CN108366448B - 一种可正可负逻辑led调光电路及驱动电源 - Google Patents

一种可正可负逻辑led调光电路及驱动电源 Download PDF

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Abstract

本发明涉及可正可负逻辑LED调光电路及驱动电路，包括：用于提供恒定电流以及工作电压的恒流源、以及用于根据输入信号输出调光信号的调光电路；恒流源包括输入端和输出端，调光电路包括电压跟随电路和差分运算电路和切换开关；恒流源的输入端连接电源VCC，恒流源的输出端连接电压跟随电路的输入端，电压跟随电路的输入端还连接至信号输入端，电压跟随电路的输出端与差分运算电路的输入端连接，电压跟随电路的输出端还与差分运算电路的输出端分别通过切换开关连接调光电路的信号输出端。本发明可实现可正可负逻辑调光，实现电路简单，且调光线性度好、抗干扰能力强，调光成本低。

Description

一种可正可负逻辑LED调光电路及驱动电源
技术领域
本发明涉及电源领域，更具体地说，涉及一种可正可负逻辑LED调光电路及驱动电源。
背景技术
随着智慧城市概念的兴起和节能环保的推广下，智能化成为唯一可行的办法，而LED成为照明主流的今天，让照明智能化也是城市智能化的一个缩影，那么调光技术在此时显得尤为重要。
然而，现有的调光方式单一，且实现起来过于复杂、调光线性度差、抗干扰差，且当采用单片机等专用芯片来调光时，调光成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可正可负逻辑LED调光电路及驱动电源。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种可正可负逻辑LED调光电路，包括：
用于提供恒定电流以及工作电压的恒流源、以及用于根据输入信号输出调光信号的调光电路；
所述恒流源包括输入端和输出端，所述调光电路包括电压跟随电路和差分运算电路和切换开关；
所述恒流源的输入端连接电源VCC，恒流源的输出端连接所述电压跟随电路的输入端，所述电压跟随电路的输入端还连接至信号输入端，所述电压跟随电路的输出端与所述差分运算电路的输入端连接，所述电压跟随电路的输出端还与所述差分运算电路的输出端分别通过所述切换开关连接所述调光电路的信号输出端。
优选地，所述切换开关包括第一端、第二端和第三端；
所述切换开关的第一端连接所述电压跟随电路的输出端，所述切换开关的第二端连接所述差分运算电路的输出端，所述切换开关的第三端连接所述信号输出端。
优选地，所述电压跟随电路包括RC滤波器和电压跟随器；
所述电压跟随器的同相输入端通过所述RC滤波器连接至所述信号输入端，所述电压跟随器的反相输入端与其输出端连接，所述电压跟随器供电端与所述恒流源的电压输出端连接，所述电压跟随器的接地端接地，所述电压跟随器的输出端分别与所述差分运算电路的第一输入端和所述切换开关的第二端连接；
所述电压跟随器的同相输入端为所述电压跟随电路的输入端，所述电压跟随器的输出端为所述电压跟随电路的输出端。
优选地，还包括：稳压电路，所述稳压电路连接在所述信号输入端与所述RC滤波器之间。
优选地，所述差分运算电路包括第一分压电路、差分运算放大器和第二分压电路；
所述差分运算放大器的同相输入端通过所述第一分压电路连接所述恒流源的电压输出端，所述差分运算放大器的反相输入端通过所述第二分压电路连接所述电压跟随电路的输出端，所述差分运算放大器的输出端连接所述切换开关的第二端；
所述差分运算放大器的反相输入端为所述差分运算电路的输入端，所述差分运算放大器的输出端为所述差分运算电路的输出端。
优选地，所述第一分压电路包括：电阻R2和电阻R3；
所述电阻R2的第一端与所述恒流源的电压输出端连接，所述电阻R2的第二端通过所述电阻R3接地，所述电阻R2与所述电阻R3的串联连接端连接至所述差分运算放大器的同相输入端。
