CN205793479U - 多路光源调节电路 - Google Patents

Abstract

一种多路光源调节电路，包括恒流源、多个光源支路以及与所述光源支路对应的控制电路，所述光源支路包括至少一光源和与所述光源并联的开关，所述开关包括第一连接端、第二连接端和控制端，所述第一连接端和第二连接端分别与连接所述光源的两个输入端，控制端与所述控制电路连接；以及，所述光源支路相互串联。本实用新型实施例提供的多路光源调节电路通过将多个光源支路串联，每个光源支路包括并联的光源和开关，从而在PWM信号的控制下只需要单个恒流源就可以支持多个光源支路进行控制，降低成本，提高了可靠性。

Description

多路光源调节电路

技术领域

本实用新型属于电源驱动控制电路领域，具体涉及一种多路光源调节电路。

背景技术

目前LED光源被广泛应用于各个领域，在很多情况下，需要同时驱动多个LED光源并且单独对各个光源进行调节。现有对光源，尤其是LED光源的调节方式有多种，应用较为广泛的调节方式是脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，缩写为PWM)，简称脉宽调制。随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而在应用在LED光源中采用的脉宽PWM法，它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制LED光源的目的。

参见图1，现有的LED的PWM调光，均先给LED提供恒流源，再采用LED与场效应管串联的方式，通过调节场效应管的开通脉宽，改变LED的平均输出功率。因此当有多个调光通道时，就需要堆砌多个重复的恒流电路。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多路光源调节电路，旨在解决现有LED光源调节电路中对多路LED光源的控制需要使用多个恒流源的技术缺陷。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种多路光源调节电路，包括恒流源、多个光源支路以及与所述光源支路对应的控制电路，

所述光源支路包括至少一光源和与所述光源并联的开关，所述开关包括第一连接端、第二连接端和控制端，所述第一连接端和第二连接端分别与连接所述光源的两个输入端，控制端与所述控制电路连接；以及，

所述光源支路相互串联，首位的光源支路的第一连接端与所述恒流源的一输出端连接，第二连接端与串联的下一光源支路的第一连接端连接；中间的光源支路的第一连接端的与上一光源支路的第二连接端连接，第二连接端与串联的下一光源支路的第一连接端连接；尾位的光源支路的第一连接端与串联的上一光源支路的第二连接端连接，第二连接端与所述恒流源的一输出端连接。

根据本实用新型实施例提供的多路光源调节电路，所述光源支路的光源为LED，所述开关为场效应管，所述场效应管的源极为第一连接端，漏极为第二连接端，栅极为控制端。

根据本实用新型实施例提供的多路光源调节电路，还包括恒压电源，所述恒流源包括与所述恒压电源连接的恒压转恒流电路。

根据本实用新型实施例提供的多路光源调节电路，还包括升压电路，所述升压电路的输入端与所述恒压电源连接，输出端与所述控制电路连接。

根据本实用新型实施例提供的多路光源调节电路，所述控制电路包括三极管，所述三极管的基极输入斩波信号，集极与所述开关的控制端连接，发射极接地。

根据本实用新型实施例提供的多路光源调节电路，所述控制电路还包括第一至第七电阻，

所述第一电阻的一端与所述升压电路的输出端连接，另外一端连接斩波信号输入端和第二电阻一端，所述第二电阻的另外一端连接所述三极管的基极和第三电阻的一端，所述第三电阻的另外一端接地；

所述第四电阻的一端与所述三极管的集极连接，另外一端与第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另外一端与所述开关的第二连接端连接；

