CN110831275A - Led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED驱动电路，包括：功率变换电路：其输出端与LED负载连接，用于根据输入的模拟或PWM信号调整输出的电压和电流；调光信号采集模块：用于接收不同的调光接口信号；调光信号转换模块：用于将采样信号进行处理，将其转换为调光数字指令信号输入到信号隔离模块；信号隔离模块：用于将数字指令信号进行隔离传输；调光信号识别、切换和控制模块：用于接收隔离模块输出的数字指令信号，根据不同的指令自动的识别调光器的形式，输出调光的模拟或PWM信号到功率变换电路。所述驱动电路可以实现各种调光信号的隔离输入和高精度采集，同时可以自动根据外部调光信号识别调光类型。

Description

LED驱动电路

技术领域

本发明涉及驱动电路技术领域，尤其涉及一种多调光方式兼容的LED驱动器及隔离、切换控制方法。

背景技术

LED照明目前越来越多的需要做亮度控制(调光)。市场上调光方式有很多种，主要分为三类，(1)切相调光，即通过输入电压的相角控制输入电压的大小(传统白炽灯应用)；(2)模拟调光，即调光信号为模拟信号或者等效模拟信号，0-10V，电阻，PWM(实际可转换为对应模拟量)，Touch DIM等；(3)数字调光，即调光信号为数字协议，如DALI，DMX，KNX等。LED驱动需要将相应的调光信号转换成功率变换器的控制信号(一般为模拟量或者PWM量)。另外不同的调光方式对调光信号的隔离有不同的要求。传统的方式都是针对不同调光方式设计不同的驱动电路，驱动器也只能工作在单一的调光方式下。

为了减少产品品种数量，也逐渐有人开始考虑将多种调光方式集成在同一个驱动器上，以利于集中生产，方便库存管理。对比文件1(CN201810752758-一种兼容多种调光方式的恒压调光电源装置)中提到了切相调光和0-10V调光方式的兼容，主要技术手段是采集导通角，通过电压调整模块来控制驱动器输出电压(实际也是传统的切相调光控制方式)，同时有一个调光冗余接口用于其他调光方式(具体实施不详)；对比文件2(CN201510345885-一种整合多种调光方式的LED驱动器控制方法)提到了多路调光信号连接到调光接收端口，通过调节外置电阻改变模拟电平或上位机发出调光切换信号，从而切换不同的调光方式。但是该方式因为需要人为的调节外置电阻或者通过上位机发送指令，在实际应用时需要专业人员进行配置，非常的不灵活，而且容易混淆；对比文件3(CN205912291U-多合一调光兼容多电流设置模式的LED智能电源)也提到了各种调光方式的兼容整合，介绍了一个实例，通过“调光控制电路”控制“调光处理电路”，达到调光的目的。然而其本质上是传统调光驱动器的设计框架，在多调光方式的兼容上并未过多的说明。

众所周知，多调光方式的兼容就是将不同的调光信号进行采集，输入到处理单元(一般是专用控制芯片或者第二微处理器U6等)，然后输出为驱动器(功率变换电路)可识别的控制信号(一般为线性模拟量或者PWM信号)，从而改变功率变换电路的输出参数(电压，电流)，使得负载(LED)灯光变化。然而实际应用时有两大问题很难解决：首先，出于安全性考虑，目前模拟调光方式和数字调光方式均需要将调光线与输入输出线隔离。以往驱动器中，调光信号采集电路与输出线共地，信号直接进入处理单元(第二微处理器U6的IO口)。有了隔离要求之后，信号必须隔离(一般为光耦、变压器等)后再输入到处理单元。由于模拟的调光信号隔离传递非常困难，要么采用线性光耦，精度和一致性很差，价格昂贵；要么将模拟信号转换为PWM信号，如对比文件4(Silergy,SY5867 product specification)使用的专用接口芯片，将0-10V转成PWM信号，将PWM信号接到功率变换电路实现调光。但由于现在对调光PWM频率要求越来越高(>3kHz)，频率较高时，普通的光耦器件因响应速度较慢会出现信号的失真，而采用高速光耦价格又很昂贵。另外专用接口芯片在使用时无法调整调光曲线(线性或对数曲线，启亮点设置等)，因而非常不灵活；第二个问题是，终端用户在实际使用时，可能不知道调光器的类型，亦或用户的使用场景里有多种调光方式的混合应用，因此如对比文件(2)中提到的调光方式切换需要人为干涉，预先设定的方法显得非常麻烦，并且容易出错。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以实现各种调光信号的隔离输入和高精度采集，同时可以自动根据外部调光信号识别调光类型，并动态切换，实现低成本，高性能，减少产品种类，同时方便用户使用的LED驱动电路。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种LED驱动电路，包括：

