CN206865794U - 一种用于led灯具的控制电路 - Google Patents

Abstract

一种用于LED灯具的控制电路，其包括一个整流模块，一个滤波模块，至少一个附加扩容模块，以及一个输出控制模块。每一个所述附加扩容模块包括一个附加滤波电路，一个开关控制电路，以及一个占空比/频率采样电路。本实用新型所提供的用于LED灯具的控制电路利用所述占空比/频率采样电路实时地监控输出控制模块所输出的PWM信号或PFM信号的占空比或功率从而输出控制信号，所述开关控制电路根据占空比/频率采样电路的输出控制信号去控制附加扩容电路的开关的通断，从而使得所述附加扩容电路所具有的电容可以并联或撤销并联到滤波模块上，可以在全负载状态下使LED电源PF值与THD值符合相应的标准。

Description

一种用于LED灯具的控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种LED灯具的电源，特别是一种用于LED灯具的控制电路。

背景技术

一般的日常生活中，随处都可见到各种照明设备，例如，日光灯、路灯、台灯、艺术灯等。在上述的照明设备中，传统上大部分是以钨丝灯泡做为发光光源。近年来，由于科技日新月异，已利用发光二极管(LED)作为发光来源。甚者，除照明设备外，对于一般交通号志、广告牌、车灯等，亦都改为使用发光二极管作为发光光源。如前所述，使用发光二极管作为发光光源，其好处在于省电，且亮度更大，故于使用上已逐渐普通化。

随着LED灯具的普及，越来越多的场合开始使用LED灯具，但是众所周知的，LED灯具都是由专用的LED电源来提供电力的。由于随着用户对LED电源认识的加深，LED电源或灯具的PF(Power Factor功率因素)和THD(Total Harmonic Distortion，总谐波失真)性能的要求也越来越高。例如，美国的DLC要求LED电源的PF>0.9，且THD<20％，欧洲也有类似的要求。因此，对于一般设计电源的时候，尤其是作为内置电源，希望电源能尽可能地满足更多灯具的需求，以降低成本。因此就要求电源的负载范围尽量的宽，且最小负载都能满足PF>0.9，且THD<20％的要求。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种可根据负载的变化负载范围也变化的用于LED灯具的控制电路。

一种用于LED灯具的控制电路，其包括一个整流模块，一个并联在该整流模块的输出端的滤波模块，至少一个与所述滤波模块并联的附加扩容模块，以及一个输出控制模块。所述滤波模块包括一个滤波电容C6。所述输出控制模块用于输出PWM信号或PFM信号。每一个所述附加扩容模块包括一个与所述滤波模块并联的附加滤波电路，一个控制所述附加滤波电路通断的开关控制电路，以及一个与所述开关控制电路电性连接的占空比/频率采样电路。每个所述附加滤波电路包括一个附加滤波电容C13与一个控制该附加滤波电容通断的开关。所述占空比/频率采样电路采集所述PWM信号或PFM信号的功率并根据所述PWM信号或PFM的占空比的大小输出控制信号。所述开关控制电路根据所述占空比/频率采样电路输出的控制信号通断所述附加滤波模块的开关以增加或减小所述用于LED灯具的控制电路的滤波电容值的大小。

进一步地，所述附加滤波模块还包括一个与所述附加滤波电容并联的电阻。

进一步地，所述开关为一个MOS管Q5，该MOS管Q5为NPN型，且该MOS管Q5的基极与所述开关控制电路电性连接，漏极与所述附加滤波电容C13的一端电性连接，源极接地。

进一步地，所述MOSQ5管的基极与一个开启电压Vcc电性连接。

进一步地，所述开关控制电路包括一个三极管Q6，所述三极管Q6的发射极与开启电压Vcc电性连接，基极与占空比/频率采样电路电性连接，集电极接地。

进一步地，所述开关控制电路还包括两个电阻R44、R41，所述电阻R44的一端与开启电压Vcc电性连接，另一端与电阻R41的一端电性连接，所述电阻R41的另一端接地，所述三极管Q6的发射极及MOS管Q5的基极电性连接在所述两个电阻R44、R41之间。

进一步地，当负载功率增大时，所述MOS管Q5被导通的条件为：

Vcc×R41/R41+R44-D×Vcc＜0.7

其中：Vcc为所述开启电压Vcc的电压值；

R41、R44为电阻R41与R44的阻值；

D为PWM信号或PFM信号的占空比值。

进一步地，所述占空比/频率采样电路与所述输出控制模块的输出PWM信号或PFM信号的输出端电性连接。

进一步地，所述占空比/频率采样电路包括一个两个R1、电阻R42，和一个电容C23，所述电阻R1与R42串联，所述电容C23的一端电性连接在所述两个电阻R1与电阻R42之间，并与开关控制电路电性连接，另一端接地。

