CN110708788A - 一种功率输出电路、led驱动电路、驱动方法及led - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种功率输出电路、LED驱动电路、驱动方法及LED，其中，一种功率输出电路包括：包括主控芯片、功率调节模块及控制模块。本发明通过拨码器结合接地电阻，实现分段式拨码调节功率，通过拨码器连接不同的接地电阻和上偏电阻进行分压，实现不同的输出电流，从而实现多个档位功率的目的，通过方式实现功率调节，电路输出电流仅与接地电阻和上偏电阻的比值相关，因此，接地电阻和上偏电阻可采用K欧级电阻，解决了因拨码器或者线路内阻产生的干扰，可以稳定精确的输出不同大小的恒定输出电流，成本低，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其是一种功率输出电路、LED驱动电路、驱动方法及LED。
背景技术
随着LED照明技术的高速发展，各种灯具照明产品不断涌现，在当今资源短缺的大环境下，人们节能意识的不断加强，通常一种类型的灯具应用在不同的使用环境下，对应地需要满足不同亮度的要求，例如，1.2米的LED灯管可能会出现22W、20W、18W、16W等不同的功率需求，3寸筒灯也可能出现12W，10W，9W，8W，7W，6W，5W的功率需求，针对如此多繁琐的功率需求，目前可调功率LED驱动电源具有以下缺点：
(1)可控硅调光类型调光驱动：对于传统楼宇，安装有大量的可控硅调光器，LED作为一种替换性光源，开发兼容可控硅调光的驱动电源，无疑是大多数人的选择，但是这种操作对于开发方来说，增加了大量的调光线路，可维持可控硅导通的假负载，极大提高了成本，又降低了工作效率，而对于使用者来说，使用的调光效果可能会因为调光器的不同，难以达到理想的调光效果，对于商业照明场所来说，只需要达到特定的亮度，无法保持一致的亮度需求。
(2)0-10V，PMW，DALI等智能调光驱动：此类实现方式必须要专用的带调光口的IC和专用的调光设备实现，成本较高。
(3)拨码调功率驱动电源：通常这种电路由两种实现方式，使用带模拟调光口的驱动IC，通过拨码的方式，产生不同的电阻分压，实现功率可调的功能，这种实现方式必须使用专用带模拟调光脚的控制IC，设计也受到的一定程度的限制。第二种实现方式是采用对IC取样脚并联电阻的方式，进行调节功率，但是IC取样脚通常都只有零点几伏特的电压，易受到干扰，拨码开关这种机械开关内阻变差比较大，使得功率的一致性差。
发明内容
本发明实施例旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明实施例的目的是提供一种LED驱动电路驱动方法及LED，能够输出不同电流，从而实现多个档位功率的目的。
本发明所采用的技术方案是：
第一方面，本发明实施例提供一种功率输出电路，包括主控芯片、功率调节模块及控制模块；
所述功率调节模块用于生成参考电压和基准电压，所述参考电压输出至所述主控芯片，所述基准电压输出至所述控制模块；
所述主控芯片用于接收所述功率调节模块生成的所述参考电压，生成控制信号并输出至所述控制模块；
所述控制模块用于通过所述参考电压生成基准电压，并输出所述基准电压。
进一步地，所述功率调节模块包括至少一个功率发生单元，所述功率发生单元包括拨码器、第一电阻和第二电阻，所述拨码器的第二端口与所述第一电阻一端连接，所述拨码器的第四端口与所述第二电阻一端连接，所述第一电阻和所述第二电阻共接并连接主控芯片第一端口以及上偏电阻。
进一步地，所述主控芯片的第二端口连接所述控制模块的MOS管。
进一步地，所述主控芯片的第二端口连接所述MOS管的栅极，所述MOS管的源极连接电流采样电阻并接地，所述MOS管的漏极连接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极连接所述初级线圈放电电阻，所述初级线圈放电电阻的两端并接第一电容。
第二方面，本发明实施例提供一种LED驱动电路，包括前述的功率输出电路，还包括：降压恒流模块，所述降压恒流模块用于存储所述基准电压，降压后输送至LED；
所述降压恒流模块包括变压设备并通过所述变压设备与所述控制模块连接。
进一步地，还包括调光器、防雷单元、EMI滤波单元和整流单元；所述调光器、所述防雷单元、所述EMI滤波单元和所述整流单元依次连接后与所述控制模块连接。
