CN214756992U - 一种基于拨码调节的限功率控制电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于拨码调节的限功率控制电路，应用于LED中，包括主控电路、驱动电路、调节电路、电源输入电路，所述电源输入电路通过所述调节电路与LED正极连接，所述主控电路一端通过检测电阻与电源输入端连接，所述主控电路另一端与驱动电路连接，所述驱动电路另一端连接在LED负极；所述主控电路通过检测所述检测电阻的电压，控制所述驱动电路输出功率。其特征在于：本申请的电路布线简单，外围元件少，能实现精准的限功率控制。

Description

一种基于拨码调节的限功率控制电路

技术领域

本申请涉及LED技术领域，更具体地，涉及一种基于拨码调节的限功率控制电路。

背景技术

目前对于前级恒压加次级恒流架构的LED驱动器，驱动厂家往往会加上拨码调节电流的功能，使驱动能够输出多种档位的电流。此功能能够减少驱动厂家的产品型号数量，提高厂家的产品备库能力以及降低产品生产成本。并且能够满足客户在不同场景对灯具功率的要求，当要做新的场景变更时，能够自行拨码调节驱动的输出功率，达到预期的场景效果。

但这种调节方式存在一个明显的问题，即驱动的实际输出功率可能超过额定功率。为了避免这个问题，驱动厂家往往会规定当驱动调至低输出电流时，能够带高Vf值的LED灯具；而当驱动调节为高输出电流时，只能带载低Vf值的LED灯具。但在驱动的实际使用过程中，仍然存在当驱动调节为高输出电流时，使用者仍误接高Vf值的LED灯具，导致驱动在超额定功率的条件下工作，从而导致驱动寿命大幅度减小，甚至导致故障发生。

为防止此类问题的出现，市场主流有两种限功率控制方法：

1.基于前级恒压电路的限流控制，通过设定过流保护点，可以限制驱动的最大输出功率。当驱动输出功率超过额定功率时，前级恒压部分输出电流升高并超过所设定的过流保护点，前级恒压控制IC就控制MOS管关断，使驱动工作在打嗝模式，直到驱动所带负载恢复正常。但此种控制方式存在一个缺陷，当前级过流保护点设定过小时，会使驱动瞬态检测受限。在带载额定负载上电瞬间，由于瞬态电流较高，导致前级过流保护，使驱动不能正常启动。当前级过流保护点设定过大时，会使最大输出功率限值过高，驱动仍存在超额定功率工作的情况。

2.在次级DC-DC恒流转换电路中，用单片机检测驱动的实际带载电压和输出电流，并在单片机内部对采样到的电压信号和电流信号作乘法运算处理，计算其实际输出功率。当计算出的功率值超过内部设定的额定值时，使次级DC-DC恒流转换电路的控制IC降低输出电流，从而控制输出功率不超限值。此种控制方式存在检测电路复杂，布线难度大，控制回路功率损耗较高的问题。

发明内容

本申请为克服上述问题，本申请所要解决的技术问题是提供一种基于拨码调节的限功率控制电路。

一种基于拨码调节的限功率控制电路，应用于LED中，包括主控电路、驱动电路、调节电路、电源输入电路，

所述电源输入电路通过所述调节电路与LED正极连接，所述主控电路一端通过检测电阻与电源输入端连接，所述主控电路另一端与驱动电路连接，所述驱动电路另一端连接在LED负极；

所述主控电路通过检测所述检测电阻的电压，控制所述驱动电路输出功率。

可选地，所述电源输入电路包括变压器、第一二极管、第二电容，所述变压器的初级线圈与第一输入电源连接，所述变压器的次级线圈正极端通过第一二极管与所述调节电路连接，所述变压器的次级线圈负极端接地，所述第二电容连接在所述第一二极管与电源地之间。

可选地，所述主控电路包括主控芯片、检测电阻，所述主控芯片设置有检测端、第一PWM端、电源输入端，所述检测端通过所述检测电阻与所述变压器的次级线圈负极端连接，所述第一PWM端与所述驱动电路连接，所述电源输入端与所述第二输入电源连接。