所述第六电阻的和第七电阻并联，所述第六电阻的一端与所述升压电路的输出端连接，另外一端与所述开关的控制端和第四电阻和第五电阻之间的线路连接。

根据本实用新型实施例提供的多路光源调节电路，所述电源为24伏特，所述升压电路的输出电压为30伏特。

根据本实用新型实施例提供的多路光源调节电路，所述恒压转恒流电路包括开关稳压器控制器。

根据本实用新型实施例提供的多路光源调节电路，所述升压电路包括直流-直流变换控制器。

根据本实用新型实施例提供的多路光源调节电路，所述直流-直流变换控制器的型号为MC34063。

相较于现有技术，本实用新型实施例提供的多路光源调节电路通过将多个光源支路串联，每个光源支路包括并联的光源和开关，从而在PWM信号的控制下只需要单个恒流源就可以支持多个光源支路进行控制，降低成本，提高了可靠性。这样，克服了现在常规电路元件重复，结构复杂，成本高，可靠性低等的问题，同时具有效率高，调光响应迅速，调光色温保持不变等优点。本实用新型实施例提供的多路光源调节电路尤其适合应用到LED等各类负载，既能满足普通照明的调光要求，也能满足舞台灯光、景观照明对亮度和色彩的快速变化要求。此外，本实用新型通过串联负载的方式，有效地减小了主线路电流，提高了效率，达到了节 能的目的。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是现有多路光源调节电路的电路原理图；

图2是本实用新型实施例所述多路光源调节电路一实施方式的电路结构图；

图3是本实用新型实施例所述多路光源调节电路一实施方式中控制电路的电路结构图；

图4是本实用新型实施例所述多路光源调节电路另一实施方式的电路结构图；

图5是本实用新型实施例所述多路光源调节电路一实施方式中恒流源电路的电路结构图；

图6是本实用新型实施例所述多路光源调节电路一实施方式中升压电路的电路结构图；

其中：

10：恒流源；20：光源；30：开关；40：控制电路；41：第一电阻；42：第二电阻；43：第三电阻；44：第四电阻；45：第五电阻；46：第六电阻；47：第七电阻；48：三极管。

具体实施方式

本实用新型实施例提供的多路光源调节电路将多个光源支路串联，每个光源支路包括并联的光源和开关，从而在PWM信号的控制下只需要单个恒流源就可以支持多个光源支路进行控制，降低成本，提高了可靠性。

参见图2，图2是本实用新型实施例所述多路光源调节电路一实施方式的结构示意图。图2示出了一种多路光源调节电路，包括恒流源10、多个光源20支路以及与光源支路对应的控制电路40。恒流源10是一种能输出恒定电流的电源，被广泛应用于检测热继电器、塑壳断路器、小型短路器及需要设定额定电流、动作电流、短路保护电流等生产场合。在本申请中，恒流源10用于给光源支路提供恒流。光源支路包含光源20，在控制电路40的控制下发光，并且在控制电路40的控制下产生相应强度、频率的光源。

在图2示出的实施方式中，光源支路包括至少一光源20和与光源并联的开关30。此处使用的“开光”是指可以使电路开路，使电流中断或者使其流到其他电路的电子元件，包括但不限于各种机械式开关、半导体开关器件等，例如场效应管、三极管、接触器等。

开关30包括第一连接端、第二连接端和控制端，第一连接端和第二连接端用于连接于电路中，而控制端用于根据输入的控制信号控制第一连接端和第二连接端之间连接或者断开。对于光源支路的内部结构而言，在图2示出的实施方式中，开关30与光源20并联，即第一 连接端和第二连接端分别与连接光源20的两个输入端，控制端与控制电路40连接，接收控制电路40的控制信号，并且根据该控制信号断开或者连接第一连接端和第二连接端。

此外，对于光源支路之间的连接关系而言，光源支路相互串联，形成链条式结构。位于首位的光源支路(即第一个光源支路)与连接恒流源10和第二位的光源支路，而位于末尾(即最后一个光源支路)连接其上一个光源支路与恒流源10之间。

具体而言，位于首位的光源支路的第一连接端与恒流源10的一输出端连接，第二连接端与串联的下一光源支路的第一连接端连接。中间的光源支路(即首位的光源支路与末尾的光源支路之间的光源支路)的第一连接端的与上一光源支路的第二连接端连接，第二连接端与串联的下一光源支路的第一连接端连接。尾位的光源支路(即最后一个光源支路)的第一连接端与串联的上一光源支路的第二连接端连接，第二连接端与恒流源10的一输出端连接。

在一些实施方式中，光源支路的光源20为LED，开关30为场效应管，场效应管的源极为第一连接端，漏极为第二连接端，栅极为控制端。

参见图3，图3是本实用新型实施例所述多路光源调节电路一实施方式中控制电路40的电路结构图。图3示出的控制电路40包括三极管48，三极管48的基极输入斩波信号，集极与开关30的控制端连接，基极接地。此外，控制电路40还包括第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七电阻47，总计七个电阻。

