CN211720776U - 调光电路、双路输出调光电路和调光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种调光电路、双路输出调光电路和调光器，其中，调光电路包括控制电路、运算放大器、第一NPN三极管、第一PNP三极管、用于输出预设正电压的第一正电源端、用于输出预设负电压的负电源端、第一电阻和第二电阻，通过加入负电源端即可实现零输出，从而实现调光器输出端口压降降低到LED调光电源关闭的调光电平，LED驱动电源完全关闭的目的。

Description

调光电路、双路输出调光电路和调光器

技术领域

本实用新型属于调光器技术领域，尤其涉及一种调光电路、双路输出调光电路和调光器。

背景技术

随着LED照明灯具逐渐替代传统照明灯具，作为灯具附带的调光器产品也随之大量涌现，控制方法各不相同，有触摸，有遥控，有组网。不管控制方式怎样，大多数调光电路如图1所示，单片机产生PWM数字信号再通过图1A部分RC滤波电路滤波产生预设电压范围的模拟信号，模拟信号经图1B部分运放U1和三极管Q1组成电压跟随器与调光口相连。

但是，当PWM关闭时运算放大器同相端电压为0V时，同时运放输出端也输出0V，调光口最低电压＝0+Vbe＝0+0.65V＝0.65V，因此调光口输出最低电压为0.65V。当一个调光器带多个LED调光电源的时候，调光器输出端口压降不能降低到LED调光电源关闭的调光电平(max0.65V)，就会出现无法关闭LED驱动电源的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种调光电路，旨在解决传统的调光器输出端口压降不能降低到LED调光电源关闭的调光电平，导致出现无法关闭LED驱动电源的问题。

本实用新型实施例的第一方面提了一种调光电路，调光电路包括用于输出预设电压范围的模拟信号的控制电路、运算放大器、第一NPN三极管、第一PNP三极管、用于输出预设正电压的第一正电源端、用于输出预设负电压的负电源端、第一电阻和第二电阻；

所述控制电路的第一信号端与所述运算放大器的正相输入端连接，所述运算放大器的反相输入端、所述第一电阻的第一端、所述第一NPN三极管的发射极及所述第一PNP三极管的发射极互连且连接节点为所述调光电路的电源端，所述第一NPN三极管的集电极、所述第一电阻的第二端及所述第一正电源端互连，所述运算放大器的输出端、第一NPN三极管的基极及所述第一PNP三极管的基极互连，所述第一PNP三极管的集电极与所述第二电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述负电源端连接；

其中，所述预设电压范围的下限值为0V。

在一个实施例中，所述调光电路还包括用于将所述预设正电压转换成所述预设负电压的负电源转换电路，所述负电源转换电路包括稳压器；

所述稳压器的输入端与所述第一正电源端连接，所述稳压器的输出端与所述负电源端连接，所述稳压器的接地端接地。

在一个实施例中，所述调光电路还包括过流短路保护电路，所述过流短路保护电路包括第一二极管、第二二极管和第三电阻；

所述第一二极管的正极与所述运算放大器的输出端连接，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与所述运算放大器的反相输入端连接，所述第三电阻的第一端与所述第一NPN三极管的发射极连接，所述第三电阻的第二端与所述第一PNP三极管的发射极连接。

在一个实施例中，所述调光电路还包括电压采样电路，所述电压采样电路包括第四电阻、第五电阻和第一电容；

所述第四电阻的第一端与所述第一PNP三极管的发射极连接，所述第四电阻的第二端、所述第五电阻的第一端、所述第一电容的第一端及所述控制电路的信号端互连，所述第五电阻的第二端和所述第一电容的第二端均接地。

在一个实施例中，所述调光电路还包括数模转换电路，所述数模转换电路的信号输入端与所述控制电路的信号端连接，所述数模转换电路的信号输出端与所述运算放大器的正相输入端连接；

所述控制电路，用于输出PWM控制信号至所述数模转换电路；

所述数模转换电路，用于将所述PWM控制信号进行数模转换并输出预设电压范围的模拟信号。

本实用新型实施例的第二方面提了一种双路输出调光电路，双路输出调光电路包括PWM调光电路和如上所述的调光电路，所述PWM调光电路的信号端与所述控制电路的第二信号端连接；

