒压调光又要无频闪的LED灯，本发明提供一种基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯，以解决上述问题。
本发明是根据以下技术方案实现的：
一种基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯，其特征在于，包括PWM可变电源输入端、PWM匹配电路、电压整流电路、DC-DC恒流输出电路以及LED灯，其中，所述PWM可变电源输入端的电压信号通过PWM电压输出电源提供，所述PWM可变电源输入端分别与所述PWM匹配电路以及所述电压整流电路连接，所述PWM匹配电路与所述DC-DC恒流输出电路的使能端连接，所述电压整流电路与所述DC-DC恒流输出电路的供电端连接，用于给所述DC-DC恒流输出电路供电，所述电压整流电路的电压跟随所述PWM可变电源输入端的电压的占空比改变而改变，所述PWM匹配电路包括至少两个分压电阻，所述PWM可变电源输入端的电压通过所述PWM匹配电路的分压电阻输出PWM控制信号，所述PWM控制信号通过所述DC-DC恒流输出电路实现无频闪调节LED灯。
进一步地，所述电压整流电路包括电阻R3、电解电容C1、二极管D1，所述二极管D1的阳极与所述PWM可变电源输入端连接，所述电阻R3与所述电解电容C1并联连接，所述二极管D1的阴极与所述DC-DC恒流输出电路的供电端以及所述电解电容C1的阳极连接，所述电解电容的阴极接地。
进一步地，所述PWM匹配电路包括分压电阻R1和分压电阻R2，所述分压电阻R1的一端与所述PWM可变电源输入端连接，所述分压电阻R1的另一端分别与所述DC-DC恒流输出电路的使能端以及所述分压电阻R2的一端连接，所述分压电阻R2的另一端接地。
进一步地，所述二极管D1用于隔离电解电容C1与PWM可变电源输入端，当PWM可变电源输入端的电压值大于电解电容C1的电解电压时，所述二极管D1导通并向电解电容C1充电，并同时给所述DC-DC恒流输出电路供电；当所述PWM可变电源输入端的电压值小于电解电容C1的电解电压时，所述二极管D1截止，并且电解电容C1给所述DC-DC恒流输出电路供电。
本发明的一种基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯，其特征在于，包括PWM可变电源输入端、直流电压控制电路、电压整流电路、DC-DC恒流输出电路以及LED灯，其中，所述PWM可变电源输入端的电压信号通过PWM电压输出电源提供，所述PWM可变电源输入端分别与所述直流电压控制电路以及所述电压整流电路连接，所述直流电压控制电路与所述DC-DC恒流输出电路的使能端连接，所述电压整流电路与所述DC-DC恒流输出电路的供电端连接，用于给所述DC-DC恒流输出电路供电，所述电压整流电路的电压跟随所述PWM可变电源输入端的电压的占空比改变而改变，所述直流电压控制电路包括至少两个分压电阻以及至少两个电容，所述PWM可变电源输入端的电压通过所述直流电压控制电路输出直流电压控制信号，所述直流电压控制信号通过所述DC-DC恒流输出电路实现无频闪调节LED灯。
进一步地，所述电压整流电路包括电阻R8、电解电容C5、二极管D5，所述二极管D5的阳极与所述PWM可变电源输入端连接，所述电阻R8与所述电解电容C5并联连接，所述二极管D5的阴极与所述DC-DC恒流输出电路的供电端以及所述电解电容C5的阳极连接，所述电解电容的阴极接地。
进一步地，所述二极管D5用于隔离电解电容C5与PWM可变电源输入端，当PWM可变电源输入端的电压值大于电解电容C5的电解电压时，所述二极管D5导通并向电解电容C5充电，并同时给所述DC-DC恒流输出电路供电；当所述PWM可变电源输入端的电压值小于电解电容C5的电解电压时，所述二极管D5截止，并且电解电容C5给所述DC-DC恒流输出电路供电。
进一步地，所述直流电压控制电路包括分压电阻R6、分压电阻R7、分压电阻R9以及电容C6、电容C7，其中，分压电阻R6的一端连接所述PWM可变电源输入端，分压电阻R6的另一端连接电容C6和分压电阻R7的一端，电容C6的另一端接地，所述分压电阻R7的另一端分别与所述DC-DC恒流输出电路的使能端、以及电容C7、分压电阻R9的一端连接，所述电容C7的另一端接地，分压电阻R9的另一端接地。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明不仅保留了PWM恒压输出的前后移相调光LED电源的所有优点，也能够解决了灯具的频闪问题，调光亮度一致性好，各LED灯间的调光偏离度小，并且本发明的驱动电路使得LED灯适合大面积安装，安装方便，可靠性高，控制简单方便。本发明的LED灯的灯电流与PWM的占空比成比例，方便此类灯的大批量并联。
附图说明
