CN202353877U - Dc-dc利用线性控制横流驱动器调节led路灯亮度的装置 - Google Patents

Dc-dc利用线性控制横流驱动器调节led路灯亮度的装置 Download PDF

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詹红军
王铭宇
梁熹
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Abstract

本实用新型涉及一种DC-DC利用线性控制横流驱动器调节LED路灯亮度的装置，包括LED直流恒流升压驱动电源模块和单片机线性控制信号产生模块两部分，本实用新型DC-DC利用线性控制横流驱动器调节LED路灯亮度技术解决了传统灯具功率不可调节的问题，通过输入一个线性电压信号来控制LED灯具的亮度，输入的线性电压越高灯具就越亮，相应的功率也就越大，线性电压越小灯具就越暗，相应的功率也就越小，以此达到调节灯具功率的目的。通过线性改变控制信号的电压值来控制LED灯具的亮度，实现了能源按需分配的作用，改变了以往路灯功率不可调的缺点，大大降低了能源的损耗。

Description

DC-DC利用线性控制横流驱动器调节LED路灯亮度的装置
技术领域
本实用新型涉及光通信技术领域，尤其涉及一种DC-DC利用线性控制横流驱动器调节LED路灯亮度的装置。
背景技术
传统路灯普遍采用钠灯为照明光源，而钠灯的亮度（也就是功耗）是不可调节的，这在很大程度上造成了能源的浪费，给国家发展带来了巨大负担。通常在晚上零点过后路上的行人都很少或者根本就没有行人，这时如果能够适当的将路灯的亮度降下来，那么将会减少很多能源的浪费。
DC-DC利用线性控制横流驱动器调节LED路灯亮度技术它是在开关电源技术基础上进行改进后的技术，传统开关电源分为直流开关电源和交流开关电源两大类，直流开关电源又可分为降压型直流开关电源和升压型开关电源两类，而本技术属于直流开关电源中的升压型开关电源，它是将低压直流电变换成高压直流电的一种技术，此技术现在被广泛应用在于工业、电力、交通、测量、通信和功率控制与变换的许多领域中，成为十分活跃的热门技术。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供一种DC-DC利用线性控制横流驱动器调节LED路灯亮度的装置。本实用新型DC-DC利用线性控制横流驱动器调节LED路灯亮度技术解决了传统灯具功率不可调节的问题，通过输入一个线性电压信号来控制LED灯具的亮度，输入的线性电压越高灯具就越亮，相应的功率也就越大，线性电压越小灯具就越暗，相应的功率也就越小，以此达到调节灯具功率的目的。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种DC-DC利用线性控制横流驱动器调节LED路灯亮度的装置，其特征在于所述装置包括LED直流恒流升压驱动电源模块和单片机线性控制信号产生模块。
进一步的，所述LED直流恒流升压驱动电源模块包括电源输入端，以及与其连接的LED路灯和控制系统，所述控制系统接单片机控制信号输出线路的分压电阻R10后与单片机连接，同时，控制系统分别连接输入滤波电容C3、场效应管C4、电流运放的输出补偿电容C5、1.25V参考电压的滤波电容C6、单片机控制信号输出线路的滤波电容C7、电路开关频率设置电阻R5、输出电流取样电阻R6、主开关Q1导通电流设置电阻R7和R8、单片机控制信号输出线路的分压电阻R9后接地，另外，控制系统通过升压开关场效应管Q2后与LED路灯连接并与电源输入端形成闭合回路。
进一步的，所述单片机线性控制信号产生模块包括10V基准电源及1.25V基准电源、RS锁存器、与门和控制单元，其中与门分为与门1和与门2，与门1通过比较器COMP与10V基准电源连接，控制单元一端连接RS锁存器，另一端连接与门。
本实用新型主要由2部分电路组成，第一部分是LED直流恒流升压驱动电源模块，第二部分是单片机线性控制信号产生模块，输入电压为直流24V，在不调光时输出电流为350mA，输出电压为90V，在调光时输出电流可以根据线性控制信号的电压值在0~350mA之间任意调节。同时，利用单片机内部的D/A功能引脚输出一个电压值可调的控制信号去控制主电路场效应管的导通时间来改变电路的输出电流值，从而达到调节LED灯具亮度，使输出功率改变的目的。本实用新型通过线性改变控制信号的电压值来控制LED灯具的亮度，实现了能源按需分配的作用，改变了以往路灯功率不可调的缺点，大大降低了能源的损耗。
附图说明
图1是本设计系统的控制系统框图。
图2是LED直流恒流升压驱动电源电路。
图中C1、C3是输入滤波电容，C2是输出滤波电容，C4是场效应管Q1、Q2驱动电源的滤波电容，C5是运放GM的输出补偿电容，C6是1.25V参考电压的滤波电容，C7是单片机控制信号输出线路的滤波电容，L1是电源的升压储能电压，D1是升压隔离二极管，D2是单片机控制信号输出线路的稳压二极管，Q1、Q2是升压开关场效应管，R1、R2、R4是输出电压检测设置电阻，R3是主开关Q1导通电流取样电阻，R5是电路开关频率设置电阻，R6是输出电流取样电阻，R7、R8是主开关Q1导通时的电流设置电阻，R9、R10是单片机控制信号输出线路的分压电阻。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。同时本说明书中对替代特征的描述是对等同技术特征的描述，不得视为对公众的捐献。