进一步地，所述用于LED灯具的控制电路包括多个附加滤波模块，该多个附加滤波模块并联电性连接。

与现有技术相比，本实用新型所提供的用于LED灯具的控制电路利用所述占空比/频率采样电路实时地监控输出控制模块所输出的PWM信号或PFM信号的占空比或功率从而输出控制信号，所述开关控制电路根据占空比/频率采样电路的输出控制信号去控制附加扩容电路的开关的通断，从而使得所述附加扩容电路所具有的电容可以并联或撤销并联到滤波模块上，进而可以根据负载功率的增加与减小适时地增加或减小滤波电容的电容值的大小，从而可以在全负载状态下使LED电源PF值与THD值符合相应的标准。

附图说明

以下结合附图描述本实用新型的实施例，其中：

图1为本实用新型提供的一种用于LED灯具的控制电路的原理框图。

图2为图1的用于LED灯具的控制电路的应用电路图。

具体实施方式

以下基于附图对本实用新型的具体实施例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作为实施例，并不用于限定本实用新型的保护范围。

请参阅图1及图2，其为本实用新型所提供的一种用于LED灯具的控制电路100的原理框图及应用电路图。所述用于LED灯具的控制电路100包括一个整流模块10，一个并联在该整流模块10的输出端的滤波模块20，至少一个与所述滤波模块20并联的附加扩容模块30，以及一个输出控制模块40。可以想到的是，所述用于LED灯具的控制电路100还包括其他的一些功能模块，如市电，差模共模模块，变压器，功率因数，反馈模块，等等，其为用于LED灯具的电源所通用的功能模块，并为本领域技术人员所习知，因此这些功能模块仅在图2中示出，但不对其进行详细说明。

所述整流模块10为LED电源中的通用电路功能模块，其用于将交流的市电变换为变化的直流，其可以为一种桥式整流电路，其利用二极管的单向导通性进行整流的电路，以将交流电转变为直流电。桥式整流电路利用四个二极管，并两两对接。当输入正弦波的正半部分时，所述四个二极管中的两个导通，从而输出正的半个正弦波。当输入正弦波的负半部分时，所述四个二极管中的另两个导通。由于这两只管是反接的，所以输出还将是正弦波的正半部分，因而可以减少电量损失。

所述滤波模块20包括一个电容C6，其并联在所述整流模块10的输出端，以滤掉所述整流模块10所输出的直流波中的高频波，使得滤波模块20所输出的波形更加平滑，减小毛刺。当输出功率越大，也就是负载功率越大时，该电容C6所被要求的电容量也要求越大，如果太小，则起不到滤波的作用。当然，可以想到的是，为了适应可能的最大的负载功率，有人会将该滤波模块20设置为最大容量的电容C6，但是当电容C6的电容量与负载功率不匹配的时候，PF值即功率因素会降的很低，从而使得不符合性能要求。本领域技术人员皆应习知的是，只有当输出电压的波形与输出电流的波形完全一致时，PF值才为1。而当电容C6的电容量与负载功率不匹配时，输出电流的波形将严重变形，因此，PF值就会降低，导致难以符合LED电源的国家标准，如欧规或美规等。因此，最好的效果应是该滤波模块20的电容量与负载功率的大小尽可能的相匹配，以得到符合国家标准的PF值。

所述附加扩容模块30与所述滤波模块20并联设置，其用于根据实际的需要，即实际的负载功率大小来扩大所述整流模块10的输出端的电容值的大小。所述附加扩容模块30可以为一个，也可以具有多个，其根据实际的需要而定，如负载的增加或减小。在本实施例中，所述用于LED灯具的控制电路100仅包括一个附加扩容模块30。每一个所述附加扩容模块30包括一个与所述滤波模块20并联的附加滤波电路31，一个控制所述附加滤波电路31通断的开关控制电路32，以及一个与所述开关控制电路32电性连接的占空比/频率采样电路33。所述附加滤波电路31

