CN107995721A - Dali调光控制电路 - Google Patents

Abstract

一种DALI调光控制电路，用于与LED驱动电路电连接，LED驱动电路包括串联LED电源、开关和LED灯，LED电源包括电流反馈电路和电压反馈电路，DALI调光控制电路包括微控制器、电流检测电路、电压检测电路和DALI通信电路，微控制器分别与所述电流检测电路、电压检测电路和DALI通信电路电连接，电流检测电路和电压检测电路分别用于与LED电源的输出端电连接，DALI通信电路用于与DALI外接设备电连接，微控制器用于分别与所述电流反馈电路、电压反馈电路和开关电连接；微控制器用于依据LED电源的输出电流判断是否出现LED失效，以及用于若接收到DALI关机信号，则控制LED电源降低电压输出。

Description

DALI调光控制电路

技术领域

本发明涉及LED驱动技术领域，尤其涉及一种DALI调光控制电路。

背景技术

DALI(Digital Addressable Lighting Interface，数字可寻址照明接口)调光是一种新兴的技术，具有丰富的功能，可以满足LED灯数字化控制，在未来智能化家居中占有重要的地位，具有良好的市场发展前景。

目前，市场上DALI调光的产品有很多。例如，公开号为CN 203104871U的中国专利提出了一种智能控制的DALI调光控制装置，包括DALI信号输入模块以及与之连接的DALI调光控制模块，在所述DALI信号输入模块与DALI调光控制模块之间接入一输入信号过压保护模块，所述输入信号过压保护模块包括用于检测DALI调光控制装置信号输入电压的输入信号电压检测单元以及用于控制DALI调光控制模块工作状态的开关控制单元，当DALI调光控制装置的信号输入电压正常时，输入信号电压检测单元不开启，开关控制单元处于开启状态；当DALI调光控制装置的信号输入电压异常时，输入信号电压检测单元开启，使开关控制单元处于关断状态，从而保护DALI调光控制模块。

然而，上述智能控制的DALI调光控制装置，只能简单地进行过压保护，不能对灯失效进行判断，也不能控制待机功耗，还存在持续的余辉，电气性能较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够判断LED失效、实现待机功耗控制和减小余辉的DALI调光控制电路。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种DALI调光控制电路，用于与LED驱动电路电连接，所述LED驱动电路包括串联LED电源、开关和LED灯，所述LED电源包括电流反馈电路和电压反馈电路，所述DALI调光控制电路包括微控制器、电流检测电路、电压检测电路和DALI通信电路，所述微控制器分别与所述电流检测电路、电压检测电路和DALI通信电路电连接，所述电流检测电路和电压检测电路分别用于与LED电源的输出端电连接，所述DALI通信电路用于与DALI外接设备电连接，所述微控制器用于分别与所述电流反馈电路、电压反馈电路和开关电连接；

所述微控制器用于依据LED电源的输出电流判断是否出现LED失效，以及用于若接收到DALI关机信号，则控制LED电源降低电压输出。

本发明的有益效果在于：通过采集LED电源的输出电流、输出电压和DALI控制信号，根据输出电流判断LED灯是否失效，方便后期查询；以及根据LED电源的输出电流和输出电压控制PWM输出，实现调光控制；以及在欠压或过压情况下，关闭LED电源的输出，对电源实现精准保护。并可通过直接LED驱动电路的开关以实现对LED灯的开和关，可有效减小余辉。还可在关机状态下，通过降低输出电压实现低待机功耗，在很大程度上提高了电气性能。

