CN112804793B

CN112804793B - 一种缓启动电路及led电源装置

Info

Publication number: CN112804793B
Application number: CN202110394766.2A
Authority: CN
Inventors: 方继发
Original assignee: Shenzhen Security Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Security Technology Co ltd
Priority date: 2021-04-13
Filing date: 2021-04-13
Publication date: 2021-12-21
Anticipated expiration: 2041-04-13
Also published as: CN112804793A; WO2022217692A1

Abstract

本发明实施例公开了一种缓启动电路及LED电源装置，LED电源装置连接LED灯串，LED电源装置包括电源输入电路、电源控制电路和缓启动电路；所述电源输入电路对市电进行整流滤波后输出第一电源电压和第二电源电压；所述缓启动电路对第一电源电压稳压后进行内部供电，检测内部有电时，延迟预设时间后输出脉宽调制信号给电源控制电路；所述电源控制电路根据脉宽调制信号将第二电源电压转换为供电电压给LED灯串供电，并控制LED灯串逐渐变亮。通过缓启动电路来延迟对LED灯串供电，限制刚上电时的冲击电流；LED灯串逐渐变亮，使眼睛能逐渐适应，亮灯效果更加温和。从而解决现有LED电源模块不能定时缓启动点亮LED灯的问题。

Description

一种缓启动电路及LED电源装置

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种缓启动电路及LED电源装置。

背景技术

现有的LED电源模块方案常见的有三种，第一种是交流转直流电路（AC-DC，采用恒压芯片）加上单片机或直流转直流电路（DC-DC，采用恒流调光芯片），第二种是交流转直流（AC-DC，采用恒流芯片)加上去频闪芯片和应放转换调光电路，第三种是交流转直流（AC-DC，采用恒流芯片)加上应放转换调光电路，应放转换调光电路中使用单片机来控制。

但是，这几种方式都是上电后直接点亮LED灯，然后调光；不能延时一段时间后再点亮LED灯，从而导致开机直接全部亮或者亮的时间很快，这种突然点亮的灯效会影响视觉，可能伤害眼睛。同时，由于上电时会有冲击电流，此时电源不稳，若上电就直接点亮，可能出现灯光闪烁，严重的甚至会烧坏部分器件。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种缓启动电路及LED电源装置，以解决现有LED电源模块不能定时缓启动点亮LED灯的问题。

本发明实施例提供一种缓启动电路，连接电源输入电路和电源控制电路，其包括稳压模块和控制模块；

所述稳压模块对电源输入电路输出的第一电源电压稳压后输出稳压电压给控制模块供电；

所述控制模块检测有电时，延迟预设时间后输出脉宽调制信号来控制电源控制电路逐渐点亮LED灯串。

可选地，所述的缓启动电路中，还包括调光模块；

所述调光模块根据拨码操作输出对应的调节信号给控制模块；

所述控制模块根据调节信号调节脉宽调制信号的占空比，控制电源控制电路对LED灯串进行调光。

可选地，所述的缓启动电路中，所述稳压模块包括恒流芯片和稳压管，所述恒流芯片的Drain脚输入第一电源电压；恒流芯片的CS脚连接恒流芯片的GND脚、稳压管的负极和控制模块；稳压管的正极接地。

可选地，所述的缓启动电路中，所述稳压模块还包括第一电阻和第一电容；

所述第一电阻的一端连接恒流芯片的CS脚，第一电阻的另一端连接第一电容的一端和稳压管的负极，第一电容的另一端连接稳压管的正极和地。

可选地，所述的缓启动电路中，所述控制模块包括单片机，所述单片机的CS脚连接单片机的VCC脚、恒流芯片的CS脚和恒流芯片的GND脚；单片机的GND脚接地，单片机的PWM脚输出脉宽调制信号给电源控制电路。

可选地，所述的缓启动电路中，所述调光模块包括拨码器、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；

所述拨码器的第1脚连接拨码器的第2脚、第五电阻的一端、第二电阻的一端和单片机的CS脚；拨码器的第3脚连接第四电阻的一端，拨码器的第4脚连接第三电阻的一端；第三电阻的另一端连接第四电阻的另一端、第五电阻的另一端、单片机的GND脚和地；第二电阻的另一端连接恒流芯片的CS脚和恒流芯片的GND脚。

