CN108040390A - 基于pwm控制无频闪可调亮度的led灯光控制装置 - Google Patents

基于pwm控制无频闪可调亮度的led灯光控制装置 Download PDF

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米生超
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light

Abstract

基于PWM控制无频闪可调亮度的LED灯光控制装置，包括有单片机最小系统电路，LED驱动电路，LED开关控制电路；根据单片机系统的内部程序控制输出PWM波的占空比，LED驱动模块可根据输入信号占空比来调节LED灯的输出电流，以达到无极亮度调节和无频闪输出的目的；同时可通过程序来设置LED开关控制引脚的高低电平，LED开关控制模块根据控制端输入的高低电平来控制任意一个LED灯的亮灭，进一步实现任意灯珠的亮度和开关独立控制的目的；具有控制成本低、节能、应用灵活和稳定性好的特点。

Description

基于PWM控制无频闪可调亮度的LED灯光控制装置
技术领域
本发明属于照明控制领域，具体涉及基于PWM控制无频闪可调亮度的LED灯光控制装置。
背景技术
现有的可调光LED驱动有两种：一种方式是直接将带有PWM驱动的电源直接输出到LED，通过调节PWM波的占空比来调节灯光亮度。其特点是结构简单，造价低，因此被广泛应用。但是由于用过PWM占空比控制亮度，会造成不同程度的频闪。在读书等场合会对眼睛造成较大的伤害。另一种是设计一个恒流电源，通过调节输出电流已达到控制亮度的目的，其优点是灯光无频闪可实现无极调光，缺点是造价昂贵，功耗高，调光电路复杂度高且容易出现故障。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供基于PWM控制无频闪可调亮度的LED灯光控制装置，具有控制成本低、节能、应用灵活和稳定性好的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于PWM控制无频闪可调亮度的LED灯光控制装置，包括有单片机最小系统电路，LED 驱动电路，LED开关控制电路；
所述的单片机最小系统电路1由单片机最小系统电力路和PWM输出接口、LED开关控制接口，程序下载接口组成；单片机最小系统电力路和PWM输出接口、LED开关控制接口，调试接口之间均采用PCB 铺铜连接，PWM输出接口、LED开关控制接口，程序下载接口与外部电路采用PCB铺铜连接或接线端子连接；
所述的LED驱动电路是由核心驱动电路，控制信号输入端，驱动恒流源输出端和电源端组成；
所述的核心驱动电路由一PT4115IC和电流调节电阻R58以及电流反馈电路组成，其中电流调节电阻R58的两个引脚分别接入到 PT4115IC的SW端和CSN端，其阻值决定驱动电路输出的电流大小，其电阻的阻值大小Rs为常数10除以LED灯最高亮度时额定功率所需的额定电流Iled，即Rs＝10÷Iled；电流反馈二极管为肖特基二极管，电流反馈二极管的正极通过PCB铺铜的方式连接在PT4115IC的SW引脚，负极连接到PT4115IC的VIN引脚；
所述的控制信号输入端由RC滤波电路，信号输入端和信号输出端组成；RC滤波电路由一滤波电阻R59和4.7uF/10V的滤波电容C48 组成，其作用是有效滤除信号中的杂波和干扰，已达到稳定PWM波信号输入的目的；滤波电阻R59的一端连接信号输入端，另一端连接滤波电容C48和信号输入端；信号输入端通过接线端子或者PCB铺铜的方式连接；信号输出端直接通过PCB铺铜方式连接至PT4115的DIM 引脚；
所述的电源端由电源接线端子和滤波电容C2组成，其中滤波电容C2的正极连接电源接线端子正极，负极连接至公共地GND；滤波电容C2的参数为4.7uF/50；
所述的LED开关控制电路由控制信号输入端，驱动输入接口和驱动输出接口组成，其中控制信号输入端由一个开关三极管和限流电阻和控制信号输入端组成，其中三极管D2的b极连接至限流电阻R1的一端，限流电阻R1的另一端引脚连接控制信号输出端；三极管D2的 c极连接驱动输入端接口的正极，三极管D2的e极连接开关输出端；控制信号输入端通过PCB铺铜或接线端子和单片机系统电路的开关控制接口连接；驱动输入接口连接接LED灯的电流输入端；驱动输出接口连接被控制LED灯的正极。
所述的滤波电阻的型号为2K/0.5W。
所述的开关二极管的型号为MMBT5551G1，限流电阻的型号为470 Ω/0.5W。
本发明的有益效果是：
本发明是基于STM32芯片和PT4115芯片搭建的多路LED驱动电路，以实现精确可调光和稳定输出的目的。
1)极大简化亮度控制电路的组成，有效降低控制电路的成本，并可实现每一路灯光亮度的单独调节(最多可支持4路)，并且有效减少能源浪费。
2)可实现每一个LED的亮灭控制，提高产品在某些应用场景下的灵活性，包括微观生物光照养殖，LED色温控制等。
3)在简化LED光亮度控制电路的前提下实现LED恒流源输出，以保证的输出光源的稳定性，克有效减少频闪光对眼睛的危害。
附图说明
图1为本发明的单片机系统电路图。
图2为本发明的LED驱动电路图。
图3为本发明的LED开关控制电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参见图1，所述的单片机最小系统电路1由单片机最小系统电力路和PWM输出接口、LED开关控制接口，程序下载接口组成；单片机最小系统电力路和PWM输出接口、LED开关控制接口，调试接口之间均采用PCB铺铜连接，PWM输出接口、LED开关控制接口，程序下载接口与外部电路可采用PCB铺铜连接或接线端子连接。
所述的单片机最小系统电路主要为LED驱动电路提供可任意调节输出占空比的PWM波信号，为LED开关控制电路提供可独立控制开断的IO信号以及程序调试接口。
参见图2，所述的LED驱动电路由核心驱动电路，控制信号输入端，驱动恒流源输出端和电源端组成。
所述的核心驱动电路由PT415IC和电流调节电阻以及电流反馈电路组成，其中电流调节电阻R58的两端分别接入到PT4115IC的 SW端和CSN端，其阻值决定驱动电路输出的电流大小，其电阻的阻值大小Rs为常数10除以LED灯最高亮度时(额定功率)所需电流 (额定电流)Iled，即Rs＝10÷Iled；电流反馈电流为通用的肖特基二极管。
所述的控制信号输入端由RC滤波电路，信号输入端和信号输出端组成；RC滤波电路是由一2K/0.5W的滤波电阻R59和4.7uF/10V 的滤波电容C48组成；其作用是有效滤除信号中的杂波和干扰，已达到稳定PWM波信号输入的目的，滤波电阻R59的一端连接信号输入端，另一端连接滤波电容C48和信号输入端；信号输入端可通过接线端子或者PCB铺铜的方式连接；信号输出端则直接通过PCB铺铜方式连接至PT4115的DIM引脚。
所述的电源端由LED电源接线端子和滤波电容C2组成。其中滤波电容C2的正极连接至LED电源接口的正极，滤波电容C2的负极连接至公共地GND，滤波电容C2的参数为4.7uF/50V。
所述的控制信号输入端是一个LED驱动电路模块，主要为LED提供恒流源驱动，接收来自单片机系统的PWM波信号，并根据PWM波的占空比调节输出的电流，然后根据PT4115外围的LR电路进行滤波已达到输出稳定光源的目的。
参见图3，所述的LED开关控制电路由控制信号输入端，驱动输入接口和驱动输出接口组成，其中控制信号输入端由一个开关二极管和限流电阻和控制信号输入端组成；开关二极管的型号为MMBT5551 G1，电阻的型号为470Ω/0.5W，控制信号输入端可通过PCB铺铜或接线端子和单片机系统电路的开关控制接口连接；驱动输入接口接 LED灯的电流输入端；驱动输出接口接被控制LED灯的正极。
LED的开关控制电路，可以单独控制任意一个LED灯的亮灭。
本发明的工作原理是：
根据单片机系统的内部程序控制输出PWM波的占空比，LED驱动模块可根据输入信号占空比来调节LED灯的输出电流，以达到无极亮度调节和无频闪输出的目的；同时可通过程序来设置LED开关控制引脚的高低电平，LED开关控制模块根据控制端输入的高低电平来控制任意一个LED灯的亮灭，进一步实现任意灯珠的亮度和开关独立控制的目的。

