CN202603017U - 一种pwm调光led驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种PWM调光LED驱动电路，包括滤波电路、整流电路、功率因数校正及恒压电路、降压恒流电路和PWM调光电路，其中滤波电路输入端与交流输入市电连接，滤波电路的输出端与整流电路连接；整流电路的输出端与功率因数校正及恒压电路连接；功率因数校正及恒压电路与降压恒流电路连接；PWM调光电路的输出端与降压恒流电路连接，降压恒流电路与LED阵列并接，降压恒流电路产生恒定电流，点亮LED阵列并使其保持正常工作；PWM调光电路产生一定频率的PWM调光方波，并可以调节输出PWM方波的占空比，降压恒流电路根据PWM方波的占空比调节其输出恒定电流值的大小，电流值大，LED阵列的亮度高，相反电流小，LED阵列的亮度相应变低，以此实现LED调光。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域，具体涉及一种PWM调光LED驱动电路。
背景技术
随着社会的进步，经济的发展，传统能源日渐匮乏，环境问题日益严重，保护环境、节约能源已成共识。在照明领域中，人们一直都在寻求一种高发光效率、高显色性、稳定性高、无频闪、长寿命且符合环保要求的新光源，并能达到提高工作效率，降低电能消耗、降低人工维护费用的作用，LED几乎具备了作为照明光源的所有优点。
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种能发光的半导体器件，其核心是PN结，具有普通二极管的电学特性，LED的光通量与流经其电流成正比，正是因为这个特性，LED优秀的调光效果是其他传统照明所无法比拟，白炽灯等传统照明灯具调光工作时会降低其工作效率，而LED进行调光时，由于电路中电流减小，某些电阻成分的功耗会降低，进而提高发光效率。调光功能更是LED节能、长寿命、高可靠性等优势的充分体现，很多应用场合在大多数时候也不需要灯光处于全亮，可能半亮就够，这样至少可以节约50％的能源；调光可以延长LED的使用寿命，因为在低亮度下，LED的功耗和温度都会降低，而温度是影响电子元器件寿命的重要因素，特别是LED光源的灯与驱动器一体化的产品，调光可以延长整体灯的使用寿命，提高LED灯的可靠性。
目前市场上采用比较多的调光方案是模拟调光和可控硅(TRAIC)调光，这两种方案都有着其自身的缺陷，可控硅调光主要存在问题有：LED灯会产生100Hz/120Hz的闪烁，无法达到0-100％调光，如果要去除闪烁需加额外的虚拟负载电路。由于在整流桥前面加上可控硅调光器，通过调节导通角来调节输入功率，从而达到调光的目的，会使整个系统的功率因数降低，同时产生较大的EMI问题。利用可控硅调光使驱动器整体效率降低。而模拟调光的缺点在于发出光线的色温会随着LED电流的某个函数发生变化，当LED的颜色至关重要，或特定LED的色温在LED电流变化时发生很大改变的情况下，禁止通过模拟调光方式改变LED电流，从而改变LED亮度。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种结构简单、成本低，而且可以调光的恒流LED驱动电路。本实用新型的目的在于提供一种宽电压输入，交流电压输入范围为85V～264V，并采用PWM方式调光的LED驱动电路，用于为LED阵列点亮时提供恒定的电流，实现恒流控制。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
一种PWM调光LED驱动电路，包括滤波电路、整流电路、功率因数校正及恒压电路、降压恒流电路和PWM调光电路，其中所述滤波电路输入端与交流输入市电连接，所述滤波电路的输出端与所述整流电路连接；所述整流电路的输出端与所述功率因数校正及恒压电路连接；所述功率因数校正及恒压电路与所述降压恒流电路连接；所述PWM调光电路的输出端与所述降压恒流电路连接，所述降压恒流电路与LED阵列并接，所述降压恒流电路产生恒定电流，点亮LED阵列并使其保持正常工作；所述PWM调光电路产生一定频率的PWM调光方波，并可以调节输出PWM方波的占空比，所述降压恒流电路根据PWM方波的占空比调节其输出恒定电流值的大小，以此实现LED调光。
优选地，所述功率因数校正及恒压电路103采用意法半导体公司(ST)的PFC芯片L6562A，采用反激拓扑结构，将boost功率因数校正电路与反激电路进行整合简化，形成单级PFC反激恒压电路。
优选地，所述PFC芯片L6562A工作在电流连续模式，采用峰值电流进行控制。
优选地，所述降压恒流电路采用带有PWM调光功能的芯片作为主控制芯片。
优选地，所述PWM调光电路选用带有PWM发生器的单片机作为控制芯片。
通过采用以上技术方案，本实用新型的有益效果是：
(1)采用两级模式：单级PFC恒压实现AC/DC转换，然后再通过DC/DC降压，实现恒流功能。提高驱动电源的可靠性。
(2)功率因数校正采用工作在瞬时模式的单级PFC恒压电路实现恒压及高功率因数，降低了电路体积及成本，并且实现了电气隔离。
(3)采用后级PWM调光，实现了LED亮度的调节，并且使得LED的色温不会发生变化。
附图说明