以下结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1为本发明的一种基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯原理示意图；
图2为本发明的一种基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯的电路结构示意图；
图3(a)-图3(d)为本发明的电压整流电路的电压根据PWM可变电源输入端的电压的占空比变化而变化的示意图；
图4为本发明的在输出电压占空比相同的情况下电解电容纹波电压变化的示意图；
图5为本发明的PWM匹配电路的电压变化示意图；
图6为本发明的另一种LED灯的原理示意图；
图7为本发明的另一种LED灯的电路结构示意图；
图8(a)-图8(d)为本发明的直流电压控制电路的电压PWM可变电源输入端的电压的占空比变化而变化的示意图。
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，此处所描述的具体实施例仅作为实施例，并不用于限定本发明的保护范围。
参见图1，本发明的一种基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯，包括PWM可变电源输入端、PWM匹配电路、电压整流电路、DC-DC恒流输出电路以及LED灯，其中，所述PWM可变电源输入端的电压信号通过PWM电压输出电源提供，所述PWM可变电源输入端分别与所述PWM匹配电路以及所述电压整流电路连接，所述PWM匹配电路与所述DC-DC恒流输出电路的使能端连接，所述电压整流电路与所述DC-DC恒流输出电路的供电端连接，用于给所述DC-DC恒流输出电路供电，所述电压整流电路的电压跟随所述PWM可变电源输入端的电压的占空比改变而改变，所述PWM匹配电路包括至少两个分压电阻，所述PWM可变电源输入端的电压通过所述PWM匹配电路的分压电阻输出PWM控制信号，所述PWM控制信号通过所述DC-DC恒流输出电路实现无频闪调节LED灯。
请参考图1和图2，PWM可变电源输入端的电压信号通过PWM电压输出电源提供的，本领域技术人员需要理解的是，PWM电压输出电源是输出PWM可变电压信号，其实现方式可以通过各种方式实现，本发明对此不做详细介绍，本领域技术人员根据实际需要能够实现PWM可变电压即可，本申请不做任何限制，PWM电压输出电源根据实际需要可以选择输出PWM电压的大小和频率。PWM可变电源输入端的电压信号分为两路：一路是通过电压整流电路将PWM可变电源输入端的电压信号过滤成脉动直流电压，供给DC-DC恒流输出电路工作；另一路是通过PWM匹配电路的分压电阻分压，之后将传输给DC-DC恒流输出电路的使能端，实现LED灯的调节。当然本申请所提及的LED灯也可当普通灯具来使用，即恒压输入而无PWM电压信号的情况下使用。
参见图2，所述电压整流电路包括电阻R3、电解电容C1、二极管D1，所述二极管D1的阳极与所述PWM可变电源输入端连接，所述电阻R3与所述电解电容C1并联连接，所述二极管D1的阴极与所述DC-DC恒流输出电路的供电端以及所述电解电容C1的阳极连接，所述电解电容的阴极接地。
在电压整流电路中，二极管D1用于隔离电解电容C1与PWM可变电源输入端，当PWM可变电源输入端的电压值大于电解电容C1的电解电压时，所述二极管D1导通并向电解电容C1充电，并同时给所述DC-DC恒流输出电路供电；当所述PWM可变电源输入端的电压值小于电解电容C1的电解电压时，所述二极管D1截止，并且电解电容C1给所述DC-DC恒流输出电路供电。
再参见图2，本发明的LED灯的DC-DC恒流输出电路采用SY8745芯片，当然，为了实现本申请的一种基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯，本申请还包括一些必要的外围电路，都是本领域技术人员所习知的技术，在此就不再赘述。
图3(a)-图3(d)为本发明的电压整流电路的电压与PWM可变电源输入端的电压的占空比变化而变化的示意图；从图3(a)-图3(d)中可以看到，电压整流电路的电压跟随PWM可变电源输入端的电压的占空比改变而改变，在电解电容容量相同的情况下，当PWM可变电源输入端的电压占空比越大，电压整流电路的电解电容的纹波电压越小，反之亦然。在本申请的具体实施例中，假设WM可变电源输入端的电压为24V，从图3(a)-图3(d)对比来说，图3(a)的纹波电压最小，而图3(a)的纹波电压最大。本领域技术人员需要理解的是，电解电容C1的容量根据LED灯的负载大小来设置，以电解电容C1上纹波足够小为至。电阻R3为假负载，按需设置电阻值。