附图说明

图1为本发明实施例的DALI调光控制电路与LED驱动电路的结构连接示意图；

图2为本发明实施例一的DALI调光控制电路的微控制器、第一运算放大器及外围电路的示例图；

图3为本发明实施例一的DALI调光控制电路的第二运算放大器与外围电路的示例图；

图4为本发明实施例一的DALI调光控制电路的DALI通信电路的示例图。

图5为本发明实施例一的DALI调光控制电路的微控制器执行的流程示意图。

标号说明：

1、微控制器；2、电流检测电路；3、电压检测电路；4、DALI通信电路；5、LED电源；51、电流反馈电路；52、电压反馈电路；6、开关；7、LED灯；8、DALI外接设备。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：微控制器分别与所述电流检测电路、电压检测电路，所述微控制器用于分别与LED电源的电流反馈电路、LED电源的电压反馈电路和LED驱动电路的开关电连接。以实现灯失效判断、减小余辉、欠压和过压保护等。

请参照图1，本发明提供：

一种DALI调光控制电路，用于与LED驱动电路电连接，所述LED驱动电路包括串联LED电源5、开关6和LED灯7，所述DALI调光控制电路包括微控制器1、电流检测电路2、电压检测电路3和DALI通信电路4，所述微控制器1分别与所述电流检测电路2、电压检测电路3和DALI通信电路4电连接，所述电流检测电路2和电压检测电路3分别用于与LED电源5的输出端电连接，所述DALI通信电路4用于与DALI外接设备8电连接，所述微控制器1用于分别与所述电流反馈电路51、电压反馈电路52和开关6电连接；

所述微控制器1用于依据LED电源5的输出电流判断是否出现LED失效，以及用于若接收到DALI关机信号，则控制LED电源5降低电压输出。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：将控制信号接入LED电源的电压反馈电路，在关机状态下，降低输出电压实现低待机功耗。通过采集输出电流，判断LED灯是否失效。通过直接控制LED驱动电路的开关实现对灯的开、关，加快LED灭灯时间，减小余辉。通过采样输出电压，当输出电压偏低或者过压时，对电源实施精准保护。并且电路模块化设计，方便LED电源兼容0-10V PWM的调光方式，加快产品的开发速度。

进一步的，还包括第一运算放大器和整流滤波器，所述微控制器1、整流滤波器和第一运算放大器依次电连接，所述第一运算放大器用于分别与所述电流反馈电路51和电压反馈电路52电连接。

从上述描述可知，微控制器产生的高频PWM信号，经过整流滤波器整流后，得到一个直流电平，再经过作为射频跟随器的第一运算放大器产生一个控制信号，再将控制信号接入LED电源的控制回路(电流反馈电路)，通过更改PWM信号的占空比实现对电流大小的控制，从而实现调光控制。优选的，所述整流滤波器为RC滤波器。通过整流滤波电路，将PWM信号转化为直流电平，既简化了设计电路，又减小了电流纹波，解决了LED闪烁问题。

进一步的，还包括第二运算放大器，所述电流检测电路2、第二运算放大器和微控制器1依次电连接。

从上述描述可知，LED电源的输出电流经电流检测电路采集，再通过第二运算放大器进行电压放大，再由单片机进行AD采样，并依据电流的大小判断LED灯是否开路，也就是LED灯是否失效。

进一步的，还包括第一二极管、第一电阻，所述微控制器1、第一二极管、第一电阻和所述电压反馈电路52依次电连接。

从上述描述可知，待机时，微控制器输出高电平，通过第一二极管和第一电阻，对LED电源的电压反馈电路进行补偿，降低输出电压，实现低待机功耗。优选的，预设一个最低电压值，将输出电压减小至该最低电压值。

进一步的，所述DALI通信电路4包括整流桥、第一光耦合器、MOS管、第一三极管、第二三极管、第二电阻、第三电阻、稳压管和发光二极管，所述整流桥的输入端用于与DALI外接设备8电连接，整流桥的一输出端分别与MOS管的漏极和第二三极管的发射极电连接，整流桥的另一输出端分别与MOS管的源极和发光二极管电连接，发光二极管、稳压管、第一光耦合器和MOS管的栅极依次电连接，稳压管和第一光耦合器连接的节点与第一三极管的集电极电连接，第一三极管的基极与第二三极管的集电极电连接，第一三极管的发射极与第二三极管的基极电连接，第二电阻的两端分别与第一三极管的集电极和第一三极管的基极电连接，第三电阻的两端分别与第二三极管的发射极和第二三极管的基极电连接。