功率变换电路：其输出端与LED负载连接，包括AC-DC或DC-DC电路，用于根据输入的模拟或PWM信号调整输出的电压和电流，实现LED负载的亮度的调整；

调光信号采集模块：用于接收不同的调光接口信号，使用分压或者滤波的方式将信号采样并输入到调光信号转换模块；

调光信号转换模块：用于将采样信号进行处理，将其转换为调光数字指令信号输入到信号隔离模块；

信号隔离模块：用于将数字指令信号进行隔离传输；

调光信号识别、切换和控制模块：用于接收信号隔离模块输出的数字指令信号，根据不同的指令识别调光器的形式，输出调光的模拟或PWM信号到功率变换电路，实现负载的亮度控制；同时该模块包含一个切换控制逻辑，根据预设的优先级顺序和外部调光器状态实现调光方式的动态切换。

进一步的技术方案在于：所述调光信号采集模块包括DALI模块，所述DALI模块包括整流桥D1，所述D1的输入端为电源输入端，所述整流桥的输出端分为两路，第一路与场效应管U9的漏极连接，第二路与电阻R32的一端连接，电阻R32的另一端经电阻R31与二极管D30的正极连接，二极管D30的负极分为三路，第一路与三极管Q8的发射极连接，第二路与电阻R34的一端连接，第三路与电阻R33的一端连接，所述电阻R33的另一端分为两路，第一路经电容C15接地，第二路与场效应管U9的栅极连接，所述电阻R34的另一端分为三路，第一路与三极管Q8的基极连接，第二路与三极管Q12B的集电极连接，第三路经电阻R35与二极管D4的负极连接，二极管D4的正极接地，所述三极管Q8的集电极与三极管Q12B的基极连接后与电阻R37的一端连接，所述电阻R37的另一端与三极管Q13的发射极连接，所述场效应管U9的源极分为三路，第一路与三极管Q13的集电极连接，第二路与三极管Q9的发射极连接，第三路与电阻R36的一端连接，三极管Q13的发射极经电阻R39接地，三极管Q13的基极经电阻R47与后分为两路，第一路与U4的3三角连接，第二路经电阻R40接地，所述三极管Q9的集电极分为两路，第一路经电阻R38接地，第二路与三极管Q10的基极连接，所述电阻R36的另一端分为两路，第一路与三极管Q9的基极连接，第二路与三极管Q10的发射极连接，所述三极管Q10的集电极与U2的1脚连接，所述U2的4脚接+5V电源；所述U2的2脚分为三路，第一路经电容C16接地，第二路经反向二极管D5接地，第三路与U4的4脚连接，所述U4的1脚接+5V电源，所述U2的3脚为所述DALI模块的信号输入端，所述U4的2脚与电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端为所述DALI模块的信号输出端。