本发明实施例第二方面提供了一种LED电源装置，连接LED灯串，包括电源输入电路和电源控制电路，还包括所述的缓启动电路；

所述电源输入电路对市电进行整流滤波后输出第一电源电压和第二电源电压；

所述缓启动电路对第一电源电压稳压后进行内部供电，检测内部有电时，延迟预设时间后输出脉宽调制信号给电源控制电路；

所述电源控制电路根据脉宽调制信号将第二电源电压转换为供电电压给LED灯串供电，并控制LED灯串逐渐变亮。

本发明实施例提供的技术方案中，LED电源装置连接LED灯串，LED电源装置包括电源输入电路、电源控制电路和缓启动电路；所述电源输入电路对市电进行整流滤波后输出第一电源电压和第二电源电压；所述缓启动电路对第一电源电压稳压后进行内部供电，检测内部有电时，延迟预设时间后输出脉宽调制信号给电源控制电路；所述电源控制电路根据脉宽调制信号将第二电源电压转换为供电电压给LED灯串供电，并控制LED灯串逐渐变亮。通过缓启动电路来延迟输出脉宽调制信号，即可延迟预设时间后再对LED灯串供电，可限制刚上电时的冲击电流；脉宽调制信号会控制LED灯串逐渐变亮，使眼睛能逐渐适应，亮灯效果更加温和，实现定时缓启动功能。从而解决现有LED电源模块不能定时缓启动点亮LED灯的问题。

附图说明

图1为本发明实施例中LED电源装置的结构框图。

图2为本发明实施例一中LED电源装置的电路示意图。

图3为本发明实施例二中LED电源装置的电路示意图。

图4为本发明实施例三中LED电源装置的电路示意图。

图5为本发明实施例四中LED电源装置的电路示意图。

图6为本发明实施例五中LED电源装置的电路示意图。

图7为本发明实施例六中LED电源装置的电路示意图。

图8为本发明实施例七中LED电源装置的电路示意图。

图9为本发明实施例八中LED电源装置的电路示意图。

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。本发明中的实施例，本领域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。

请参阅图1，本发明实施例提供的LED电源装置连接LED灯或LED灯串，以LED灯串为例，所述LED电源装置包括缓启动电路10、电源输入电路20和电源控制电路30；所述缓启动电路10连接电源输入电路20和电源控制电路30，电源控制电路30连接电源输入电路20和LED灯串。所述电源输入电路20对市电（通过L火线和N零线接入市电）进行整流滤波后输出第一电源电压VCC1和第二电源电压VCC2；所述缓启动电路10对第一电源电压VCC1稳压后进行内部供电（即对缓启动电路10内部的部分电路供电），检测内部有电时，延迟预设时间后输出脉宽调制信号PWM给电源控制电路30；所述电源控制电路30根据脉宽调制信号PWM将第二电源电压VCC2转换为供电电压（LED±）给LED灯串20供电，并根据脉宽调制信号PWM的占空比来控制LED灯串逐渐变亮。

其中，所述电源输入电路20和电源控制电路30为现有技术，此处对其具体电路结构不作详述。本实施例通过缓启动电路10来延迟输出脉宽调制信号PWM，即可延迟预设时间后再点亮LED灯串，以限制刚上电时的冲击电流，避免电源不稳并保护电子器件；根据脉宽调制信号来控制LED灯串逐渐变亮，使眼睛有一个光亮适应过程，不会出现突然变亮影响视觉甚至伤害眼睛的温蒂，实现定时缓启动功能。需要理解的是，电源控制电路30可通过一接口连接LED灯串。

如图2所示，所述缓启动电路10包括稳压模块110和控制模块120；所述稳压模块110连接控制模块120和电源输入电路20，控制模块120连接电源控制电路30。所述稳压模块110对第一电源电压VCC1稳压后输出稳压电压Vcs给控制模块120供电；所述控制模块120检测有电时，延迟预设时间后输出脉宽调制信号PWM来控制电源控制电路逐渐点亮LED灯串。

优选地，为了方便对LED灯串进行调光，所述缓启动电路10还包括调光模块130，所述调光模块130连接控制模块120，所述调光模块130根据用户操作输出对应的调节信号DIM+给控制模块120，所述控制模块120根据调节信号DIM+调节脉宽调制信号PWM的占空比，电源控制电路30根据脉宽调制信号PWM控制供电电流的大小，从而对LED灯串进行调光。

请继续参阅图2，所述稳压模块110包括恒流芯片U1和稳压管ZD，所述恒流芯片U1的Drain脚（高压驱动脚）输入第一电源电压VCC1（即连接电源输入电路20的一个电源输出端，如图2中电感L的一端）；恒流芯片U1的CS脚连接恒流芯片U1的GND脚、稳压管ZD的负极和控制模块120；稳压管ZD的正极接地。