第三方面，本发明实施例提供一种LED驱动方法，应用于前述的LED驱动电路，包括：
所述功率调节模块生成所述参考电压和所述基准电压，并分别输出至所述主控芯片和所述控制模块；
所述主控芯片接收所述参考电压，生成控制信号并输出至所述控制模块，以控制所述MOS管的导通和断开；
所述控制模块通过所述参考电压生成基准电压，并将所述基准电压输送至变压设备；
所述降压恒流模块存储基准电压，并对存储的所述基准电压降压后驱动LED。
进一步地，所述主控芯片接收所述参考电压并生成控制电压的具体过程为：所述参考电压与所述主控芯片内部的预设基准电压通过内阻的比较器进行比较，由此产生的变差，进一步生成所述控制信号。
进一步地，所述降压恒流模块存储基准电压，具体为：所述MOS管响应于所述控制信号，进行导通和断开，以使得所述变压设备器的第一初级线圈进行存储所述基准电压。
第四方面，本发明实施例提供一种LED，包括前述的功率输出电路。
本发明的有益效果是：
本发明通过拨码器结合接地电阻，实现分段式拨码调节功率，通过拨码器连接不同的接地电阻和上偏电阻进行分压，实现不同的输出电流，经过控制模块和降压恒流模块，即可得到不同的功率大小，从而实现多个档位功率的目的，通过方式实现功率调节，由于电路输出电流仅与接地电阻和上偏电阻的比值相关，因此，接地电阻和上偏电阻可采用K欧级电阻，因此拨码器的内阻可以忽略不计，解决了因拨码器或者线路内阻产生的干扰，具有较好的一致性，并且可以稳定精确的输出不同大小的恒定输出电流，成本低，可靠性高。
附图说明
图1是本发明实施例LED灯驱动电路的电路结构图；
图2是本发明实施例主控芯片结构示例图；
图3是本发明实施例LED灯驱动方法的工作流程图。
附图标记
CN、拨码器；CN1、第一拨码器；CN2、第二拨码器；R、放电电阻；Rn、接地电阻；R1、第一接地电阻；R1、第二接地电阻；T、变压器；D1、第一二极管；D2、第二二极管；D3、第三二极管；C1、第一电容；C2、第二电容；C3、第三电容；C4、第四电容；C5、第五电容；Qs、MOS管；G、栅极；S、源极；D、漏极；Rn、接地电阻；RS、电流采样电阻；Rm、上偏电阻；Rd、电位检测电阻；R0、初级线圈放电电阻；Vref、参考电压；Vcs、基准电压；Vcmp、外部调整电压；1、调光器；2、防雷单元；3、EMI滤波单元；4、整流单元。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
参阅图1，实施例1提供了一种功率输出电路，该功率输出电路包括主控芯片、功率调节模块及控制模块。
在一具体的实施方式中，主控芯片的第一端口与功率调节模块连接，主控芯片的第二端口与控制模块连接；频率调节模块用于生成参考电压Vref和基准电压Vcs，其中，参考电压Vref通过第一端口输出至主控芯片，基准电压Vcs输出至控制模块；主控芯片用于接收功率调节模块的参考电压Vref，生成控制型号并输出至控制模块；控制模块用于通过参考电压Vref生成基准电压Vcs，并将基准电压Vcs输送至变压设备。在本实施例中，主控芯片的第一端口为CS端口、第二端口为G端口，第三端口为VDD端口，第四端口为相位检测端口。
进一步地，功率调节模块包括至少一个功率发生单元，功率发生单元包括拨码器、第一电阻和第二电阻，拨码器的第二端口与第一电阻一端连接，拨码器的第四端口与第二电阻一端连接，第一电阻和第二电阻共接并连接主控芯片第一端口以及上偏电阻，这些电阻统称为接地电阻Rn，因此，第一电阻在功能上即为第一接地电阻R1，第二电阻在功能上即为第一接地电阻R2，以此类推，全文中所提及的第n电阻均可毫无疑义的确定为第接地电阻。
在一具体的实施方式中，功率调节模块包括n个功率发生单元，因此拨码器分别为第一拨码器、第二拨码器....第n拨码器，电阻分别为第一接地电阻、第二接地电阻、第三接地电阻、第四接地电阻....第(2n-1)接地电阻、第2n接地电阻，其中，第一拨码器的第二端口和第四端口分别连第一接地电阻和第二接地电阻的一端，第二拨码器的第二端口和第四端口分别连第三接地电阻和第四接地电阻的一端，第n拨码器的第二端口和第四端口分别连第(2n-1)接地电阻和第接地2n电阻的一端，n个拨码器的第一端口和第三端口共同接地，至少两个电阻的另一端共接，并连接主控芯片的第一端口。
