用于ＬＥＤ的ＰＷＭ调光电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于ＬＥＤ的ＰＷＭ调光电路，包括ＬＥＤ驱动主电路、主电路控制电路、外部ＰＷＭ信号、电流环调节电路、电流环和ＬＥＤ负载。本实用新型专利技术的ＬＥＤ驱动电路的输出电流波形为斩波矩形波，该矩形波的频率及占空比均与外部ＰＷＭ信号相同，其幅值保持不变；输出电流的平均值等于输出电流幅值与占空比的乘积。当外部ＰＷＭ信号的占空比发生变化时，输出电流的占空比也随之变化，并时刻与其保持一致。这样，输出电流的平均值就随着外部ＰＷＭ信号的占空比变化而变化。因此，当ＰＷＭ信号的占空比增大时，输出电流的占空比也增大，输出电流的平均值增大，ＬＥＤ灯变亮；反之亦然。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

PWM dimming circuit for LED

The utility model discloses a dimming circuit for PWM LED LED, including the main drive circuit of main circuit, control circuit, an external PWM signal, current regulating circuit, current loop and LED load. The utility model has the advantages of the LED driver output current waveform of the circuit for chopping rectangular wave, the square wave frequency and duty ratio are the same with the external PWM signal, the amplitude remains unchanged; the average value of the output current is equal to the output current amplitude and duty ratio. When the duty cycle of the external PWM signal changes, the duty ratio of the output current varies with time and remains consistent with it. Thus, the average value of the output current varies with the duty cycle of the external PWM signal. Therefore, when the duty ratio of the PWM signal is increased, the duty ratio of the output current is increased, and the average value of the output current is increased, and the LED lamp is turned on, and vice versa.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用于LED的PWM调光技术。具体的说应该是，LED驱动电路的输 出电流随着外部PWM信号占空比的变化而实现斩波调节，从而实现LED的亮度调节。
技术介绍
新型LED照明灯，具有高光效、长寿命、环保等优点，在许多应用中代替白炽灯、荧 光灯等传统照明将是大势所趋。LED的驱动和控制方式简单，便于灵活调节发光亮度。LED 外部调光通常有直流调光、PWM调光等形式。和直流调光相比，PWM调光具有光色不变，且低 亮度时稳定性好等优点。通常，采用环路补偿方式作电流闭环的LED恒流驱动器，电流环动态响应速度较 慢，电流难以对外部PWM调光信号做出快速跟踪，造成LED灯电流不能跟随PWM信号占空比 的变化实现理想的斩波调节。