所述附加扩容电路31包括一个附加滤波电容C13，一个控制所述附加滤波电容C13通断的开关，以及一个与所述附加滤波电容C13并联设置的电阻R45。可以想到的是，当包括多个所述附加扩容模块30时，则每一个附加扩容模块30都包括一个附加扩容电路31，该附加扩容电路31包括一个附加滤波电容CBN(N为自然数)，一个控制所述附加滤波电容CBN通断的开关QB N(N为自然数)，以及一个与所述附加滤波电容CBN并联设置的电阻RB N(N为自然数)。所述附加滤波电容CBN与电阻RBN的规格可以根据实际的需要，如预期的负载大小来选用，在此不再说明。所述开关可以为MOS管Q5，且其为NPN形。该MOS管Q5的基极与所述开关控制电路32电性连接，漏极与所述附加滤波电容C13的一端电性连接，源极接地。当所述MOS管Q5被导通时，所述附加滤波电容C13会被导通从而与滤波电容C6并联，进而增大了整个滤波电容的总电容量。本领域技术人员皆已习知的是，MOS管Q5在工作中必须有一个开启电压Vcc，该开启电压Vcc与MOS管Q5的基极电性连接。当该开启电压Vcc加载到所述MOS管Q5上时，该MOS管Q5便导通。而该开启电压Vcc被阻止向MOS管Q5供电时，该MOS管Q5就会截止。从而可以通过控制该开启电压Vcc即可控制所述MOS管Q5的通断。

所述开关控制电路32用于控制所述开关，即MOS管Q5的通断，即控制所述开启电压Vcc的走向。所述开关控制电路32包括一个三极管Q6，所述三极管Q6的发射极与开启电压Vcc电性连接，基极与占空比/频率采样电路33电性连接，集电极接地。当占空比/频率采样电路33输出到三极管Q6的基极的电压大于所述三极管Q6的阈值电压，即0.7伏时，该三极管Q6即会导通，从而使开启电压Vcc直接接地，而不会加载到所述MOS管Q5上，从而使得该MOS管Q5截止。而当占空比/频率采样电路33输出到三极管Q6的基极的电压小于所述三极管Q6的阈值电压，即0.7伏时，该三极管Q6即会截止，从而使开启电压Vcc加载到所述MOS管Q5上，从而使得该MOS管Q5导通。因为有时所述开启电压Vcc的电压值并不符合一个三极管Q6的额定电压，因此需要分压电阻来减小加载到三极管Q6上的电压。在本实施例中，所述开关控制电路32包括两个电阻R44、R41。所述电阻R44的一端与开启电压Vcc电性连接，另一端与电阻R41的一端电性连接，所述电阻R41的另一端接地，所述三极管Q6的发射极与MOS管Q5的基极电性连接在所述两个电阻R44、R41之间。

所述占空比/频率采样电路33用于根据输出控制模块40的输出信号输出控制所述开关控制电路32的控制信号。所述占空比/频率采样电路33包括一个两个R1、电阻R42，和一个电容C23，所述电阻R1与R42串联，具体地，所述电阻R1的一端与输出控制模块40的信号输出端电性连接，另一端与电阻R42的一端连接，所述电阻R42的另一端接地。所述电容C23的一端电性连接在所述两个电阻R1与电阻R42之间，并与开关控制电路电性32连接，另一端接地。当所述输出控制模块40输出具有一定的电压值的PWM信号或PFM信号时，在所述电容C23的作用下使可以给所述开关控制电路32提供稳定的控制电压。

所述输出控制模块40用于输出PWM信号或PFM信号以对LED电源的输出功率进行控制。请参阅图2，所述输出控制模块40包括一个微处理单元N1，以及一些辅助电子元器件等。该微处理单元N1根据反馈电路来输出PWM信号或PFM信号以调整整个电路的输出功率从而符合负载功率的需要。而所述输出控制模块40为本领域技术人员所习知的技术，在此不再详细说明。PWM信号与PFM信号都是具有一定占空比的方波信号，通过改变其该PWM信号或PFM信号的占空比，再将该占空比信号叠加到主线路中，即整流模块10的输出线路中即可以调整其输出功率的大小。

下面解释一下所述用于LED灯具的控制电路100的工作原理。在初始状态，负载功率为0，此时LED电源没有输出，此时开关控制电路32中的三极管Q6被导通，开启电压Vcc被拉低，从而使得MOS管Q5截止。而当负载功率增加时，即LED电源所供电的灯具增加时，通过反馈电路使得所述输出控制模块40所输出的PWM信号或PFM信号的占空比增加，即输出功率增大。请参阅图2，所述MOS管Q5被导通的条件为：

