CN208128576U

CN208128576U - 一种led无频闪调光驱动电路

Info

Publication number: CN208128576U
Application number: CN201820074524.9U
Authority: CN
Inventors: 张成良; 陈光炎
Original assignee: Chuan Jian Industrial Co Ltd Of Huizhou City
Current assignee: Chuan Jian Industrial Co Ltd Of Huizhou City
Priority date: 2018-01-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2018-11-20
Anticipated expiration: 2028-01-17

Abstract

一种LED无频闪调光驱动电路，包括依序连接的主控MCU单元、电阻分压电路、至少一级一阶RC积分电路和LED驱动单元，主控MCU单元输出PWM，经电阻分压电路分压、RC积分电路积分整形后送至LED驱动单元放大输出。所述电阻分压电路包括第一电阻、第二电阻和第一电容，第一电阻第一端为输入端、第二端连接第二电阻第一端和第一电容第一端为输出端，第二电阻第二端和第一电容第二端接地。RC积分电路包括第三电阻和第二电容，第三电阻第一端为输入端、第二端接第二电容第一端作为输出端，第二电容第二端接地。其优点是解决了LED调光驱动导致的频闪问题。该电路具有简单、易实现、低成本的特点。

Description

一种LED无频闪调光驱动电路

技术领域

本实用新型涉及控制电致发光光源的电路装置，尤指一种LED无频闪调光驱动电路。

背景技术

目前，LED发展已经成熟，光环境与健康的关系逐渐被重视。人们发现照明光的闪烁会带来诸多麻烦甚至危害，主要表现在：闪烁将无法看清运动物体；用闪烁的光照明摄影时出现暗区以及摄像时出现黑色滚动条；诱发癫痫；增加自闭症病人的重复行为；低波动高频闪烁会导致头痛、恶心、视觉紊乱；频闪引起应变疲劳、眼睛疲劳、视力模糊；频闪效应和相关机械运动合拍时，将造成机械运动明显减慢或停止运动的错觉。

针对照明频闪，IEEE Std 1 789^TM-2015标准中给出了“不可察觉”限值和“低风险”限值。这意味着对于频闪的判断有据可依。对于LED产品来讲，市电输入的工频低频扰动与LED驱动输出的高频电流纹波都是导致频闪的主要因素。特别是在调光产品中，直接应用PWM信号去调光，后级驱动电路输出，不可避免的会将电流切割成一段一段的电流波形，这种调光方式定会导致照明光频闪存在。其频闪的频率与PWM的频率相关。

发明内容

针对现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种LED无频闪调光驱动电路。旨在解决LED调光驱动导致的频闪问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种LED无频闪调光驱动电路，其特征在于：包括依序连接的主控MCU单元、电阻分压电路、至少一级一阶RC积分电路和LED驱动单元，所述主控MCU单元输出PWM，经电阻分压电路分压、RC积分电路积分整形后送至LED驱动单元放大输出。

所述电阻分压电路包括第一电阻、第二电阻和第一电容，第一电阻第一端为输入端(连接主控MCU单元)、第一电阻第二端连接第二电阻第一端和第一电容第一端为输出端(连接RC积分电路)，第二电阻第二端和第一电容第二端接地。所述电阻分压电路本身也构成一个RC积分电路。

所述RC积分电路包括第三电阻和第二电容，所述第三电阻第一端为输入端(接电阻分压电路)、第二端接第二电容第一端作为输出端(接LED驱动单元)，第二电容第二端接地。

所述第一电阻、第二电阻和第三电阻为贴片电阻；所述第一电容、第二电容为贴片电容。

进一步地：

所述至少一级一阶RC积分电路为两级，前级积分电路的输出作为后级积分电路的输入，两级积分电路首尾相接。

所述主控MCU单元可以采用普通8位单片机来实现(包括但不限于单片机品牌及类型)。

所述LED驱动单元可以采用通用DC/DC调光IC芯片(包括但不限于同时支持数字及模拟调光功能和只支持模拟调光功能的芯片)。

本实用新型根据信号调理的思路，以通用的模拟电子技术为基础，将软件控制、LED驱动、信号整形应用于同一电路，具有低成本、应用简单、容易易实现的特点。该电路不使用运放和其它复杂的整形电路，极大的降低系统成本并在调光时具有非常好的表现。

本实用新型的有益效果是：解决了LED调光驱动导致的频闪问题。该电路具有简单、易实现、低成本的特点。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

图1：本实用新型的电路方框图；

图2：本实用新型电路输出PWM后分压经一阶RC积分的电路图；

图3：本实用新型电路PWM分压后经一阶RC积分电路输出波形图；

图4：本实用新型电路输出PWM经两级一阶RC积分的电路图；

图5：本实用新型电路输出PWM经两阶RC积分电路的输出波形图；

图6：本实用新型电路整体原理图；

图7：本实用新型PWM占空比17％时的电流波形；

图8：本实用新型PWM占空比50％时的电流波形图；

图9：本实用新型PWM占空比75％时的电流波形图；

图10：本实用新型PWM占空比99％时的电流波形图。

图11：本实用新型PWM占空比与驱动电路输出电流线性拟合图。

具体实施方式

参见附图，本实用新型一种LED无频闪调光驱动电路，其特征在于：包括依序连接的主控MCU单元1、电阻分压电路2、至少一级一阶RC积分电路3和LED驱动单元4，所述主控MCU单元1做为调光控制，用于产生占空比可调的PWM调光信号；经电阻分压电路2分出适合驱动LED驱动单元4所需电压值、RC积分电路3积分整形后送至LED驱动单元4,LED驱动单元4做为调光的执行单元,如图1所示。