本说明书（包括任何权利要求、摘要和附图）中用语若同时具有一般含义与本领域特有含义的，如无特殊说明，均定义为本领域特有含义。
本实用新型涉及一种DC-DC利用线性控制横流驱动器调节LED路灯亮度的装置，其特征在于所述装置包括LED直流恒流升压驱动电源模块和单片机线性控制信号产生模块。
进一步的，所述LED直流恒流升压驱动电源模块包括电源输入端，以及与其连接的LED路灯和控制系统，所述控制系统接单片机控制信号输出线路的分压电阻R10后与单片机连接，同时，控制系统分别连接输入滤波电容C3、场效应管C4、电流运放的输出补偿电容C5、1.25V参考电压的滤波电容C6、单片机控制信号输出线路的滤波电容C7、电路开关频率设置电阻R5、输出电流取样电阻R6、主开关Q1导通电流设置电阻R7和R8、单片机控制信号输出线路的分压电阻R9后接地，另外，控制系统通过升压开关场效应管Q2后与LED路灯连接并与电源输入端形成闭合回路。
进一步的，所述单片机线性控制信号产生模块包括10V基准电源及1.25V基准电源、RS锁存器、与门和控制单元，其中与门分为与门1和与门2，与门1通过比较器COMP与10V基准电源连接，控制单元一端连接RS锁存器，另一端连接与门。
本实用新型主要由2部分电路组成，第一部分是LED直流恒流升压驱动电源模块，第二部分是单片机线性控制信号产生模块。它的输入电压为直流24V，在不调光时输出电流为350mA，输出电压为90V，在调光时输出电流可以根据线性控制信号的电压值在0~350mA之间任意调节。同时，利用单片机内部的D/A功能引脚输出一个电压值可调的控制信号去控制主电路场效应管的导通时间来改变电路的输出电流值，从而达到调节LED灯具亮度，使输出功率改变的目的。
电路的工作主要分为两个阶段，第一个阶段是当Q1导通时电流经L1,Q1,R3回路到地，此时电感L1储存电能，由于D1反偏截止所以此时的输出电能将全部由C2放电提供；另一个阶段为当Q1截止时电流经L1,D1,LED,Q2,R6回路到地，此时的电能分别由电感L1在第一个阶段储存的电能和输入电源共同提供，电容C2此时充电储能。
当电路输入24V直流电源后，此电压经10V基准电压稳压模块后输出一个10V电压，此电压一路为开关管的驱动模块供电，一路加载到比较器COMP1的同相输入端，由于COMP1的反向输入端的参考电压为7.5V，所以COMP1将输出一个高电平到与门1的输入端，从而禁止低压保护功能。在电路正常工作时控制单元将输出一个高电平到与门1、与门2，由于与门2的输入端为高电平，所以它将一直输出高电平，此信号将加载到Q2的栅极让其一直保护导通状态，而此时与门1的3个输入端中有2个都为高电平，所以它的输出状态将完全由RS触发器的输出端Q的电压值控制，RS触发器的工作方式为，当S端为高电平，R端为低电压时，Q端输出为高电平；当R端为高电平，不管S的状态如何Q端都会输出低电平，而S端会在电阻R5设置的振荡频率下周期的出现高低电平，而R端的状态将由比较器COMP2、COMP3的输出决定，它们之中任意一个输出高电平R端将会变成高电平；比较器的工作方式为：当同相输入端的电平大于反相输入端的电平时比较器输出为高电平，当同相输入端的电平小于反相输入端的电平时比较器输出为低电平。比较器COMP2有两个输入端，它的反相输入端的电压由R7、R8从1.25V基准电压VREF处分压得到，它的同相输入端的电压为采样电阻R3的电压值，所以我们可以通过调节R3的电阻值来设置开关管Q1的导通电流值；此电流值越大输出的功率就大，此电流值越小输出功率也就越小。而比较器COMP3的同相输入端电压为采样电阻R3的电压值，反相输入端的电压为运放GM的输出电压值，而运放GM的输出电压值也由两个输入端的电压值决定，GM的反相输入端的电压是由采样电阻R6处取样得到，而同相输入端的电压是由单片机的内部数模转换模块产生，从附图二我们可以看出RS触发器的R端是由比较器COMP2、COMP3的输出决定，当比较器COMP2、COMP3中的任意一个输出高电平时RS触发器都将会输出低电平，相应的与门1也将输出低电平，这样场效应管Q1的栅极为低电平，即效应管Q1关断截止。而能引起比较器COMP2、COMP3输出高电平的唯一条件为它们的同相输入端电压大于反相输入端电压，在这个电路中COMP2的反相输入端CLIM被设置成一个固定电压，而同相输入端CS是R3电阻上的电压值，这个电压我们也可以理解成一个固定电压，所以如果我们想改变输出电流值可以通过改变COMP3的反向输入端电压来实现，即改变运放GM的输出电压值，运放输出电压值的大小是根据两个输入端的电压差来决定的，在一定范围内压差越大运放输出就越大，压差越小运放输出也就越小，运放GM的反相输入端电压为LED灯具回路电阻R6上的电压值，根据欧母定律可知电压等于电阻乖以电流，而这个电路中的电阻R6阻值固定，输出电流的大小完全由电压值决定，所以我们可以通过改变同相输入端的电压值来调节LED灯具的电流大小（即LED的亮度），在这个电路中同相输入端的电压值是由单片机经内部数模转换模块出来的电压值，所以我们可以通过调节单片机内部数模转换模块出来的电压值大小来控制LED灯具的亮度调节，这样我们就实现了DC-DC利用线性控制横流驱动器调节LED路灯亮度的技术。
本实用新型通过线性改变控制信号的电压值来控制LED灯具的亮度，实现了能源按需分配的作用，改变了以往路灯功率不可调的缺点，大大降低了能源的损耗。