从上述描述可知，通过整流桥进行电压相位整形，满足DALI输入电压部分极限的要求，第一三极管、第二三极管、第二电阻和第三电阻组成恒流电路，满足DALI负载电流需求标准。

进一步的，所述DALI通信电路4还包括第二光耦合器，所述第二光耦合器与微控制器1电连接。

从上述描述可知，第一光耦合器和第二光耦合器实现信号的电气隔离和DALI控制信号的接收和发送。

进一步的，所述微控制器1内存储有程序，所述程序被微控制器1执行时实现以下步骤：

闭合LED驱动电路的开关6，在预设时间内进行软启动；

若接收到DALI调光信号，则依据所述DALI调光信号调整PWM输出；

若接收到DALI关机信号，则关闭LED电源5的输出；

若检测到LED电源5的输出电流为零，则判定LED失效，记录LED失效信息；

若检测到LED电源5的输出电压超出预设的电压范围，则关闭LED电源5的输出。

从上述描述可知，正常工作模式下，微控制器启动后，系统和I/O初始化，退出待机模式，进入正常工作电压，LED电源开启，输出的PWM占空比从0％逐渐变到100％，进行预设时间的软启动，然后微控制器获取外接设备的DALI控制命令，进行相应的操作。在工作过程中，如果获取到关机信号，则直接控制LED驱动电路的开关断开，关闭LED电源的输出。并降低LED电源的输出电压，LED电源进入低功耗待机模式，直到微控制器获取到DALI开机指令后，才退出此模式。微控制器在正常工作模式时，通过检测LED灯的电流，判断LED是否失效，以备DALI主机查询，同时也对LED灯的电压进行检测，进行LED灯进行过压和欠压检测。

进一步的，关闭LED电源5的输出具体为：断开所述开关6。

从上述描述可知，通过直接断开LED驱动电路的开关实现关闭LED电源的输出，可以让输出快速关断，解决LED灯在关机后灯盘还会持续余辉的问题，明显提供了用户的体验。上述开关为MOS管或继电器。

在描述本发明的实施例之前，先对LED驱动电路进行简单说明：

LED驱动电路由串联的LED电源5、开关6和LED灯7组成，LED电源5外接交流输入。LED电源5除了驱动电路，还集成有电流反馈电路51、电压反馈电路52等控制回路。而本发明的DALI调光控制电路，则是通过与所示LED驱动电路电连接以实现调光控制。另外要说明的是，上述LED失效、灯失效均是指LED驱动电路处于开路，从而导致LED灯无法工作的状态。

请参照图1至图5，本发明的实施例一为：

一种DALI调光控制电路，用于与LED驱动电路电连接，所述LED驱动电路包括串联LED电源5、开关6和LED灯7，所述DALI调光控制电路包括微控制器1、电流检测电路2、电压检测电路3和DALI通信电路4、第一运算放大器、整流滤波器、第二运算放大器、第一二极管和第一电阻；所述微控制器1为单片机。

所述微控制器1、整流滤波器和第一运算放大器依次电连接，所述第一运算放大器用于分别与LED电源5的电流反馈电路51和LED电源5的电压反馈电路52电连接，所述电流检测电路2、第二运算放大器和微控制器1依次电连接，所述微控制器1、第一二极管、第一电阻和LED电源5的电压反馈电路52依次电连接，所述微控制器1还分别与电压检测电路3、开关6和DALI通信电路4电连接。所述电流检测电路2和电压检测电路3分别用于与LED电源5的输出端电连接，所述DALI通信电路4用于与DALI外接设备8电连接。

