CN206061223U - 一种输入电压调光电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种输入电压调光电路，包括电源模块、恒压电路、运放电路和恒流电路；电源模块输入端连接市电网络，输出端连接恒压电路、运放电路和恒流电路；恒压电路包括两个输出端，两个输出端均与运放电路电连接；运放电路中包括两个运算放大器，运放电路输出端与恒流电路电连接，生成调光信号输出至恒流电路；恒流电路输出端连接LED负载，向LED负载输出恒定的电流。本实用新型可以在不变更现有室内、室外布线的情况下，简单更改即可将现有照明系统变更为LED照明，并实现无级调光控制；节约软件成本和硬件成本；恒流电路工作频率基本不变，不会因调光导入额外干扰频率或者使工作频率偏移,影响EMI；并且无调光频闪，保护视力。

Description

一种输入电压调光电路

技术领域

本实用新型属于LED灯调光控制技术领域，具体涉及一种输入电压调光电路。

背景技术

目前市面上主流的开关式Buck架构恒流芯片都带有调光管脚，通过给调光管脚输入PWM信号或者模拟信号，可以实现改变流经LED负载的电流，从而控制LED灯的亮度。市面上常见调光方式为三线调光方式，即电源线两条(AC电源为L、N，DC电源为DC+、GND)加一条调光线，用调光线给调光管脚输入PWM信号或者模拟信号。因此，要实现调光功能，现有的室内、户外及商业上的电线走线都需要进行调整，并布置调光信号线才能实现LED的有线调光功能。

目前市面上的调光方式有两种：PWM信号调光和模拟调光(电压信号调光)。一般而言，现有的方案需用带AD转换功能的MCU去采样电源端电压，或者去采样电源电压经过分压后的电压，通过该电压而得到输入电压值，从而调整调光信号的脉宽(PWM调光方式)，或者调光信号的电压(模拟调光方式)，从而改变输出电流的大小，从而改变LED灯的亮度。该方案需有一个带AD转换功能的MCU(带模拟转数字功能的IO口)，目前市面上这类MCU价位高于一般的双运放芯片；并且该方案因运用了MCU，还存在一定的软件成本，而双运放芯片的方案不需要软件。采用模拟调光方式，还可以避免因调光导入额外的电磁干扰频率或者使工作频率偏移，导致现有EMI(Electro Magnetic Interference，电磁干扰)对策无法消除产品在调光状态下产生的电磁干扰，导致产品在调光状态下EMI超标情况发生，以较小的成本符合目前国外的一些要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用纯硬件电路进行控制的电压调光电路。

为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种输入电压调光电路，包括电源模块、恒压电路、运放电路和恒流电路；

所述电源模块的输入端连接市电网络，输出端连接所述恒压电路、运放电路和恒流电路；所述电源模块向所述运放电路、恒压电路和恒流电路提供电源电压；

所述恒压电路包括两个输出端，两个输出端均与所述运放电路电连接；所述恒压电路对电源电压做降压处理，生成工作电压和基准电压；两个输出端分别将工作电压和基准电压输出至所述运放电路；工作电压给所述运放电路供电，基准电压作为所述运放电路工作时的电压基准；

所述运放电路中包括两个运算放大器；所述运放电路的输出端与所述恒流电路电连接；电源电压经分压处理后形成电源采样电压进入所述运算放大器；所述运算放大器对电源采样电压和基准电压进行处理，生成调光信号输出至所述恒流电路；