优选地，所述第二分压电路包括：电阻R4和电阻R7；
所述电阻R4的第一端与所述电压跟随电路的输出端连接，所述电阻R4的第二端与所述电阻R7的第一端连接，所述电阻R7的第二端与所述差分运算放大器的输出端连接，所述电阻R4和电阻R7的串联连接端连接至所述差分运算放大器的反相输入端。
优选地，所述电阻R4和所述电阻R7的阻值相等，所述差分运算放大器做差分运算。
优选地，还包括：滤波电路，所述滤波电路包括电阻R110、电容C1和电容C104；
所述电阻R110的第一端连接所述信号输入端，所述电阻R110的第二端通过所述电容C1接地，所述电容C104与所述电容C1并联。
本发明还提供一种驱动电源，包括上述的可正可负逻辑LED调光电路。
实施本发明的可正可负逻辑LED调光电路，具有以下有益效果：包括：用于提供恒定电流以及工作电压的恒流源、以及用于根据输入信号输出调光信号的调光电路；恒流源包括输入端和输出端，调光电路包括电压跟随电路和差分运算电路和切换开关；恒流源的输入端连接电源VCC，恒流源的输出端连接电压跟随电路的输入端，电压跟随电路的输入端还连接至信号输入端，电压跟随电路的输出端与差分运算电路的输入端连接，电压跟随电路的输出端还与差分运算电路的输出端分别通过切换开关连接调光电路的信号输出端。本发明可实现可正可负逻辑调光，实现电路简单，且调光线性度好、抗干扰能力强，调光成本低。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例提供的可正可负逻辑LED调光电路的结构示意图；
图2是本发明提供的可正可负逻辑LED调光电路优选实施例的电路图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明根据客户端的使用需求，设计一种可正可负逻辑LED调光电路，该LED调光电路可适用于不同的调光控制信号，包括但不限于0-10V的调光控制信号、PWM调光控制信号和电阻调光。其中，正逻辑调光时调光范围和调光度是随调光控制信号成正线性变化，例如，0-10V调光时，0V调光控制信号对应电源输出亮度最低，10V调光控制信号对应电源输出亮度最高为100％。负逻辑调光则与正逻辑调光方式相反，它的调光度是随调光控制信号成负线性变化，例如，0-10V调光时，此时0V调光对应电源输出亮度最大为100％，而10V调光时对应电源输出亮度最低。
本发明基于多种调光功能的需要设计该可正可负逻辑LED调光电路，可以让客户端更加方便的选择调光方式，增强调光的使用范围并提升了客户端的使用体验。
具体的，如图1所示，本发明实施例提供的一种可正可负逻辑LED调光电路包括：用于提供恒定电流以及工作电压的恒流源10、以及用于根据输入信号输出调光信号的调光电路20；恒流源10包括输入端和输出端，调光电路20包括电压跟随电路21和差分运算电路22和切换开关23。
其中，恒流源10的输入端连接电源VCC，恒流源10的输出端连接电压跟随电路21的输入端，电压跟随电路21的输入端还连接至信号输入端，电压跟随电路21的输出端与差分运算电路22的输入端连接，电压跟随电路21的输出端还与差分运算电路22的输出端分别通过切换开关23连接调光电路20的信号输出端。
可选的，切换开关23包括第一端、第二端和第三端；
切换开关23的第一端连接电压跟随电路21的输出端，切换开关23的第二端连接差分运算电路22的输出端，切换开关23的第三端连接信号输出端。
通过在调光电路20中设置切换开关23可以根据调光需要选择不同的逻辑方式进行调光，其中，当将切换开关23切换至电压跟随电路21时，可实现正逻辑调光，当将切换开关23切换到差分运算电路22时，可实现负逻辑调光。在使用过程中，当需要进行正逻辑调光时，将切换开关23切换至第一端，此时，电压跟随电路21与信号输出端接通，可进行正逻辑调光；当需要进行负逻辑调光时，将切换开关23切换至第二端，此时，差分运算电路22与信号输出端接能，可进行负逻辑调光。
