CN206575634U - 一种调光控制开关led恒流电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于LED控制电路技术领域，具体涉及一种可以通过调光关掉LED的调光控制开关LED恒流电源。一种调光控制开关LED恒流电源，包括：电磁兼容模块、雷击保护模块、脉宽调制电路、启动电路、开关电路、第一供应电压模块、第二供应电压模块、第一过压过温保护模块、第二过压过温保护模块、快速放电模块、电源调整回路、主输出滤波模块、假负载控制模块和0‑10V调光控制模块。本实用新型在直流输出端调光线处增加一个电压检测增加系列比较放大器IC12控制光耦和贴片三极管，拉低光耦电压，当调光电压低至一定范围时就可关掉LED。需要关掉LED时，不需要每次都关掉电源的AC，通过直接调光关断电源，极大方便终端使用。

Description

一种调光控制开关LED恒流电源

技术领域

本实用新型属于LED控制电路技术领域，具体涉及一种可以通过调光关掉LED的调光控制开关LED恒流电源。

背景技术

LED(发光二极管)照明逐渐在初始的推广阶段大量用于路灯和室外场景照明，随着其性价比和市场化水平的提高逐渐进入室内照明。LED除了光效高、寿命长和无汞环保等优点以外，它的宽范围可连续调光的特性同时满足室内节能和情景照明的需求。调光功能通过LED的驱动电源来实现，通常通过PWM信号控制开关晶体管改变对负载光的输出电流从而改变其工作功率和亮度。目前LED室内照明调光可选择的信号传输方式分为无线传输和有线传输，有线传输方式主要是利用导线进行传输。

LED可以通过直流供电系统驱动，白光LED有一个正向开启工作电压，大小约为3.2V，LED的平均正向电流随着正向电压的增大呈现大幅度的线性增长，因此微小的正向电压波动就会引起较大幅度的正向电流波动。当白光LED正向电流大于100mA时白光LED才能有效地发光，标准发光量的变化与正向电流几乎呈线性关系。在众多调光方案中，电阻限流法应用方案简单易行，只需要一个限流电阻就可以控制LED的光强，但是限流电阻会消耗大量的功率使得系统的效率比较低，另外电阻调节精度有限，微小的电压输入变化就会导致白光LED亮度的变化以及颜色纯度的变化，所以这种应用方案适合于低成本、对发光效率和效果要求并不高的情况。与电阻限流法相比，线性控制法在精度上有了很大的提高。其基本的原理是在电路中对LED并联或者串联一个工作于线性区的功率管，通过负反馈系统调节功率管的阻值大小使得流过LED的电流维持在一个恒定的值。但是由于功率管工作在线性区，消耗了较多的功率，系统的效率不高。电荷泵升压电路又称为开关电容升压控制器。它利用分立电容将电能从输入端传送到输出端，整个电路不需要任何的电感，设计简单。但是由于升压增益有限，绝大多数的电荷泵升压电路的输出电压不会超过输入电压的两倍，所以在驱动多个LED时通常采用并联的方式，为了防止并联直流上电流分配不均，每个输出支路都需串联入一个限流电阻，这样系统的效率并不高。开关电源电路通过调节开关功率管的通断比可以调节输出电压的大小，理论上将功率管的损耗降低为0V。采用Buck拓扑可以实现低于输入电源电压的输出，采用Boost可以实现高于输入电源电压的输出幅值。与电荷泵电路不同的是Boost理论上的升压增益可以无穷大，所以在连接多个LED方式时可以采用串联方式，保证了每个LED的发光亮度都相同，并且限流电阻也只需要一个，有效的提高了整个系统的效率，可以说是所有驱动电路中效率最高的。但是，目前市面上的拥有0-10V调光器的电源，只存在控制LED灯亮度的调节，但不能通过调光关掉LED。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以通过调光关掉LED的调光控制开关LED恒流电源。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种调光控制开关LED恒流电源，包括：电磁兼容模块1、雷击保护模块2、脉宽调制电路3、启动电路4、开关电路5、第一供应电压模块6、第二供应电压模块7、第一过压过温保护模块8、第二过压过温保护模块9、快速放电模块10、电源调整回路11、主输出滤波模块12、假负载控制模块13和0-10V调光控制模块14，交直流电源通过所述的电磁兼容模块将抑制电磁干扰后的电流送至脉宽调制电路进行调制后传送给启动电路和开关电路；启动电路和开关电路开启并闭合后，电流分别通过第一供应电压模块和第二供应电压模块分压，分压后的电流通过0-10V调光控制模块调节电流大小后提供给主输出滤波模块滤波并将滤波后的电流传送至输出端提供给LED元件；所述的第一供应电压模块向脉宽调制电路供电，第二供应电压模块向电源调整回路、0-10V调光控制模块供电；其中电源调整回路为调光控制开关LED恒流电源提供控制回路。