其中，所述恒流芯片U1的型号优选为BP5113，通过在恒流芯片U1的输出端连接5V的稳压管ZD（用于稳压），即可输出稳压电压Vcs（如4.7V）给控制模块120来进行稳定供电，使控制模块120能稳定工作，确保后续的LED灯串控制正常、稳定。

优选地，所述稳压模块110还包括第一电阻R1和第一电容C1，所述第一电阻R1的一端连接恒流芯片U1的CS脚，第一电阻R1的另一端连接第一电容C1的一端和稳压管ZD的负极，第一电容C1的另一端连接稳压管ZD的正极和地。

其中，所述第一电阻R1用于设置电流限制，避免稳压电压Vcs的电流突变影响稳压供电。第一电容C1用于储能滤波，以保证控制模块120供电正常且更加稳定。

所述控制模块120包括单片机U2，所述单片机U2的CS脚连接单片机U2的VCC脚、恒流芯片U1的CS脚和恒流芯片U1的GND脚；单片机U2的GND脚接地，单片机U2的PWM脚输出脉宽调制信号PWM（具体连接电源控制电路30中LED驱动芯片U3（型号优选为BP2887）的PWM脚）。

其中，所述单片机U2的型号不限、只要能编程单片机都可以。稳压模块110输出的稳压电压Vcs传输至单片机U2的VCC脚、来对单片机U2进行稳定供电。所述单片机U2内预先设有缓启动程序，当单片机U2得电时，缓启动程序自动启动，延迟预设时间后输出脉宽调制信号PWM给电源控制电路30，即可逐渐点亮LED灯串，实现延迟预设时间再点亮的缓启动功能。

需要理解的是，通过设置所述脉宽调制信号PWM的占空比，可在设定时间内使LED灯串从暗逐渐变亮；预设时间加上设定时间即是整个缓启动时间。所述预设时间是为了限制冲击电流，通常为默认值，可在出厂时由厂商根据该LED电源装置的参数或规格进行设置。所述设定时间是用于限定LED灯串从暗变亮的时长，可由用户设置，则在具体实施时，所述控制模块120还包括一用于烧录缓启动程序的烧录接口，该烧录接口的数据脚连接单片机U2的数据脚（即用于写入程序的引脚），用户通过烧录新的缓启动程序，即可根据新的设定时间生成新的脉宽调制信号PWM，从而改变LED灯串从暗变亮的时长，满足不同的用户需求。

所述单片机U2的CS脚是拨码设定脚，若不需要拨码调光，则单片机U2的CS脚直接连接稳压电压Vcs，被默认上拉为高电平。若缓启动电路10还包括调光模块130，则该CS脚连接调光模块130，单片机U2根据调光模块13输出的调节信号DIM+来调节脉宽调制信号PWM的占空比，LED驱动芯片U3根据所述脉宽调制信号PWM控制CS脚输出的波形，从而调整输出电流的大小，即可实现对LED灯串LED灯串的调光控制（如亮度的明暗调节）。

所述调光模块130包括拨码器SW、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5；所述拨码器SW的第1脚连接拨码器SW的第2脚、第五电阻R5的一端、第二电阻R2的一端和单片机U2的CS脚；拨码器SW的第3脚连接第四电阻R4的一端，拨码器SW的第4脚连接第三电阻R3的一端；第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的另一端、第五电阻R5的另一端、单片机U2的GND脚和地；第二电阻R2的另一端连接恒流芯片U1的CS脚和恒流芯片U1的GND脚。

其中，所述拨码器SW的型号优选为D01A，其根据用户的拨码操作输出对应的调节信号DIM+。第二电阻R2至第五电阻R5用于设置调节信号DIM+的输出电流，避免电流突变烧坏单片机U2。

在具体实施时，所述缓启动电路10能与不同电路结构的电源输入电路20和电源控制电路30搭配使用，实现不同应用环境下的LED点亮缓启动；因此，缓启动电路10的适用范围非常广，兼容性较强。

如图2所示的实施例一中，由于电源输入电路20中有2个电解电容（EC1和EC2），没有CBB电容，表示无频闪且低PF（功率因素）值；电源控制电路30中只有一个绕组（此处T1当做电感使用，不是变压器，不能实现输入对输出的隔离），表示非隔离。因此，所述缓启动电路10可应用在实施例一所示的无频闪、低PF值、非隔离的LED电源装置中，实现缓启动。