在本发明实施例中电压跟随电路21可以包括RC滤波器211和电压跟随器212(U2-A)。电压跟随器212(U2-A)的同相输入端通过RC滤波器211连接至信号输入端，电压跟随器212(U2-A)的反相输入端与其输出端连接，电压跟随器212(U2-A)供电端与恒流源10的电压输出端连接，电压跟随器212(U2-A)的接地端接地，电压跟随器212(U2-A)的输出端分别与差分运算电路22的第一输入端和切换开关23的第二端连接；电压跟随器212(U2-A)的同相输入端为电压跟随电路21的输入端，电压跟随器212(U2-A)的输出端为电压跟随电路21的输出端。
其中电压跟随器212(U2-A)为差分运算放大器，通过采用运算放大器实现电压跟随，可有效发送电路的抗干扰能力，并可使调光电路可支持不同形式的调光方式。例如，采用0-10V调光控制信号时，电压跟随器212(U2-A)起跟随作用，信号输入端输入的0-10V电压经电压跟随器212(U2-A)后，调光电路的信号输出端也输出0-10V的调光信号；或者采用PWM调光控制信号时，通过RC滤波器211可将PWM调光控制信号转换为平滑的0-10V信号，再通过电压跟随器212(U2-A)传输至调光电路的信号输出端；或者采用电阻调光时，由恒流源10提供的恒定电流通过外接电阻可获得对应的调光信号。
作为选择，本发明实施例的LED调光电路还可以包括：稳压电路24，该述稳压电路24连接在信号输入端与RC滤波器211之间。通过在信号输入端与RC滤波器211之间设置稳压电路24，可将输入信号控制稳压电路24的设定值内，当信号输入端的调光控制信号超出稳压电路24的设定值时，稳压电路24被击穿，进而避免调光控制信号进入至后续的LED调光电路而损坏器件。
可以理解地，稳压电路24的设定值可根据调光电路的调光范围进行设定，本发明不作具体限定。例如，对于可实现0-10V调光范围的调光电路，稳压电路24的设定值可设为10V。优选的，本发明实施例的稳压电路24可以通过稳压管实现。
进一步的，本发明实施例的差分运算电路22可以包括第一分压电路221、差分运算放大器223(U2-C)和第二分压电路222。
差分运算放大器223(U2-C)的同相输入端通过第一分压电路221连接恒流源10的电压输出端，差分运算放大器223(U2-C)的反相输入端通过第二分压电路222连接电压跟随电路21的输出端，差分运算放大器223(U2-C)的输出端连接切换开关23的第二端；差分运算放大器223(U2-C)的反相输入端为差分运算电路22的输入端，差分运算放大器223(U2-C)的输出端为差分运算电路22的输出端。
作为选择，第一分压电路221可以包括：电阻R2和电阻R3；
电阻R2的第一端与恒流源10的电压输出端连接，电阻R2的第二端通过电阻R3接地，电阻R2与电阻R3的串联连接端连接至差分运算放大器223(U2-C)的同相输入端。通过电阻R2和电阻R3对恒流源10的电压输出端提供的稳定电压进行分压后，作为差分运算放大器223(U2-C)同相输入端的电压值。因此，通过调节电阻R2和电阻R3的阻值可获得不同的电压值，其中，同相输入端的电压值根据调光电路的调光范围进行设定，因此，电阻R2和R3的阻值需根据调光电路的调光范围进行选择。例如，对于0-10V的调光范围，此时，差分运算放大器223(U2-C)的同相输入端的值设定为5V，当采用其他调光范围时，则相应改变电阻R2和电阻R3的阻值比即可获得差分运算放大器223(U2-C)的同相输入端所需要的电压值。
可选的，第二分压电路222可以包括：电阻R4和电阻R7。
电阻R4的第一端与电压跟随电路21的输出端连接，电阻R4的第二端与电阻R7的第一端连接，电阻R7的第二端与差分运算放大器223(U2-C)的输出端连接，电阻R4和电阻R7的串联连接端连接至差分运算放大器223(U2-C)的反相输入端。差分运算放大器223(U2-C)的反相输入端的电压值为电阻R4和电阻R7的分压值。