Claims (3)

1.基于PWM控制无频闪可调亮度的LED灯光控制装置，其特征在于，包括有单片机最小系统电路，LED驱动电路，LED开关控制电路；
所述的单片机最小系统电路1由单片机最小系统电力路和PWM输出接口、LED开关控制接口，程序下载接口组成；单片机最小系统电力路和PWM输出接口、LED开关控制接口，调试接口之间均采用PCB铺铜连接，PWM输出接口、LED开关控制接口，程序下载接口与外部电路采用PCB铺铜连接或接线端子连接；
所述的LED驱动电路是由核心驱动电路，控制信号输入端，驱动恒流源输出端和电源端组成；
所述的核心驱动电路由一PT4115IC和电流调节电阻R58以及电流反馈电路组成，电流调节电阻R58的两个引脚分别接入到PT4115IC的SW端和CSN端，其阻值决定驱动电路输出的电流大小，其电阻的阻值大小Rs为常数10除以LED灯最高亮度时额定功率所需的额定电流Iled，即Rs＝10÷Iled；电流反馈二极管为肖特基二极管，电流反馈二极管的正极通过PCB铺铜的方式连接在PT4115IC的SW引脚，负极连接到PT4115IC的VIN引脚；
所述的控制信号输入端由RC滤波电路，信号输入端和信号输出端组成；RC滤波电路由一滤波电阻R59和4.7uF/10V的滤波电容C48组成，其作用是有效滤除信号中的杂波和干扰，已达到稳定PWM波信号输入的目的；滤波电阻R59的一端连接信号输入端，另一端连接滤波电容C48和信号输入端；信号输入端通过接线端子或者PCB铺铜的方式连接；信号输出端直接通过PCB铺铜方式连接至PT4115的DIM引脚；
所述的电源端由电源接线端子和滤波电容C2组成，其中滤波电容C2的正极连接电源接线端子正极，负极连接至公共地GND；滤波电容C2的参数为4.7uF/50；
所述的LED开关控制电路由控制信号输入端，驱动输入接口和驱动输出接口组成；控制信号输入端由一个开关三极管和限流电阻和控制信号输入端组成；三极管D2的b极连接至限流电阻R1的一端，限流电阻R1的另一端引脚连接控制信号输出端；三极管D2的c极连接驱动输入端接口的正极，三极管D2的e极连接开关输出端；控制信号输入端通过PCB铺铜或接线端子和单片机系统电路的开关控制接口连接；驱动输入接口连接接LED灯的电流输入端；驱动输出接口连接被控制LED灯的正极。
2.根据权利要求1所述的基于PWM控制无频闪可调亮度的LED灯光控制装置，其特征在于，所述的滤波电阻的型号为2K/0.5W。
3.根据权利要求1所述的基于PWM控制无频闪可调亮度的LED灯光控制装置，其特征在于，所述的开关二极管的型号为MMBT5551G1，限流电阻的型号为470Ω/0.5W。
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