技术实现思路
本技术针对上述问题，提出一种用于LED的PWM调光电路，可实现LED灯电流 快速跟随PWM信号占空比的变化，旨在获得良好的调光效果。为方便阐述，本技术的阐述均在下述假设条件下进行；假设所述的外部PWM 信号占空比最大时，LED灯最亮，占空比最小时，LED灯最暗；在PWM信号为高的时间段，LEDF 负载有输出电流，称之为Ton时间，在PWM信号为低的时间段，LED负载没有输出电流，称之 为Toff时间。解决上述问题采用的技术方案是用于LED的PWM调光电路，适用三种不同的场 合(1) LED驱动器的输出端不包含输出电容；(2) LED驱动器的输出端包含输出电容，需要 主电路在Toff时间内关机；(3)LED驱动器的输出端包含输出电容，不需要主电路在TofT 时间内关机。在所述(1)场合下，用于LED的PWM调光电路，包括LED驱动主电路，主电路控制 电路，外部PWM信号，电流环调节电路，电流环，LED负载(一个或多个LED灯)，和关机信 号，参照图1，其特征在于在Ton时间，外部PWM信号控制电流环调节电路，使电流环按正常闭环模式工作 电流环的电流采样信号与电流环内部电流基准信号比较，经过闭环调节输出信号给主电路 控制电路，主电路控制电路作用于LED驱动主电路，使其输出电流为设定的负载电流；外部 PWM信号不发出关机信号给主电路控制电路；在Toff时间，外部PWM控制信号控制电流环 调节电路，电流环调节电路的输出强制电流环的电流采样信号与电流基准信号相等，使电 流环输出保持不变；同时，外部PWM信号发出关机信号给主电路控制电路，主电路控制电路 作用于LED驱动主电路，使其关机并输出电流为零。在所述的(1)场合下，在Toff时间内，外部PWM信号通过电流调节电路调节电流 环，使电流环输出维持不变。同时，外部PWM信号控制关机信号，使LED驱动主电路在TofT时刻关机，使输出电流快速下降为零。由于在Toff期间电流环输出保持不变，负载电流只 在Ton时间内跟踪电流基准信号，因此可以实现LED负载电流快速跟踪外部PWM信号的占 空比变化。在所述(2)场合下，用于LED的PWM调光电路，包括LED驱动主电路及输出电容C， 主电路控制电路，输出控制开关，外部PWM信号，电流环调节电路，电流环，LED负载(一个 或多个LED灯)，和关机信号，参照图2，其特征在于在Ton时间，外部PWM信号作用于输出控制开关，使其处于导通状态；外部PWM信 号控制电流环调节电路，使电流环按正常闭环模式工作电流环的电流采样信号与电流环 内部电流基准信号比较，经过闭环调节输出信号给主电路控制电路，主电路控制电路作用 于LED驱动主电路，使其输出电流为设定的负载电流；外部PWM信号不发出关机信号给主电 路控制电路；在Toff时间，外部PWM信号控制电流环调节电路，电流环调节电路的输出强制 电流环的电流采样信号与电流基准信号相等，使电流环输出保持不变；外部PWM信号发出 关机信号给主电路控制电路，使LED驱动主电路关机；同时，外部PWM信号控制输出控制开 关处于关断状态，LED负载电流为零。在所述的(2)场合下，在Toff时间内，外部PWM信号通过电流调节电路调节电流 环，使电流环输出维持不变。由于输出电容C的储能作用，外部PWM信号需控制输出控制开 关关断，使LED驱动主电路在Toff时刻输出电流快速下降为零。由于在Toff期间电流环 输出保持不变，负载电流只在Ton时间内跟踪电流基准信号，因此可以实现LED负载电流快 速跟踪外部PWM占空比信号的变化。在所述的⑵场合下，在Toff时间内，输出电容C不再对负载输出能量，当Toff较 长(小占空比)时，电容电压有可能升高，导致负载电流幅值升高(高于设定值)。在这种 情况下，外部PWM信号在Toff时间内发出关机信号给主电路控制电路，使LED驱动主电路 停止工作，可控制输出电容C上的电压不会升高，负载电流的幅值不再变化，可以实现LED 驱动主电路输出电流的理想变化，获得LED灯的良好调光。