所述恒流电路的输出端连接LED负载；所述恒流电路接收调光信号，输出恒定的电流，使LED负载发光。

所述电源模块为输出电压可调的AC-DC恒压电源模块。

所述恒压电路包括第四电阻、稳压二极管、第一电阻、第二电阻、基准电压源芯片和第七电容；所述基准电压源芯片为输出电压可调的三端基准电压源芯片；所述第四电阻的一端连接所述电源模块的VCC，另一端连接所述稳压二极管的负极；所述稳压二极管的正极连接所述基准电压源芯片的阴极和所述第二电阻的一端；所述基准电压源芯片的参考极连接所述第二电阻的另一端和所述第一电阻的一端，所述基准电压源芯片的阳极连接所述电源模块的GND、所述第一电阻的另一端和所述第七电容的一端；所述第七电容的另一端连接所述稳压二极管的负极；所述基准电压源芯片的阴极连接所述运放电路，向其输出基准电压；所述稳压二极管的负极连接所述运放电路，向其输出工作电压。

所述运放电路中的两个运算放大器使用两个单运放芯片或者一个四运放芯片中的两路来实现。

所述运放电路中的两个运算放大器使用一个双运放芯片来实现，所述双运放芯片中集成有第一运算放大器和第二运算放大器，所述双运放芯片的管脚包括第一正向输入端、第一反向输入端、第一输出端、第二正向输入端、第二反向输入端、第二输出端、电源端和接地端；所述第一正向输入端、第一反向输入端和第一输出端分别为所述第一运算放大器的正向输入端、反向输入端和输出端，所述第二正向输入端、第二反向输入端和第二输出端分别为所述第二运算放大器的正向输入端、反向输入端和输出端。

所述运放电路中还包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第六电容；所述第七电阻连接在所述电源模块的VCC和第一正向输入端之间；所述第八电阻连接在所述第一正向输入端和所述电源模块的GND之间；所述第六电容并联在所述第八电阻两端；所述第九电阻连接在所述第一反向输入端和第二正向输入端之间；所述第一输出端与所述第一反向输入端连接；所述第六电阻连接在所述第二反向输入端和第二输出端之间；所述第五电阻的一端与所述第二反向输入端连接，另一端与所述恒压电路中基准电压源芯片的阴极连接；所述电源端与所述恒压电路中稳压二极管的负极连接。

所述恒流电路包括LED恒流驱动芯片、第三电阻、肖特基二级管、第一电容、第二电容、第三电容和电感，所述LED恒流驱动芯片包括电源管脚、内置MOS切换管脚、接地管脚、调光管脚和电流采样管脚；所述内置MOS切换管脚为所述LED恒流驱动芯片内置MOS管的D极；所述电源管脚与所述电源模块的VCC连接；所述第三电阻的两端分别与所述电源管脚和所述电流感应管脚连接；所述第一电容的两端分别与所述电源管脚和所述接地管脚连接；所述第二电容的两端分别与所述调光管脚和所述接地管脚连接；所述第三电容与所述第一电容并联；所述肖特基二级管的负极和正极分别与所述电源管脚和所述内置MOS切换管脚连接；所述调光管脚与所述运放电路中的第二输出端连接；所述接地管脚与所述电源模块的GND相连；所述电感的一端与所述内置MOS切换管脚连接。

进一步地，所述第三电容为电解电容。

更进一步地，所述第三电容为钽电容。

LED负载的正极与所述电流感应管脚连接，LED负载的负极与所述电感的另一端连接。

本实用新型采用以上技术方案，使用双运放芯片的方案来实现模拟调光，用运放以及基准电压来实现输入电压的采样、比较和控制，用运放采集电源端电压，并通过运放与基准电压的比较，输出调光电压信号，以纯硬件的形式实现模拟调光，通过更改硬件中的电阻参数，可以调整电压调光的范围。本实用新型可以在不变更现有室内、室外以及商业上布线的情况下，仅需在与市电衔接处增加一个输出电压可调的AC-DC恒压电源模块，就能将原有照明系统转为更节能的LED照明，通过调节电源模块的输出电压实现无级调光控制；节约了软件成本和硬件成本。本实用新型仅需两根输入线，可以节约线材，控制简单；采用模拟调光方式，避免因调光导入额外的干扰频率或者使工作频率偏移，导致产品在调光状态下EMI超标情况发生，以较小的成本符合目前国外的一些要求；并且无调光频闪，能够保护视力。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种输入电压调光电路的电路原理框图；