请参考图4所示，在PWM可变电源输入端的电压占空比相同的情况下，当电解电容的容量大小不同时，电压整流电路的纹波电压也不同，当电解电容的容量越大，则电压整流电路纹波电压越小，反之亦然。在本发明的具体实施例中，如图4所示，假定设置PWM可变电源输入端的电压为24V，在占空比一定的情况下，输出电压的频率为1KHz,则输出的周期时间t为1ms，在一个周期时间内，三条曲线表示不同的电解电容的容量所对应的纹波电压的大小。在本申请的具体实施例中，本领域技术人员根据需要也可以设置输出电压的频率为10KHz等等。
结合图2和图5，分压电阻R1和分压电阻R2根据PWM匹配电路的输入电压的高低设置合理的比值以匹配DC-DC恒流输出电路的使能端的电压输入，这样为了驱动DC-DC恒流输出电路控制，实现无频闪调节LED灯。其中，本领域技术人员需要理解的是，PWM匹配电路的输出电压与PWM可变电源输入端的电压呈正比。在本发明的具体实施例中，当PWM可变电源输入端的电压为24V时，PWM匹配电路的输出电压为5V，能够保证驱动DC-DC恒流输出电路。在实际的应用中，本领域技术人员根据需要可以改变分压电阻，以使得DC-DC恒流输出电路能够正常工作即可。
请参见图6，本发明的一种基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯，包括PWM可变电源输入端、直流电压控制电路、电压整流电路、DC-DC恒流输出电路以及LED灯，其中，所述PWM可变电源输入端的电压信号通过PWM电压输出电源提供，所述PWM可变电源输入端分别与所述直流电压控制电路以及所述电压整流电路连接，所述直流电压控制电路与所述DC-DC恒流输出电路的使能端连接，所述电压整流电路与所述DC-DC恒流输出电路的供电端连接，用于给所述DC-DC恒流输出电路供电，所述电压整流电路的电压跟随所述PWM可变电源输入端的电压的占空比改变而改变，所述直流电压控制电路包括至少两个分压电阻以及至少两个电容，所述PWM可变电源输入端的电压通过所述直流电压控制电路输出直流电压控制信号，所述直流电压控制信号通过所述DC-DC恒流输出电路实现无频闪调节LED灯。
本领域技术人员需要理解的是，本申请图7的另一LED灯的电压整流电路与图1的电压整流电路结构和原理一致，在此就不在重复。
请参考图7，本申请的直流电压控制电路包括分压电阻R6、分压电阻R7、分压电阻R9以及电容C6、电容C7，其中，分压电阻R6的一端连接所述PWM可变电源输入端，分压电阻R6的另一端连接电容C6和分压电阻R7的一端，电容C6的另一端接地，所述分压电阻R7的另一端分别与所述DC-DC恒流输出电路的使能端、以及电容C7、分压电阻R9的一端连接，所述电容C7的另一端接地，分压电阻R9的另一端接地。分压电阻R6、分压电阻R7、分压电阻R9以及电容C6、电容C7组成平均值滤波器，该滤波器从实际作用上来讲，即是滤波器又是分压器，电平的高低设计以符合DC-DC恒流输出电路的使能端要求即可。
再参见图7，本发明的LED灯的DC-DC恒流输出电路采用MP24894芯片，当然，为了实现本申请的一种基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯，本申请还包括一些必要的外围电路，都是本领域技术人员所习知的技术，在此就不再赘述。
请参考图8，直流电压控制电路的电压是根据PWM可变电源输入端的电压的占空比来决定的。当PWM可变电源输入端的PWM电压的占空比越大时，直流电压控制电路的电压越大，反之亦然。在本申请的具体实施例中，设定PWM可变电源输入端的电压为24V。在本申请的具体实施例中，设定输出电压的频率为1KHz，则输出的周期时间t为1ms。在本申请的具体实施例中，本领域技术人员根据需要也可以设置输出电压的频率为10KHz等等。
假设PWM可变电源输入端的电压信号的占空比5/6时，直流电压控制电路的电压为4V；当PWM可变电源输入端的PWM电压的高电平电压信号的占空比2/3时，直流电压控制电路的电压为3.5V；当PWM可变电源输入端的PWM电压的高电平电压信号的占空比1/2时，直流电压控制电路的电压为3V；当PWM可变电源输入端的PWM电压的高电平电压信号的占空比1/3时，直流电压控制电路的电压为2V，直流电压控制电路的电压能够满足DC-DC恒流输出电路的使能端的电压要求即可。在具体的实际设计中，本领域技术人员可以根据具体的需要对分压电阻R4、分压电阻R5、分压电阻R6以及电容C2、电容C3构成的平均值滤波器进行设计。
与现有技术相比，本发明的驱动电路使得LED灯适合大面积安装，安装方便，可靠性高，控制简单方便。本发明的LED灯的灯电流与PWM的占空比成比例，方便此类灯的大批量并联，调光亮度一致性好，各LED灯间的调光偏离度小。