进一步的，所述DALI通信电路4包括整流桥、第一光耦合器、第二光耦合器、MOS管、第一三极管、第二三极管、第二电阻、第三电阻、稳压管和发光二极管，所述整流桥的输入端用于与DALI外接设备8电连接，整流桥的一输出端分别与MOS管的漏极和第二三极管的发射极电连接，整流桥的另一输出端分别与MOS管的源极和发光二极管电连接，发光二极管、稳压管、第一光耦合器和MOS管的栅极依次电连接，稳压管和第一光耦合器连接的节点与第一三极管的集电极电连接，第一三极管的基极与第二三极管的集电极电连接，第一三极管的发射极与第二三极管的基极电连接，第二电阻的两端分别与第一三极管的集电极和第一三极管的基极电连接，第三电阻的两端分别与第二三极管的发射极和第二三极管的基极电连接，所述第二光耦合器与微控制器1电连接。所述MOS管为N沟道MOS管，第一三极管和第三三极管均为PNP型三极管。

所述微控制器1内存储有程序，所述程序被微控制器1执行时实现以下步骤：

S1：初始化系统和I/O口；

S2：闭合LED驱动电路的开关，在预设时间内进行软启动，输出的PWM占空比从0％逐渐变到100％；所述预设时间优选为100ms；

S3：接收和发送DALI控制信号，依据DALI标准协议执行DALI控制信号对应的操作；

S41：判断是否接收到DALI调光信号；若是，则执行S42；若否，则返回S3；

S42：依据所述DALI调光信号调整PWM输出；

S51：判断是否接收到DALI关机信号；若是，则执行S52；若否，则返回S3；

S52：进入待机模式，断开LED驱动电路的开关，对LED电源的电压反馈电路进行补偿，以降低LED电源的输出电压至预设的最低电压值；

S61：判断是否检测到LED电源的输出电流为零；若是，则执行S62；若否，则返回S3；

S62：判定LED失效，通过填写寄存器标志位的方式记录LED失效信息；

S71：判断检测到的输出电压是否超出预设的电压范围；若是，则执行S72；若否，则返回S3；

S72：断开LED驱动电路的开关，将LED电源的电流输出减小为0。

如图2所示为上述DALI调光控制电路的微控制器、第一运算放大器及外围电路的示例图；图3所示为上述DALI调光控制电路的第二运算放大器与外围电路的示例图；图4所示为上述DALI调光控制电路的DALI通信电路的示例图。

上述电路示例的工作原理如下：

外部DALI控制信号通过光耦合器U5，将信号传输给单片机。单片机通过光耦合器U2将信号传输给外部DALI控制设备。

单片机U3的PD0引脚产生一个高频PWM信号，经通过R14、C13组成的整流滤波器整流后，得到一个直流电平，再经过作为射随器的运算放大器U4(对应上述第一运算放大器)产生一个“Current adjust”信号。将此信号接入LED电源的控制回路，通过更改PWM信号的占空比实现对电流大小的控制。

单片机的PD4引脚输出一个高电平，通过二极管D1(对应上述第一二极管)和电阻R25(对应上述第一电阻)，对LED电源的电压反馈电路进行补偿，将输出电压减小到最低电压值，实现低待机功耗。

采集输出电流，通过R22、R3、R12、R7、R8、R16、R23、C3、R15、DZ3、C14、U6(对应上述第二二极管)进行电压放大，再由单片机U3进行AD采样，通过电流的大小，判断LED灯是否失效。

单片机U3的PD7引脚输出高低电平，经过R13，R11，R10，U4的电平转换后，控制LED驱动电路的MOS管或继电器，实现LED灯的开、关。

R20，R21，R24对输出电压进行AD采样，当输出电压偏低或者过压时，单片机U3切断输出电源，实现保护。

通过整流桥BD1进行电压相位整形，满足DALI输入电压不分极限的要求、Q2(对应上述第二三极管)、Q1(对应上述第一三极管)、R2(对应上述第二电阻)、R4(对应上述第三电阻)组成恒流电路，满足DALI负载电流需求标准，通过光耦合器U5(对应上述第二光耦合器)、U2(对应上述第一光耦合器)实现信号的电气隔离和DALI控制信号的接收和发送。