进一步的技术方案在于：所述调光信号采集模块包括0-10V接口模块，所述0-10V接口模块包括第一微处理器U1，0-10V接口模块的输入端分为两路，第一路与二极管D6的负极连接，第二路与三极管R13的一端连接，二极管D6的正极三极管Q3的集电极连接，二极管Q3的发射极分为两路，第一路与电阻R23的一端连接，第二路与三极管Q4的基极连接，所述三极管Q3的基极分为两路，第一路与三极管Q4的集电极连接，第二路经电阻R24接地，电阻R23的另一端分为两路，第一路与三极管Q1的发射极连接，第二路与三极管Q4的发射极连接，三极管Q1的集电极接VCC，三极管Q1的基极分为三路，第一路经电阻R1接VCC，第二路与三极管Q2的集电极连接，第三路经二极管ZDS1接地，三极管Q2的基极经电阻R3与第一微处理器U1的20脚连接，电阻R13的另一端分为五路，第一路经电阻R17接地，第二路经电容C6接地，第三路经反向二极管D2接地，第四路经二极管D3接+5V电源，第五路与所述第一微处理器U1的5脚连接；光耦U5的A脚接+5V电源，所述第一微处理器U1的2脚经电阻R6与所述光耦U5的K脚连接，所述光耦U5的E脚接地，所述光耦U5的C脚分为两路，第一路经电阻R7接+5V电源，第二路与第二微处理器U6的6脚连接。

进一步的技术方案在于：调光信号识别、切换和控制模块包括第二微处理器U6，所述第二微处理器U6的1脚与DALI模块的输出端连接，所述第二微处理器U6的20脚与所述DALI模块的输入端连接，所述第二微处理器U6的15脚经电阻R22后分为三路，第一路与三极管Q7的集电极连接，第二路经电阻R8接地，第三路为PWM1信号输入端，所述三极管Q7的集电极接地，所述三极管Q3的基极经电阻R21后分为两路，第一路与三极管Q11的集电极连接，第二路与电阻R19的一端连接，三极管Q11的发射极接+5V电源，三极管Q11的基极经电阻R18后分为两路，第一路经电阻R14接+5V电源，第二路与三极管Q5的集电极连接，所述三极管Q5的发射极接地，所述三极管Q5的基极分为三路，第一路经电阻C12接地，第二路与电阻R19的另一端连接，第三路经电阻R20与所述U6的14脚连接，电阻R12的一端为电流采样输入端，电阻R12的另一端分为两路，第一路与U8的3脚连接，第二路经电阻R15与所述U8的1脚连接，所述U8的2脚接地，所述U8的1脚经电阻R118后与所述U8的4脚连接，所述U8的4脚经电阻R117接地，所述U8的5脚分为两路，第一路经电容C66接地，第二路与+5V电源连接，所述电阻R15与电阻R116的结点与所述U2的14脚连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：调光信号采集模块分别接收三种调光方式的信号，通过调光信号转换模块将相应的信号转换为数字指令信号(如UART指令)，然后经隔离光耦传输到调光信号识别、切换和控制模块。使用数字指令信号的隔离传递避免了模拟信号或PWM信号传递时的信号失真。因此，调光信号识别、切换和控制模块接收到的是数字信号，可以实现精确的调光信号的识别和控制。用户使用时，默认先进入DALI工作模式；调光电源对于工作模式有记忆功能，在满足判断条件后再转换成别的工作模式。所述驱动电路可以实现各种调光信号的隔离输入和高精度采集，同时可以自动根据外部调光信号识别调光类型，并动态切换，实现低成本，高性能，减少产品种类，同时方便用户使用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例所述驱动电路的原理框图；

图2是本发明实施例所述驱动电路中DALI模块的原理图；

图3是本发明实施例所述驱动电路中0-10V接口模块的原理图；

图4是本发明实施例中调光信号识别、切换和控制模块的原理图；

图5是本发明实施例中调光信号识别、切换和控制模块的工作流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本发明实施例公开了一种LED驱动电路，包括：