所述控制电路，用于输出PWM控制信号至所述PWM调光电路；

所述PWM调光电路，用于对所述PWM控制信号进行转换，并输出PWM调光信号。

在一个实施例中，所述PWM调光电路包括第二正电源端、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、稳压二极管、第二PNP三极管、第二NPN三极管、第三NPN三极管和NMOS管；

所述第十一电阻的第一端、所述第十二电阻的第一端、所述第七二极管的负极及所述控制电路的第二信号端互连，所述第十二电阻的第二端、所述第十三电阻的第一端、所述第七二极管的正极及所述NMOS管的栅极互连，所述NMOS管的源极和所述第十三电阻的第二端均接地，所述第十一电阻的第二端与所述第三NPN三极管的发射极连接，所述第三NPN三极管的基极、所述第八电阻的第一端和所述第五二极管的正极互连，所述第五二极管的负极与所述第六二极管的正极连接，所述第六二极管的负极接地，所述第八电阻的第二端、所述第七电阻的第一端、所述第二PNP三极管的发射极及所述第二正电源端互连，所述第二PNP三极管的基极、所述第七电阻的第二端及所述第九电阻的第一端互连，所述第九电阻的第二端与所述第三NPN三极管的集电极连接，所述第二PNP三极管的集电极与所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端、所述稳压二极管的负极、所述第三二极管的正极及所述第二NPN三极管的基极互连，所述第二NPN三极管的集电极与所述第二正电源端连接，所述第三二极管的负极与所述第四二极管的正极连接，所述第二NPN三极管的发射极与所述第十电阻的第一端连接，所述第十电阻的第二端、所述第四二极管的负极及所述NMOS管的漏极互连且连接节点为所述PWM调光电路的电源端。

本实用新型实施例的第三方面提了一种调光器，调光器包括按键电路和如上所述的调光电路；或者包括按键电路和如上所述的双路输出调光电路，所述按键电路与所述控制电路电性连接。

在一个实施例中，所述按键电路为旋转编码开关。

在一个实施例中，所述调光器还包括用于显示所述调光器工作参数的显示屏，所述显示屏与所述控制电路电性连接。

本实用新型通过采用用于输出预设电压范围的模拟信号的控制电路、运算放大器、第一NPN三极管、第一PNP三极管、用于输出预设正电压的第一正电源端、用于输出预设负电压的负电源端、第一电阻和第二电阻组成调光电路，通过在调光电路加入负电源，负电源输出至第一PNP三极管的集电极，运算放大器、第一NPN三极管和第一PNP三极管构成电压跟随器，输出端电压Vout1＝-VDD+R2*I1-Vbe(Q2阈值开启电压)，如需输出电压Vout1＝0，则将-VDD＝-Vbe-R2*I1即可实现0V输出，从而解决了传统的调光器输出端口压降不能降低到LED调光电源关闭的调光电平，导致出现无法关闭LED驱动电源的问题。

附图说明

图1为传统的调光电路结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的调光电路的第一种结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的负电源转换电路的一种结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的调光电路的第二种结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的双路输出调光电路的一种结构示意图；

图6为传统的PWM调光电路结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的PWM调光电路的一种结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的调光器的第一种结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的调光器的第二种结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型实施例的第一方面提了一种调光电路10。

如图2所示，调光电路10包括用于输出预设电压范围的模拟信号的控制电路11、运算放大器U1、第一NPN三极管Q1、第一PNP三极管Q2、用于输出预设正电压的第一正电源端VCC1、用于输出预设负电压的负电源端-VDD、第一电阻R1和第二电阻R2；

控制电路11的第一信号端与运算放大器U1的正相输入端连接，运算放大器U1的反相输入端、第一电阻R1的第一端、第一NPN三极管Q1的发射极及第一PNP三极管Q2的发射极互连且连接节点为调光电路10的电源端，第一NPN三极管Q1的集电极、第一电阻R1的第二端及第一正电源端VCC1互连，运算放大器U1的输出端、第一NPN三极管Q1的基极及第一PNP三极管Q2的基极互连，第一PNP三极管Q2的集电极与第二电阻R2的第一端连接，第一电阻R1的第二端与负电源端-VDD连接；

其中，所述预设电压范围的下限值为0V。

本实施例中，所称控制电路11可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，控制电路11可输出预设电压范围的模拟信号，例如0～10V、0～15V等，预设电压范围可以根据实际需要进行设置，在一个实施例中，预设电压范围为0～10V。