Claims (3)

1.一种DC-DC利用线性控制横流驱动器调节LED路灯亮度的装置，其特征在于所述装置包括LED直流恒流升压驱动电源模块和单片机线性控制信号产生模块。
2.根据权利要求1所述的DC-DC利用线性控制横流驱动器调节LED路灯亮度的装置，其特征在于所述LED直流恒流升压驱动电源模块包括电源输入端，以及与其连接的LED路灯和控制系统，所述控制系统接单片机控制信号输出线路的分压电阻R10后与单片机连接，同时，控制系统分别连接输入滤波电容C3、场效应管C4、电流运放的输出补偿电容C5、1.25V参考电压的滤波电容C6、单片机控制信号输出线路的滤波电容C7、电路开关频率设置电阻R5、输出电流取样电阻R6、主开关Q1导通电流设置电阻R7和R8、单片机控制信号输出线路的分压电阻R9后接地，另外，控制系统通过升压开关场效应管Q2后与LED路灯连接并与电源输入端形成闭合回路。
3.根据权利要求1所述的DC-DC利用线性控制横流驱动器调节LED路灯亮度的装置，其特征在于所述单片机线性控制信号产生模块包括10V基准电源及1.25V基准电源、RS锁存器、与门和控制单元，其中与门分为与门1和与门2，与门1通过比较器COMP与10V基准电源连接，控制单元一端连接RS锁存器，另一端连接与门。
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