Vcc×R41/R41+R44-D×Vcc＜0.7

其中：Vcc为所述开启电压的电压值；

R41、R44为电阻R41与R44的阻值；

D为PWM信号或PFM信号的占空比值。

随着占空比值D的逐渐增大，所述开关控制电路32中的三极管Q6被截止，使得加载在MOS管Q5的基极上的电压增大，从而导通所述MOS管Q5，进而导通所述附加扩容电路31，使得电容C13并联到滤波模块20的电容C6上，从而增加了整个电路的滤波电容的电容量，达到随负载功率增加而增大滤波电容的电容量的目的。

需要进一步说明的是，当所述用于LED灯具的控制电路100包括多个附加扩容模块30时，每一个附加扩容模块30的附加扩容电路31与滤波模块20并联。每一个附加扩容电路31的开关的通断由其所具有开关控制电路32来决定，具体地由开关控制电路32所具有两个分压电阻来决定，即通过设计该开关控制电路32的两个分压电阻的阻值即可以使得本模块中附加扩容电路31的MOS管在什么时候导通，即负载功率增加到多大的时候才导通。另外，由于无论是PF值，还是THD值都是一个范围，因此，可以通过设置几个具有不同电容值的附加扩容模块30，即可以将整个LED电源的PF值以及THD值限定在想要的范围内。

另外，根据实际的需要，所述开关控制电路32以及占空比/频率采样电路33可以用一个微控单元(MCU)来代替，从而可以减小整个电路的复杂性。

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的内所作的任何修改、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 (10)

1.一种用于LED灯具的控制电路，其特征在于：所述用于LED灯具的控制电路包括一个整流模块，一个并联在该整流模块的输出端的滤波模块，至少一个与所述滤波模块并联的附加扩容模块，以及一个输出控制模块，所述滤波模块包括一个滤波电容C6，所述输出控制模块用于输出PWM信号或PFM信号，每一个所述附加扩容模块包括一个与所述滤波模块并联的附加滤波电路，一个控制所述附加滤波电路通断的开关控制电路，以及一个与所述开关控制电路电性连接的占空比/频率采样电路，每个所述附加滤波电路包括一个附加滤波电容C13与一个控制该附加滤波电容通断的开关，所述占空比/频率采样电路采集所述PWM信号或PFM信号的功率并根据所述PWM信号或PFM的占空比的大小输出控制信号，所述开关控制电路根据所述占空比/频率采样电路输出的控制信号通断所述附加滤波模块的开关以增加或减小所述用于LED灯具的控制电路的滤波电容值的大小。

2.如权利要求1所述的用于LED灯具的控制电路，其特征在于：所述附加滤波模块还包括一个与所述附加滤波电容并联的电阻。

3.如权利要求1所述的用于LED灯具的控制电路，其特征在于：所述开关为一个MOS管Q5，该MOS管Q5为NPN型，且该MOS管Q5的基极与所述开关控制电路电性连接，漏极与所述附加滤波电容C13的一端电性连接，源极接地。

4.如权利要求3所述的用于LED灯具的控制电路，其特征在于：所述MOSQ5管的基极与一个开启电压Vcc电性连接。

5.如权利要求4所述的用于LED灯具的控制电路，其特征在于：所述开关控制电路包括一个三极管Q6，所述三极管Q6的发射极与开启电压Vcc电性连接，基极与占空比/频率采样电路电性连接，集电极接地。

6.如权利要求5所述的用于LED灯具的控制电路，其特征在于：所述开关控制电路还包括两个电阻R44、R41，所述电阻R44的一端与开启电压Vcc电性连接，另一端与电阻R41的一端电性连接，所述电阻R41的另一端接地，所述三极管Q6的发射极及MOS管Q5的基极电性连接在所述两个电阻R44、R41之间。

7.如权利要求6所述的用于LED灯具的控制电路，其特征在于：当负载功率增大时，所述MOS管Q5被导通的条件为：

V_cc×R41/R41+R44-D×T_cc＜0.7

其中：Vcc为所述开启电压Vcc的电压值；

R41、R44为电阻R41与R44的阻值；

D为PWM信号或PFM信号的占空比值。

8.如权利要求1所述的用于LED灯具的控制电路，其特征在于：所述占空比/频率采样电路与所述输出控制模块的输出PWM信号或PFM信号的输出端电性连接。

9.如权利要求1所述的用于LED灯具的控制电路，其特征在于：所述占空比/频率采样电路包括一个两个R1、电阻R42，和一个电容C23，所述电阻R1与R42串联，所述电容C23的一端电性连接在所述两个电阻R1与电阻R42之间，并与开关控制电路电性连接，另一端接地。

10.如权利要求1所述的用于LED灯具的控制电路，其特征在于：所述用于LED灯具的控制电路包括多个附加滤波模块，该多个附加滤波模块并联电性连接。