可选地，所述驱动电路包括驱动芯片、第一MOS管，所述驱动芯片设置有第二PWM端、控制端，所述第二PWM端与第一PWM端连接，所述控制端连接在所述第一MOS管栅极上，所述第一MOS管漏极与所述LED负极连接，源极与检测电阻连接。

可选地，驱动芯片还设置有采样端和电源端，所述采样端与所述LED正极连接，所述电源端与电源输入电路连接。

可选地，所述第一MOS管的漏极与所述LED负极之间还连接有续流电路，所述续流电路包括第一电感、第二二极管、第一电容；

所述第一电感、第二二极管分别连接在所述第一MOS管漏极，所述第一电感另一端分别与所述第一电容、LED负极连接，所述第二二极管另一端与所述电源端连接、第一电容另一端与所述LED正极连接。

可选地，所述调节电路，包括第四电阻、至少一个开关电路，所述第四电阻、开关电路相互并联在所述电源输入电路与LED正极之间。

可选地，所述开关电路包括相互连接的第一开关、第一电阻。

可选地，所述开关电路的数量为3个。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：通过本申请的电路可以实现实时监测驱动电路的输出功率，当驱动电路的输出功率升高超过主控芯片内置限值时，主控芯片能够自动降低其输出的PWM信号占空比，使驱动电路的输出功率降低，直到驱动电路降到额定功率值及以下时，主控芯片输出的PWM信号占空比才逐渐恢复至100％。本申请的电路布线简单，外围元件少，能实现精准的限功率控制。

附图说明

图1为本申请实施例的本电路的电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本申请作进一步的说明。

本申请实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

此外，若有“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

在如图1实施例中，本申请提供了一种基于拨码调节的限功率控制电路，应用于LED中，包括主控电路、驱动电路、调节电路、电源输入电路，电源输入电路通过调节电路与LED正极连接，电源输入电路通过调节电路与LED正极连接，主控电路一端通过检测电阻与电源输入端连接，主控电路另一端与驱动电路连接，驱动电路另一端连接在LED负极；主控电路通过检测检测电阻的电压，控制驱动电路输出功率。通过本申请的电路可以实现实时监测驱动电路的输出功率，当驱动电路的输出功率升高超过主控芯片内置限值时，主控芯片能够自动降低其输出的PWM信号占空比，使驱动电路的输出功率降低，直到驱动电路降到额定功率值以下时，主控芯片输出的PWM信号占空比才逐渐恢复至100％。本申请的电路布线简单，外围元件少，能实现精准的限功率控制。

在一些实施例中，电源输入电路包括变压器T1B、第一二极管D1、第二电容C2，变压器T1B的初级线圈与第一输入电源连接，变压器T1B的次级线圈正极端通过第一二极管D1与调节电路连接，变压器T1B的次级线圈负极端接地，第二电容C2连接在第一二极管D1与电源地之间。本申请电源输入端的变压器T1B、第一二极管D1、第二电容C2构成了滤波稳压电路，向调节电路输出稳定电压。其中，第一输入电源可以是外部通过降压稳压后给到LED供电的电源。

在一些实施例中，主控电路包括主控芯片MCU、检测电阻R5，主控芯片MCU设置有检测端ADC、第一PWM端PWM、电源输入端VCC，检测端ADC通过检测电阻R5与变压器T1B的次级线圈负极端连接，第一PWM端PWM与驱动电路连接，电源输入端VCC与第二输入电源连接。在本实施例中，检测电阻R5与变压器T1B的次级线圈负极端连接，主控芯片MCU可通过检测检测电阻R5两端的电压，主控芯片MCU根据检测电阻R5两端电压，通过第一PWM端PWM向驱动电路输出PWM占空比，从而控制驱动电路输出功率。主控芯片MCU可以由外部+5V电源进行供电。其中，主控芯片可以是型号为8PC713AM的芯片。其中，第二输入电源可以是外部输入是5V的电源。