功率变换电路：其输出端与LED负载连接，包括AC-DC或DC-DC电路，用于根据输入的模拟或PWM信号调整输出的电压和电流，实现LED负载的亮度的调整；

调光信号采集模块：用于接收不同的调光接口信号，使用分压或者滤波的方式将信号采样并输入到调光信号转换模块；

调光信号转换模块：用于将采样信号进行处理，将其转换为调光数字指令信号输入到信号隔离模块；

信号隔离模块：用于将数字指令信号进行隔离传输；

调光信号识别、切换和控制模块：用于接收隔离模块输出的数字指令信号，根据不同的指令自动的识别调光器的形式，输出调光的模拟或PWM信号到功率变换电路，实现负载的亮度控制；同时该模块包含一个切换控制逻辑，根据预设的优先级顺序和外部调光器状态实现调光方式的动态切换。

进一步，如图2所示，所述调光信号采集模块包括DALI模块，所述DALI模块包括整流桥D1，所述D1的输入端为电源输入端，所述整流桥的输出端分为两路，第一路与场效应管U9的漏极连接，第二路与电阻R32的一端连接，电阻R32的另一端经电阻R31与二极管D30的正极连接，二极管D30的负极分为三路，第一路与三极管Q8的发射极连接，第二路与电阻R34的一端连接，第三路与电阻R33的一端连接，所述电阻R33的另一端分为两路，第一路经电容C15接地，第二路与场效应管U9的栅极连接，所述电阻R34的另一端分为三路，第一路与三极管Q8的基极连接，第二路与三极管Q12B的集电极连接，第三路经电阻R35与二极管D4的负极连接，二极管D4的正极接地，所述三极管Q8的集电极与三极管Q12B的基极连接后与电阻R37的一端连接，所述电阻R37的另一端与三极管Q13的发射极连接，所述场效应管U9的源极分为三路，第一路与三极管Q13的集电极连接，第二路与三极管Q9的发射极连接，第三路与电阻R36的一端连接，三极管Q13的发射极经电阻R39接地，三极管Q13的基极经电阻R47与后分为两路，第一路与U4的3三角连接，第二路经电阻R40接地，所述三极管Q9的集电极分为两路，第一路经电阻R38接地，第二路与三极管Q10的基极连接，所述电阻R36的另一端分为两路，第一路与三极管Q9的基极连接，第二路与三极管Q10的发射极连接，所述三极管Q10的集电极与U2的1脚连接，所述U2的4脚接+5V电源；所述U2的2脚分为三路，第一路经电容C16接地，第二路经反向二极管D5接地，第三路与U4的4脚连接，所述U4的1脚接+5V电源，所述U2的3脚为所述DALI模块的信号输入端，所述U4的2脚与电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端为所述DALI模块的信号输出端。

进一步，如图3所示，所述调光信号采集模块包括0-10V接口模块，所述0-10V接口模块包括第一微处理器U1，0-10V接口模块的输入端分为两路，第一路与二极管D6的负极连接，第二路与三极管R13的一端连接，二极管D6的正极三极管Q3的集电极连接，二极管Q3的发射极分为两路，第一路与电阻R23的一端连接，第二路与三极管Q4的基极连接，所述三极管Q3的基极分为两路，第一路与三极管Q4的集电极连接，第二路经电阻R24接地，电阻R23的另一端分为两路，第一路与三极管Q1的发射极连接，第二路与三极管Q4的发射极连接，三极管Q1的集电极接VCC，三极管Q1的基极分为三路，第一路经电阻R1接VCC，第二路与三极管Q2的集电极连接，第三路经二极管ZDS1接地，三极管Q2的基极经电阻R3与第一微处理器U1的20脚连接，电阻R13的另一端分为五路，第一路经电阻R17接地，第二路经电容C6接地，第三路经反向二极管D2接地，第四路经二极管D3接+5V电源，第五路与所述第一微处理器U1的5脚连接；光耦U5的A脚接+5V电源，所述第一微处理器U1的2脚经电阻R6与所述光耦U5的K脚连接，所述光耦U5的E脚接地，所述光耦U5的C脚分为两路，第一路经电阻R7接+5V电源，第二路与第二微处理器U6的6脚连接。