在本实施例中，一个拨码器CN包含两个输入端和两个输出端，两个输入端分别连接两个电阻，所以，频率调节模块中接地电阻Rn的数量是拨码器CN数量的两倍
进一步地，主控芯片的第二端口连接控制模块的MOS管。
在一具体的实施方式中，控制模块包括MOS管Qs、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容C2、电流采样电阻RS、上偏电阻Rm、初级线圈放电电阻R0；主控芯片的第二端口连接MOS管Qs的栅极G，MOS管Qs的源极S连接电流采样电阻RS并接地，MOS管Qs的漏极D连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接初级线圈放电电阻R0，初级线圈放电电阻R0的两端并接第一电容C1，第一电容C1一端与第一二极管D1阳极之间连接变压器T的第一初级线圈；主控芯片的第三端口连接第二二极管D2的阴极及第二电容C2的一端，第二二极管D2的阳极与第二电容C2的一端之间连接变压器T的第二初级线圈，第一电阻与MOS管Qs的栅极G之间连接上偏电阻Rm。
实施例2
请继续参阅图1，实施例2提供了一种LED驱动电路，该LED灯驱动电路包括实施例1的功率输出电路，还包括降压恒流模块，降压恒流模块用于存储基准电压Vcs，进行降压后输送至LED灯。
在一具体的实施方式中，降压恒流模块包括变压器T，第三二极管D3、第三电容C3、放电电阻；变压器T的次级线圈一端连接第三二极管D3阳极，次级线圈两端依次并接第三电容C3和放电电阻，放电电阻两端分别连接LED的正极输入端和负极输入端，该变压器T为隔离变压器，具有第一初级绕组、第二初级绕组以及次级绕组。
在本实施例中，主控芯片的第四端口分别连接第五电容C5和电位检测电阻Rd，电位检测电阻Rd连接电源。结合上述LED驱动电路结构的描述，现对该电路的工作原理进行详细阐述：
根据反激控制的原理，LED输出电流等于输出第三二极管D3(整流二极管)的平均电流，因此，输出电流与隔离变压器T峰值电流值和变压器T的放电时间有关(即MOS管Qs的导通时间)。
参见图2，变压器T电流放电时间通过主控芯片FB引脚进行检测，变压器T峰值电流值是由主控芯片CS引脚接收到由频率调节模块产生的参考电压Vref进行检测的，主控芯片利用专用的恒流控制模块，通过CS引脚参考电压Vref和峰值电流互感器放电时间实时计算输出电流。计算的结果与反激控制芯片内部基准电压Vcs，结合反激控制芯片外部调整电压Vcmp进行比较后，输出到逻辑控制器，逻辑控制器按照预定规则输出控制信号至MOS管Qs，该控制信号为PWM信号，在接收到PWM信号后，MOS管Qs或不断交替导通和断开，使得变压器T的第一初级线圈进行储能，并在达到阈值后进行放电，实现变压器T的放电时间的控制，进而决定了在当前电压模式下LED灯开机时间控制，并通过实时的改变反激控制芯片GATE脚的占空比，达到LED输出电流恒定的输出，因此，基于上述阐述，LED输出电可以按照如下公式1计算：
其中，η-变压器耦合效率；
N-第一初级线圈与次级线圈匝数比；
Rs-电流采样电阻；
Vref-参考电压。
根据以上计算公式，在相同条件下，η，N是固定的，因此，该公式可进一步简化为公式2：
从公式2中可看出，输出电流ILED只与主控芯片CS脚接受到的参考电压和采样电阻Rs(连接在场效应晶体管的源极和接地之间)的阻值相关。
请继续参阅图1，通过拨码器CN，改变CS引脚接地电阻Rn的阻值，接地电阻Rn与上偏电阻Rm串联后进行分压，由于Vref为第一基准电压，接地电阻Rn接入后产生了一个可变的基准电压Vcs，即第二基准电压，计算公式可进一步为：
公式4可进一步简化为公式5
从公式5可看出，此时LED的输出电流仅与上偏电阻Rm及接地电阻Rn的比值相关，通过拨码器改变接地电阻Rn阻值的大小即可实现调节不同输出电流，经过控制模块和降压恒流模块，即可得到不同的功率大小，而此时，LED的输出电流由于仅与上偏电阻Rm与接地电阻Rn比值相关，因此，接地电阻Rn和上偏电阻Rm可以采用K欧级别的电阻，解决了因拨码器CN或者线路内阻产生的干扰，提高了一致性，可以稳定精确的输出不同大小的恒定输出电流，成本低，可靠性高。
实施例3
在实施例2的基础上提供实施例3，实施例2同样提供了一种LED灯驱动电路，该LED灯驱动电路还包括调光器1、防雷单元2、EMI滤波单元3和整流单元4；调光器1、防雷单元2、EMI滤波单元3和整流单元依次连接4，整流单元的正极输出端和负极输出端之间并接第四电容C4并接地。