综上所述，本发明提供的DALI调光控制电路，硬件和软件上完全符合DALI协议，可以实现灯失效检测。DALI信号输入接口可以承受220V交流输入电压或者LED电源输出电压，避免DALI输入线接错时，损坏DALI驱动模块。使用电压补偿的办法，降低输出电压。在关灯状态下，可以降低待机功耗，符合国家节能、环保的倡导。通过关断MOS或继电器，可以让输出快速关断，解决LED灯在关机后还会持续有余辉的问题，明显改善了用户的体验。通过RC滤波和转换电路，将PWM信号转化为直流电平，既简化了设计电路，又减小了电流纹波，解决了LED闪烁问题。还通过单片机，对输出电压实时监控，可以对LED电源实现精准的过压和欠压保护。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种DALI调光控制电路，用于与LED驱动电路电连接，所述LED驱动电路包括串联LED电源、开关和LED灯，所述LED电源包括电流反馈电路和电压反馈电路，其特征在于，包括微控制器、电流检测电路、电压检测电路和DALI通信电路，所述微控制器分别与所述电流检测电路、电压检测电路和DALI通信电路电连接，所述电流检测电路和电压检测电路分别用于与LED电源的输出端电连接，所述DALI通信电路用于与DALI外接设备电连接，所述微控制器用于分别与所述电流反馈电路、电压反馈电路和开关电连接；

所述微控制器用于依据LED电源的输出电流判断是否出现LED失效，以及用于若接收到DALI关机信号，则控制LED电源降低电压输出。

2.根据权利要求1所述的DALI调光控制电路，其特征在于，还包括第一运算放大器和整流滤波器，所述微控制器、整流滤波器和第一运算放大器依次电连接，所述第一运算放大器用于分别与所述电流反馈电路和电压反馈电路电连接。

3.根据权利要求1所述的DALI调光控制电路，其特征在于，还包括第二运算放大器，所述电流检测电路、第二运算放大器和微控制器依次电连接。

4.根据权利要求1所述的DALI调光控制电路，其特征在于，还包括第一二极管、第一电阻，所述微控制器、第一二极管、第一电阻和所述电压反馈电路依次电连接。

5.根据权利要求1所述的DALI调光控制电路，其特征在于，所述DALI通信电路包括整流桥、第一光耦合器、MOS管、第一三极管、第二三极管、第二电阻、第三电阻、稳压管和发光二极管，所述整流桥的输入端用于与DALI外接设备电连接，整流桥的一输出端分别与MOS管的漏极和第二三极管的发射极电连接，整流桥的另一输出端分别与MOS管的源极和发光二极管电连接，发光二极管、稳压管、第一光耦合器和MOS管的栅极依次电连接，稳压管和第一光耦合器连接的节点与第一三极管的集电极电连接，第一三极管的基极与第二三极管的集电极电连接，第一三极管的发射极与第二三极管的基极电连接，第二电阻的两端分别与第一三极管的集电极和第一三极管的基极电连接，第三电阻的两端分别与第二三极管的发射极和第二三极管的基极电连接。

6.根据权利要求5所述的DALI调光控制电路，其特征在于，所述DALI通信电路还包括第二光耦合器，所述第二光耦合器与微控制器电连接。

7.根据权利要求1所述的DALI调光控制电路，其特征在于，所述微控制器内存储有程序，所述程序被微控制器执行时实现以下步骤：

闭合LED驱动电路的开关，在预设时间内进行软启动；

若接收到DALI调光信号，则依据所述DALI调光信号调整PWM输出；

若接收到DALI关机信号，则关闭LED电源的输出；

若检测到LED电源的输出电流为零，则判定LED失效，记录LED失效信息；

若检测到LED电源的输出电压超出预设的电压范围，则关闭LED电源的输出。

8.根据权利要求7所述的DALI调光控制电路，其特征在于，关闭LED电源的输出具体为：断开所述开关。