CN115665930A - 一种调光型led驱动电路及照明设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种调光型LED驱动电路及照明设备，所述调光型驱动电路中，通过利用主功率转换模块将恒定输入电压转换为恒定电流并输出至LED灯，从而驱动LED灯发光，并对LED灯的电流进行采样，得到采样信号，通过调光模块输出调光信号，从而平均电流控制模块的运算方放大器U1将采样信号和调光信号进行比较以输出基准信号，然后峰值电流检测模块的比较器U2将基准信号和采样信号进行比较以输出驱动信号，由此使得主功率转换模块在驱动信号的控制下将恒定输入电压转换为恒定电流并输出，通过上述方式可以实现对LED灯的调光，且结构简单，有利于降低成本。

Description

一种调光型LED驱动电路及照明设备
技术领域
本发明涉及LED驱动技术领域，尤其涉及一种调光型LED驱动电路及照明设备。
背景技术
LED灯具有高效节能、寿命长、绿色环保等优点，广泛应用于照明领域、显示器光源、舞台灯光等场景。在实际应用中，人们常常希望能根据实际需要调节光照强度，以符合相关的需求。现有的调光电路，大都是采用较为复杂的集成电路来实现，往往价格较高，不利于成本降低。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足之处，提供一种调光型LED驱动电路及照明设备，能够实现调光的同时降低成本。
为达此目的，第一方面，本发明提供一种调光型LED驱动电路，包括LED灯、恒压供电模块、主功率转换模块、调光模块、平均电流控制模块以及峰值电流控制模块；其中所述平均电流控制模块包括运算放大器U1，所述峰值电流控制模块包括比较器U2；
所述恒压供电模块与所述主功率转换模块连接，用于提供恒定输入电压；
所述主功率转换模块与所述LED灯连接，用于将所述恒定输入电压转换为恒定电流并输出至所述LED灯，以及用于对流经所述LED灯的电流进行采样，得到采样信号，并将所述采样信号输出给所述平均电流控制模块和所述峰值电流控制模块；
所述调光模块用于对所述平均电流控制模块输出调光信号；所述平均电流控制模块的运算方放大器U1用于将所述采样信号和所述调光信号进行比较，以根据比较结果对所述峰值电流控制模块输出基准信号；所述峰值电流检测模块的比较器U2用于将所述基准信号和所述采样信号进行比较，以根据比较结果对所述主功率供电模块输出驱动信号，所述主功率转换模块在所述驱动信号的控制下将所述恒定输入电压转换为恒定电流并输出。
进一步地，所述主流功率转换模块包括输入滤波电容Cin，开关管Q1、驱动电路、电感L1，续流二极管D1，输出滤波电容Cout以及采样电阻R0；
所述输入滤波电容Cin的第一端与所述恒压供电模块的正极端、所述开关管Q1的第一端连接，所述输入滤波电容Cin的第二端与所述恒压供电模块的负极端均接地；所述开关管Q1的第二端与所述续流二极管D1的负极、所述电感L1的第一端连接，所述续流二极管D1的正极与所述采样电阻R0的第一端均接地，所述电感L1的第二端与所述输出滤波电容Cout的第一端、所述LED灯的正极连接，所述输出滤波电容Cout的第二端与所述LED灯的负极、所述采样电阻R0的第二端连接，所述采样电阻R0的第二端用于输出所述采样信号，所述驱动电路的输出端与所述开关管Q1的控制端连接，以控制所述开关管Q1导通或断开，所述驱动电路的信号输入端与所述峰值电流控制模块连接，用于输入所述驱动信号。
进一步地，所述平均电流控制模块还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1以及第二电容C2；
所述第一电阻R1的第一端与所述采样电阻R0的第二端连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端、所述运算放大器U1的第一输入端连接，所述运算放大器U1的第二输入端与所述调光模块的输出端连接，用于输入所述调光信号；所述第二电阻R2的第二端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第一电容C1的第二端与所述运算放大器U1的输出端、所述第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端与所述第四电阻R4的第一端、所述第二电容C2的第一端以及所述峰值电流控制模块连接，以对所述峰值电流控制模块输出基准信号，所述第四电阻R4的第二端与所述第二电容C2的第二端均接地。
进一步地，所述峰值电流控制模块还包括第五电阻R5、第六电阻R6以及第三电容C3；