防雷单元2、EMI滤波单元3和整流单元4结合主控芯片构成flyback电路(buckboost电路)，为LED光源提供稳定的恒流输出，其中：防雷单元2用于吸收市电端产生的浪涌雷击信号，降低到后级电路所能承受的范围内输出，确保后级电路不被损坏，提高系统的稳定性；EMI滤波单元3用于接收防雷单元输出信号滤波后输出，满足电磁兼容的要求，使得电磁兼容的指标在合格的水平之内；整流单元4用于接受滤波单元输出的交流信号并整流成直流信号输出；主控芯片采用市面通用的反激控制芯片，如OB3635，其内部结构如图2所示。在其他的实施方式中，具有相同芯片架构的同类型芯片应用也可应用在该驱动电路中，例如：反激线路，升级压线路，降压线路都采用CS引脚检测采样信号来控制输出电流的这种芯片架构均可采用此方式实现调节电流的目的，如MP40XX系列，SY58XX系列，BP32XX系列等。
实施例4
实施例4同样提供了一种LED灯驱动电路，在该驱动电路种，改变了采用拨码器CN进行机械调节的方式，而将拨码器改成光敏电阻，根据光敏电阻的特性，外界光强高时内阻小，外界光强低时内阻大的特性，通过光敏电阻收光强的变化，内阻发生变化，从而对功率进行调节，实现白天功率小，晚上功率大来达到节能的目的。
在一些其他实施中，还可采用热敏电阻替代拨码器，根据热敏电阻的特性，外界温度高时内阻小，外界温度低时内阻大的特性，通过热敏电阻检测外界环境温度，对应的改变相应的内阻，从而实现按照温度的变化改变内阻，达到改变功率，使得温度高时输出功率变小达到热保护的目的。
实施例5
基于实施例1至实施例4提供实施例5，实施例提供了一种LED驱动方法，包括如下步骤：
S1：频率调节模块生成参考电压Vref和基准电压Vcs，并分别输出至主控芯片和控制模块；
在步骤S1中，参考电压Vref通过拨码器CN和接地电阻Rn产生，通过拨码器CN进行分段拨码调节功率，同一个电源可以根据拨码的位数输出2n个功率组合，具体的，例如：2位拨码全部断开时相当于接地电阻Rn阻值为无穷大，第一接地电阻R1闭合第二接地电阻R2断开产生此时阻值为第一接地电阻R1，第一接地电阻R1断开第二接地电阻R2闭合产生的此时阻值为第二接地电阻R2，第一接地电阻R1和第二接地电阻R2同时闭合此时产生的阻值为第一接地电阻R1和第二接地电阻R2并联后的阻值，一共可以产生4个阻值，对应的产生4个不同的功率，通过调整接地电阻Rn的阻值，可产生任何数值的功率，以满足用户的各种功率需求。
S2：主控芯片接收参考电压Vref，生成控制信号并输出至控制模块，以控制MOS管Qs的导通和断开；
在步骤S2中，主控芯片利用专用的恒流控制模块，通过CS引脚参考电压Vref和峰值电流互感器放电时间实时计算输出电流。计算的结果与反激控制芯片内部基准电压Vcs，结合主控芯片外部调整电压Vcmp进行比较后，输出到逻辑控制器，逻辑控制器按照预定规则输出控制信号至MOS管Qs，该控制信号为PWM信号。
S3：控制模块通过参考电压Vref生成基准电压Vcs，并将基准电压Vcs输送至变压设备；
在步骤S3中，基准电压Vcs是在参考电压Vref的基础上，通过上偏电阻Rm产生的，相当于对CS脚电平进行修正，因为市电的波动会产生一定的畸变，通过cmp脚的补偿，达到去干扰的目的，去干扰后的电压即为基准电压Vcs
S4：降压恒流模块存储基准电压，并对存储的基准电压降压后驱动LED降压后驱动LED。
在S4步骤中，MOS管在接收到PWM信号后不断交替导通和断开，使得变压器T的第一初级线圈进行储能，并在达到阈值后进行放电，实现变压器的放电时间的控制，进而决定了在当前电压模式下LED灯开机时间控制，并通过实时的改变主控芯片GATE脚的占空比，达到LED输出电流恒定的输出
实施例6
实施例6提供了一种LED，该LED包括了实施例1的功率输出电路，可实现分段式拨码调功率，通过拨码器连接不同的接地电阻和上偏电阻进行分压，实现不同的输出电流，从而实现多个档位功率的目的，通过方式实现功率调节，电路输出电流仅与接地电阻和上偏电阻的比值相关，因此，接地电阻和上偏电阻可采用K欧级电阻，解决了因拨码器或者线路内阻产生的干扰。
在本实施例中，实现了电源功率可调节，以适配同一种灯具，能够化繁为简，又能很大程度的降低经销部门的仓储费用，进步节省了人力资源，符合LED绿色环保节能的大方向。
实施例7