图2是本实用新型提供的一种输入电压调光电路的电路图。

图中：1、电源模块；2、恒压电路；3、运放电路；4、恒流电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型提供了一种输入电压调光电路，包括电源模块1、恒压电路2、运放电路3和恒流电路4；

电源模块1的输入端连接市电网络，输出端连接恒压电路2、运放电路3和恒流电路4；电源模块1向运放电路3、恒压电路2和恒流电路4提供电源电压；

恒压电路2包括两个输出端，两个输出端均与运放电路3电连接；恒压电路2对电源电压做降压处理，生成工作电压和基准电压；两个输出端分别将工作电压和基准电压输出至运放电路3；工作电压给运放电路3供电，基准电压作为运放电路3工作时的电压基准；

运放电路3中包括两个运算放大器；运放电路3的输出端与恒流电路4电连接；电源电压经分压处理后形成电源采样电压进入运算放大器；运算放大器对电源采样电和基准电压进行处理，生成调光信号输出至恒流电路4；

恒流电路4的输出端连接LED负载；恒流电路4接收调光信号，输出恒定的电流，使LED负载发光。

电源模块1为输出电压可调的AC-DC恒压电源模块1。

如图2所示，恒压电路2包括第四电阻R4、稳压二极管ZD2、第一电阻R1、第二电阻R2、基准电压源芯片U3和第七电容C7；所述基准电压源芯片U3为输出电压可调的三端基准电压源芯片U3；所述第四电阻R4的一端连接所述电源模块1的输出端VCC，另一端连接所述稳压二极管ZD2的负极；所述稳压二极管ZD2的正极连接所述基准电压源芯片U3的阴极和所述第二电阻R2的一端；所述基准电压源芯片U3的参考极连接所述第二电阻R2的另一端和所述第一电阻R1的一端，所述基准电压源芯片U3的阳极连接所述电源模块1的接地端GND、所述第一电阻R1的另一端和所述第七电容C7的一端；所述第七电容C7的另一端连接所述稳压二极管ZD2的负极；所述基准电压源芯片U3的阴极连接所述运放电路3，向其输出基准电压；所述稳压二极管ZD2的负极连接所述运放电路3，向其输出工作电压。

运放电路3中的两个运算放大器使用两个单运放芯片或者一个四运放芯片中的两路来实现。

运放电路3中的两个运算放大器使用一个双运放芯片来实现，双运放芯片中集成有第一运算放大器U1和第二运算放大器U2，双运放芯片的管脚包括第一正向输入端U1+、第一反向输入端U1-、第一输出端OUT1、第二正向输入端U2+、第二反向输入端U2-、第二输出端OUT2、电源端VIN和接地端；第一正向输入端U1+、第一反向输入端U1-和第一输出端OUT1分别为第一运算放大器U1的正向输入端、反向输入端和输出端，第二正向输入端U2+、第二反向输入端U2-和第二输出端OUT2分别为第二运算放大器U2的正向输入端、反向输入端和输出端。

运放电路3中还包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第六电容C6；所述第七电阻R7连接在所述电源模块1的输出端VCC和第一正向输入端U1+之间；所述第八电阻R8连接在所述第一正向输入端U1+和所述电源模块1的接地端GND之间；所述第六电容C6并联在所述第八电阻R8两端；所述第九电阻R9连接在所述第一反向输入端U1-和第二正向输入端U2+之间；所述第一输出端OUT1与所述第一反向输入端U1-连接；所述第六电阻R6连接在所述第二反向输入端U2-和第二输出端OUT2之间；所述第五电阻R5的一端与所述第二反向输入端U2-连接，另一端与所述恒压电路2中基准电压源芯片U3的阴极连接；所述电源端与所述恒压电路2中稳压二极管ZD2的负极连接。