如图3所示的实施例二中，电源输入电路（用标号20表示）与实施例一中的电路结构相同，也表示无频闪且低PF（功率因素）值；电源控制电路与实施例一中的电路结构不同，例如、实施例二中电源控制电路（用标号31表示）的LED驱动芯片（用标号U4表示）型号优选为BP3177，且有3个绕组（T1A表示2个绕组，T1C表示1个绕组），不只1个绕组表示隔离。因此，所述缓启动电路10可应用在实施例二所示的无频闪、低PF值、隔离的LED电源装置中，实现缓启动。

如图4所示的实施例三中，电源输入电路（用标号21表示）与实施例一中的电路结构不同，区别在于采用了CBB电容（CBB1），表示高PF值；电源控制电路与其他实施例中的电路结构不同，例如、实施例三中电源控制电路（用标号32表示）的LED驱动芯片（用标号U5表示）型号优选为BP2887，有1个电解电容EC3（表示无频闪），增加APFC（有源功率因数校正）电路（芯片U6以及其外围电路），只有1个绕组（T2），表示非隔离。因此，所述缓启动电路10可应用在实施例三所示的无频闪、高PF值、非隔离的LED电源装置中，实现缓启动。

如图5所示的实施例四中，电源输入电路（用标号21表示）与实施例三中的电路结构相同，也表示高PF值；电源控制电路与其他实施例中的电路结构不同，例如、实施例四中电源控制电路（用标号33表示）的LED驱动芯片（用标号U7表示）型号优选为BP3177；有1个电解电容EC4并且有CBB电容（CBB1），表示无频闪；有APFC（有源功率因数校正）电路（芯片U8以及其外围电路，该电路与实施例三相同）；有3个绕组（T2A表示2个绕组，T2C表示1个绕组）表示隔离。因此，所述缓启动电路10可应用在实施例四所示的无频闪、高PF值、隔离的LED电源装置中，实现缓启动。

如图6所示的实施例五中，电源输入电路（用标号22表示）与其他实施例中的电路结构不同，区别在于采用了2个CBB电容（CBB2和CBB3），表示高PF值。电源控制电路与其他实施例中的电路结构不同，例如、实施例五中电源控制电路（用标号34表示）的LED驱动芯片（用标号U9表示）型号优选为BP2306，没有电解电容且只有CBB电容（表示频闪），只有1个绕组（T3），表示非隔离。因此，所述缓启动电路10可应用在实施例五所示的频闪、高PF值、非隔离的LED电源装置中，实现缓启动。

如图7所示的实施例六中，电源输入电路（用标号22表示）与实施例五的电路结构相同，也表示高PF值。电源控制电路与其他实施例中的电路结构不同，例如、实施例六中电源控制电路（用标号35表示）的LED驱动芯片（用标号U10表示）型号优选为BP3378，没有电解电容且只有CBB电容（表示频闪），有3个绕组（T3A表示2个绕组，T3C表示1个绕组）表示隔离。因此，所述缓启动电路10可应用在实施例六所示的频闪、高PF值、隔离的LED电源装置中，实现缓启动。

上述实施例中，缓启动电路10都是由第一电源电压VCC1来供电。在具体实施时，对缓启动电路10供电还可以采用其他方式，包括市电供电和辅助绕组供电。

所述市电供电如图8所示，在电源输入电路的实施例七中，火线连接第一二极管D1的正极，零线连接第二二极管D2的正极，第一二极管D1的负极连接第二二极管D2的负极和第六电阻R6的一端，第六电阻R6通过第七电阻R7连接恒流芯片U1的Drain脚。

其中，第一二极管D1和第二二极管D2起到单相导通和整流，将市电转换为第三电源电压VCC3，第六电阻R6和第七电阻R7用于限流。由第三电源电压VCC3来对恒流芯片U1供电。需要理解的是，第三电源电压VCC3供电方式适用于没有APFC电路的情况，例如，图4所示的实施例三和图5所示的实施例四中都增加了APFC（有源功率因数校正）电路，因此第三电源电压VCC3供电方式不能应用在实施例三和实施例四中，除此之外的其他实施例都可以适用。

所述辅助绕组供电适用于有APFC电路的情况（如实施例三和实施例四），此时稳压模块（用111表示）可将恒流芯片（型号为BP5113）替换为稳压器（型号为78L05）。如图9所示，则所述稳压模块包括稳压器U11、第三二极管D3、第八电阻R8、第二电容C2和第三电容C3；所述稳压器U11的Vin脚连接第二电容C2的一端和第三二极管D3的负极，第三二极管D3的正极通过第八电阻R8连接电源控制电路中辅助绕组T2B的异名端，辅助绕组T2B的同名端根据具体电路结构接地或连接其他器件，稳压器U11的Vout脚连接第三电容C3的一端、单片机U2的CS脚和单片机U2的VCC脚；第二电容C2的另一端连接第三电容C3的另一端和地。

