CN219802629U - 恒压灯带多路调光电路和照明灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及调光控制领域，提供一种恒压灯带多路调光电路和照明灯具，该电路包括：N个开关管和N个光源，N个开关管和N个光源一一对应，其中，N≥2；控制芯片，控制芯片包括归零码输入管脚和N路PWM输出管脚，N路PWM输出管脚与N个开关管一一对应，并且，N路PWM输出管脚中的第i路PWM输出管脚与N个开关管中对应的第i开关管连接，其中，1≤i≤N；微控制单元，微控制单元的单路I/O接口与归零码输入管脚连接；驱动端，N路PWM输出管脚中的每个PWM输出管脚分别连接驱动端；电源端，电源端与N个开关管中的第i开关管、以及N个光源中对应的第i光源形成回路。用以解决现有技术中微控制单元对于恒压灯带多路调光I/O接口不足的问题。

Description

恒压灯带多路调光电路和照明灯具

技术领域

本实用新型涉及调光控制技术领域，尤其涉及一种恒压灯带多路调光电路和照明灯具。

背景技术

随着社会发展，人们对灯光的需求不仅仅用于照明，还需要用于环境氛围，提高氛围体验感。对于背景墙通常采用RGB灯带进行装饰，能够得到较好的氛围调节效果。

RGB灯带的多路恒压灯带电源驱动一般是靠微控制单元(Microcontroller Unit，MCU，又称单片微型计算机或者单片机)输出PWM(Pulse width modulation，多种脉冲宽度调制)信号，并将PWM信号通过驱动放大芯片进行放大，接着，基于放大后的PWM信号控制MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET，金属-氧化物半导体场效应晶体管)的栅极和源极间的电压使MOS管开断，以调节LED光源负极电流，实现斩波调光。

然而，多路调色灯带由于需要微控制单元提供多路PWM信号控制不同颜色的LED光源实现调色，会占用微控制单元多路I/O(Input/Output，输入/输出)接口，因此，常常出现I/O接口不足的情况，导致灯带的氛围调节效果受到影响。

实用新型内容

本实用新型提供一种恒压灯带多路调光电路，用以解决现有技术中微控制单元对于恒压灯带多路调光I/O接口不足的问题。

本实用新型的技术方案提供一种恒压灯带多路调光电路，包括：N个开关管和N个光源，所述N个开关管和所述N个光源一一对应，其中，N≥2；控制芯片，所述控制芯片包括归零码输入管脚和N路PWM输出管脚，所述N路PWM输出管脚与所述N个开关管一一对应，并且，所述N路PWM输出管脚中的第i路PWM输出管脚与所述N个开关管中对应的第i开关管连接，其中，1≤i≤N；微控制单元，所述微控制单元的单路I/O接口与所述归零码输入管脚连接；驱动端，所述N路PWM输出管脚中的每个所述PWM输出管脚分别连接所述驱动端；电源端，所述电源端与所述N个开关管中的第i开关管、以及所述N个光源中对应的第i光源形成回路。

可选的，还包括：与所述N路PWM输出管脚对应的N个上拉电阻，所述第i路PWM输出管脚通过所述N个上拉电阻中对应的第i上拉电阻连接所述驱动端。

可选的，所述第i开关管的栅极连接所述第i路PWM输出管脚，所述第i开关管的源极连接所述电源端的负极，所述第i开关管的漏极连接所述第i光源的负极，所述第i光源的正极连接所述电源端的正极。

可选的，还包括：与所述N个开关管对应的N个放电电阻，所述第i开关管的栅极通过所述N个放电电阻中对应的第i放电电阻连接所述电源端的负极。

可选的，N＝3，并且，3路PWM输出管脚包括：红色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的红色光源；绿色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的绿色光源；蓝色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的蓝色光源。

可选的，N＝5，并且，5路PWM输出管脚包括：红色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的红色光源；绿色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的绿色光源；蓝色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的蓝色光源；白色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的白色光源；黄色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的黄色光源。

可选的，所述控制芯片还包括归零码级联输出管脚连接。

可选的，所述开关管为N型的MOS管。

可选的，所述控制芯片的类型为单线归零码多通道低压线性驱动芯片。

本实用新型的技术方案还提供一种照明灯具，包括上述任一项所述的恒压灯带多路调光电路。

本实用新型提供的恒压灯带多路调光电路中，驱动端用于对开关管供电，电源端用于对控制芯片和光源供电。由于在该恒压灯带多路调光电路中接入了包括归零码输入管脚和2路以上PWM输出管脚的控制芯片，且该控制芯片采用归零码协议控制，因此，恒压灯带多路调光电路只需微控制单元输出一路信号即可实现单路I/O接口控制多路调光，从而，在实现多路调光的效果基础上，还兼顾节省了微控制单元的I/O接口，提高了恒压灯带多路调光电路对于多种颜色需求的可拓展性，达到了更好的灯光氛围体验感。