在所述(3)场合下，用于LED的PWM调光电路，包括LED驱动主电路及输出电容C， 主电路控制电路，输出控制开关，外部PWM信号，电流环调节电路，电流环，LED负载(一个 或多个LED灯)，参照图3，其特征在于在Ton时间，外部PWM信号作用于输出控制开关，使其处于导通状态；外部PWM信 号控制电流环调节电路，使电流环按正常闭环模式工作电流采样信号与电流环内部电流 基准信号比较，并输出信号给主电路控制电路，主电路控制电路作用于LED驱动主电路，使 其输出电流为设定的负载电流；在Toff时间，外部PWM信号控制电流环调节电路，电流环调 节电路的输出强制电流环的电流采样信号与电流基准信号相等，使电流环输出保持不变。 同时，外部PWM信号控制输出控制开关处于关断状态，LED负载电流为零。在所述的(3)场合下，在Toff时间内，外部PWM信号通过电流调节电路调节电流 环，使电流环输出维持不变。由于输出电容C的储能作用，外部PWM信号需控制输出控制开 关关断，使LED驱动主电路在Toff时刻输出电流快速下降为零。由于在Toff期间电流环 输出保持不变，负载电流只在Ton时间内跟踪电流基准信号，因此可以实现LED负载电流快 速跟踪外部PWM占空比信号的变化。在所述的(3)场合下，和所述的(2)场合相比，该电路结构更加简单。对主电路的设计要求输出电容C的容量应足够大，保证在最长的Toff情况下，输出电容电压也不会升 高，从而实现负载电流幅值的恒定，以获得良好的调光效果。 本技术的LED驱动电路的输出电流波形为斩波矩形波，该矩形波的频率及占 空比均与外部PWM信号相同，其幅值保持不变；输出电流的平均值等于输出电流幅值与占 空比的乘积。当外部PWM信号的占空比发生变化时，输出电流的占空比也随之变化，并时刻 与其保持一致。这样，输出电流的平均值就随着外部PWM信号的占空比变化而变化。因此， 当PWM信号的占空比增大时，输出电流的占空比也增大，输出电流的平均值增大，LED灯变 亮；反之亦然。附图说明以下结合附图和实施例对本技术作进一步说明。图1是用于LED的:PWM调光电路在第--种场合下的电路框图。图2是用于LED的:PWM调光电路在第二二种场合下的电路框图。图3是用于LED的:PWM调光电路在第三三种场合下的电路框图。图4是用于LED的:PWM调光电路在第--种场合本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于ＬＥＤ的ＰＷＭ调光电路，包括ＬＥＤ驱动主电路、主电路控制电路、外部ＰＷＭ信号、电流环调节电路、电流环、ＬＥＤ负载和关机信号，其特征在于：　　在Ｔｏｎ时间，外部ＰＷＭ信号控制电流环调节电路，使电流环按正常闭环模式工作：电流环的电流采样信号与电流环内部电流基准信号比较，经过闭环调节输出信号给主电路控制电路，主电路控制电路作用于ＬＥＤ驱动主电路，使其输出电流为设定的负载电流；外部ＰＷＭ信号不发出关机信号给主电路控制电路；　　在Ｔｏｆｆ时间，外部ＰＷＭ控制信号控制电流环调节电路，电流环调节电路的输出强制电流环的电流采样信号与电流基准信号相等，使电流环输出保持不变；同时，外部ＰＷＭ信号发出关机信号给主电路控制电路，主电路控制电路作用于ＬＥＤ驱动主电路，使其关机并输出电流为零；　　其中，Ｔｏｎ时间是指在ＰＷＭ信号为高的时间段，ＬＥＤＦ负载有输出电流；Ｔｏｆｆ时间是指在ＰＷＭ信号为低的时间段，ＬＥＤ负载没有输出电流。

【技术特征摘要】
用于LED的PWM调光电路，包括LED驱动主电路、主电路控制电路、外部PWM信号、电流环调节电路、电流环、LED负载和关机信号，其特征在于在Ton时间，外部PWM信号控制电流环调节电路，使电流环按正常闭环模式工作电流环的电流采样信号与电流环内部电流基准信号比较，经过闭环调节输出信号给主电路控制电路，主电路控制电路作用于LED驱动主电路，使其输出电流为设定的负载电流；外部PWM信号不发出关机信号给主电路控制电路；在Toff时间，外部PWM控制信号控制电流环调节电路，电流环调节电路的输出强制电流环的电流采样信号与电流基准信号相等，使电流环输出保持不变；同时，外部PWM信号发出关机信号给主电路控制电路，主电路控制电路作用于LED驱动主电路，使其关机并输出电流为零；其中，Ton时间是指在PWM信号为高的时间段，LEDF负载有输出电流；Toff时间是指在PWM信号为低的时间段，LED负载没有输出电流。