进一步，如图4所示，调光信号识别、切换和控制模块包括第二微处理器U6，所述第二微处理器U6的1脚与DALI模块的输出端连接，所述第二微处理器U6的20脚与所述DALI模块的输入端连接，所述第二微处理器U6的15脚经电阻R22后分为三路，第一路与三极管Q7的集电极连接，第二路经电阻R8接地，第三路为PWM1信号输入端，所述三极管Q7的集电极接地，所述三极管Q3的基极经电阻R21后分为两路，第一路与三极管Q11的集电极连接，第二路与电阻R19的一端连接，三极管Q11的发射极接+5V电源，三极管Q11的基极经电阻R18后分为两路，第一路经电阻R14接+5V电源，第二路与三极管Q5的集电极连接，所述三极管Q5的发射极接地，所述三极管Q5的基极分为三路，第一路经电阻C12接地，第二路与电阻R19的另一端连接，第三路经电阻R20与所述U6的14脚连接，电阻R12的一端为电流采样输入端，电阻R12的另一端分为两路，第一路与U8的3脚连接，第二路经电阻R15与所述U8的1脚连接，所述U8的2脚接地，所述U8的1脚经电阻R118后与所述U8的4脚连接，所述U8的4脚经电阻R117接地，所述U8的5脚分为两路，第一路经电容C66接地，第二路与+5V电源连接，所述电阻R15与电阻R116的结点与所述U2的14脚连接。

如图5所示，调光信号采集模块分别接收三种调光方式的信号，通过调光信号转换模块将相应的信号转换为数字指令信号(如UART指令)，然后经隔离光耦传输到调光信号识别、切换和控制模块。使用数字指令信号的隔离传递避免了模拟信号或PWM信号传递时的信号失真。因此，调光信号识别、切换和控制模块接收到的是数字信号，可以实现精确的调光信号的识别和控制。调光信号识别、切换和控制模块的逻辑框图如下图。用户使用时，默认先进入DALI工作模式；调光电源对于工作模式有记忆功能，在满足判断条件后再转换成别的工作模式。所述驱动电路可以实现各种调光信号的隔离输入和高精度采集，同时可以自动根据外部调光信号识别调光类型，并动态切换，实现低成本，高性能，减少产品种类，同时方便用户使用。

Claims (4)

1.一种LED驱动电路，其特征在于包括：

功率变换电路：其输出端与LED负载连接，包括AC-DC或DC-DC电路，用于根据输入的模拟或PWM信号调整输出的电压和电流，实现LED负载的亮度的调整；

调光信号采集模块：用于接收不同的调光接口信号，使用分压或者滤波的方式将信号采样并输入到调光信号转换模块；

调光信号转换模块：用于将采样信号进行处理，将其转换为调光数字指令信号输入到信号隔离模块；

信号隔离模块：用于将数字指令信号进行隔离传输；

调光信号识别、切换和控制模块：用于接收隔离模块输出的数字指令信号，根据不同的指令识别调光器的形式，输出调光的模拟或PWM信号到功率变换电路，实现负载的亮度控制；同时该模块包含一个切换控制逻辑，根据预设的优先级顺序和外部调光器状态实现调光方式的动态切换。

