CN110831290B - Led照明驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED照明驱动器，包括：多个串联的LED灯；取样电路，与所述LED灯并联；功率开关管，分别与所述LED灯和所述取样电路连接；电压电流取样器，与所述取样电路连接；照度调节电位器，与所述电压电流取样器连接；PWM芯片，分别与所述功率开关管、所述电压电流取样器和所述照度调节电位器连接，所述PWM芯片根据所述电压电流取样器反馈的电压电流值以及所述照度调节电位器实际所要调整所述LED灯的亮度所需要的输入电压电流之间的差值，控制所述功率开关管根据所述差值进行调整。根据本发明的LED照明驱动器，能够实现载人航天器中照明灯具自零照度开始的调光功能，解决照明灯具最低照度无法调节为零的不足。

Description

LED照明驱动器

技术领域

本发明涉及载人航天器仪表与照明技术领域，尤其涉及一种LED照明驱动器。

背景技术

在载人航天器中须配备照明设备为航天员生活、工作提供照明条件。传统的光源由于存在光效低、寿命短等缺点，不符合绿色照明和航天任务的要求。新型电光源中LED具有无污染、寿命长、体积小、节能、抗震性能佳、响应速率快、驱动电压低等众多优点。在照明设备中采用LED照明，不仅有利于提高照明系统能源效率，又可为航天员器上生活、工作提供舒适、安全的环境，保障预定飞行任务的圆满完成。当前我国载人航天器所采用的LED照明灯具驱动设备采用稳流供电，配合对应灯具后，可实现一定照度范围的照明调节，其实现原理如下：功率开关管与直流输入Vdc串联，功率MOSFET开关管以固定的开关频率工作，通过调解占空比来实现功率变换。输出端采用合适的LC滤波电路将方波脉冲平滑成直流输出，功率开关管G极输入方波由PWM芯片产生；针对调光设计，是通过对电源的输出电流采样，送至放大器的电流采样放大环路中进行放大后，经过反馈环路至PWM芯片与基准电压进行比较后来控制PWM输出的脉宽，实现输出电流连续调整。该控制方法要求在输出端可以反馈回一定的电流采样值，而且采样电流不能太小，否则电流放大环节的放大系数会非常大，使得电源对反馈采样过于敏感，引起电源的不稳定，因此难实现自零开始的LED照明灯具照度调节。由于长期在轨的载人航天器中照明需求自零开始的照度调节，从而实现舒适、人性化的照明环境，因此稳流输出的方式已不满足后续载人航天器照明需求。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种LED照明驱动器。

为实现上述发明目的，本发明提供一种LED照明驱动器，包括：

多个串联的LED灯；

取样电路，与所述LED灯并联，其上设置电阻；

功率开关管，分别与所述LED灯和所述取样电路连接，用于控制所述LED灯和所述取样电路的输入电压；

电压电流取样器，与所述取样电路连接，用于输出电流的电阻取样和输出电压的电阻分压网络取样；

照度调节电位器，与所述电压电流取样器连接，用于调节所述LED灯的亮度档位；

PWM芯片，分别与所述功率开关管、所述电压电流取样器和所述照度调节电位器连接，所述PWM芯片根据所述电压电流取样器反馈的电压电流值以及所述照度调节电位器实际所要调整所述LED灯的亮度所需要的输入电压电流之间的差值，控制所述功率开关管根据所述差值进行调整。

根据本发明的一个方面，所述功率开关管的输出端采用LC滤波电路将方波脉冲平滑为直流输出。

根据本发明的一个方面，所述电压电流取样器将取样的输出电压和输出电流反馈给所述PWM芯片中的误差放大器。

根据本发明的一个方面，所述误差放大器补偿网络采用PI调节器。

根据本发明的一个方面，所述功率开关管控制驱动电路的输出电压的最小值小于多个串联的所述LED灯的截止电压。

根据本发明的一个方面，还包括位于所述LED灯和所述取样电路之间，与所述LED灯并联的假负载。

根据本发明的一个方案，采用LED灯截止电压作为驱动输出下限，采用恒压限流模式实现对应照明灯具自零照度开始调光的LED照明驱动设备，可解决照明灯具最低照度无法调节为零的不足。

根据本发明的一个方案，能够实现载人航天器中照明灯具自零照度开始的调光功能，解决照明灯具最低照度无法调节为零的不足，满足载人航天器自零照度开始的照明环境需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示意性表示采用本发明的LED照明驱动器的照明装置的结构框图；

图2示意性表示根据本发明的一种实施方式的LED照明驱动器的结构框图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