在一些实施例中，驱动电路包括驱动芯片U1、第一MOS管Q1，驱动芯片U1设置有第二PWM端DIM、控制端GATE，第二PWM端DIM与第一PWM端PWM连接，控制端GATE连接在第一MOS管Q1栅极上，第一MOS管Q1漏极与LED负极连接，源极与第一PWM端PWM连接。在本实施例中，驱动芯片U1通过第二PWM端DIM与主控芯片MCU连接，且通过接收PWM占空比信号，通过第一MOS管Q1控制输出功率。驱动芯片U1还设置有采样端CS和电源端，采样端CS与LED正极连接，电源端VIN与电源输入电路连接。采用端用于采样LED正极的电压。其中，驱动芯片U1可以是型号为PT4121E的芯片。

在一些实施例中，第一MOS管Q1的漏极与LED负极之间还连接有续流电路，续流电路包括第一电感L1、第二二极管D2、第一电容C1；第一电感L1、第二二极管D2分别连接在第一MOS管Q1漏极，第一电感L1另一端分别与第一电容C1、LED负极连接，第二二极管D2另一端与驱动芯片的电源端连接、第一电容C1另一端与LED正极连接。在本实施例中，第一电感L1、第二二极管D2、第一电容C1组成续流电路，用于在第一MOS管Q1关断期间，给第一电感L1和第一电容C1提供一个导通回路，维持输出电流的稳定。

在一些实施例中，调节电路包括第四电阻R4、至少一个开关电路，第四电阻R4、开关电路相互并联在电源输入电路与LED正极之间。在本实施例中，通过控制第一开关电路的通断，开关电路包括相互连接的第一开关SW1、第一电阻R3。调节电路第四电阻R4和开关电路并联，通过拨动开关，使电源输入电路、驱动电路、LED正极回路之间的采样电阻阻值发生变化，从而使驱动电路的最大输出电流发生变化在上述实施例的一种实施方式中，开关电路的数量为3个，3个开关电路的3个电阻可以分别为R1、R2、R3。在本申请中，3个开关电路可分别由3个开关进行控制，实现分别控制3种输出功率。

在如图1所示实施例中，驱动芯片U1为次级DC-DC恒流转换电路的控制IC。R1，R2，R3，R4为驱动电路的拨码采样电阻，通过拨码开关可以接入不同阻值的采样电阻，从而调节产生不同的输出电流。检测电阻R5为串接在变压器T1B的次级线圈的负极端的一个小阻值电阻，通过检测其两端电压，就可计算出当前流过主功率回路的电流值，并且，由于前级恒压电路的输出电压是恒定的，就可以进一步计算出当前主功率回路的实际功率。主控芯片MCU为内含限功率控制程序的单片机，其通过检测端ADC检测电阻R5上的电压信号，并通过第一PWM端PWM输出PWM信号给驱动芯片U1，从而控制驱动电路的输出电流。

1、当驱动器带额定负载正常上电时，驱动电路的主回路电流上升，检测电阻R5两端电压跟随升高。主控芯片MCU经过5ms延时后，通过检测端ADC检测R5上的电压值，内部程序将检测到的电压值与程序设定的额定电压值进行比较。由于此时驱动所带负载为额定负载，驱动输出功率未超额定功率，所以主控芯片MCU采样得到的电压值小于额定值。此时，主控芯片MCU输出的PWM信号占空比为100％，使驱动电路正常工作。

2、提高驱动器的带载电压，直到驱动的输出功率超过额定功率。此时检测电阻R5上电压值进一步升高，经5ms延时后，主控芯片MCU将采样到的电压值与程序设定的额定电压值进行比较。经比较发现检测电阻R5上电压值高于额定值，判定驱动工作在超额定功率状态。此时，主控芯片MCU内部程序通过下式，计算出驱动输出功率所超过额定功率的百分比：

