CN111010763A - 一种大功率led恒流驱动装置的调光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大功率LED恒流驱动装置的调光方法，所述大功率LED恒流驱动装置包括LED灯、微处理器、与所述微处理器电连接的至少二个恒流源支路；所述调光方法包括所述微处理器设定所述微处理器内的时钟频率为GCLK、所述微处理器输出至每一所述恒流源支路的PWM周期为T_n+1；所述微处理器确定每一所述恒流源支路输入PWM细分灰度等级为g_n+1＝GCLK/T_n+1，则所述LED驱动装置细分灰度等级为G＝(N+1)g_n+1；所述微处理器控制输出至每一所述恒流源支路的PWM信号，调节所述LED驱动装置的细分电流精度。本发明实施例能够在实现大电流驱动的基础上，增加LED调光灰度细分级数及精度的调光方法。

Description

一种大功率LED恒流驱动装置的调光方法

技术领域

本发明涉及电路领域，尤其是涉及一种通过高端电流采样实现恒流扩展的大功率LED恒流驱动装置实现LED调光灰度级数的调光方法。

背景技术

LED因具有极高的发光效率与无汞污染的独特优点而被公认为当今最理想的绿色照明光源，大力发展与推广LED照明已成为现代照明发展的主流。随着大功率LED的出现，驱动LED的电流也由开始的几毫安到几十安培，LED调光灰度等级也由8比特提高到16比特以上。但是，本发明的发明人在对现有技术研究中发现，对于几安培到十几安培的大电流的LED驱动器，只能确保大电流的精度，因此单靠提高调光灰度比例，很难实现几毫安的电流精度控制。

发明内容

本发明提供一种大功率LED恒流驱动装置的调光方法，以解决现有的大电流驱动器难以实现小电流的精度控制的技术问题，本发明能够在实现大电流驱动的基础上，增加LED调光灰度细分级数及精度的调光方法。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种大功率LED恒流驱动装置的调光方法，所述大功率LED恒流驱动装置包括LED灯、微处理器、与所述微处理器电连接的至少二个恒流源支路；每一所述恒流源支路的输入端连接电源正极，每一所述恒流源支路的输出端连接所述LED灯的输入端，所述LED灯的输出端连接电源地负极；所述调光方法包括以下步骤：

所述微处理器设定所述微处理器内的时钟频率为GCLK、所述微处理器输出至每一所述恒流源支路的PWM周期为T_n+1；

所述微处理器确定每一所述恒流源支路输入PWM细分灰度等级为g_n+1＝GCLK/T_n+1，则所述LED驱动装置细分灰度等级为G＝(N+1)g_n+1，其中N、n为大于等于1的整数；

所述微处理器控制输出至每一所述恒流源支路的PWM信号，调节所述LED驱动装置的细分电流精度。

作为优选方案，所述微处理器在对所述LED驱动装置进行调光时，向N+1个所述恒流源支路以预设的相位差时间间隔逐一输出PWM信号。

作为优选方案，每一所述恒流源支路包括恒流源，所述恒流源的输入端与所述电源正极连接，所述恒流源的输出端与所述LED灯的输入端连接。

作为优选方案，每一所述恒流源支路还包括连接在所述LED灯与对应的恒流源之间的单向导通二极管，所述单向导通二极管的输入端与对应的恒流源的输出端连接，所述单向导通二极管的输出端与所述LED灯的输入端连接。

作为优选方案，所述恒流源包括但不限于LM3409驱动器。

作为优选方案，所述恒流源包括但不限于提供恒定5A电流的恒流源。

作为优选方案，所述电源地负极接地。

作为优选方案，所述大功率LED恒流驱动装置的调光方法还包括微处理器，所述微处理器的控制端与每一所述恒流源连接。

综上，本发明实施例提供了一种大功率LED恒流驱动装置的调光方法，具有如下有益效果：

通过高端电流采样实现多路恒流源的并联，能够实现LED驱动电流的扩展，则流经所述LED灯的电流为至少二个所述恒流源支路的恒流源线性叠加，从而通过小电流驱动组合实现大电流恒流驱动大功率LED电路。此外，每一路恒流源可以独立工作和独立控制，相互之间不受干扰，从而能够提高驱动电路的稳定性。

基于所述大功率LED恒流驱动装置的调光方法，利用多路恒流源电路并联扩展LED驱动电流，然后对每一路恒流源进行独立的PWM细分调光，通过采用微处理器控制多路PWM信号输出，使得每路PWM能够独立控制，而PWM调制采用周期固定，脉冲宽度可变的调制方式，使得恒流源输出电流与PWM脉冲宽度成正比例关系。

本发明通过采用多路PWM相位差输出的办法，即各路PWM相位不同步，存在固定的相位差，这样在一定的窄脉冲输出时间范围内只有一路恒流源开关打开工作，有效避免了恒流源工作时相互串扰影响低灰度调光的稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例的大功率LED恒流驱动装置的调光方法的步骤流程图；

