CN109219188A - 一种rgbw驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种RGBW驱动电路，电源的输入端与交流电源连接，电源的输出端为直流正极和直流负极；RGB光源包括并联连接在正极和负极之间的一个或一个以上的红色LED、绿色LED、蓝色LED和白色LED；开关控制电路包括分别对应红色LED、绿色LED、蓝色LED和白色LED的开关，开关的控制极连接在调光控制器的调光输出端；电源为恒流/恒压电源，并具有一输出恒流点；当驱动电路工作在RGB混色模式时，电源输出的电流低于输出恒流点，电源工作在恒压模式；当驱动电路工作在白光模式时，电源输出的电流达到输出恒流点，电源工作在恒流模式。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED驱动电路，尤其涉及RGBW驱动电路。
背景技术
全彩RGB灯由红绿蓝(RGB)三种颜色的光源通过控制流过不同颜色LED的电流量的配比，实现不同颜色的输出。但由于RGB三色的灯珠效率较低，且由于RGB三色LED光谱波长单一，难以配比形成可供日常照明使用的白光，本文所述的RGBW灯孕育而生。RGBW灯由RGB三色LED灯珠加上一路白光W构成，需要输出多彩颜色时可由RGB三色混色产生，需要日常照明时通过白色LED产生。由于日常照明对光通量有一定要求，白色LED的驱动电流往往数倍至数十倍于RGB的驱动电流，既要实现任意颜色输出和亮度调节，又要实现日常照明白光电流的恒定以及较高的电源效率，这就对驱动电路的设计带来了挑战。
传统的RGBW主要有两种控制方式,一种是前端采用恒流电源，后端并接RGBW四个LED灯组，每个灯组串接LED灯串和一个MOS管，4个灯珠的MOS管由MCU进行控制，按照一定顺序依次导通，每个时刻只有一路灯珠导通，通过控制每个灯珠导通的时间，利用人眼视觉残影效应，实现RGBW灯功能。但这种驱动方式无法适用于白色LED驱动电流和RGB驱动电流相差较大的场景，且由于是时分控制，各颜色的调光阶数和深度都受到较大限制，局限性较大；另外一种结构是前端电源采用恒压控制(CV)，后端并接4个LED灯组，每个灯组使用线性恒流IC进行驱动，需要4个恒流IC进行控制，使用MCU输出PWM波形控制恒流I C进行PWM调光，达到混色的效果。这种驱动方式调光深度受限于线性IC开关频率，且在驱动白色LED时，恒流IC需要承担LED灯珠以外的电压，功耗很大，效率很低，成本较高。
发明内容
本发明所要解决的的主要技术问题是提供一种RGBW驱动电路，在RGB模式下可实现极高的调光深度以及任意颜色的合成，在白光模式下可保证较高的电源效率。
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种RGBW驱动电路，包括：电源、调光控制器、RGBW光源和开关控制电路；
所述电源的输入端与交流电源连接，电源的输出端为直流正极和直流负极；所述RGBW光源包括并联连接在所述直流正极和所述直流负极之间的一个或一个以上的红色LED、绿色LED、蓝色LED和白色LED；
所述开关控制电路包括分别对应所述红色LED、绿色LED灯、蓝色LED和白色LED的开关，所述开关的控制极连接在调光控制器的调光输出端；
所述电源为恒流/恒压电源，并具有一输出恒流点；当驱动电路工作在RGB混色模式时，所述电源输出的电流低于所述输出恒流点，所述电源工作在恒压模式；当驱动电路工作在白光模式时，所述电源输出的电流达到所述输出恒流点，所述电源工作在恒流模式。
在一较佳实施例中：当驱动电路工作在RGB混色模式时，所述调光控制器输出低电平信号控制于所述白色LED对应的开关，所述白色LED始终保持熄灭；所述调光控制器输出PWM信号至所述红色LED、所述绿色LED、所述蓝色LED的开关，使得这三个开关导通关断时间配比不同，进而导致驱动RGB三个灯串导通关断时间配比不同，进而导致其平均驱动电流不同，从而混色出所需要颜色的光的电流不同，改变出光的颜色；