所述的0-10V调光控制模块包括：第一贴片MINISO-8运算放大器IC12A和第二贴片MINISO-8运算放大器IC12：B，第一贴片MINISO-8运算放大器的同向端通过分压电阻R217与输入电压正极P6连接，第一贴片MINISO-8运算放大器的反向端通过两组分压电阻与第二贴片MINISO-8运算放大器IC12：B的同向端连接，第一贴片MINISO-8运算放大器的正电源端和负电源端分别与第二过压过温保护模块连接形成回路，第一贴片MINISO-8运算放大器的输出端连接SOT323贴片三极管Q36的基极，SOT323贴片三极管的集电极分别通过两个稳压二极管与第一贴片MINISO-8运算放大器的同向端和脉宽调制电路的光电耦合器IC2连接，SOT323贴片三极管的发射集与第一贴片MINISO-8运算放大器的负电源端连接，第二贴片MINISO-8运算放大器IC12：B的输出端和同向端分别与主输出滤波模块的输入端连接，第二贴片MINISO-8运算放大器IC12：B的反向端和同向端分别与第二过压过温保护模块连接形成回路。

所述的主输出滤波电路包括：在输入端，三个同向并联的极性电容C55，C56，C60的负极与并联在一起的三个电阻R27，R27A，R44及第七二极管D7的阴极连接；第七二极管的阳极连接增强型P沟MOS场效应晶体管Q35的源极，增强型P沟MOS场效应晶体管的漏极连接触点L3A，栅极连接第二贴片MINISO-8运算放大器的输出端；第六十一极性电容C61正极与第三同名端双绕组变压器L3的第一同名端连接，负极与与第三同名端双绕组变压器L3的第二同名端连接，第三同名端双绕组变压器的两个输出端即，主输出滤波电路的输出端，第二同名端对应的输出端接地，增强型P沟MOS场效应晶体管的源极通过分压电阻和消磁电阻与第二供应电压模块的输出端连接。

WHT直流源P2分别连接所述的电磁兼容模块的1206贴片电阻R160的一端和第四双绕组变压器L4的第一同名端，第四双绕组变压器的第一同名端所在线圈的另一端连接第二双绕组变压器L2的第一同名端，第二双绕组变压器的第一同名端所在线圈的另一端分别连接第四断路器W4、第六电阻R6和雷击保护模块的第三可变电阻RT3和第一压敏电阻MV1的一端，第六电阻和第四断路器的另一端共同连接第二电容C2，第二电容的另一端连接第二双绕组变压器的第二同名端所在线圈的另一端，第二双绕组变压器的第二同名端连接第四双绕组变压器的第二同名端所在线圈的另一端，第四双绕组变压器的第二同名端分别连接电磁兼容模块的1206贴片电阻的另一端和BLK交流电源P1。

所述的雷击保护模块的第三可变电阻RT3和第一压敏电阻MV1的另一端分别连接瞬态抑制二极管的两个输入端，瞬态抑制二极管的一个输出端分别连接雷击保护模块的1206贴片电阻R186和启动电路的1206贴片电阻R127，雷击保护模块的1206贴片电阻的另一端分别连接第10运算放大器IC10的同向端、两个0603贴片电阻R187、R188、和第92电容C92，0603贴片电阻R188和第92电容C92的另一端分别连接第10运算放大器的正电源端、第48SOD323二极管D48的负极和第32SOT23三极管的集电极。