2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于：所述调光信号采集模块包括DALI模块，所述DALI模块包括整流桥D1，所述D1的输入端为电源输入端，所述整流桥的输出端分为两路，第一路与场效应管U9的漏极连接，第二路与电阻R32的一端连接，电阻R32的另一端经电阻R31与二极管D30的正极连接，二极管D30的负极分为三路，第一路与三极管Q8的发射极连接，第二路与电阻R34的一端连接，第三路与电阻R33的一端连接，所述电阻R33的另一端分为两路，第一路经电容C15接地，第二路与场效应管U9的栅极连接，所述电阻R34的另一端分为三路，第一路与三极管Q8的基极连接，第二路与三极管Q12B的集电极连接，第三路经电阻R35与二极管D4的负极连接，二极管D4的正极接地，所述三极管Q8的集电极与三极管Q12B的基极连接后与电阻R37的一端连接，所述电阻R37的另一端与三极管Q13的发射极连接，所述场效应管U9的源极分为三路，第一路与三极管Q13的集电极连接，第二路与三极管Q9的发射极连接，第三路与电阻R36的一端连接，三极管Q13的发射极经电阻R39接地，三极管Q13的基极经电阻R47与后分为两路，第一路与U4的3三角连接，第二路经电阻R40接地，所述三极管Q9的集电极分为两路，第一路经电阻R38接地，第二路与三极管Q10的基极连接，所述电阻R36的另一端分为两路，第一路与三极管Q9的基极连接，第二路与三极管Q10的发射极连接，所述三极管Q10的集电极与U2的1脚连接，所述U2的4脚接+5V电源；所述U2的2脚分为三路，第一路经电容C16接地，第二路经反向二极管D5接地，第三路与U4的4脚连接，所述U4的1脚接+5V电源，所述U2的3脚为所述DALI模块的信号输入端，所述U4的2脚与电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端为所述DALI模块的信号输出端。

3.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于：所述调光信号采集模块包括0-10V接口模块，所述0-10V接口模块包括第一微处理器U1，0-10V接口模块的输入端分为两路，第一路与二极管D6的负极连接，第二路与三极管R13的一端连接，二极管D6的正极三极管Q3的集电极连接，二极管Q3的发射极分为两路，第一路与电阻R23的一端连接，第二路与三极管Q4的基极连接，所述三极管Q3的基极分为两路，第一路与三极管Q4的集电极连接，第二路经电阻R24接地，电阻R23的另一端分为两路，第一路与三极管Q1的发射极连接，第二路与三极管Q4的发射极连接，三极管Q1的集电极接VCC，三极管Q1的基极分为三路，第一路经电阻R1接VCC，第二路与三极管Q2的集电极连接，第三路经二极管ZDS1接地，三极管Q2的基极经电阻R3与第一微处理器U1的20脚连接，电阻R13的另一端分为五路，第一路经电阻R17接地，第二路经电容C6接地，第三路经反向二极管D2接地，第四路经二极管D3接+5V电源，第五路与所述第一微处理器U1的5脚连接；光耦U5的A脚接+5V电源，所述第一微处理器U1的2脚经电阻R6与所述光耦U5的K脚连接，所述光耦U5的E脚接地，所述光耦U5的C脚分为两路，第一路经电阻R7接+5V电源，第二路与第二微处理器U6的6脚连接。

4.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于：调光信号识别、切换和控制模块包括第二微处理器U6，所述第二微处理器U6的1脚与DALI模块的输出端连接，所述第二微处理器U6的20脚与所述DALI模块的输入端连接，所述第二微处理器U6的15脚经电阻R22后分为三路，第一路与三极管Q7的集电极连接，第二路经电阻R8接地，第三路为PWM1信号输入端，所述三极管Q7的集电极接地，所述三极管Q3的基极经电阻R21后分为两路，第一路与三极管Q11的集电极连接，第二路与电阻R19的一端连接，三极管Q11的发射极接+5V电源，三极管Q11的基极经电阻R18后分为两路，第一路经电阻R14接+5V电源，第二路与三极管Q5的集电极连接，所述三极管Q5的发射极接地，所述三极管Q5的基极分为三路，第一路经电阻C12接地，第二路与电阻R19的另一端连接，第三路经电阻R20与所述U6的14脚连接，电阻R12的一端为电流采样输入端，电阻R12的另一端分为两路，第一路与U8的3脚连接，第二路经电阻R15与所述U8的1脚连接，所述U8的2脚接地，所述U8的1脚经电阻R118后与所述U8的4脚连接，所述U8的4脚经电阻R117接地，所述U8的5脚分为两路，第一路经电容C66接地，第二路与+5V电源连接，所述电阻R15与电阻R116的结点与所述U2的14脚连接。

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