其中，第一电阻41的一端与升压电路的输入端连接，另外一端连接斩波信号输入端和第二电阻42一端。第二电阻42的另外一端连接三极管48的基极和第三电阻43的一端，第三电阻43的另外一端接地。第四电阻44的一端与三极管48的集极连接，另外一端与第五电阻45的一端连接，第五电阻45的另外一端与开关30的第二连接端连接。第六电阻46的和第七电阻47并联，第六电阻46的一端与升压电路的输出端连接，另外一端与开关30的控制端和第四电阻44和第五电阻45之间的线路连接。

参见图4，图4是本实用新型实施例所述多路光源调节电路另一实施方式的电路结构图。图4示出的多路光源调节电路包含四个控制电路40、四个光源支路。光源支路相互串联，位于首位的光源支路与电恒流源10的一输出端(图4中标示为LED+)连接，位于末尾的光源支路与恒流源10的另外一输出端(图4中标示为LED-)连接。控制电路40输入PWM控制信号，将控制信号处理后，输出给光源支路的作为开关的场效应管的栅极来控制LED等。

在图4示出的实施例中，控制电路40在场效应管开通时，短路与其并联的LED，使负载电流通过场效应管流走，从而使流经与其并联的LED电流为0。控制电路40的作用是把PWM调光信号转化为场效应管的驱动电压，从而使流经LED的电流与PWM信号同步，实现调光效果。

以位于首位的光源支路为例，当输入的PWM信号为高电平时，控制电路40的三极管48饱和导通，此时三极管48的集电极和基极之间的电压Vce＝0.6V，而场效应管(开关30)的源极电压Vs为：

Vs＝24V-Vf(LED光源压降)≈24-3.3＝20.7V

因而，场效应管栅-源电压差Vgs为

Vgs＝Vg-Vs＝2.42-20.7＝-18.28V

其中，Vg为栅极电压。

所以场效应管被关断，恒流电流全部流经光源20LED灯，此时，光源20LED处于发光状态。

相反，当输入的PWM信号为低电平时，控制电路40的三极管48截止，此时三极管48的集电极和基极之间的电压Vce＝30V，而场效应管(开关30)的源极电压Vs为：

Vs(Q6)＝24V-Vf(led1)≈24-3.3＝20.7V

因而，效应管栅-源电压差Vgs为：

Vgs＝Vg-Vs＝30-20.7＝9.3V

其中，Vg为栅极电压，Vs为场效应管的源极电压。

所以场效应管导通，恒流电流全部流经场效应管，光源20LED熄灭。

其它PWM信号控制与其对应的场效应管原理相同，此处不再赘述。

参见图5，图5是本实用新型实施例所述多路光源调节电路一实施方式中恒流源10电路的电路结构图。图5示出的多路光源调节电路一实施方式中的恒流源10电路还包括恒压电源，恒流源10包括与恒压电源连接的恒压转恒流电路。在一些实施方式中，恒压转恒流电路包括开关稳压器控制器，其中，驱动芯片U1为直流-直流变换控制器，其型号可以为NCL30100，恒压转恒流电路包括输入滤波电解电容EC1，场效应管Q1，续流二极管D1，续流电感L1，稳压二极管ZN1，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，电容C1、C2、C3、C4，C5。本实施例中，恒压转恒流电路在负载电压从0V至80％的输入电压范围内，均能实现恒流输出，它为后面的并联调光电路提供了稳定可靠的恒流源。

在一些实施方式中，多路光源调节电路还包括升压电路，升压电路用于给光源支路的场效应管提供栅-源电压(Vgs)。参见图6，图6是本实用新型实施例所述多路光源调节电路一实施方式中升压电路的电路结构图。升压电路的输入端与恒压电源连接，输出端与控制电路40连接。在图6示出的实施方式中，升压电路包括直流-直流变换控制器，其型号可以为MC34063。在一些实施方式中，电源为24伏特，升压电路的作用是将输入电压升高6V左右，升压电路的输出电压为30伏特，为并联调光电路的场效应管提供足够的Vgs，保证场效应管 能够完全开通，以短路LED的负载电流。升压电路包括驱动芯片U2，升压电感L1，升压二极管D2，输出滤波电解电容EC2，电阻R8、R9、R10、R11，电容C6，C7。