所述的假负载控制模块分别与主输出滤波模块和0-10V调光控制模块连接，为电源测试提供模拟负载。

所述的快速放电模块连接在主输出滤波模块与第二供应电压模块之间，保护电源掉电后的电路安全。

本实用新型的有益效果在于：灯具开关与调光器通常没安装在一个地方，本实用新型在直流输出端调光线处增加一个电压检测增加系列比较放大器IC12控制光耦和贴片三极管，拉低光耦电压，当调光电压低至一定范围时就可关掉LED。需要关掉LED时，不需要每次都关掉电源的AC，通过直接调光关断电源，极大方便终端使用。

附图说明

图1为本实用新型总体结构图。

图2为本实用新型0-10V调光控制模块电路图。

图3为本实用新型主输出滤波电路图。

图4为电磁兼容模块电路图。

图5为雷击保护电路图。

图6为开关电路图。

图7为启动电路。

图8为脉宽调制电路。

图9为第一过压过温保护模块。

图10为电流调整回路。

图11为第二供应电压电路。

图12为快速放电电路。

图13为假负载控制电路。

图14为第二过压过温保护模块。

图15为第一供应电压电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

如图1-3所示，一种调光控制开关LED恒流电源，包括：电磁兼容模块1、雷击保护模块2、脉宽调制电路3、启动电路4、开关电路5、第一供应电压模块6、第二供应电压模块7、第一过压过温保护模块8、第二过压过温保护模块9、快速放电模块10、电源调整回路11、主输出滤波模块12、假负载控制模块13和0-10V调光控制模块14，交直流电源通过所述的电磁兼容模块将抑制电磁干扰后的电流送至脉宽调制电路进行调制后传送给启动电路和开关电路；启动电路和开关电路开启并闭合后，电流分别通过第一供应电压模块和第二供应电压模块分压，分压后的电流通过0-10V调光控制模块调节电流大小后提供给主输出滤波模块滤波并将滤波后的电流传送至输出端提供给LED元件；所述的第一供应电压模块向脉宽调制电路供电，第二供应电压模块向电源调整回路、0-10V调光控制模块供电；其中电源调整回路为调光控制开关LED恒流电源提供控制回路。其工作过程中输入电压经过输入电磁兼容电路后，进入脉宽调制电路，以提高功率因数及减少谐波含量，再经变整流电路把高电压转换成低电压，经过稳压电路后进入LED光源,稳压电路为调光控制模块电路供电，电源调整回路反馈电压电流信号到脉宽调制电路，以保持电源输出的电压，电流恒定。

所述的0-10V调光控制模块包括：第一贴片MINISO-8运算放大器IC12A和第二贴片MINISO-8运算放大器IC12：B，第一贴片MINISO-8运算放大器的同向端通过分压电阻R217与输入电压正极P6连接，第一贴片MINISO-8运算放大器的反向端通过两组分压电阻与第二贴片MINISO-8运算放大器IC12：B的同向端连接，第一贴片MINISO-8运算放大器的正电源端和负电源端分别与第二过压过温保护模块连接形成回路，第一贴片MINISO-8运算放大器的输出端连接SOT323贴片三极管Q36的基极，SOT323贴片三极管的集电极分别通过两个稳压二极管与第一贴片MINISO-8运算放大器的同向端和脉宽调制电路的光电耦合器IC2连接，SOT323贴片三极管的发射集与第一贴片MINISO-8运算放大器的负电源端连接，第二贴片MINISO-8运算放大器IC12：B的输出端和同向端分别与主输出滤波模块的输入端连接，第二贴片MINISO-8运算放大器IC12：B的反向端和同向端分别与第二过压过温保护模块连接形成回路。上述结构通过在LED开关电源中采用包括调光控制模块和稳压模块的多模式调光电路，能够自适应地对LED开关电源的控制所输出的调光信号进行分压和降压处理，并相应地输出电阻调光控制信号、电压阶梯调光控制信号或PWM调光控制信号，进而进入相应的调光工作模式并控制驱动其他模块输出相应的驱动信号以使LED驱动电路根据相应的调光工作模式驱动LED负载工作，当调光电压低至一定范围时就可关掉LED。