本实施例中，正电源端的正电压大于0V，例如15V、5V等，负电源端-VDD的负电压小于0V，例如-3V、-2.5V等，两个电源端可分别由不同的电源模块进行供电，或者由一电源端供电，并通过另一电源转换电路转换输出另一极性电压，具体供电方式可根据需求进行选择，在此不做具体限制。

本实施例中，通过在调光电路10加入负电源，负电源输出至第一PNP三极管Q2的集电极，运算放大器U1、第一NPN三极管Q1和第一PNP三极管Q2构成电压跟随器，输出端电压：

Vout1＝-VDD+R2*I1-Vbe2；

Vbe2为第一PNP三极管Q2的阈值开启电压，I1为流经第二电阻R2的电流。

如需输出电压Vout1＝0，则将-V＝-Vbe2-R2*I1即可实现0V输出，从而实现调光器输出端口压降降低到LED调光电源关闭的调光电平，LED驱动电源可完全关闭的目的。

如图3所示，在一个实施例中，调光电路10还包括用于将预设正电压转换成预设负电压的负电源转换电路12，负电源转换电路12包括稳压器；

稳压器的输入端与第一正电源端VCC1连接，稳压器的输出端与负电源端-VDD连接，稳压器的接地端接地。

本实施例中，调光电路10通过电源模块提供正电压，并通过稳压器转换输出负电压，稳压器的型号可根据正电源的正电压大小和负电源的负电压大小进行对应选择。

如图4所示，在一个实施例中，调光电路10还包括过流短路保护电路13，过流短路保护电路13包括第一二极管D1、第二二极管D2和第三电阻R3；

第一二极管D1的正极与运算放大器U1的输出端连接，第一二极管D1的负极与第二二极管D2的正极连接，第二二极管D2的负极与运算放大器U1的反相输入端连接，第三电阻R3的第一端与第一NPN三极管Q1的发射极连接，第三电阻R3的第二端与第一PNP三极管Q2的发射极连接。

本实施例中，由第一二极管D1、第二二极管D2、第三电阻R3和第一NPN三极管Q1构成过流短路保护电路13，当电路发生过流或短路时，第一NPN三极管Q1基极电压为：

Vb＝Vout1+2*Vd；

Vd为第一二极管D1、第二二极管D2的压降，又因为第一NPN三极管Q1基极电压为：

Vb＝Vbe1+R3*I2；

Vbe1为第一NPN三极管Q1的开启电压，I2为流经第三电阻R3的电流，所以当I2增大Vbe1将减小，则I2将减小，从而防止I2过流，实现过流短路保护，防止出现烧毁供电端口的问题。

请继续参阅图4，在一个实施例中，调光电路10还包括电压采样电路14，电压采样电路14包括第四电阻R4、第五电阻R5和第一电容C1；

第四电阻R4的第一端与第一PNP三极管Q2的发射极连接，第四电阻R4的第二端、第五电阻R5的第一端、第一电容C1的第一端及控制电路11的信号端互连，第五电阻R5的第二端和第一电容C1的第二端均接地。

本实施例中，第四电阻R4和第五电阻R5构成输出端电压Vout1的检测电路，输出端电压Vout通过第四电阻R4和第五电阻R5串联分压并输出采样电压VC1至控制电路11，如果采样电压VC1小于设定值，表示输出端短路则关闭输出。

如图1所示，在一个实施例中，调光电路10还包括数模转换电路，数模转换电路的信号输入端与控制电路11的信号端连接，数模转换电路的信号输出端与运算放大器U1的正相输入端连接；

控制电路11，用于输出PWM控制信号至数模转换电路；

数模转换电路，用于将PWM控制信号进行数模转换并输出预设电压范围的模拟信号。

本实施例中，调光电路10同样包括数模转换电路，即图1A部分RC滤波电路，通过RC滤波电路将输入的PWM信号滤波产生预设电压范围的模拟信号。

如图5所示，本实用新型实施例的第二方面提了一种双路输出调光电路100，双路输出调光电路100包括PWM调光电路20和如上的调光电路10，调光电路10具体结构参照上述实施例，由于双路输出调光电路100采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述，其中，PWM调光电路20的信号端与控制电路11的第二信号端连接；

