一種三態變頻LED電源輸出功率控制電路的制作方法

本發明涉及一種照明燈飾變頻LED電源，特別是一種變頻調整功率LED電源。

背景技術：

城市道路的LED路燈數量巨大，如何在提供有效照明的情況下降低路燈的能耗已經成為路燈節能改造項目的重大難題。目前的路燈一般采用時控、光控或傳感器等方式實現節能，有些路燈也具備局域網或遠程控制功能，但這些路燈的驅動電路結構復雜，生產成本高，故障也高。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種電子元器件少，電路結構簡單，生產成本低，功耗小的三態變頻LED電源輸出功率控制電路。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種三態變頻LED電源輸出功率控制電路，包括變頻控制模塊，所述變頻控制模塊設置有用于連接變頻LED驅動電源中IC芯片U1的變頻控制端正極LED+、變頻控制端負極LED-和用于連接外部中央控制器的開燈控制信號輸入端LDRV及高亮控制信號輸入端MDRV，所述開燈控制信號輸入端LDRV接收到中央控制器發送的開燈控制信號后，所述變頻LED驅動電源低功率輸出，與變頻LED驅動電源連接的LED負載低亮度照明，所述高亮控制信號輸入端MDRV接收到中央控制器發送的高亮控制信號后，所述變頻LED驅動電源高功率輸出，LED負載高亮度照明。

所述變頻LED驅動電源還設置有零線端N、火線端L、地線端G、12V輸出正極端DC+和負極端DC-。

所述變頻控制模塊包括：

PWM發生電路：包括單片機U6，所述開燈控制信號輸入端LDRV、高亮控制信號輸入端MDRV與所述單片機U6的輸入端相連，所述單片機U6設置有PWM信號輸出端。

變頻驅動電路：包括相位轉換晶體管。

光電耦合器U5：輸入端通過電阻R11接所述PWM信號輸出端，輸出端接所述相位轉換晶體管的控制端，并在所述電阻R11和光電耦合器U5的結點與公共地之間連接有電阻R36。

所述高亮控制信號輸入端MDRV接收到中央控制系統發送的高亮控制信號后N秒內，所述PWM信號輸出端輸出的PWM信號逐漸由低占空比變化到高占空比，使所述變頻LED驅動電源輸出功率逐漸升高；所述高亮控制信號消失后M秒內，所述PWM信號輸出端輸出的PWM信號逐漸由高占空比變化到低占空比，使所述變頻LED驅動電源輸出功率逐漸降低以實現軟啟動。

所述單片機U6的型號為PIC12F1822，所述單片機U6的VSS端接公共地；所述單片機U6的RA0端分兩路，一路通過電阻R23接電源VCC，另一路通過電阻R28接公共地；所述單片機U6的RA1端分兩路，一路通過電阻R24接電源VCC，另一路通過電阻R27接公共地；所述單片機U6的PWM/RA2為所述PWM信號輸出端；所述單片機U6的VDD端接電源VCC；所述單片機U6的RA5端分兩路，一路通過電阻R25接公共地，另一路接所述高亮控制信號輸入端MDRV；所述單片機U6的RA4端分兩路，一路通過電阻R26接公共地，另一路接所述開燈控制信號輸入端LDRV；所述單片機U6的RA3端分兩路，一路通過電阻R21接電源VCC，另一路通過電容C16接公共地。

第一種電路中，采用交流電源AC供電；所述相位轉換晶體管為PNP型三極管Q1；所述交流電源AC依次通過電阻R15、整流二極管D7接所述三極管Q1的發射極；所述三極管Q1的基極分兩路，一路通過電阻R30接所述光電耦合器U5，另一路通過電阻R31接所述整流二極管D7與所述三極管Q1的發射極的結點；所述整流二極管D7與所述三極管Q1的發射極的結點與公共地之間并聯有電容EC2和穩壓二極管Z1；所述三極管Q1的集電極依次串聯有電阻R32、二極管D4、電阻R33、電阻R34和電阻R35，所述電阻R35的另一端接公共地；所述電阻R34和電阻R35的結點接所述變頻控制端正極LED+；所述電阻R32與二極管D4的結點與公共地之間連接有穩壓二極管Z2；所述電阻R33和電阻R34的結點與公共地之間連接有電容C10；所述電阻R34和電阻R35的結點與公共地之間連接有電容C9。

第二種電路中，采用交流電源AC供電；所述相位轉換晶體管為PNP型三極管Q1，所述交流電源AC依次通過電阻R15、整流二極管D7接所述三極管Q1的發射極；所述三極管Q1的基極分兩路，一路通過電阻R30接所述光電耦合器U5，另一路通過電阻R31接所述整流二極管D7與所述三極管Q1的發射極的結點；所述整流二極管D7與所述三極管Q1的發射極的結點與公共地之間并聯有電容EC2和穩壓二極管Z1；所述三極管Q1的集電極與公共地之間連接有電阻R35，所述電阻R35與三極管Q1的集電極的結點接所述變頻控制端正極LED+。