图1示意性表示采用本发明的LED照明驱动器的照明装置的结构框图。如图1所示，照明装置包括照明灯部分和照明灯电源部分，照明灯和照明灯电源通过恒流供电线路连接，其中照明灯设有主灯和备灯，照明灯电源设有主灯电源和备灯电源。照明灯的亮度可以进行亮度调节，具体调节的方案如下详细所述。

图2示意性表示根据本发明的一种实施方式的LED照明驱动器的结构框图。如图2所示，根据本发明的LED照明驱动器，包括：多个串联的LED灯1、取样电路2、功率开关管3、电压电流取样器4、照度调节电位器5和PWM芯片6。

在本实施方式中，LED照明驱动器的输出电压范围根据LED灯1的数量及舱内照度需求制定。其中未实现所驱动LED灯1具最低照度为零，需计算LED灯1的截止电压：根据LED芯片手册查询得到单颗LED芯片截止电压V1，根据LED灯1具所设计LED芯片串并联情况，得到灯具截止电压V2，V2＝V1×n，n为LED芯片串联数目，所设计驱动电路的输出电压下限应低于所计算得到的V2。

如图2所示，在本实施方式中，取样电路2与多个串联在一起的LED灯1并联，取样电路2上设置有适应电路的电阻。功率开关管3分别与LED灯1和取样电路2连接，用于控制LED灯1和取样电路2的输入电压。电压电流取样器4与取样电路2连接，用于输出电流的电阻取样和输出电压的电阻分压网络取样。照度调节电位器5与电压电流取样器4连接，用于调节LED灯1的亮度档位；PWM芯片6分别与功率开关管3、电压电流取样器4和照度调节电位器5连接，PWM芯片6根据电压电流取样器4反馈的电压电流值以及所述照度调节电位器5实际所要调整LED灯1的亮度所需要的输入电压电流之间的差值，控制所述功率开关管3根据差值进行调整，从而达到调整LED灯的亮度。

在本实施方式中，功率开关管3的输出端采用LC滤波电路将方波脉冲平滑为直流输出。电压电流取样器4将取样的输出电压和输出电流反馈给PWM芯片6中的误差放大器。误差放大器补偿网络采用PI调节器。

在本实施方式中，功率开关管3控制驱动电路的输出电压的最小值小于多个串联的LED灯1的截止电压。

此外，为避免出现空载现象，即LED灯1具截止时，驱动电路实际处于空载，需于电路输出端设置假负载。所以，在本实施方式中，还包括位于LED灯1和取样电路2之间，与LED灯1并联的假负载7。

根据本发明的上述方案，采用LED灯截止电压作为驱动输出下限，采用恒压限流模式实现对应照明灯具自零照度开始调光的LED照明驱动设备，可解决照明灯具最低照度无法调节为零的不足。

根据本发明的上述方案，实现载人航天器中照明灯具自零照度开始的调光功能，解决照明灯具最低照度无法调节为零的不足，满足载人航天器自零照度开始的照明环境需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种LED照明驱动器，其特征在于，包括：

多个串联的LED灯(1)；

取样电路(2)，与所述LED灯(1)并联，其上设置电阻；

功率开关管(3)，分别与所述LED灯(1)和所述取样电路(2)连接，用于控制所述LED灯(1)和所述取样电路(2)的输入电压；

电压电流取样器(4)，与所述取样电路(2)连接，用于输出电流的电阻取样和输出电压的电阻分压网络取样；

照度调节电位器(5)，与所述电压电流取样器(4)连接，用于调节所述LED灯(1)的亮度档位；

PWM芯片(6)，分别与所述功率开关管(3)、所述电压电流取样器(4)和所述照度调节电位器(5)连接，所述PWM芯片(6)根据所述电压电流取样器(4)反馈的电压电流值以及所述照度调节电位器(5)实际所要调整所述LED灯(1)的亮度所需要的输入电压电流之间的差值，控制所述功率开关管(3)根据所述差值进行调整；

所述功率开关管(3)控制驱动电路的输出电压的最小值小于多个串联的所述LED灯(1)的截止电压；

还包括位于所述LED灯(1)和所述取样电路(2)之间，与所述LED灯(1)并联的假负载(7)。

2.根据权利要求1所述的LED照明驱动器，其特征在于，所述功率开关管(3)的输出端采用LC滤波电路将方波脉冲平滑为直流输出。

3.根据权利要求1所述的LED照明驱动器，其特征在于，所述电压电流取样器(4)将取样的输出电压和输出电流反馈给所述PWM芯片(6)中的误差放大器。

4.根据权利要求3所述的LED照明驱动器，其特征在于，所述误差放大器补偿网络采用PI调节器。

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