其中，所述第八电阻R8用于限流稳压，第三二极管D3起到单相导通的作用，第二电容C2和第三电容C3用于滤波。采用电源控制电路中的辅助绕组T2B来供电，在图4所示的实施例三中，辅助绕组对应的图4中的T2B_1。在图5所示的实施例四中，辅助绕组对应的图5中的T2B_2；也对应图5中的绕组T2A，辅助绕组T2B的异名端即绕组T2A的第1脚。在另外的电源控制电路中，只要是通过绕组供电即可，具体连接哪个绕组此处不做限定。

需要理解的是，上述各个实施例中，缓启动电路10的电路结构和工作原理均相同。本发明实施例列举了缓启动电路10能与不同电路结构的电源输入电路和电源控制电路搭配使用，在具体实施时，还可与其他电路搭配来实现缓启动，只要其他电路能提供一个电源电压，且是由缓启动电路输出脉宽调制信号PWM来进行控制，则均在保护范围内。

综上所述，本发明提供的缓启动电路及LED电源装置，能输出稳定的恒压给单片机供电，通过延迟预设时间后再对LED灯串供电、来限制刚上电时的冲击电流，以防止上电电源抖动并保护电子器件；脉宽调制信号控制LED灯串从暗逐渐变亮，使眼睛能逐渐适应，亮灯效果更加温和，实现定时缓启动功能，还能对LED灯串进行调光；缓启动电路的电路结构简单，使用的电子器件较少，成本较低，还能适用于不同的工作环境，兼容性强。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种缓启动电路，连接电源输入电路和电源控制电路，其特征在于，包括稳压模块和控制模块；

所述控制模块检测有电时，延迟预设时间后输出脉宽调制信号来控制电源控制电路逐渐点亮LED灯串；

所述稳压模块包括恒流芯片和稳压管，所述恒流芯片的Drain脚输入第一电源电压；恒流芯片的CS脚连接恒流芯片的GND脚、稳压管的负极和控制模块；稳压管的正极接地；所述稳压模块还包括第一电阻和第一电容；

所述第一电阻的一端连接恒流芯片的CS脚，第一电阻的另一端连接第一电容的一端和稳压管的负极，第一电容的另一端连接稳压管的正极和地；

恒流芯片的型号为BP5113，第一电阻用于设置电流限制，第一电容用于储能滤波；

所述控制模块包括单片机，所述单片机的CS脚连接单片机的VCC脚、恒流芯片的CS脚和恒流芯片的GND脚；单片机的GND脚接地，单片机的PWM脚输出脉宽调制信号给电源控制电路；所述单片机内预先设有缓启动程序，单片机得电时，缓启动程序自动启动，延迟预设时间后输出脉宽调制信号；

还包括调光模块，所述调光模块根据拨码操作输出对应的调节信号给控制模块；所述控制模块根据调节信号调节脉宽调制信号的占空比，控制电源控制电路对LED灯串进行调光；

所述调光模块包括拨码器、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；

所述拨码器的第1脚连接拨码器的第2脚、第五电阻的一端、第二电阻的一端和单片机的CS脚；拨码器的第3脚连接第四电阻的一端，拨码器的第4脚连接第三电阻的一端；第三电阻的另一端连接第四电阻的另一端、第五电阻的另一端、单片机的GND脚和地；第二电阻的另一端连接恒流芯片的CS脚和恒流芯片的GND脚；第二电阻至第五电阻用于设置调节信号的输出电流；

所述缓启动电路与不同电路结构的电源输入电路和电源控制电路搭配连接；包括无频闪且低功率因素值的电源输入电路和非隔离的电源控制电路，无频闪且低功率因素值的电源输入电路和隔离的电源控制电路，高功率因素值的电源输入电路和无频闪且隔离的电源控制电路，高功率因素值的电源输入电路和频闪且隔离的电源控制电路。

2.一种LED电源装置，连接LED灯串，包括电源输入电路和电源控制电路，其特征在于，还包括如权利要求1任一项所述的缓启动电路；

3.根据权利要求2所述的LED电源装置，其特征在于，所述缓启动电路还根据拨码操作调节脉宽调制信号的占空比，所述电源控制电路根据脉宽调制信号控制供电电流的大小，对LED灯串进行调光。