在本实用新型的实施例中：

所述电阻分压电路2包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第一电阻R1第一端为输入端(连接主控MCU单元1)、第一电阻R1第二端连接第二电阻R2第一端和第一电容C1第一端为输出端(连接RC积分电路3)，第二电阻R2第二端和第一电容C1第二端接地。

所述电阻分压电路2本身也构成一个RC积分电路。

所述RC积分电路3包括第三电阻R3和第二电容C2，所述第三电阻R3第一端为输入端(接电阻分压电路2)、第二端接第二电容C2第一端作为输出端(接LED驱动单元4)，第二电容C2第二端接地。

所述第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3为贴片电阻；所述第一电容C1、第二电容C2为贴片电容。

在本实用新型的第二实施例中，所述至少一级一阶RC积分电路为两级，前级积分电路的输出作为后级积分电路的输入，两级积分电路首尾相接。

主控MCU单元1产生的PWM波,经R1与R2分压后，在虚短状态，R1与R2并联与C1组成积分电路。由于其RC常数远大于PWM周期，所以经C1的充放电效应，PWM信号经分压积分后经C1端的输出成连续的三角波,如附图3所示。

若三角波对调光电路的输入调制必定会导致输出电流波形的抖动，形成很大的纹波，会加大照明光的波动深度。所以，接入RC积分电路3，相比于第一部分的电路，增加了R3和C2两个元件，如附图4所示。该电路同时具有低通滤波的作用，PWM信号经分压后经RC积分电路3电路输出波形如附图5所示。可见此时，稳定后的波形成平滑稳定的模拟电压信号。

将PWM整形成为平滑稳定的模拟电压信号后，将此信号送入LED驱动单元4的DIM引脚，如附图6所示电路。此时输出电流成平滑的直流波形，纹波很小，可以混略不计。如附图7至附图10所示实测波形，可看出幅值为3.3V的PWM波形，其占空比分别为17％、50％、75％、99％时，输出电流都具有平滑稳定的直流特性且纹波甚小，经计算其波动深度完全合乎IEEE Std 1 789^TM-2015标准无频闪要求。对应以上占空比，其输出电流分别为60mA、282mA、444mA、595mA。经过在坐标上打点，如附图11可得出结论：经调制过的PWM，其占空比duty值与输出电流Iout近似成线性关系。

调光时MCU输出PWM，第一电容的第一端处的电压V₁随时间t变化关系，满足其中时间常数第二电容的第一端处的电压V₂随时间t变化关系，满足其中时间常数τ₂＝R₃C₂。

当PWM处于高电平状态时，贴片电容处于充电状态。第一级RC积分电路的输出电压可以看到第一级RC的输出信号V_C1与输入的PWM高电平值成正比。第一级输出信号V_C1，作为第二级积分电路的输入信号，同理可推出可以看到第二级RC的输出信号V_C2与输入的V_C1成正比。

当PWM处于低电平状态时，积分电路中的电容处于放电状态，通过充电电阻按指数下降进行放电。此处略去输入输出关系式推导。

设PWM信号源的信号周期为T，为了使电路能把充放电的三角波幅度降低，输出平滑稳定的模拟电压，则时间常数τ₁满足τ₁＞＞T的条件，且时间常数τ₂满足τ₂＞＞T的条件，经过我们仿真及实际测试经验，建议τ/T的比值在20倍以上，可以得到相对平滑的电压波形。且该电压波形的幅度与PWM的占空比在一定范围内成正比关系。将该模拟电压输出到支持调光的驱动IC的DIM端，则经过适当设置，可得到如图所示的电流波形。

综上所述，该实用新型电路解决了照明行业中传统PWM调光由开关斩波带来的频闪问题，该实用新型电路能以低成本实现PWM波的无频闪调光。

Claims

1.一种LED无频闪调光驱动电路，其特征在于：包括依序连接的主控MCU单元、电阻分压电路、至少一级一阶RC积分电路和LED驱动单元，所述主控MCU单元输出PWM，经电阻分压电路分压、RC积分电路积分整形后送至LED驱动单元放大输出。

2.根据权利要求1所述的LED无频闪调光驱动电路，其特征在于：所述电阻分压电路包括第一电阻、第二电阻和第一电容，第一电阻第一端为输入端、第一电阻第二端连接第二电阻第一端和第一电容第一端为输出端，第二电阻第二端和第一电容第二端接地。

3.根据权利要求1所述的LED无频闪调光驱动电路，其特征在于：所述RC积分电路包括第三电阻和第二电容，所述第三电阻第一端为输入端、第二端接第二电容第一端作为输出端，第二电容第二端接地。

4.根据权利要求1所述的LED无频闪调光驱动电路，其特征在于：所述至少一级一阶RC积分电路为两级，前级积分电路的输出作为后级积分电路的输入，两级积分电路首尾相接。