图1是本实用新型实施例PWM调光LED驱动电路的结构框图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。
参见图1，本实用新型实施例的PWM调光LED驱动电路100包括滤波电路101、整流电路102、功率因数校正及恒压电路103、降压恒流电路104和PWM调光电路105，其中滤波电路101输入端与交流输入市电Vi连接，滤波电路101的输出端与整流电路102连接；整流电路102的输出端与功率因数校正及恒压电路103连接；功率因数校正及恒压电路103与降压恒流电路104连接；PWM调光电路105的输出端与降压恒流电路104连接，降压恒流电路104与LED阵列200并接，降压恒流电路104产生恒定电流，点亮LED阵列200并使其保持正常工作；PWM调光电路105产生PWM调光方波，并可以调节输出PWM方波的占空比，降压恒流电路104根据PWM调光电路105输入的PWM方波的占空比调节其输出恒定电流值的大小，电流值大，LED阵列200的亮度高，相反电流小，LED阵列的亮度相应变低，以此实现LED调光；通过以上电路连接组成的PWM调光LED驱动电路，其工作过程如下：交流市电Vi经滤波电路101和整流电路102滤波整流后，通过功率因数校正及恒压电路103实现功率因数校正以及完成DC/DC升压变换，升压后的电压输出给降压恒流电路104，降压恒流电路104输出恒定电流信号，使得LED阵列200点亮并保持其正常工作，在LED阵列200正常工作以后，通过PWM调光电路105调节PWM占空比，调节降压恒流电路104输出的恒定电流值，进而调节LED阵列200的亮度。
本实施例的滤波电路101由共模电感、共模电容、差模电容组成，用来滤除差模噪声及共模噪声，滤除来自电网噪声对LED驱动电源的干扰以及LED驱动电源的产生的噪声进入电网对电网中的其他用电设备产生影响。
本实施例的整流电路102采用CBB电容，体积比普通整流滤波电容小很多，能够减小体积，并且获得较高的功率因数。
本实施例的功率因数校正及恒压电路103采用工作于瞬时模式反激拓扑结构，将升压功率因数校正电路与反激电路进行整合简化，形成单级PFC反激恒压电路。该电路模块有两个控制环路：电压控制环路和电流控制环路。
本实施例的功率因数校正及恒压电路103采用意法半导体公司(ST)的L6562A，工作在电流连续模式，采用峰值电流进行控制，由于降压拓扑结构的电流连续模式的电感电流平均值即负载电流，只要电感电流峰值及电感电流纹波确定，即可得到恒定的输出电流。
本实施例的降压恒流电路104控制芯片选择带有PWM调光功能的芯片。在PWM调光引脚上加载脉冲宽度可调的固定频率的PWM信号，当PWM信号为高电平时，控制芯片工作，当PWM信号为低电平时，控制芯片失能，从而使得输出电流被脉冲宽度可调PWM信号斩波。
本实施例的降压恒流电路104的输出恒流值为额定电流与零电流之间，当PWM调光信号为100％调光时，输出恒流值为额定值，当PMW调光信号的占空比发生变化时，输出恒流值的电流平均值也发生变化，由于LED亮度与流过LED中的平均电流成正比例关系，从而可以实现调光。
本实施例的PWM调光电路105由ATmega16单片机实现。ATmega16调光电路通过调节电位器的旋钮，经过ATmega16单片机的A/D转换获得一个电压值，使用定时器0，工作在快速PWM模式。使用单片机外部16M晶振，输出波形频率为300Hz，通过A/D转换获得的电压值来控制输出比较寄存器OCR0的值，从而达到控制输出的PWM波的占空比，实现调光的功效。
本实施例的LED串200采用先串联再并联的模式，从而可以实现低压输出。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种PWM调光LED驱动电路，其特征在于，包括滤波电路、整流电路、功率因数校正及恒压电路、降压恒流电路和PWM调光电路，其中所述滤波电路输入端与交流输入市电连接，所述滤波电路的输出端与所述整流电路连接；所述整流电路的输出端与所述功率因数校正及恒压电路连接；所述功率因数校正及恒压电路与所述降压恒流电路连接；所述PWM调光电路的输出端与所述降压恒流电路连接，所述降压恒流电路与LED阵列并接，所述降压恒流电路产生恒定电流，点亮LED阵列并使其保持正常工作；所述PWM调光电路产生一定频率的PWM调光方波，并可以调节输出PWM方波的占空比，所述降压恒流电路根据PWM方波的占空比调节其输出恒定电流值的大小，以此实现LED调光。
2.根据权利要求1所述的PWM调光LED驱动电路，其特征在于，所述功率因数校正及恒压电路采用意法半导体公司(ST)的PFC芯片L6562A，采用反激拓扑结构，将升压功率因数校正电路与反激电路进行整合简化，形成单级PFC反激恒压电路。
3.根据权利要求2所述的PWM调光LED驱动电路，其特征在于，所述PFC芯片L6562A工作在电流连续模式，采用峰值电流进行控制。
4.根据权利要求1所述的PWM调光LED驱动电路，其特征在于，所述降压恒流电路采用带有PWM调光功能的芯片作为主控制芯片。
5.根据权利要求1所述的PWM调光LED驱动电路，其特征在于，所述PWM调光电路选用带有PWM发生器的单片机作为控制芯片。
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