控制电路11，用于输出PWM控制信号至PWM调光电路20；

PWM调光电路20，用于对PWM控制信号进行转换，并输出PWM调光信号。

本实施例中，双路输出调光电路实现预设电压范围的调光以及PWM调光，可分别接入LED灯具或者接入相同的LED灯具，实现双路调光输出。

如图6所示，图6为常规的PWM调光电路20，图6中使用了PNP三极管即集电极接地，因为发射结的存在输出最低电压只能到0.65V不能实现更低电压输出，从而出现某些调光电源无法关闭的情况，当PWM为高电平的时候，输出端电压Vout＝VCC-I1*R3-Vbe(Q1)，我们可以得知输出电压会随VCC变化而变化，不能实现稳定的10V输出，因此，本实施例中，采用图7中的PWM调光电路20，如图7所示，PWM调光电路20包括第二正电源端VCC2、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、稳压二极管DZ1、第二PNP三极管Q3、第二NPN三极管Q5、第三NPN三极管Q4和NMOS管Q6；

第十一电阻R11的第一端、第十二电阻R12的第一端、第七二极管D7的负极及控制电路11的第二信号端互连，第十二电阻R12的第二端、第十三电阻R13的第一端、第七二极管D7的正极及NMOS管Q6的栅极互连，NMOS管Q6的源极和第十三电阻R13的第二端均接地，第十一电阻R11的第二端与第三NPN三极管Q4的发射极连接，第三NPN三极管Q4的基极、第八电阻R8的第一端和第五二极管D5的正极互连，第五二极管D5的负极与第六二极管D6的正极连接，第六二极管D6的负极接地，第八电阻R8的第二端、第七电阻R7的第一端、第二PNP三极管Q3的发射极及第二正电源端VCC2互连，第二PNP三极管Q3的基极、第七电阻R7的第二端及第九电阻R9的第一端互连，第九电阻R9的第二端与第三NPN三极管Q4的集电极连接，第二PNP三极管Q3的集电极与第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端、稳压二极管DZ1的负极、第三二极管D3的正极及第二NPN三极管Q5的基极互连，第二NPN三极管Q5的集电极与第二正电源端VCC2连接，第三二极管D3的负极与第四二极管D4的正极连接，第二NPN三极管Q5的发射极与第十电阻R10的第一端连接，第十电阻R10的第二端、第四二极管D4的负极及NMOS管Q6的漏极互连且连接节点为PWM调光电路20的电源端。

本实施例中，稳压二极管DZ1负责稳定输出高电平，输出端电压为：

Vout2＝Vb5-Ube5-I1*R10；

其中，Vb5为第二NPN三极管Q5的基极电压，Ube5为第二NPN三极管Q5阈值开启电压，I1为流经第十电阻R10的电流，输出端电压Vout2将被稳定在10V左右，输出高电平不会因为VCC升高而升高。

图7中的推挽结构有别于图6中的常规推挽电路，因此本实施例中，将图6中的PNP三极管改为NMOS管Q6。当DIM2端为低电平时NMOS管Q6截止不导通，第三NPN三极管Q4的基极被第五二极管D5和第六二极管D6钳位到1.3V左右，此时第三NPN三极管Q4发射结正偏并导通，进而控制第二PNP三极管Q3导通，稳压二极管DZ1将电压钳位到11V左右，第二NPN三极管Q5导通并输出10V左右的高电平，当DIM2端为高电平时，第三NPN三极管Q4截止，第二PNP三极管Q3截止，第二NPN三极管Q5截止，NMOS管Q6导通并输出低电平。

其中，第二正电源端VCC2和第一正电源端VCC1的电压大小可相等或者不等，当两个电源端的电压相等时，调光电路10和PWM调光电路20可共用同一电源端，具体连接方式和电压大小根据电压需求进行选择。

本实用新型实施例的第三方面提了一种调光器，如图8所示，调光器包括按键电路30和如上的调光电路10；或者如图9所示，包括按键电路30和如上的双路输出调光电路100，按键电路30与控制电路11电性连接。

在一个实施例中，按键电路30为旋转编码开关，在一个实施例中，调光器还包括用于显示调光器工作参数的显示屏40，显示屏40与控制电路11电性连接。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种调光电路，其特征在于，包括用于输出预设电压范围的模拟信号的控制电路、运算放大器、第一NPN三极管、第一PNP三极管、用于输出预设正电压的第一正电源端、用于输出预设负电压的负电源端、第一电阻和第二电阻；