η＝(V_R5-V₀)/V₀

其中，V_R5为R5上的电压值，V₀为程序设定的额定电压值。

再通过下式，计算得出此时主控芯片MCU应输出的PWM信号占空比：

PWM＝1/(1+η)

主控芯片MCU根据上式计算值调整PWM脚输出的PWM信号占空比。驱动芯片U1的第二PWM端DIM在接收到的PWM信号占空比下降后，驱动输出电流会随之下降。此时输出功率会下降至额定功率状态，检测电阻R5上电压值也下降至额定值。此后，主控芯片MCU检测到检测电阻R5上电压值与额定值相等，所以输出的PWM信号占空比保持不变，使驱动稳定工作在限功率状态。

3、降低驱动器的带载电压，使驱动器的输出电压重新回到正常范围内。由于驱动电路的驱动芯片接收到的PWM信号占空比已经低于100％，所以此时驱动的输出电流小于正常值，输出功率也小于额定功率。驱动器的输出功率下降后，检测电阻R5上电压值随之下降，经5ms延时后，主控芯片MCU将采样到的电压值与内部设定的额定电压值进行比较，经比较发现，检测电阻R5上电压值低于额定值，判定此时输出功率小于额定功率；主控芯片MCU将逐渐提高PWM脚输出的PWM信号占空比，直至PWM信号占空比回复至100％。

显然，本申请的上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于拨码调节的限功率控制电路，其特征在于，应用于LED中，包括主控电路、驱动电路、调节电路、电源输入电路，

所述电源输入电路通过所述调节电路与LED正极连接，所述主控电路一端通过检测电阻与电源输入端连接，所述主控电路另一端与驱动电路连接，所述驱动电路另一端连接在LED负极；

所述主控电路通过检测所述检测电阻的电压，控制所述驱动电路输出功率。

2.根据权利要求1所述的一种基于拨码调节的限功率控制电路，其特征在于，所述电源输入电路包括变压器、第一二极管、第二电容，所述变压器的初级线圈与第一输入电源连接，所述变压器的次级线圈正极端通过第一二极管与所述调节电路连接，所述变压器的次级线圈负极端接地，所述第二电容连接在所述第一二极管与电源地之间。

3.根据权利要求2所述的一种基于拨码调节的限功率控制电路，其特征在于，所述主控电路包括主控芯片，所述主控芯片设置有检测端、第一PWM端、电源输入端，所述检测端通过所述检测电阻与所述变压器的次级线圈负极端连接，所述第一PWM端与所述驱动电路连接，所述电源输入端与第二输入电源连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于拨码调节的限功率控制电路，其特征在于，所述驱动电路包括驱动芯片、第一MOS管，所述驱动芯片设置有第二PWM端、控制端，所述第二PWM端与第一PWM端连接，所述控制端连接在所述第一MOS管栅极上，所述第一MOS管漏极与所述LED负极连接，源极与检测电阻连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于拨码调节的限功率控制电路，其特征在于，所述驱动芯片还设置有采样端和电源端，所述采样端与所述LED正极连接，所述电源端与电源输入电路连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于拨码调节的限功率控制电路，其特征在于，所述第一MOS管的漏极与所述LED负极之间还连接有续流电路，所述续流电路包括第一电感、第二二极管、第一电容；

所述第一电感、第二二极管分别连接在所述第一MOS管漏极，所述第一电感另一端分别与所述第一电容、LED负极连接，所述第二二极管另一端与所述电源端连接、第一电容另一端与所述LED正极连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于拨码调节的限功率控制电路，其特征在于，所述调节电路，包括第四电阻、至少一个开关电路，所述第四电阻、开关电路相互并联在所述电源输入电路与LED正极之间。

8.根据权利要求7所述的一种基于拨码调节的限功率控制电路，其特征在于，所述开关电路包括相互连接的第一开关、第一电阻。

9.根据权利要求7所述的一种基于拨码调节的限功率控制电路，其特征在于，所述开关电路的数量为3个。

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