所述第五电阻R5的第一端与所述第三电阻R3的第二端连接，所述第五电阻R5的第二端与所述第三电容C3的第一端均连接至所述比较器U2的同相输入端，所述第三电容C3的第二端与所述第六电阻R6的第一端均连接至所述比较器U2的反相输入端，所述第六电阻R6的第二端与所述采样电阻R0的第二端连接，所述比较器U2的输出端与所述驱动电路的信号输入端连接。
进一步地，还包括辅助供电模块，所述辅助供电模块的输入端与所述恒压供电模块的正极端连接，所述辅助供电模块的第一输出端与所述驱动电路连接，所述辅助供电模块的第二输出端与所述运算放大器的电压输入端、所述比较器的电压输入端、调光模块的电压输入端连接。
进一步地，所述驱动电路为PWM控制电路。
进一步地，所述第一开关管为MOS管。
第二方面，本发明实施例提供一种照明设备，包括上述任一项所述的调光型LED驱动电路。
本发明的有益效果：本发明的调光型LED驱动电路中，通过利用主功率转换模块将恒定输入电压转换为恒定电流并输出至LED灯，从而驱动LED灯发光，并对LED灯的电流进行采样，得到采样信号，通过调光模块输出调光信号，从而平均电流控制模块的运算方放大器U1将采样信号和调光信号进行比较，以根据比较结果对峰值电流控制模块输出基准信号，然后峰值电流检测模块的比较器U2将基准信号和采样信号进行比较，以根据比较结果对主功率供电模块输出驱动信号，由此使得主功率转换模块在驱动信号的控制下将恒定输入电压转换为恒定电流并输出，通过上述方式可以实现对LED灯的恒流驱动，并且通过调光模块可以输出不同的调光信号，进而可以使得峰值电流检测模块输出不同的驱动信号，以使得主功率转换模块在不同驱动信号的控制下输出不同的恒定电流，达到调光的目的，此外，本发明中是通过运算放大器U1和比较器U2实现对主功率转换模块的控制，结构简单，与集成电路相比有利于降低成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的调光型LED驱动电路的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的调光型LED驱动电路的电路原理图。
附图标记：
100调光型LED驱动电路、10恒压供电模块、块20主功率转换模、30调光模块、40平均电流控制模块、50峰值电流控制模块、辅助供电模块60。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明进行详细说明。
参阅图1，本发明实施例提供一种调光型LED驱动电路100，包括LED灯、恒压供电模块10、主功率转换模块20、调光模块30、平均电流控制模块40以及峰值电流控制模块50；其中所述平均电流控制模块40包括运算放大器U1，所述峰值电流控制模块50包括比较器U2。
进一步地，所述恒压供电模块10与所述主功率转换模块20连接，用于提供恒定输入电压。所述主功率转换模块20与所述LED灯连接，用于将所述恒定输入电压转换为恒定电流并输出至所述LED灯，以及用于对流经所述LED灯的电流进行采样，得到采样信号，并将所述采样信号输出给所述平均电流控制模块40和所述峰值电流控制模块50。
所述调光模块30用于对所述平均电流控制模块40输出调光信号；所述平均电流控制模块40的运算方放大器U1用于将所述采样信号和所述调光信号进行比较，以根据比较结果对所述峰值电流控制模块50输出基准信号；所述峰值电流检测模块50的比较器U2用于将所述基准信号和所述采样信号进行比较，以根据比较结果对所述主功率供电模块20输出驱动信号，所述主功率转换模块20在所述驱动信号的控制下将所述恒定输入电压转换为恒定电流并输出。
由此，通过上述方式，可以实现对LED灯的恒流驱动，并且通过调光模块30输出不同的调光信号，进而可以使得峰值电流检测模块50输出不同的驱动信号，以使得主功率转换模块20在不同驱动信号的控制下输出不同的恒定电流，达到调光的目的，此外，本发明实施例中是通过运算放大器U1和比较器U2实现对主功率转换模块20的控制，结构简单，与集成电路相比有利于降低成本。
参阅图2，图2是本发明实施例提供的一种调光型LED驱动电路的电路原理图。如图2所示，所述主流功率转换模块20包括输入滤波电容Cin，开关管Q1、驱动电路、电感L1，续流二极管D1，输出滤波电容Cout以及采样电阻R0。
其中，恒压供电模块10可以由隔离或非隔离AC-DC恒压电路实现，可根据实际输出参数支持较宽的恒压输入范围。所述驱动电路例如可以是PWM控制电路，即输出PWM控制信号的电路。
所述输入滤波电容Cin的第一端与所述恒压供电模块10的正极端、所述开关管Q1的第一端连接，所述输入滤波电容Cin的第二端与所述恒压供电模块10的负极端均接地；所述开关管Q1的第二端与所述续流二极管D1的负极、所述电感L1的第一端连接，所述续流二极管D1的正极与所述采样电阻R0的第一端均接地，所述电感L1的第二端与所述输出滤波电容Cout的第一端、所述LED灯的正极连接，所述输出滤波电容Cout的第二端与所述LED灯的负极、所述采样电阻R0的第二端连接，所述采样电阻R0的第二端用于输出所述采样信号UR，所述驱动电路的输出端与所述开关管Q1的控制端连接，以控制所述开关管Q1导通或断开，所述驱动电路的输入端与所述峰值电流控制模块50连接，用于输入所述驱动信号Drive。