本实用新型提供的照明灯具中，由于采用了上述恒压灯带多路调光电路，因此，也可节省微控制单元的I/O接口，并提高恒压灯带多路调光电路对于多种颜色需求的可拓展性，从而，达到更好的灯光氛围体验感。

附图说明

图1是本实用新型实施例的恒压灯带多路调光电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的实施例提供一种恒压灯带多路调光电路，下面将结合附图进行详细说明。

请参考图1，该恒压灯带多路调光电路包括：N个开关管、N个光源、控制芯片U1、微控制单元、驱动端VDD和电源端CON1。

N个开关管和N个光源一一对应，其中，N≥2。

在本实施例中，开关管为N型的MOS管。

MOS管作为电压控制器件，栅极电流极小，再加上MOS管饱和导通时产生的压降低，所以耗散功率小，效率也更高，适合应用于本实施例恒压灯带多路调光电路中。

由于MOS管的源极接地，MOS管通过正电压控制光源(栅极正电压时导电沟道建立)，因此，在本实施例中采用N型MOS管。

在本实施例中，光源的类型为LED光源。

在本实施例中，N＝5。

具体的，5个开关管分别为开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4和开关管Q5。

具体的，5个光源为五色光源，该五色光源分别为红色LED光源、绿色LED光源、蓝色LED光源、黄色LED光源和色温在6500K的白色LED光源。

开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4和开关管Q5分别和红色LED光源、绿色LED光源、蓝色LED光源、黄色LED光源和白色LED光源一一对应连接。

在另一实施例中，N＝3，即，恒压灯带多路调光电路包括一一对应的3个开关管和3个光源。其中，3个光源分别为红色LED光源、绿色LED光源和蓝色LED光源，3个开关管分别与红色LED光源、绿色LED光源和蓝色LED光源一一对应连接。

请继续参考图1，控制芯片U1包括：归零码输入管脚DIN和N路PWM输出管脚。

N路PWM输出管脚与N个开关管一一对应，并且，N路PWM输出管脚中的第i路PWM输出管脚与N个开关管中对应的第i开关管连接，其中，1≤i≤N。

其中，归零码输入管脚DIN用于接收微控制单元的归零码信号。

此外，在本实施例中，由于N＝5，因此，控制芯片U1包括5路PWM输出管脚。5路PWM输出管脚中的各PWM输出管脚用于将归零码信号解码后的PWM信号分别输出至开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4和开关管Q5中对应的开关管，使对应的开关管根据接收的PWM信号导通或断开，以控制对应的光源进行调光。

具体的，在本实施例中，5路PWM输出管脚分别为：红色PWM输出管脚OUTR，用于通过对应的开关管控制对应的红色光源；绿色PWM输出管脚OUTG，用于通过对应的开关管控制对应的绿色光源；蓝色PWM输出管脚OUTB，用于通过对应的开关管控制对应的蓝色光源；白色PWM输出管脚OUTW，用于通过对应的开关管控制对应的白色光源；黄色PWM输出管脚OUTY，用于通过对应的开关管控制对应的黄色光源。

该5路PWM输出管脚分别控制颜色对应的5个光源。通过设置五路PWM输出管脚，能够分别调节五种颜色的光源，并对调节后的五种颜色的光源进行组合，达到更好的灯光氛围体验感。

在另一些实施例中，N＝3。3路PWM输出管脚分别为：红色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的红色光源；绿色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的绿色光源；蓝色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的蓝色光源。该3路PWM输出管脚分别控制颜色对应的3个光源。

实际应用场景中，可根据恒压灯带的调光需求设置三路或五路等多路调光，因此，恒压灯带多路调光的可拓展性强。

请继续参考图1，微控制单元的单路I/O接口与控制芯片U1的归零码输入管脚DIN连接。

具体的，微控制单元为调光控制常用的单片机。

请继续参考图1N路PWM输出管脚中的每个PWM输出管脚分别连接驱动端VDD，并且，电源端CON1与N个开关管中的第i开关管、以及N个光源中对应的第i光源形成回路。

其中，驱动端VDD用于对开关管供电，电源端CON1用于对控制芯片U1和光源供电。

具体而言，控制芯片U1的5路PWM输出管脚分别与对应开关管连接，且每个PWM输出管脚分别连接驱动端VDD。电源端CON1和开关管分别与对应光源连接形成回路。

在一个具体应用场景中，图1中LED+为电源端CON1的输出正极，其电压为24V。接线端LED-R连接红色LED光源的负极，接线端LED-G连接绿色LED光源的负极，接线端LED-B连接蓝色LED光源的负极，接线端LED-W连接色温6500K的白色LED光源的负极，接线端LED-Y连接色温6500K的黄色LED光源的负极，以上LED光源的正极均连接24V的LED+，通过PWM输出管脚调节每个LED光源对应开关管的开关的占空比，来切掉24V输出电压，实现对五色LED光源输出功率大小的控制。各PWM输出管脚各内置5bits电流增益调节位，电流增益调节位步进10mA，并且设置输出电流为10-300mA，达到精确控制调光的效果。