如图4-图15所示，因为本实用新型仅在原有已知电路的基础上重新设计修改了调光电路，因此此处对其他电路结构不做赘述，其他模块都是本领域已知的比较成熟的电路模块，只要能够达到这些已知模块的功能，均可做适当替换。

所述的主输出滤波电路包括：在输入端，三个同向并联的极性电容C55，C56，C60的负极与并联在一起的三个电阻R27，R27A，R44及第七二极管D7的阴极连接；第七二极管的阳极连接增强型P沟MOS场效应晶体管Q35的源极，增强型P沟MOS场效应晶体管的漏极连接触点L3A，栅极连接第二贴片MINISO-8运算放大器的输出端；第六十一极性电容C61正极与第三同名端双绕组变压器L3的第一同名端连接，负极与与第三同名端双绕组变压器L3的第二同名端连接，第三同名端双绕组变压器的两个输出端即，主输出滤波电路的输出端，第二同名端对应的输出端接地，增强型P沟MOS场效应晶体管的源极通过分压电阻和消磁电阻与第二供应电压模块的输出端连接。

如图3所示，WHT直流源P2分别连接所述的电磁兼容模块的1206贴片电阻R160的一端和第四双绕组变压器L4的第一同名端，第四双绕组变压器的第一同名端所在线圈的另一端连接第二双绕组变压器L2的第一同名端，第二双绕组变压器的第一同名端所在线圈的另一端分别连接第四断路器W4、第六电阻R6和雷击保护模块的第三可变电阻RT3和第一压敏电阻MV1的一端，第六电阻和第四断路器的另一端共同连接第二电容C2，第二电容的另一端连接第二双绕组变压器的第二同名端所在线圈的另一端，第二双绕组变压器的第二同名端连接第四双绕组变压器的第二同名端所在线圈的另一端，第四双绕组变压器的第二同名端分别连接电磁兼容模块的1206贴片电阻的另一端和BLK交流电源P1。

如图4所示，所述的雷击保护模块的第三可变电阻RT3和第一压敏电阻MV1的另一端分别连接瞬态抑制二极管的两个输入端，瞬态抑制二极管的一个输出端分别连接雷击保护模块的1206贴片电阻R186和启动电路的1206贴片电阻R127，雷击保护模块的1206贴片电阻的另一端分别连接第10运算放大器IC10的同向端、两个0603贴片电阻R187、R188、和第92电容C92，0603贴片电阻R188和第92电容C92的另一端分别连接第10运算放大器的正电源端、第48SOD323二极管D48的负极和第32SOT23三极管的集电极。

本实用新型的电源电路采用脉冲宽度调制方式，其开关频率为定值，通过调节导通脉冲的宽度来改变占空比，从而实现对能量向负载传递的控制。该调制方式是开关电路中最常采用的形式，通过反馈电路的反馈和基准的差值与电路内部的波进行比较，然后输出一路恒频变宽的方波信号对功率开关管进行控制，依据负载快速调节开关管的导通时间，从而稳定输出电压。PWM调制方式电压调整率高，线性度高，输出纹波小，适用于电压和电流控制模式。

本实用性的基础电路上电时偏置电流均为零，所有的支路继续维持零电流，这会导致无限期保持开关关闭，无法得到输出电压。因此，为此需要摆脱零电流偏置的稳定状态的启动问题。解决启动问题的基本思路就是提供避免基准电路在上电时维持零偏置电流的地洞电路，实现以下的功能：在上电时给基准电路提供一个从电源到地的通路，从而使偏置电流不为零，当基准电路形成偏置电流以后，启动电路不会再对偏置电流造成任何影响。在上电后，电阻上流过的电流为零，因此场效应管的栅极和源极为地电位，前端场效应管导通后，后端场效应管随后导通，导通使得开关场效应管栅压拉低后导通，于是基准电路摆脱了零电流稳定状态，在每个支路都有偏置电流。此时晶体管也导通，达到了开启电压的效果。