在一较佳实施例中：当驱动电路工作在白光模式时，所述光控制器输出低电平信号控制于所述红色LED、所述绿色LED、所述蓝色LED的开关，所述红色LED、所述绿色LED、所述蓝色LED始终保持熄灭；所述调光控制器输出PWM信号至所述白色LED的开关，控制该开关开启和关断的时间比，改变出光的亮度。
在一较佳实施例中：所述开关为nMOS管，其源极连接至所述直流负极，基极连接至所述调光控制器的调光输出端，漏极连接至与之对应的LED的负极。在一较佳实施例中：所述红光红色LED灯、绿光绿色LED灯、蓝光蓝色LED灯的正极分别通过限流电阻R1、R2、R3连接至所述直流正极。
在一较佳实施例中：所述nMOS管的基极和源极之间连接有电阻。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
本发明提供了一种RGBW驱动电路，由于RGBW灯工作在白光模式时往往是用于照明的，对输出的光通量有一定的要求，其所需要的驱动电流远大于全彩模式时RGB三色的驱动电流。根据这个特性，本设计利用前端恒流/恒压电源和后端调光控制器的配合控制，巧妙的设定恒流/恒压电源的输出恒流点，使得运行在RGB全彩调色时，前端电源工作于CV模式，当运行在白光模式时，驱动电流大，前端电源进入CC模式。
在RGB全彩调色时，由于前端为稳定的恒压电源，nMOS的开关速度基本为ns级别，整体的调光深度只取决于MCU输出的PWM频率，调光深度非常深。当运行在白光模式时，由于白色LED的负载电流较大，前端电源达到恒流点进入恒流模式，后端仅有nMOS开关损耗，电源效率高，发热量低。解决了传统RGBW灯调光深度低、电源效率低等问题。
附图说明
图1为本发明优选实施例的电路图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的驱动电路不局限于实施例。
参考图1，一种RGBW驱动电路，包括：电源、调光控制器、RGBW光源和开关控制电路；本实施例中调光控制器为MCU控制器。
所述电源的输入端与交流电源连接，电源的输出端为直流正极和直流负极；所述RGBW光源包括并联连接在所述正极和所述负极之间的一个或一个以上的红色LEDD1A、绿色LED灯D1B、蓝色LED灯D1C和白色LED灯D2；且各LED的正向导通电压相近；
所述开关控制电路包括分别对应所述红色LEDD1A、绿色LEDD1B、蓝色LEDD1C和白色LEDD2的开关Q1、Q2、Q3、Q4，所述开关Q1、Q2、Q3、Q4的控制极连接在调光控制器的调光输出端；
当驱动电路工作在RGB混色模式时，调光控制器输出低电平信号控制于白色LED对应的开关Q4，白色LED始终保持熄灭；调光控制器输出PWM信号至红色LEDD1A、绿色LEDD1B、蓝色LEDD1C的开关Q1、Q2、Q3，使得这三个开关导通关断时间配比不同，进而导致驱动RGB三个灯串导通关断时间配比不同，进而导致其平均驱动电流不同，从而混合出所需要颜色的光的电流不同，改变出光的颜色；
当驱动电路工作在白光模式时，光控制器输出低电平信号控制于红色LEDD1A、绿色LEDD1B、蓝色LEDD1C的开关Q1、Q2、Q3，红色LEDD1A、绿色LEDD1B、蓝色LEDD1C始终保持熄灭；调光控制器输出PWM信号至白色LED的开关Q4，控制该开关Q4开启和关断的时间比，改变出光的亮度。
具体来说，所述开关Q1、Q2、Q3、Q4为nMOS管，其源极连接至所述直流负极，基极连接至调光控制器的调光输出端，漏极连接至与之对应的LED的负极。
本实施例中，所述电源为恒流/恒压电源，并具有一输出恒流点；当驱动电路工作在RGB混色模式时，所述电源输出的电流低于所述输出恒流点，电源工作在恒压模式；当驱动电路工作在白光模式时，所述电源输出的电流达到所述输出恒流点，电源工作在恒流模式。