其中，当开关管Q1导通时，电感L1的电流上升，上升到IH时，控制开关管Q1关断，电感L1电流下降，下降到IL，当开关管Q1再次开通，周期循环。经过输出滤波电容C2的滤波作用，由此可输出恒定电流为：
IO＝(IH+IL)/2
其中，所述开关管Q1可以是MOS管，例如可以是NMOS管，其中开关管Q1的第一端为NMOS管的漏极，所述开关管Q1的第二端为NMOS管的源极，开关管Q1的控制端为NMOS管的栅极。当然，在其他实施例中，开关管Q1也可以用三极管或其他开关管来实现。
进一步地，本发明实施例中，所述平均电流控制模块40还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1以及第二电容C2。
所述第一电阻R1的第一端与所述采样电阻R0的第二端连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端、所述运算放大器U1的第一输入端连接，所述运算放大器U1的第二输入端与所述调光模块30的输出端连接，用于输入所述调光信号DIM；所述第二电阻R2的第二端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第一电容C1的第二端与所述运算放大器U1的输出端、所述第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端与所述第四电阻R4的第一端、所述第二电容C2的第一端以及所述峰值电流控制模块50连接，以对所述峰值电流控制模块50输出基准信号Vref，所述第四电阻R4的第二端与所述第二电容C2的第二端均接地。
其中，调光模块30输出的调光信号DIM，可以是模拟直流电平，也可以是PWM信号再经RC滤波后的直流。根据运算放大器U1的积分电路的控制原理，可以得到：
Io*R＝VDIM
其中，Io为回路的平均电流，也即主功率转换模块20输出的恒定电流,VDIM为调光信号DIM的电压值，R为采样电阻R0的电阻值。
其中，所述峰值电流控制模块50还包括第五电阻R5、第六电阻R6以及第三电容C3。
所述第五电阻R5的第一端与所述第三电阻R3的第二端连接，所述第五电阻R5的第二端与所述第三电容C3的第一端均连接至所述比较器U2的同相输入端，所述第三电容C3的第二端与所述第六电阻R6的第一端均连接至所述比较器U2的反相输入端，所述第六电阻R6的第二端与所述采样电阻R0的第二端连接，所述比较器U2的输出端与所述驱动电路的信号输入端连接。
可以理解的是，基准信号Vref为运算放大器U2输出的信号经过第三电阻R3和第五电阻R5分压后得到的信号。其中，基准信号Vref输入至比较器U2的同相输入端，采样信号UR输入至比较器U2的反相输入端，比较器U2将基准信号Vref和采样信号UR进行比较，当UR＜Vref时，发出驱动信号Drive给驱动电路，以使得驱动电路控制开关管Q1打开；当UR≥Vref时，发出驱动信号Drive给驱动电路，以使得驱动电路控制开关管Q1断开。
本发明实施例中，运算放大器U1、比较器U2及外围电阻电容器件构成了双负反馈环路，可实现控制主功率转换模块20稳定工作并输出恒定电流Io。当调光模块30改变调光信号DIM的值时，平均电流控制模块40和峰值电流控制模块50会及时处理更改的信号并输出对应的驱动信号DRIVE，驱动信号DRIVE的频率、占空比都会做相应调整，从而改变主功率转换模块20输出的电流Io，即实现了调光功能。
进一步地，本发明实施例的调光型LED灯驱动电路100还可以包括一个辅助供电模块60，所述辅助供电模块60的输入端与所述恒压供电模块10的正极端连接，所述辅助供电模块60的第一输出端与所述驱动电路连接，所述辅助供电模块60的第二输出端与所述运算放大器U1的电压输入端、所述比较器U2的电压输入端、调光模块30的电压输入端连接，从而对驱动电路、运算放大器U1、比较器U2以及调光模块30提供辅助供电。辅助供电模块60可以包括DC-DC电路，通过DC-DC电路将恒压供电模块10的输出电压转变为驱动电路、运算放大器U1、比较器U2以及调光模块30的供电电压。当然，在其他实施方式中，也可以通过恒压供电模块10分别对驱动电路、运算放大器U1、比较器U2以及调光模块30提供工作所需的电压。
通过本发明的调光型LED驱动电路，只需要采用通用的运算放大器和比较器及简单的外围电容电阻器件，即可实现LED灯的调光，成本较低，且与集成电路相比器件选型通用灵活，极大的增加产品的综合竞争力。