优选的，电阻R4和电阻R7的阻值相等，差分运算放大器223(U2-C)做差分运算。通过将电阻R4和电阻R7的阻值设置为等阻值，可以使调光电路保持高线性度。
进一步地，本发明实施例的可正可负逻辑LED调光电路还可以包括：滤波电路25，滤波电路25包括电阻R110、电容C1和电容C104；电阻R110的第一端连接信号输入端，电阻R110的第二端通过电容C1接地，电容C104与电容C1并联。
通过在调光电路的信号输入端设置滤波电路25，可对输入的调光控制信号进行预处理，滤除调光控制信号中的干扰信号，使调光控制信号更加稳定，进一步提高了调光电路抗干扰能力和稳定性。
本发明通过在调光电路中设置切换开关23进行选择，可以根据客户需求选择正逻辑调光或负逻辑调光，并通过在电压跟随器212(U2-A)前设置RC滤波器211使电路可支持不同的调光方式(如0-10V电压调光、PWM调光、电阻调光)，电路结构简单、调光线性度好，抗干扰能力强，且调光成本低，大大提升了产品的实用性，可推广性更强。
参阅图2，图2为本发明一优选实施例的电路图。该实施例的调光电路的调光范围为0-10V，恒流源10提供的恒定电流为100uA，切换开关23为S1。
在该实施例中，恒流源10可包括电阻R101、电容C101、电阻R102、三极管Q101、稳压器U101、电阻R103、电阻R104、电容C102、电阻R105、电阻R106、运算放大器U2-B、电阻R108、三极管Q102，其中，电阻R102为三极管Q101的偏置电阻，电阻R108为三极管Q102的开关电阻。三极管Q101为NPN型三极管，三极管Q102为PNP型三极管。
稳压电路24包括稳压管ZD9，稳压管ZD9的稳压值为10V。滤波电路25包括电阻R110、电容C1和电容C104。RC滤波器211包括电阻R109和电容C103，电压跟随器212(U2-A)的输出端的输出电压为VA1。
第一分压电路221包括电阻R2和电阻R3；第二分压电路222包括电阻R4和电阻R7，其中，电阻R4和电阻R7的阻值相等，阻值均设为100k欧姆。电阻R2和电阻R3对恒流源10的电压输出端输出的电压进行分压后，提供给差分运算放大器223(U2-C)的同相输入端的电压值为5V。
如图2所示，电源VCC通过电阻R101连接三极管Q101的集电极，三极管Q101的集电极还通过电阻R102连接其基极，三极管Q101的基极还通过稳压器U101接地，电容C101一端与电阻R101和电阻R102的串联连接端连接，电容C101另一端接地；三极管Q101的发射极依次通过电阻R103和电阻R104接地，且电阻R103和电阻R104的串联连接端还连接至稳压器U101，三极管Q101的发射极还通过电阻R105连接运算放大器U2-B的反相输入端；电容C102并联在电阻R103和电阻R104组成的串联电阻的两端。
电阻R106的第一端与电阻R105连接，电阻R106的第二端与运算放大器U2-B的同相输入端连接，运算放大器U2-B的同相输入端还通过电阻R107接地，运算放大器U2-B的输出端通过电阻R108连接三极管Q102的基极，三极管Q102的发射极与运算放大器U2-B的反相输入端连接，三极管Q102的集电极通过电阻R109连接电压跟随器212(U2-A)的同相输入端。
电压跟随器212(U2-A)的同相输入端依次通过电阻R109和电阻R110连接信号输入端(DIM+)，电压跟随器212U2-A的反相输入端还通过电容C103接地，电压跟随器212(U2-A)的接地端接地，电压跟随器212(U2-A)的供电端与三极管Q101和电阻R105的串联连接端(该串联连接端为恒流源10的电压输出端)，电压跟随器212(U2-A)的反相输入端与其输出端连接，电压跟随器212(U2-A)的输出端还分别连接电阻R4的一端和切换开关23S1的第一端，电阻R4另一端通过电阻R7连接差分运算放大器223(U2-C)的输出端，电阻R4和电阻R7的串联连接端连接差分运算放大器223(U2-C)的反相输入端；差分运算放大器223(U2-C)的同相输入端通过电阻R3接地，差分运算放大器223(U2-C)的同相输入端还通过电阻R2连接三极管Q101和电阻R105的串联连接端，差分运算放大器223(U2-C)的输出端连接切换开关23(S1)的第二端，切换开关23(S1)的第三端连接信号输出端(DIMOUT)。