恒流电路4包括LED恒流驱动芯片U4、第三电阻R3、肖特基二级管D2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和电感L1，所述LED恒流驱动芯片U4包括电源管脚、内置MOS切换管脚、接地管脚、调光管脚和电流采样管脚；所述内置MOS切换管脚为所述LED恒流驱动芯片U4内置MOS管的D极；所述电源管脚与所述电源模块1的输出端VCC连接；所述第三电阻R3的两端分别与所述电源管脚和所述电流感应管脚连接；所述第一电容C1的两端分别与所述电源管脚和所述接地管脚连接；所述第二电容C2的两端分别与所述调光管脚和所述接地管脚连接；所述第三电容C3与所述第一电容C1并联；所述肖特基二级管D2的负极和正极分别与所述电源管脚和所述内置MOS切换管脚连接；所述调光管脚与所述运放电路3中的第二输出端OUT2连接；所述接地管脚与所述电源模块1的接地端GND相连；所述电感L1的一端与所述内置MOS切换管脚连接。进一步地，第三电容C3为电解电容。更进一步地，第三电容C3为钽电容。

LED负载的正极与电流感应管脚连接，LED负载的负极与电感L1的另一端连接。

电源模块1采用能够调节输出电压的AC转DC恒压电源，仅需两根输入线；并且无需对旧线路进行改造，利用旧有线路即可实现调光控制。电源模块1输出的电源电压VCC为整个电路提供电源，即为恒流电路4、运放电路3和恒压电路2提供电源，还作为被采样端，提供被采样信号。

恒压电路2中，电源电压VCC从第四电阻R4的一端输入，降压后作为工作电压输入双运放芯片的电源端VIN；工作电压经过进一步处理后产生基准电压，由第五电阻R5的另一端输出至双运放芯片的第二反向输入端U2-。

运放电路3中，电源电压VCC由第七电阻R7和第八电阻R8串联而成的分压电路进行处理，第七电阻R7和第八电阻R8的公共端电压输入第一正向输入端U1+；运放电路3进行处理后，最终由第二输出端OUT2将产生的调光信号输出至LED恒流驱动芯片U4的调光管脚DIM。调光信号为电压信号，用来实现调光动作。

恒流电路4对调光信号进行处理，向LED负载输出恒定电流，使LED负载发光。调光信号的电压值不同，输出的电流值就不同，LED负载的亮度就不同。LED恒流驱动芯片U4采用能够支持模拟调光的定迟滞电流芯片，其输出电流不间断，因此无调光频闪，能够实现调光范围为15％～100％的无极调光。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，本领域的技术人员在本实用新型的启示下得出的其他各种形式的产品，不论在形状或结构上作任何变化，凡是与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输入电压调光电路，其特征在于：包括电源模块、恒压电路、运放电路和恒流电路；

所述电源模块的输入端连接市电网络，输出端连接所述恒压电路、运放电路和恒流电路；所述电源模块向所述运放电路、恒压电路和恒流电路提供电源电压；

所述恒压电路包括两个输出端，两个输出端均与所述运放电路电连接；所述恒压电路对电源电压做降压处理，生成工作电压和基准电压；两个输出端分别将工作电压和基准电压输出至所述运放电路；工作电压给所述运放电路供电，基准电压作为所述运放电路工作时的电压基准；

所述运放电路中包括两个运算放大器；所述运放电路的输出端与所述恒流电路电连接；电源电压经分压处理后形成电源采样电压进入所述运算放大器；所述运算放大器对电源采样电压和基准电压进行处理，生成调光信号输出至所述恒流电路；