本实施例提供的恒压灯带多路调光电路中，驱动端VDD用于对开关管供电，电源端CON1用于对控制芯片U1和光源供电。由于在该恒压灯带多路调光电路中接入了包括归零码输入管脚和2路以上PWM输出管脚的控制芯片U1，且该控制芯片U1采用归零码协议控制，因此，恒压灯带多路调光电路只需微控制单元输出一路信号即可实现单路I/O接口控制多路调光。具体而言，控制芯片U1通过归零码输入管脚DIN接收微控制单元的归零码信号，多路PWM输出管脚将归零码信号解码后的PWM信号分别输出至对应的开关管，使对应的开关管根据接收的PWM信号导通或断开，开关管导通以驱动大电流，控制对应的光源调光，通过对多个光源的调光，使多路光源混合出不同颜色的光，实现多色调光的效果。从而，在实现多路调光的效果基础上，还兼顾节省了微控制单元的I/O接口，提高了恒压灯带多路调光电路对于多种颜色需求的可拓展性，达到了更好的灯光氛围体验感。

在本实施例中，恒压灯带多路调光电路还包括：与N路PWM输出管脚对应的N个上拉电阻，第i路PWM输出管脚通过N个上拉电阻中对应的第i上拉电阻连接驱动端VDD。

一个具体的应用场景中，驱动端VDD的电压为12V，各路PWM输出管脚通过上拉电阻R22、R23、R24、R25和R26分别连接至驱动端VDD。PWM输出管脚通过上拉电阻将管脚电压上拉到12V驱动开关管，开关管导通，光源负载导通发光。

在本实施例中，第i开关管的栅极连接第i路PWM输出管脚，第i开关管的源极连接电源端CON1的负极，第i开关管的漏极连接第i光源的负极，第i光源的正极连接电源端CON1的正极。

开关管包括栅极、源极和漏极，将栅极连接对应PWM输出管脚控制导通，源极连接电源端CON1的负极(接地)，漏极连接对应光源的负极。通过PWM输出管脚控制栅极电压即可控制负载的工作状态。

在本实施例中，恒压灯带多路调光电路还包括：与N个开关管对应的N个放电电阻，第i开关管的栅极通过N个放电电阻中对应的第i放电电阻连接电源端CON1的负极。

开关管在使用时，栅极不能悬空，必须接到一个固定的电位，悬空栅极，会造成开关管的损坏。由于开关管的漏极栅极之间存在寄生电容，在没导通之前，漏极的高压可以通过寄生电容直接输入到栅极，导致开关管的损坏。因此，在各开关管Q1、Q2、Q3、Q4和Q5的栅极分别串入放电电阻R1、R3、R4、R5和R9，并连接至电源端CON1的负极，对寄生电容起释放作用，以防止误导通对相关元器件造成损坏，起保护作用。

在本实施例中，控制芯片U1还包括：归零码级联输出管脚DOUT。

在涉及多条恒压灯带多路调光电路串联的情况下，仅需将连接微控制单元的控制芯片U1的归零码级联输出管脚DOUT与其他恒压灯带多路调光电路的控制芯片U1的归零码输入管脚DIN依次连接，即可通过一路归零码信号完成多条恒压灯带多路调光电路的数据接收与解码。

综上，本实施例的控制芯片U1设有9个管脚，分别是电源输入管脚VIN，归零码输入管脚DIN，PWM输出管脚OUTR、OUTG、OUTB、OUTW和OUTY，归零码级联输出管脚DOUT，接地管脚GND。电源输入管脚VIN通过限流电阻R2与24V电源端CON1连接，归零码输入管脚DIN与微控制单元的单路I/O接口连接以接收归零码输入，PWM输出管脚OUTR、OUTG、OUTB、OUTW和OUTY分别与对应开关管的栅极端PWM-R、PWM-G、PWM-B、PWM-W和PWM-Y连接以输出PWM信号，接地管脚GND接地保护。控制芯片U1通过不同管脚实现相应的功能，拓展了调光电路中的功能性。

在本实施例中，控制芯片U1的类型为单线归零码多通道低压线性驱动芯片。由于采用归零码控制多路调光输出，因此，控制芯片U1的类型限定为单线归零码多通道低压线性驱动芯片即可实现以上效果。