图2是本发明实施例的大功率LED恒流驱动装置的结构示意图；

图3是本发明实施例的大功率LED恒流驱动装置的电路图；

图4是本发明实施例的大功率LED恒流驱动装置的调光方法的多路PWM等分相位波形图。

具体实施方式

下面将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作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。

请参见图2和图3，本发明优选实施例提供了一种大功率LED恒流驱动装置的调光方法，包括LED灯、微处理器、与所述微处理器电连接的至少二个恒流源支路；

每一所述恒流源支路的输入端连接电源正极，每一所述恒流源支路的输出端连接所述LED灯的输入端，所述LED灯的输出端连接电源地负极。

在本实施例中，通过高端电流采样实现多路恒流源的并联，能够实现LED驱动电流的扩展，则流经所述LED灯的电流为至少二个所述恒流源支路的恒流源线性叠加，从而通过小电流驱动组合实现大电流恒流驱动大功率LED电路。此外，每一路恒流源可以独立工作和独立控制，相互之间不受干扰，从而能够提高驱动电路的稳定性。其中，所述LED灯的输入端即为LED灯的正极，所述LED灯的输出端即为LED灯的负极。

基于所述大功率LED恒流驱动装置，本发明提供一种调光方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、所述微处理器设定所述微处理器内的时钟频率为GCLK、所述微处理器输出至每一所述恒流源支路的PWM周期为T_n+1；

S2、所述微处理器确定每一所述恒流源支路输入PWM细分灰度等级为g_n+1＝GCLK/T_n+1，则所述LED驱动装置细分灰度等级为G＝(N+1)g_n+1，其中N、n为大于等于1的整数；

S3、所述微处理器控制输出至每一所述恒流源支路的PWM信号，调节所述LED驱动装置的细分电流精度。

在本实施例中，通过低端电流采样电路实现多路恒流源扩展LED电流，然后对每一路恒流源进行独立的PWM细分调光：

其中，所述微处理器时钟频率为GCLK，确定PWM周期为T_n+1，则PWM细分等级g_n+1＝GCLK/T_n+1。

在确定PWM周期T_n+1后，所述微处理器的时钟频率越高，PWM细分等级超高，其中每路PWM细分等级时有限的。

这样能够实现多路恒流源扩展细分灰度级数，例如每一路恒流源输入PWM细分灰度等级为g_n+1，那n+1路恒流源的细分灰度等级相加为G＝(N+1)g_n+1；

此外，应当说明的是，为了产生多路的PWM调光信号，采用所述微处理器控制多路PWM的信号输出，以使每路PWM独立控制灰度输出；PWM调制采用周期固定，脉冲宽度可变的调制方式，使得恒流源输出电流与PWM脉冲宽度成正比例关系。

利用多路恒流源电路并联扩展LED驱动电流，然后对每一路恒流源进行独立的PWM细分调光，由于每路恒流源都是独立驱动LED电流的，所以流经LED的总电流I等于流经每一恒流源电流相加的和；同样每一路PWM独立调光，对每一路恒流源电流独立细分，所以总的调光灰度等级G等于每一路PWM调光灰度等级相加的和；

在本发明实施例提供的LED驱动电路的调光方法中，为了产生多路的PWM调光信号，采用微处理器控制多路PWM信号输出，以使每路PWM能够独立控制。PWM调制采用周期固定，脉冲宽度可变的调制方式，使得恒流源输出电流与PWM脉冲宽度成正比例关系。

在多路PWM输出窄脉冲调光信号时，为了防止各路恒流源之间相互干扰导致的LED低灰度调光时微闪烁现象，本实施例通过采用多路PWM相位差输出的办法，即各路PWM相位不同步，存在固定的相位差。这样在一定的窄脉冲输出时间范围内只有一路恒流源开关打开工作，有效避免了恒流源工作时相互串扰影响低灰度调光的稳定性。

请继续参见图2，作为优选方案，每一所述恒流源支路包括恒流源，所述恒流源的输入端与所述电源正极连接，所述恒流源的输出端与所述LED灯的输入端连接。优选的，每一所述恒流源支路还包括连接在所述LED灯与对应的恒流源之间的单向导通二极管，所述单向导通二极管的输入端与对应的恒流源的输出端连接，所述单向导通二极管的输出端与所述LED灯的输入端连接。通过在每一个所述恒流源支路中串联单向导通二极管，能够有效防止恒流源之间的相互串扰，从而有利于提高驱动电路的稳定性。

作为示例性的，当所述LED驱动电路具有2路恒流源支路时，电源正极VCC连接恒流源I1和恒流源I2的输入端，恒流源I1输出端接在单向导通二极管D1的正极，恒流源I2输出端接在单向导通二极管D2的正极，单向导通二极管D1、D2的负极连接在一起接在LED灯的正极，LED灯的负极接在电源地负极上。流经恒流源I1和恒流源I2的电路分别为I1、I2，所以流经LED的电流I＝I1+I2，从而实现流经LED的驱动电流通过2路恒流源的线性叠加。