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的内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯，其特征在于，包括PWM可变电源输入端、PWM匹配电路、电压整流电路、DC-DC恒流输出电路以及LED灯，其中，所述PWM可变电源输入端的电压信号通过PWM电压输出电源提供，所述PWM可变电源输入端分别与所述PWM匹配电路以及所述电压整流电路连接，所述PWM匹配电路与所述DC-DC恒流输出电路的使能端连接，所述电压整流电路与所述DC-DC恒流输出电路的供电端连接，用于给所述DC-DC恒流输出电路供电，所述电压整流电路的电压跟随所述PWM可变电源输入端的电压的占空比改变而改变，所述PWM匹配电路包括至少两个分压电阻，所述PWM可变电源输入端的电压通过所述PWM匹配电路的分压电阻输出PWM控制信号，所述PWM控制信号通过所述DC-DC恒流输出电路实现无频闪调节LED灯。
2.根据权利要求1所述的基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯，其特征在于，所述电压整流电路包括电阻R3、电解电容C1、二极管D1，所述二极管D1的阳极与所述PWM可变电源输入端连接，所述电阻R3与所述电解电容C1并联连接，所述二极管D1的阴极与所述DC-DC恒流输出电路的供电端以及所述电解电容C1的阳极连接，所述电解电容的阴极接地。
3.根据权利要求1所述的基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯，其特征在于，所述PWM匹配电路包括分压电阻R1和分压电阻R2，所述分压电阻R1的一端与所述PWM可变电源输入端连接，所述分压电阻R1的另一端分别与所述DC-DC恒流输出电路的使能端以及所述分压电阻R2的一端连接，所述分压电阻R2的另一端接地。
4.根据权利要求2所述的基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯，其特征在于，所述二极管D1用于隔离电解电容C1与PWM可变电源输入端，当PWM可变电源输入端的电压值大于电解电容C1的电解电压时，所述二极管D1导通并向电解电容C1充电，并同时给所述DC-DC恒流输出电路供电；当所述PWM可变电源输入端的电压值小于电解电容C1的电解电压时，所述二极管D1截止，并且电解电容C1给所述DC-DC恒流输出电路供电。
5.一种基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯，其特征在于，包括PWM可变电源输入端、直流电压控制电路、电压整流电路、DC-DC恒流输出电路以及LED灯，其中，所述PWM可变电源输入端的电压信号通过PWM电压输出电源提供，所述PWM可变电源输入端分别与所述直流电压控制电路以及所述电压整流电路连接，所述直流电压控制电路与所述DC-DC恒流输出电路的使能端连接，所述电压整流电路与所述DC-DC恒流输出电路的供电端连接，用于给所述DC-DC恒流输出电路供电，所述电压整流电路的电压跟随所述PWM可变电源输入端的电压的占空比改变而改变，所述直流电压控制电路包括至少两个分压电阻以及至少两个电容，所述PWM可变电源输入端的电压通过所述直流电压控制电路输出直流电压控制信号，所述直流电压控制信号通过所述DC-DC恒流输出电路实现无频闪调节LED灯。
6.根据权利要求5所述的基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯，其特征在于，所述电压整流电路包括电阻R8、电解电容C5、二极管D5，所述二极管D5的阳极与所述PWM可变电源输入端连接，所述电阻R8与所述电解电容C5并联连接，所述二极管D5的阴极与所述DC-DC恒流输出电路的供电端以及所述电解电容C5的阳极连接，所述电解电容的阴极接地。
7.根据权利要求6所述的基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯，其特征在于，所述二极管D5用于隔离电解电容C5与PWM可变电源输入端，当PWM可变电源输入端的电压值大于电解电容C5的电解电压时，所述二极管D5导通并向电解电容C5充电，并同时给所述DC-DC恒流输出电路供电；当所述PWM可变电源输入端的电压值小于电解电容C5的电解电压时，所述二极管D5截止，并且电解电容C5给所述DC-DC恒流输出电路供电。
8.根据权利要求5所述的基于PWM输入的恒流调光驱动电路的LED灯，其特征在于，所述直流电压控制电路包括分压电阻R6、分压电阻R7、分压电阻R9以及电容C6、电容C7，其中，分压电阻R6的一端连接所述PWM可变电源输入端，分压电阻R6的另一端连接电容C6和分压电阻R7的一端，电容C6的另一端接地，所述分压电阻R7的另一端分别与所述DC-DC恒流输出电路的使能端、以及电容C7、分压电阻R9的一端连接，所述电容C7的另一端接地，分压电阻R9的另一端接地。
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