所述控制电路的第一信号端与所述运算放大器的正相输入端连接，所述运算放大器的反相输入端、所述第一电阻的第一端、所述第一NPN三极管的发射极及所述第一PNP三极管的发射极互连且连接节点为所述调光电路的电源端，所述第一NPN三极管的集电极、所述第一电阻的第二端及所述第一正电源端互连，所述运算放大器的输出端、第一NPN三极管的基极及所述第一PNP三极管的基极互连，所述第一PNP三极管的集电极与所述第二电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述负电源端连接；

其中，所述预设电压范围的下限值为0V。

2.如权利要求1所述的调光电路，其特征在于，所述调光电路还包括用于将所述预设正电压转换成所述预设负电压的负电源转换电路，所述负电源转换电路包括稳压器；

所述稳压器的输入端与所述第一正电源端连接，所述稳压器的输出端与所述负电源端连接，所述稳压器的接地端接地。

3.如权利要求1所述的调光电路，其特征在于，所述调光电路还包括过流短路保护电路，所述过流短路保护电路包括第一二极管、第二二极管和第三电阻；

所述第一二极管的正极与所述运算放大器的输出端连接，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与所述运算放大器的反相输入端连接，所述第三电阻的第一端与所述第一NPN三极管的发射极连接，所述第三电阻的第二端与所述第一PNP三极管的发射极连接。

4.如权利要求1所述的调光电路，其特征在于，所述调光电路还包括电压采样电路，所述电压采样电路包括第四电阻、第五电阻和第一电容；

所述第四电阻的第一端与所述第一PNP三极管的发射极连接，所述第四电阻的第二端、所述第五电阻的第一端、所述第一电容的第一端及所述控制电路的信号端互连，所述第五电阻的第二端和所述第一电容的第二端均接地。

5.如权利要求1所述的调光电路，其特征在于，所述调光电路还包括数模转换电路，所述数模转换电路的信号输入端与所述控制电路的信号端连接，所述数模转换电路的信号输出端与所述运算放大器的正相输入端连接；

所述控制电路，用于输出PWM控制信号至所述数模转换电路；

所述数模转换电路，用于将所述PWM控制信号进行数模转换并输出预设电压范围的模拟信号。

6.一种双路输出调光电路，其特征在于，包括PWM调光电路和如权利要求1～5任一项所述的调光电路，所述PWM调光电路的信号端与所述控制电路的第二信号端连接；

所述控制电路，用于输出PWM控制信号至所述PWM调光电路；

所述PWM调光电路，用于对所述PWM控制信号进行转换，并输出PWM调光信号。

7.如权利要求6所述的双路输出调光电路，其特征在于，所述PWM调光电路包括第二正电源端、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、稳压二极管、第二PNP三极管、第二NPN三极管、第三NPN三极管和NMOS管；

所述第十一电阻的第一端、所述第十二电阻的第一端、所述第七二极管的负极及所述控制电路的第二信号端互连，所述第十二电阻的第二端、所述第十三电阻的第一端、所述第七二极管的正极及所述NMOS管的栅极互连，所述NMOS管的源极和所述第十三电阻的第二端均接地，所述第十一电阻的第二端与所述第三NPN三极管的发射极连接，所述第三NPN三极管的基极、所述第八电阻的第一端和所述第五二极管的正极互连，所述第五二极管的负极与所述第六二极管的正极连接，所述第六二极管的负极接地，所述第八电阻的第二端、所述第七电阻的第一端、所述第二PNP三极管的发射极及所述第二正电源端互连，所述第二PNP三极管的基极、所述第七电阻的第二端及所述第九电阻的第一端互连，所述第九电阻的第二端与所述第三NPN三极管的集电极连接，所述第二PNP三极管的集电极与所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端、所述稳压二极管的负极、所述第三二极管的正极及所述第二NPN三极管的基极互连，所述第二NPN三极管的集电极与所述第二正电源端连接，所述第三二极管的负极与所述第四二极管的正极连接，所述第二NPN三极管的发射极与所述第十电阻的第一端连接，所述第十电阻的第二端、所述第四二极管的负极及所述NMOS管的漏极互连且连接节点为所述PWM调光电路的电源端。

8.一种调光器，其特征在于，包括按键电路和如权利要求1～5任一项所述的调光电路；或者包括按键电路和如权利要求6～7任一项所述的双路输出调光电路，所述按键电路与所述控制电路电性连接。

9.如权利要求8所述的调光器，其特征在于，所述按键电路为旋转编码开关。

10.如权利要求8所述的调光器，其特征在于，所述调光器还包括用于显示所述调光器工作参数的显示屏，所述显示屏与所述控制电路电性连接。

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