在实现具体功能的同时，为了使芯片不超过其额定参数工作，以保证其可靠性，避免因过热而损坏，电路中需要附加一定的保护电路。一般来说，保护电路有两种形式：一种是过流保护，它是当流过开关管的峰值电流超过其额定电流值时，设法限制开关管的峰值电流，保证开关管的平均电流不会超过其额定值，使开关管不会因为过流而烧坏；另一种就是过热保护，在电路中设计一个对温度敏感的线性器件，通常这个器件设置于开关管的周围，用以检测开关管的温度，当开关管因为功耗过大而使温度上升并超过额定工作温度范围时，测温器件就会启动保护电路使开关管的工作电流下降，这就限制了开关管的功耗，从而使得温度可以逐渐下降，直到低于额定工作温度某一个值时，保护电路失效，电路又恢复正常的工作状态。通常测温器件在版图设计时紧靠开关管，这样可以直接快速的感知开关管的温度，因为开关管是芯片工作时功耗的主要产生源，限制其功耗的大小就可以有效的保证整个芯片工作在额定温度范围内。

过电流保护的有效措施就是限流。在LED驱动器在工作的过程中，当输出负载过大，器件内部元件或外部电路发生局部短路时，过流保护电路都可以限制流过开关管的电流，使其被控制在额定的范围之内。传统的保护方式是检测流过开关管的电流，一般通过与开关管串联一个小电阻或者利用开关管的栅源电压来检测，通过检测出电阻的压降或开关管的栅源电压，然后与基准电压源相比较，如果压降高于基准电压源时，比较器的输出电压使开关管关闭，阻止电流进一步上升，保证电流不过超过额定值。

芯片长时间工作于接近极限电流的情况下时，内部的功耗很大，芯片的温度会急剧上升。此外，散热装置效果不佳，或者环境温度较高，都是有可能导致芯片的温度上升到正常工作的极限温度值。当芯片的温度上升到预定的极限温度时，开关管关断，系统的电流和功耗变为零，过热的芯片开始降温。当芯片温度降低到低于极限温度的某一温度值时，开关管又重新导通，电路恢复正常的工作。如果导致前面温度过高的情况没有得到改变，那么芯片的温度会再度的急剧升高，最终导致开关管的再一次关断。上述过程持续进行，直到芯片的工作环境得到改善。考虑到在实际的应用中驱动器可能工作于过热关断的边界处，为了避免造成频繁的状态转换，过温保护电路中的比较器采用迟滞比较器。

过热保护的实现是通过电阻的温度特性来完成的。我们知道热敏电阻的阻值是随温度的变化而变化的，当温度升高时电阻的阻值也会随着升高，由于电阻与恒流源相接，使得电阻两端的电压也在升高，当这个电压高于带隙基准电压时，温检比较器进行动作从“0”变“1”，或非逻辑强制开关管关闭。当温度降低后，热敏电阻两端的电压也跟着下降，当电压降至低于基准电压值时，温检比较器输出翻转，输出从“0”变“1”，驱动开关管的主导权重新被PWM控制逻辑掌握，电路开始启动进入正常的工作状态。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种调光控制开关LED恒流电源，包括：电磁兼容模块(1)、雷击保护模块(2)、脉宽调制电路(3)、启动电路(4)、开关电路(5)、第一供应电压模块(6)、第二供应电压模块(7)、第一过压过温保护模块(8)、第二过压过温保护模块(9)、快速放电模块(10)、电源调整回路(11)、主输出滤波模块(12)、假负载控制模块(13)和0-10V调光控制模块(14)，其特征在于：交直流电源通过所述的电磁兼容模块将抑制电磁干扰后的电流送至脉宽调制电路进行调制后传送给启动电路和开关电路；启动电路和开关电路开启并闭合后，电流分别通过第一供应电压模块和第二供应电压模块分压，分压后的电流通过0-10V调光控制模块调节电流大小后提供给主输出滤波模块滤波并将滤波后的电流传送至输出端提供给LED元件；所述的第一供应电压模块向脉宽调制电路供电，第二供应电压模块向电源调整回路、0-10V调光控制模块供电；其中电源调整回路为调光控制开关LED恒流电源提供控制回路。