2.如权利要求1所述的用于LED的PWM调光电路，其特征在于所述的LED驱动主电路 的输入为交流电压Vin，其输出正端接负载LED灯的阳极，负载LED灯的阴极接电阻Rl的一 端和电阻R2的一端；所述的电流环由集成运放IC、补偿网络以及电阻Rl和电阻R2组成， 集成运放IC的反向输入端接电阻R2的另一端，电阻Rl的另一端接地，集成运放IC的正向 输入端接电流基准电压Vref，补偿网络并联在集成运放的反向输入端和输出端，集成运放 IC的输出端接主电路控制电路；所述的电流环调节电路由开关管Sl及其驱动电路组成，开 关管Sl的第二端接集成运放IC的正向输入端和电流基准电压Vref，开关管Sl的第一端接 地，开关管Sl的第三端接外部PWM信号控制下的驱动电路；所述的外部PWM信号控制关机 信号，主电路控制电路接受关机信号和电流环的作用，并输出控制信号给LED驱动主电路。3.如权利要求1所述的用于LED的PWM调光电路，其特征在于所述的LED驱动主电路 的输入为交流电压Vin，其输出正端接负载LED灯的阳极，负载LED灯的阴极接电阻Rl的一 端和电阻R2的一端；所述的电流环由集成运放IC、补偿网络以及电阻Rl和电阻R2组成， 集成运放IC的反向输入端接电阻R2的另一端，电阻Rl的另一端接地，集成运放IC的正向 输入端接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接电流基准电压Vref，补偿网络并联在集成运 放的反向输入端和输出端，集成运放IC的输出端接主电路控制电路；所述的电流环调节电 路由开关管Sl及其驱动电路组成，开关管Sl的第二端接集成运放IC的反方输入端和电阻 R2，开关管Sl的第一端接电流基准信号Vref和电阻R3，开关管Sl的第三端接外部PWM信 号控制下的驱动电路；所述的外部PWM信号控制关机信号，主电路控制电路接受关机信号 和电流环的作用，并输出控制信号给LED驱动主电路。4.用于LED的PWM调光电路，包括LED驱动主电路及输出电容C、主电路控制电路、输 出控制开关、外部PWM信号、电流环调节电路、电流环、LED负载和关机信号，其特征在于在Ton时间，外部PWM信号作用于输出控制开关，使其处于导通状态；外部PWM信号控 制电流环调节电路，使电流环按正常闭环模式工作电流环的电流采样信号与电流环内部 电流基准信号比较，经过闭环调节输出信号给主电路控制电路，主电路控制电路作用于LED 驱动主电路，使其输出电流为设定的负载电流；外部PWM信号不发出关机信号给主电路控 制电路；在Toff时间，外部PWM信号控制电流环调节电路，电流环调节电路的输出强制电流环的电流采样信号与电流基准信号相等，使电流环输出保持不变；外部PWM信号发出关机信 号给主电路控制电路，使LED驱动主电路关机；同时，外部PWM信号控制输出控制开关处于 关断状态，LED负载电流为零；其中，Ton时间为是指PWM信号为高的时间段，LEDF负载有输出电流；Toff时间是指在 PWM信号为低的时间段，LED负载没有输出电流。5.如权利要求4所述的用于LED的PWM调光电路，其特征在于所述的LED驱动主电路 的输入为交流电压Vin，其输出并联电容C;所述的输出控制开关为开关管S2，LED驱动主电 路的输出正端接负载LED灯的阳极，负载LED灯的阴极接开关管S2的第二端，开关管S2的 第三端接外部PWM信号控制下的驱动电路，开关管S2的第一端接电阻Rl的一端和电阻R2 的一端；所述的电流环由集成运放IC、补偿网络以及电阻Rl和电阻R2组成，集成运放IC的 反向输入端接电阻R2的另一端，电阻Rl的另一端接地，集成运放IC的正向输入端接电流 基准电压Vref，补偿网络并联在集成运放的反向输入端和输出端，集成运放IC的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛良安，姚晓莉，华桂潮，任丽君，
申请(专利权)人：英飞特电子杭州有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]