稳压管ZD9的阴极与信号输入端连接，稳压管ZD9的阳极接地，电容C1一端与电阻R110连接，电容C1另一端接地，电容C104并联在电容C1的两端。
如图2所示，通过三极管Q101、电阻R102、稳压器U101、电阻R103和电阻R104可组成线性电源，通过该线性电源可为调光电路提供稳定的工作电压，电阻R102作为三极管Q101的基极偏置电阻，可为三极管Q101提供导通电压。电阻R103和电阻R104作为稳压器U101的参考值(VREF)的分压电阻，可以根据需求对电阻R103和电阻R104的阻值进行设置。运算放大器U2-B、电阻R105、电阻R106、电阻R107、电阻R108以及三极管Q102组成的电路可为调光电路提高恒定的电流。可以通过改变电阻R105、电阻R106和电阻R107的阻值来调节三极管Q102输出的电流的大小，即恒流源10输出的恒定电流的大小，本实施例中，恒流源10输出的恒定电流为100uA。
以下对本实施例的调光电路的调光原理进行说明。
当进行正逻辑调光时，将切换开关23切换至第一端，电压跟随器212U2-A接通。若信号输入端(DIM+)输入的是0-10V的调光控制信号时，电压跟随器212(U2-A)起跟随作用，输入0-10V时调光电路的信号输出端(DIMOUT)也输出0-10V的调光信号；若信号输入端(DIM+)输入的是PWM的调光控制信号时，经过电阻R109和电容C103组成的RC滤波器211把PWM信号转换为平滑的0-10V信号，再通过电压跟随U2-A传输至信号输出端(DIMOUT)；若采用电阻调光时，通过DIM+和DIM-外接0-100K电阻时，恒流源10产生的100uA的电流通过外接电阻，此时DIM+和DIM-两端的电压信号为Uin，其中，Uin＝I*R，即此时的电压信号取决于外接电阻的阻值，例如，外接电阻为50K时，此时Uin＝100uA*50K＝5V，该电压信号经电压跟随器212(U2-A)后传输至信号输出端(DIMOUT)。可以理解地，当外接电阻大于100K时，由于稳压管ZD9的存在，信号输入端(DIM+)接入的电压被控制在最大10。
当进行反逻辑调光时，将切换开关23切换到第二端，差分运算放大器223(U2-C)接通。差分运算放大器223(U2-C)的同相输入端由电阻R2和电阻R3分压提供，在该实施例中，通过设置电阻R2和电阻R3的阻值，使差分运算放大器223(U2-C)的同相输入端的电压为5V，差分运算放大器223(U2-C)的反相输入端由电阻R4和电阻R7的对电压跟随器212(U2-A)的输出端输出的电压VA1进行分压获得。其中，VA1为正逻辑调光时产生的，这里不再重述。
当VA1经过电阻R4和R7分压为差分运算放大器223(U2-C)的反相输入端时，由差分运算放大器223(U2-C)将反相输入端的电压与同在的电压进行差分运算。在此，差分运算放大器223(U2-C)反相输入端电压设为U2-C-，差分运算放大器223(U2-C)同相输入端电压设为U2-C+，此时信号输出端电压DIMOUT的特征为：(DIMOUT－U2-C-)＝(U2-C-－VA1)，由运算放大器的虚短和虚断可知U2-C-＝U2-C+，此时，经过简化可得DIMOUT＝(2U2-C-)-VA1＝10V-VA1，从而完成反逻辑调光。
如下表所示，为采用反逻辑调光的输出测试结果：
输入信号DIM 输出DIMOUT
10V 0V
7.5V 2.5V
5V 5V
3V 7V
2V 8V
1V 9V