实施例7提供了一种LED，该LED包括了实施例2-4的LED驱动电路，同样可实现分段式拨码调节功率，通过拨码器连接不同的接地电阻和上偏电阻进行分压，实现不同的输出电流，从而实现多个档位功率的目的，通过方式实现功率调节，电路输出电流仅与接地电阻和上偏电阻的比值相关，因此，接地电阻和上偏电阻可采用K欧级电阻，解决了因拨码器或者线路内阻产生的干扰。
在本实施例中，实现了电源功率可调节，以适配同一种灯具，能够化繁为简，又能很大程度的降低经销部门的仓储费用，进步节省了人力资源，符合LED绿色环保节能的大方向。
本发明通过拨码器结合接地电阻，实现分段式拨码调功率，通过拨码器连接不同的接地电阻和上偏电阻进行分压，实现不同的输出电流，从而实现多个档位功率的目的，通过方式实现功率调节，电路输出电流仅与接地电阻和上偏电阻的比值相关，因此，接地电阻和上偏电阻可采用K欧级电阻，解决了因拨码器或者线路内阻产生的干扰，可以稳定精确的输出不同大小的恒定输出电流，成本低，可靠性高。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种功率输出电路，其特征在于，包括主控芯片、功率调节模块及控制模块；
所述功率调节模块用于生成参考电压和基准电压，所述参考电压输出至所述主控芯片，所述基准电压输出至所述控制模块；
所述主控芯片用于接收所述功率调节模块生成的所述参考电压，生成控制信号并输出至所述控制模块；
所述控制模块用于通过所述参考电压生成基准电压，并输出所述基准电压。
2.根据权利要求1所述的功率输出电路，其特征在于，所述功率调节模块包括至少一个功率发生单元，所述功率发生单元包括拨码器、第一电阻和第二电阻，所述拨码器的第二端口与所述第一电阻一端连接，所述拨码器的第四端口与所述第二电阻一端连接，所述第一电阻和所述第二电阻共接并连接主控芯片第一端口以及上偏电阻。
3.根据权利要求1或2所述的功率输出电路，其特征在于，所述主控芯片的第二端口连接所述控制模块的MOS管。
4.根据权利要求3所述的功率输出电路，其特征在于，所述主控芯片的第二端口连接所述MOS管的栅极，所述MOS管的源极连接电流采样电阻并接地，所述MOS管的漏极连接第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极连接初级线圈放电电阻，所述初级线圈放电电阻的两端并接第一电容。
5.一种LED驱动电路，包括权利要求1-4任一项所述的功率输出电路，其特征在于，还包括：降压恒流模块，所述降压恒流模块用于存储所述基准电压，降压后输送至LED；所述降压恒流模块包括变压设备并通过所述变压设备与所述控制模块连接。
6.根据权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于：还包括调光器、防雷单元、EMI滤波单元和整流单元、所述调光器、所述防雷单元、所述EMI滤波单元和所述整流单元依次连接后与所述控制模块连接。
7.一种LED驱动方法，应用于权利要求5或6所述的LED驱动电路，其特征在于，包括：
所述功率调节模块生成所述参考电压和所述基准电压，并分别输出至所述主控芯片和所述控制模块；
所述主控芯片接收所述参考电压，生成控制信号并输出至所述控制模块，以控制所述MOS管的导通和断开；
所述控制模块通过所述参考电压生成基准电压，并将所述基准电压输送至变压设备；
所述降压恒流模块存储基准电压，并对存储的所述基准电压降压后驱动LED。
8.根据权利要求7所述LED驱动方法，其特征在于：所述主控芯片接收所述参考电压并生成控制电压的具体过程为：所述参考电压与所述主控芯片内部的补偿电压进行比较，生成所述控制信号。
9.根据权利要求7所述LED驱动方法，其特征在于：所述降压恒流模块存储基准电压，具体为：所述MOS管响应于所述控制信号，进行导通和断开，以使得所述变压设备的第一初级线圈存储所述基准电压。
10.一种LED，其特征在于：包括权利要求1-4任一项所述的功率输出电路。
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2019
- 2019-10-23 CN CN201911011738.7A patent/CN110708788A/zh active Pending
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