为了达到这样的效果，所述红色LEDD1A、绿色LEDD1B、蓝色LEDD1C的正极分别通过限流电阻R1、R2、R3连接至所述直流正极。通过限流电阻就可以让流经红色LEDD1A、绿色LEDD1B、蓝色LEDD1C的电流保持在输出恒流点之下，从而使得恒流/恒压电源工作在恒压模式。
所述nMOS管的基极和源极之间连接有电阻。
当使用于RGB混色模式时，白色LEDD2熄灭，即开关Q4始终为关断状态。由于红色LEDD1A、绿色LEDD1B、蓝色LEDD1C所需要的驱动电流较小，前端电源工作于恒压模式，调光控制器根据所需要的颜色，分别产生三路占空比不同的PWM波，分别控制开关Q1、Q2、Q3，使得红色LEDD1A、绿色LEDD1B、蓝色LEDD1C导通关断时间配比不同，进而导致其平均驱动电流不同，从而混合出所需要颜色的光。
当使用于白光模式时红色LEDD1A、绿色LEDD1B、蓝色LEDD1C均熄灭，即开关Q1、Q2、Q3均为关闭状态，此时，白色LEDD2的驱动电流大于设定的输出恒流点，恒流/恒压电源进入恒流模式，后端开关回路只有nMOS管的直流导通损耗和开关损耗，和普通照明灯具损耗基本相当，驱动电路效率高，调光控制器根据所需要的亮度输出PWM波，控制开关Q4开启和关断的时间比，可以达到控制亮度的功能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (6)
1.一种RGBW驱动电路，其特征在于包括：电源、调光控制器、RGBW光源和开关控制电路；
所述电源的输入端与交流电源连接，电源的输出端为直流正极和直流负极；所述RGBW光源包括并联连接在所述直流正极和所述直流负极之间的一个或一个以上的红色LED、绿色LED、蓝色LED和白色LED；
所述开关控制电路包括分别对应所述红色LED、绿色LED灯、蓝色LED和白色LED的开关，所述开关的控制极连接在调光控制器的调光输出端；
所述电源为恒流/恒压电源，并具有一输出恒流点；当驱动电路工作在RGB混色模式时，所述电源输出的电流低于所述输出恒流点，所述电源工作在恒压模式；当驱动电路工作在白光模式时，所述电源输出的电流达到所述输出恒流点，所述电源工作在恒流模式。
2.根据权利要求1所述的一种RGBW驱动电路，其特征在于：当驱动电路工作在RGB混色模式时，所述调光控制器输出低电平信号控制于所述白色LED对应的开关，所述白色LED始终保持熄灭；所述调光控制器输出PWM信号至所述红色LED、所述绿色LED、所述蓝色LED的开关，使得这三个开关导通关断时间配比不同，进而导致驱动RGB三个灯串导通关断时间配比不同，进而导致其平均驱动电流不同，从而混色出所需要颜色的光的电流不同，改变出光的颜色。
3.根据权利要求2所述的一种RGBW驱动电路，其特征在于：当驱动电路工作在白光模式时，所述光控制器输出低电平信号控制于所述红色LED、所述绿色LED、所述蓝色LED的开关，所述红色LED、所述绿色LED、所述蓝色LED始终保持熄灭；所述调光控制器输出PWM信号至所述白色LED的开关，控制该开关开启和关断的时间比，改变出光的亮度。
4.根据权利要求3所述的一种RGBW驱动电路，其特征在于：所述开关为nMOS管，其源极连接至所述直流负极，基极连接至所述调光控制器的调光输出端，漏极连接至与之对应的LED的负极。
5.根据权利要求4所述的一种RGBW驱动电路，其特征在于：所述红色LED、绿色LED、蓝色LED的正极分别通过限流电阻R1、R2、R3连接至所述直流正极。
6.根据权利要求5所述的一种RGBW驱动电路，其特征在于：所述nMOS管的基极和源极之间连接有电阻。
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