由上表可知，本发明的可正可负逻辑LED调光电路，调光线性度好、抗干扰能力强，电路实现简单、成本低。
本发明还提供了一种驱动电源，包括上述的可正可负逻辑LED调光电路。
以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种可正可负逻辑LED调光电路，包括：用于提供恒定电流以及工作电压的恒流源、以及用于根据输入信号输出调光信号的调光电路；其特征在于，还包括：
所述恒流源包括输入端和输出端，所述调光电路包括电压跟随电路和差分运算电路和切换开关；
所述恒流源的输入端连接电源VCC，恒流源的输出端连接所述电压跟随电路的输入端，所述电压跟随电路的输入端还连接至信号输入端，所述电压跟随电路的输出端与所述差分运算电路的输入端连接，所述电压跟随电路的输出端还与所述差分运算电路的输出端分别通过所述切换开关连接所述调光电路的信号输出端。
2.根据权利要求1所述的可正可负逻辑LED调光电路，其特征在于，所述切换开关包括第一端、第二端和第三端；
所述切换开关的第一端连接所述电压跟随电路的输出端，所述切换开关的第二端连接所述差分运算电路的输出端，所述切换开关的第三端连接所述信号输出端。
3.根据权利要求2所述的可正可负逻辑LED调光电路，其特征在于，所述电压跟随电路包括RC滤波器和电压跟随器；
所述电压跟随器的同相输入端通过所述RC滤波器连接至所述信号输入端，所述电压跟随器的反相输入端与其输出端连接，所述电压跟随器供电端与所述恒流源的电压输出端连接，所述电压跟随器的接地端接地，所述电压跟随器的输出端分别与所述差分运算电路的第一输入端和所述切换开关的第二端连接；
所述电压跟随器的同相输入端为所述电压跟随电路的输入端，所述电压跟随器的输出端为所述电压跟随电路的输出端。
4.根据权利要求3所述的可正可负逻辑LED调光电路，其特征在于，还包括：稳压电路，所述稳压电路连接在所述信号输入端与所述RC滤波器之间。
5.根据权利要求2所述的可正可负逻辑LED调光电路，其特征在于，所述差分运算电路包括第一分压电路、差分运算放大器和第二分压电路；
所述差分运算放大器的同相输入端通过所述第一分压电路连接所述恒流源的电压输出端，所述差分运算放大器的反相输入端通过所述第二分压电路连接所述电压跟随电路的输出端，所述差分运算放大器的输出端连接所述切换开关的第二端；
所述差分运算放大器的反相输入端为所述差分运算电路的输入端，所述差分运算放大器的输出端为所述差分运算电路的输出端。
6.根据权利要求5所述的可正可负逻辑LED调光电路，其特征在于，所述第一分压电路包括：电阻R2和电阻R3；
所述电阻R2的第一端与所述恒流源的电压输出端连接，所述电阻R2的第二端通过所述电阻R3接地，所述电阻R2与所述电阻R3的串联连接端连接至所述差分运算放大器的同相输入端。
7.根据权利要求5所述的可正可负逻辑LED调光电路，其特征在于，所述第二分压电路包括：电阻R4和电阻R7；
所述电阻R4的第一端与所述电压跟随电路的输出端连接，所述电阻R4的第二端与所述电阻R7的第一端连接，所述电阻R7的第二端与所述差分运算放大器的输出端连接，所述电阻R4和电阻R7的串联连接端连接至所述差分运算放大器的反相输入端。
8.根据权利要求7所述的可正可负逻辑LED调光电路，其特征在于，所述电阻R4和所述电阻R7的阻值相等，所述差分运算放大器做差分运算。
9.根据权利要求1所述的可正可负逻辑LED调光电路，其特征在于，还包括：滤波电路，所述滤波电路包括电阻R110、电容C1和电容C104；
所述电阻R110的第一端连接所述信号输入端，所述电阻R110的第二端通过所述电容C1接地，所述电容C104与所述电容C1并联。
10.一种驱动电源，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的可正可负逻辑LED调光电路。
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