本发明实施例还提供一种照明设备，包括上述任一实施例描述的调光型LED驱动电路。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种调光型LED驱动电路，其特征在于，包括LED灯、恒压供电模块、主功率转换模块、调光模块、平均电流控制模块以及峰值电流控制模块；其中所述平均电流控制模块包括运算放大器U1，所述峰值电流控制模块包括比较器U2；
所述恒压供电模块与所述主功率转换模块连接，用于提供恒定输入电压；
所述主功率转换模块与所述LED灯连接，用于将所述恒定输入电压转换为恒定电流并输出至所述LED灯，以及用于对流经所述LED灯的电流进行采样，得到采样信号，并将所述采样信号输出给所述平均电流控制模块和所述峰值电流控制模块；
所述调光模块用于对所述平均电流控制模块输出调光信号；所述平均电流控制模块的运算方放大器U1用于将所述采样信号和所述调光信号进行比较，以根据比较结果对所述峰值电流控制模块输出基准信号；所述峰值电流检测模块的比较器U2用于将所述基准信号和所述采样信号进行比较，以根据比较结果对所述主功率供电模块输出驱动信号，所述主功率转换模块在所述驱动信号的控制下将所述恒定输入电压转换为恒定电流并输出。
2.根据权利要求1所述的调光型LED驱动电路，其特征在于，所述主流功率转换模块包括输入滤波电容Cin，开关管Q1、驱动电路、电感L1，续流二极管D1，输出滤波电容Cout以及采样电阻R0；
所述输入滤波电容Cin的第一端与所述恒压供电模块的正极端、所述开关管Q1的第一端连接，所述输入滤波电容Cin的第二端与所述恒压供电模块的负极端均接地；所述开关管Q1的第二端与所述续流二极管D1的负极、所述电感L1的第一端连接，所述续流二极管D1的正极与所述采样电阻R0的第一端均接地，所述电感L1的第二端与所述输出滤波电容Cout的第一端、所述LED灯的正极连接，所述输出滤波电容Cout的第二端与所述LED灯的负极、所述采样电阻R0的第二端连接，所述采样电阻R0的第二端用于输出所述采样信号，所述驱动电路的输出端与所述开关管Q1的控制端连接，以控制所述开关管Q1导通或断开，所述驱动电路的信号输入端与所述峰值电流控制模块连接，用于输入所述驱动信号。
3.根据权利要求2所述的调光型LED驱动电路，其特征在于，所述平均电流控制模块还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1以及第二电容C2；
所述第一电阻R1的第一端与所述采样电阻R0的第二端连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端、所述运算放大器U1的第一输入端连接，所述运算放大器U1的第二输入端与所述调光模块的输出端连接，用于输入所述调光信号；所述第二电阻R2的第二端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第一电容C1的第二端与所述运算放大器U1的输出端、所述第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端与所述第四电阻R4的第一端、所述第二电容C2的第一端以及所述峰值电流控制模块连接，以对所述峰值电流控制模块输出基准信号，所述第四电阻R4的第二端与所述第二电容C2的第二端均接地。
4.根据权利要求3所述的调光型LED驱动电路，其特征在于，所述峰值电流控制模块还包括第五电阻R5、第六电阻R6以及第三电容C3；
所述第五电阻R5的第一端与所述第三电阻R3的第二端连接，所述第五电阻R5的第二端与所述第三电容C3的第一端均连接至所述比较器U2的同相输入端，所述第三电容C3的第二端与所述第六电阻R6的第一端均连接至所述比较器U2的反相输入端，所述第六电阻R6的第二端与所述采样电阻R0的第二端连接，所述比较器U2的输出端与所述驱动电路的信号输入端连接。
5.根据权利要求4所述的调光型LED灯驱动电路，其特征在于，还包括辅助供电模块，所述辅助供电模块的输入端与所述恒压供电模块的正极端连接，所述辅助供电模块的第一输出端与所述驱动电路连接，所述辅助供电模块的第二输出端与所述运算放大器的电压输入端、所述比较器的电压输入端、调光模块的电压输入端连接。
6.根据权利要求2所述的调光型LED灯驱动电路，其特征在于，所述驱动电路为PWM控制电路。
7.根据权利要求2所述的调光型LED灯驱动电路，其特征在于，所述第一开关管为MOS管。
8.一种照明设备，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的调光型LED驱动电路。
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