现有常规的LED串联调光电路由于每个调光通道需要配备一个恒流源10，存在电路元件重复，结构复杂，成本高，可靠性低等问题。而本实用新型实施例提供的多路光源调节电路能够只使用单个恒流源10，支持多个调光通道，这就克服了现在常规电路元件重复，结构复杂，成本高，可靠性低等的问题，同时具有效率高，调光响应迅速，调光色温保持不变等优点；本实用新型可以应用到LED等各类负载，既能满足普通照明的调光要求，也能满足舞台灯光、景观照明对亮度和色彩的快速变化要求。

另外，本实用新型实施例提供的多路光源调节电路通过串联负载的方式，有效地减小了主线路电流，提高了效率，达到了节能的目的。例如，假设在图1示出的现有的LED调光电路的调光通道数为n，每个通道的LED电流Ii(i＝1...n)均为I，主线路阻抗为R0，则对于图1示出的常规的调光电路而言，主线路损耗为(nI)^2*R0，而本实用新型实施例提供的调光电路(图2示出的实施例)中，主线路损耗仅为I^2*R0。这在大电流和多调光通道的情况下，这个优点尤为突出。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种多路光源调节电路，包括恒流源、多个光源支路以及与所述光源支路对应的控制电路，其特征在于，

所述光源支路包括至少一光源和与所述光源并联的开关，所述开关包括第一连接端、第二连接端和控制端，所述第一连接端和第二连接端分别与连接所述光源的两个输入端，控制端与所述控制电路连接；以及，

所述光源支路相互串联，首位的光源支路的第一连接端与所述恒流源的一输出端连接，第二连接端与串联的下一光源支路的第一连接端连接；中间的光源支路的第一连接端的与上一光源支路的第二连接端连接，第二连接端与串联的下一光源支路的第一连接端连接；尾位的光源支路的第一连接端与串联的上一光源支路的第二连接端连接，第二连接端与所述恒流源的一输出端连接。

2.如权利要求1所述的多路光源调节电路，其特征在于，所述光源支路的光源为LED，所述开关为场效应管，所述场效应管的源极为第一连接端，漏极为第二连接端，栅极为控制端。

3.如权利要求2所述的多路光源调节电路，其特征在于，还包括恒压电源，所述恒流源包括与所述恒压电源连接的恒压转恒流电路。

4.如权利要求3所述的多路光源调节电路，其特征在于，还包括升压电路，所述升压电路的输入端与所述恒压电源连接，输出端与所述控制电路连接。

5.如权利要求4所述的多路光源调节电路，其特征在于，所述控制电路包括三极管，所述三极管的基极输入斩波信号，集极与所述开关的控制端连接，基极接地。

6.如权利要求5所述的多路光源调节电路，其特征在于，所述控制电路还包括第一至第七电阻，

所述第一电阻的一端与所述升压电路的输出端连接，另外一端连接斩波信号输入端和第二电阻一端，所述第二电阻的另外一端连接所述三极管的基极和第三电阻的一端，所述第三电阻的另外一端接地；

所述第四电阻的一端与所述三极管的集极连接，另外一端与第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另外一端与所述开关的第二连接端连接；

所述第六电阻的和第七电阻并联，所述第六电阻的一端与所述升压电路的输出端连接，另外一端与所述开关的控制端和第四电阻和第五电阻之间的线路连接。

7.如权利要求5所述的多路光源调节电路，其特征在于，所述电源为24伏特，所述升压电路的输出电压为30伏特。

8.如权利要求7所述的多路光源调节电路，其特征在于，所述恒压转恒流电路包括开关稳压器控制器。

9.如权利要求8所述的多路光源调节电路，其特征在于，所述升压电路包括直流-直流变换控制器。

10.如权利要求9所述的多路光源调节电路，其特征在于，所述直流-直流变换控制器的型号为NCL30100。