当所述LED驱动电路具有3路或3路以上恒流源支路时，如图2和图3所示，多路恒流源叠加在一起使用时，流经LED灯的电流I＝I1+I2+…+In。

请参见图3，在其中一种可行的实施方式中，选取所述恒流源为LM3409驱动器，所述恒流源为提供恒定5A电流的恒流源，且所述大功率LED恒流驱动装置的调光方法还包括微处理器，所述微处理器的控制端与每一所述恒流源连接，能够通过所述微处理器控制恒流源是否参与工作，以控制每路恒流源的独立工作，相互不干扰，电路稳定性较高。其中，应当说明的是，LM3409型号的驱动器芯片和提供5A电流只是作为本发明的其中一种可行实施例，所述恒流源还可以有其他选择，不限于LM3409型号的驱动器芯片，且所述恒流源也不限于只提供恒定5A电流的恒流源。

在本发明实施例中，所述调光方法还包括：

S4、所述微处理器在对所述LED驱动装置进行调光时，向N+1个所述恒流源支路以预设的相位差时间间隔逐一输出PWM信号。

在本实施例中，当多路PWM输出窄脉冲调光信号时，为了防止各路恒流源之间相互干扰导致的LED低灰度调光时微闪烁现象，通过采用多路PWM相位差输出的办法，即各路PWM相位不同步，存在固定的相位差。

这样在一定的窄脉冲输出时间范围内只有一路恒流源开关打开工作，有效避免了恒流源工作时相互串扰影响低灰度调光的稳定性，从而实现多路PWM相位差输出调制。

如图4所示，微处理器输出5路等周期T的PWM信号，每相邻两路PWM之间的相位差Tm＝T/5，窄脉冲输出时间为t，当t远小于PWM周期T时，在t有效导通工作时间内各路恒流源都是依次导通工作，避免了同时工作串扰影响小信号输出的稳定性。

综上，本发明提供了一种大功率LED恒流驱动装置的调光方法，具有如下功能：

1、通过多路恒流源电路并联扩展LED驱动电流，对流经LED电流进行线性叠加，从而实现扩展LED电流；

2、对每路恒流源电路进行独立的PWM细分调光，采用微处理器控制多路PWM细分输出；PWM调制采用周期固定，脉冲宽度可变的调制方式；

3、LED调光细分的总灰度级数G等于每一路恒流源细分灰度g相加的和；

4、每路恒流源可以独立工作，独立控制，相互不干扰；

5、通过单向导通二级管对每一路恒流源隔离，防止恒流源间相互串扰；

6、多路PWM采用微处理器控制等分相位输出。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种大功率LED恒流驱动装置的调光方法，其特征在于，所述大功率LED恒流驱动装置包括LED灯、微处理器、与所述微处理器电连接的至少二个恒流源支路；每一所述恒流源支路的输入端连接电源正极，每一所述恒流源支路的输出端连接所述LED灯的输入端，所述LED灯的输出端连接电源地负极；所述调光方法包括以下步骤：

所述微处理器设定所述微处理器内的时钟频率为GCLK、所述微处理器输出至每一所述恒流源支路的PWM周期为T_n+1；

所述微处理器确定每一所述恒流源支路输入PWM细分灰度等级为g_n+1＝GCLK/T_n+1，则所述LED驱动装置细分灰度等级为G＝(N+1)g_n+1，其中N、n为大于等于1的整数；

所述微处理器控制输出至每一所述恒流源支路的PWM信号，调节所述LED驱动装置的细分电流精度。

2.如权利要求1所述的大功率LED恒流驱动装置的调光方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述微处理器在对所述LED驱动装置进行调光时，向N+1个所述恒流源支路以预设的相位差时间间隔逐一输出PWM信号。

3.如权利要求1所述的大功率LED恒流驱动装置的调光方法，其特征在于，每一所述恒流源支路包括恒流源，所述恒流源的输入端与所述电源正极连接，所述恒流源的输出端与所述LED灯的输入端连接。

4.如权利要求3所述的大功率LED恒流驱动装置的调光方法，其特征在于，每一所述恒流源支路还包括连接在所述LED灯与对应的恒流源之间的单向导通二极管，所述单向导通二极管的输入端与对应的恒流源的输出端连接，所述单向导通二极管的输出端与所述LED灯的输入端连接。

5.如权利要求3或4所述的大功率LED恒流驱动装置的调光方法，其特征在于，所述恒流源包括但不限于LM3409驱动器。

6.如权利要求3或4所述的大功率LED恒流驱动装置的调光方法，其特征在于，所述恒流源包括但不限于提供恒定5A电流的恒流源。

7.如权利要求3所述的大功率LED恒流驱动装置的调光方法，其特征在于，所述大功率LED恒流驱动装置的调光方法还包括微处理器，所述微处理器的控制端与每一所述恒流源连接。

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