具体的，控制芯片U1的型号可为SM15155E。

SM15155E是一款单线归零码多通道低压线性驱动芯片，其常规应用是作为电源芯片直接控制LED光源，可以直接驱动大电流，无需外置被动元器件。本实施例中，将SM15155E作为控制芯片U1，输出控制信号。通过外置被动元器件MOS管驱动大电流，控制对应的LED光源调光，可实现低电压恒流的效果且输出电流精度高。

本实施例的工作原理如下：

通过本实施例的恒压灯带多路调光电路进行调光控制的过程，例如此时需要红色光源为100％的亮度，则通过微控制单元发出红光占空比100％对应的归零码信号给控制芯片U1，使控制芯片U1的OUTR管脚悬空，通过R24将OUTR管脚的电压上拉到12V(MOS管为电压型开关管，需要的导通电流小，上拉电阻分压少，栅极电压接近12V)，MOS管Q1的栅极端PWM-R则为12V驱动MOS管Q1，MOS管Q1打开，红色LED灯亮。或者此时需要红色光源为50％的亮度，则通过微控制单元发出红光占空比50％对应的归零码信号给控制芯片U1，控制芯片U1内部固定4KHz的工作频率，则OUTR管脚按照周期25μS，前12.5μS，OUTR管脚悬空，后12.5μS，OUTR管脚拉低(12V通过R24、U1的OUTR和GND端接地，使得MOS管Q1的栅极接地，无法导通)，则MOS管Q1也是按照50％占空比导通和断开，此时LED+和LED-R的电压有效值为24V*50％＝12V，输出功率为总功率的50％。控制芯片U1其余PWM输出管脚OUTG、OUTB、OUTW和OUTY的控制方式和OUTR管脚类似，此处不再赘述。

相应的，本实用新型的实施例还提供一种照明灯具，包括上述的恒压灯带多路调光电路。

本实施例提供的照明灯具中，由于采用了上述恒压灯带多路调光电路，因此，也可节省微控制单元的I/O接口，并提高恒压灯带多路调光电路对于多种颜色需求的可拓展性，从而，达到更好的灯光氛围体验感。

最后应说明的是：以上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。

Claims (10)

1.一种恒压灯带多路调光电路，其特征在于，包括：

N个开关管和N个光源，所述N个开关管和所述N个光源一一对应，其中，N≥2；

控制芯片，所述控制芯片包括归零码输入管脚和N路PWM输出管脚，所述N路PWM输出管脚与所述N个开关管一一对应，并且，所述N路PWM输出管脚中的第i路PWM输出管脚与所述N个开关管中对应的第i开关管连接，其中，1≤i≤N；

微控制单元，所述微控制单元的单路I/O接口与所述归零码输入管脚连接；

驱动端，所述N路PWM输出管脚中的每个所述PWM输出管脚分别连接所述驱动端；

电源端，所述电源端与所述N个开关管中的第i开关管、以及所述N个光源中对应的第i光源形成回路。

2.根据权利要求1所述的恒压灯带多路调光电路，其特征在于，还包括：与所述N路PWM输出管脚对应的N个上拉电阻，所述第i路PWM输出管脚通过所述N个上拉电阻中对应的第i上拉电阻连接所述驱动端。

3.根据权利要求1所述的恒压灯带多路调光电路，其特征在于，所述第i开关管的栅极连接所述第i路PWM输出管脚，所述第i开关管的源极连接所述电源端的负极，所述第i开关管的漏极连接所述第i光源的负极，所述第i光源的正极连接所述电源端的正极。

4.根据权利要求3所述的恒压灯带多路调光电路，其特征在于，还包括：与所述N个开关管对应的N个放电电阻，所述第i开关管的栅极通过所述N个放电电阻中对应的第i放电电阻连接所述电源端的负极。

5.根据权利要求1所述的恒压灯带多路调光电路，其特征在于，N＝3，并且，3路PWM输出管脚包括：红色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的红色光源；绿色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的绿色光源；蓝色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的蓝色光源。

6.根据权利要求1所述的恒压灯带多路调光电路，其特征在于，N＝5，并且，5路PWM输出管脚包括：红色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的红色光源；绿色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的绿色光源；蓝色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的蓝色光源；白色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的白色光源；黄色PWM输出管脚，用于通过对应的开关管控制对应的黄色光源。

7.根据权利要求1所述的恒压灯带多路调光电路，其特征在于，所述控制芯片还包括归零码级联输出管脚。

8.根据权利要求1所述的恒压灯带多路调光电路，其特征在于，所述开关管为N型的MOS管。

9.根据权利要求1所述的恒压灯带多路调光电路，其特征在于，所述控制芯片的类型为单线归零码多通道低压线性驱动芯片。

10.一种照明灯具，其特征在于，包括：如权利要求1～9中任一项所述的恒压灯带多路调光电路。