2.根据权利要求1所述的一种调光控制开关LED恒流电源，其特征在于，所述的0-10V调光控制模块包括：第一贴片MINISO-8运算放大器(IC12A)和第二贴片MINISO-8运算放大器(IC12：B)，第一贴片MINISO-8运算放大器的同向端通过分压电阻(R217)与输入电压正极(P6)连接，第一贴片MINISO-8运算放大器的反向端通过两组分压电阻与第二贴片MINISO-8运算放大器(IC12：B)的同向端连接，第一贴片MINISO-8运算放大器的正电源端和负电源端分别与第二过压过温保护模块连接形成回路，第一贴片MINISO-8运算放大器的输出端连接SOT323贴片三极管(Q36)的基极，SOT323贴片三极管的集电极分别通过两个稳压二极管与第一贴片MINISO-8运算放大器的同向端和脉宽调制电路的光电耦合器(IC2)连接，SOT323贴片三极管的发射集与第一贴片MINISO-8运算放大器的负电源端连接，第二贴片MINISO-8运算放大器(IC12：B)的输出端和同向端分别与主输出滤波模块的输入端连接，第二贴片MINISO-8运算放大器(IC12：B)的反向端和同向端分别与第二过压过温保护模块连接形成回路。

3.根据权利要求1所述的一种调光控制开关LED恒流电源，其特征在于：所述的主输出滤波电路包括：在输入端，三个同向并联的极性电容(C55，C56，C60)的负极与并联在一起的三个电阻(R27，R27A，R44)及第七二极管(D7)的阴极连接；第七二极管的阳极连接增强型P沟MOS场效应晶体管(Q35)的源极，增强型P沟MOS场效应晶体管的漏极连接触点(L3A)，栅极连接第二贴片MINISO-8运算放大器的输出端；第六十一极性电容(C61)正极与第三同名端双绕组变压器(L3)的第一同名端连接，负极与第三同名端双绕组变压器(L3)的第二同名端连接，第三同名端双绕组变压器的两个输出端即，主输出滤波电路的输出端，第二同名端对应的输出端接地，增强型P沟MOS场效应晶体管的源极通过分压电阻和消磁电阻与第二供应电压模块的输出端连接。

4.根据权利要求1所述的一种调光控制开关LED恒流电源，其特征在于：WHT直流源(P2)分别连接所述的电磁兼容模块的1206贴片电阻(R160)的一端和第四双绕组变压器(L4)的第一同名端，第四双绕组变压器的第一同名端所在线圈的另一端连接第二双绕组变压器(L2)的第一同名端，第二双绕组变压器的第一同名端所在线圈的另一端分别连接第四断路器(W4)、第六电阻(R6)和雷击保护模块的第三可变电阻(RT3)和第一压敏电阻(MV1)的一端，第六电阻和第四断路器的另一端共同连接第二电容(C2)，第二电容的另一端连接第二双绕组变压器的第二同名端所在线圈的另一端，第二双绕组变压器的第二同名端连接第四双绕组变压器的第二同名端所在线圈的另一端，第四双绕组变压器的第二同名端分别连接电磁兼容模块的1206贴片电阻的另一端和BLK交流电源(P1)。

5.根据权利要求1所述的一种调光控制开关LED恒流电源，其特征在于：所述的雷击保护模块的第三可变电阻(RT3)和第一压敏电阻(MV1)的另一端分别连接瞬态抑制二极管的两个输入端，瞬态抑制二极管的一个输出端分别连接雷击保护模块的1206贴片电阻(R186)和启动电路的1206贴片电阻(R127)，雷击保护模块的1206贴片电阻的另一端分别连接第10运算放大器(IC10)的同向端、两个0603贴片电阻(R187、R188)、和第92电容(C92)，0603贴片电阻(R188)和第92电容(C92)的另一端分别连接第10运算放大器的正电源端、第48SOD323二极管(D48)的负极和第32SOT23三极管的集电极。