所述恒流电路的输出端连接LED负载；所述恒流电路接收调光信号，输出恒定电流，使LED负载发光。

2.根据权利要求1所述的一种输入电压调光电路，其特征在于：所述电源模块为输出电压可调的AC-DC恒压电源模块。

3.根据权利要求1或2所述的一种输入电压调光电路，其特征在于：所述恒压电路包括第四电阻、稳压二极管、第一电阻、第二电阻、基准电压源芯片和第七电容；所述基准电压源芯片为输出电压可调的三端基准电压源芯片；所述第四电阻的一端连接所述电源模块的VCC，另一端连接所述稳压二极管的负极；所述稳压二极管的正极连接所述基准电压源芯片的阴极和所述第二电阻的一端；所述基准电压源芯片的参考极连接所述第二电阻的另一端和所述第一电阻的一端，所述基准电压源芯片的阳极连接所述电源模块的GND、所述第一电阻的另一端和所述第七电容的一端；所述第七电容的另一端连接所述稳压二极管的负极；所述基准电压源芯片的阴极连接所述运放电路，向其输出基准电压；所述稳压二极管的负极连接所述运放电路，向其输出工作电压。

4.根据权利要求3所述的一种输入电压调光电路，其特征在于：所述运放电路中的两个运算放大器使用两个单运放芯片或者一个四运放芯片中的两路来实现。

5.根据权利要求3所述的一种输入电压调光电路，其特征在于：所述运放电路中的两个运算放大器使用一个双运放芯片来实现，所述双运放芯片中集成有第一运算放大器和第二运算放大器，所述双运放芯片的管脚包括第一正向输入端、第一反向输入端、第一输出端、第二正向输入端、第二反向输入端、第二输出端、电源端和接地端；所述第一正向输入端、第一反向输入端和第一输出端分别为所述第一运算放大器的正向输入端、反向输入端和输出端，所述第二正向输入端、第二反向输入端和第二输出端分别为所述第二运算放大器的正向输入端、反向输入端和输出端。

6.根据权利要求5所述的一种输入电压调光电路，其特征在于：所述运放电路中还包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第六电容；所述第七电阻连接在所述电源模块的VCC和第一正向输入端之间；所述第八电阻连接在所述第一正向输入端和所述电源模块的GND之间；所述第六电容并联在所述第八电阻两端；所述第九电阻连接在所述第一反向输入端和第二正向输入端之间；所述第一输出端与所述第一反向输入端连接；所述第六电阻连接在所述第二反向输入端和第二输出端之间；所述第五电阻的一端与所述第二反向输入端连接，另一端与所述恒压电路中基准电压源芯片的阴极连接；所述电源端与所述恒压电路中稳压二极管的负极连接。

7.根据权利要求6所述的一种输入电压调光电路，其特征在于：所述恒流电路包括LED恒流驱动芯片、第三电阻、肖特基二级管、第一电容、第二电容、第三电容和电感，所述LED恒流驱动芯片包括电源管脚、内置MOS切换管脚、接地管脚、调光管脚和电流采样管脚；所述内置MOS切换管脚为所述LED恒流驱动芯片内置MOS管的D极；所述电源管脚与所述电源模块的VCC连接；所述第三电阻的两端分别与所述电源管脚和所述电流感应管脚连接；所述第一电容的两端分别与所述电源管脚和所述接地管脚连接；所述第二电容的两端分别与所述调光管脚和所述接地管脚连接；所述第三电容与所述第一电容并联；所述肖特基二级管的负极和正极分别与所述电源管脚和所述内置MOS切换管脚连接；所述调光管脚与所述运放电路中的第二输出端连接；所述接地管脚与所述电源模块的GND相连；所述电感的一端与所述内置MOS切换管脚连接。

8.根据权利要求7所述的一种输入电压调光电路，其特征在于：所述第三电容为电解电容。

9.根据权利要求8所述的一种输入电压调光电路，其特征在于：所述第三电容为钽电容。

10.根据权利要求7所述的一种输入电压调光电路，其特征在于：LED负载的正极与所述电流感应管脚连接，LED负载的负极与所述电感的另一端连接。