第三種電路中，采用直流電源DC供電；所述相位轉換晶體管為PNP型三極管Q1，所述直流電源DC通過電阻R15接所述三極管Q1的發射極；所述三極管Q1的基極分兩路，一路通過電阻R30接所述光電耦合器U5，另一路通過電阻R31接所述電阻R15與所述三極管Q1的發射極的結點；所述電阻R15與所述三極管Q1的發射極的結點與公共地之間連接有穩壓二極管Z1；所述三極管Q1的集電極依次串聯有電阻R32、二極管D4、電阻R33、電阻R34和電阻R35，所述電阻R35的另一端接公共地；所述電阻R34和電阻R35的結點接所述變頻控制端正極LED+；所述電阻R32與二極管D4的結點與公共地之間連接有穩壓二極管Z2；所述電阻R33和電阻R34的結點與公共地之間連接有電容C10；所述電阻R34和電阻R35的結點與公共地之間連接有電容C9。

本發明的有益效果是：本發明的PWM發生電路連接有開燈控制信號輸入端LDRV、高亮控制信號輸入端MDRV，PWM發生電路根據外部中央控制器輸入的開燈控制信號和高亮控制信號, 改變輸出PWM信號的占空比，調整變頻LED驅動電源的輸出功率，使LED負載低功率低亮度運行或高功率高亮度運行，并能夠實現燈光逐漸變化的軟啟動，具有電子元器件少，電路結構簡單，生產成本低，功耗小等優點。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的電路原理圖；

圖2是PWM發生電路圖；

圖3是變頻驅動電路的第一種實施方式電路圖；

圖4是變頻驅動電路的第二種實施方式電路圖；

圖5是變頻驅動電路的第三種實施方式電路圖。

具體實施方式

參照圖1至圖5，一種三態變頻LED電源輸出功率控制電路（三態指熄滅、低亮度運行、高亮度運行三種工作狀態），包括變頻控制模塊，所述變頻控制模塊設置有用于連接變頻LED驅動電源中IC芯片U1（IC芯片U1的型號為BP3318）的變頻控制端正極LED+、變頻控制端負極LED-和用于連接外部中央控制器的開燈控制信號輸入端LDRV及高亮控制信號輸入端MDRV。

所述變頻LED驅動電源還設置有零線端N、火線端L、地線端G、12V輸出正極端DC+和負極端DC-，零線端N、火線端L用于連接市電的零線和火線，地線端G為接保護地線，12V輸出正極端DC+和負極端DC-（公共地）為外部的設備如雷達傳感器、紅外傳感器和攝像頭燈等提供12VDC工作電源。

所述變頻控制模塊包括PWM發生電路、變頻驅動電路和光電耦合器U5。PWM發生電路包括單片機U6，所述開燈控制信號輸入端LDRV、高亮控制信號輸入端MDRV與所述單片機U6的輸入端相連，所述單片機U6設置有PWM信號輸出端。變頻驅動電路包括相位轉換晶體管，調整光電耦合器U5產生的相位差，所述變頻控制端正極LED+與所述相位轉換晶體管的輸出端相連，所述變頻控制端負極LED-接公共地。光電耦合器U5輸入端通過電阻R11接所述PWM信號輸出端，輸出端接所述相位轉換晶體管的控制端（三極管的基極、場效應管的柵極），并在所述電阻R11和光電耦合器U5的結點與公共地之間連接有電阻R36。電阻R11為限流電阻，電阻R36為下拉電阻，在PWM信號消失及在PWM信號低電平時段拉低光電耦合器U5輸入端的電壓。

所述單片機U6的型號為PIC12F1822，所述單片機U6的VSS端接公共地；所述單片機U6的RA0端分兩路，一路通過電阻R23接電源VCC，另一路通過電阻R28接公共地；所述單片機U6的RA1端分兩路，一路通過電阻R24接電源VCC，另一路通過電阻R27接公共地；所述單片機U6的PWM/RA2為所述PWM信號輸出端；所述單片機U6的VDD端接電源VCC；所述單片機U6的RA5端分兩路，一路通過電阻R25接公共地，另一路接所述高亮控制信號輸入端MDRV；所述單片機U6的RA4端分兩路，一路通過電阻R26接公共地，另一路接所述開燈控制信號輸入端LDRV；所述單片機U6的RA3端分兩路，一路通過電阻R21接電源VCC，另一路通過電容C16接公共地（圖2中A端與圖3至圖5中的A端相連）。

電源VCC為直流5V電源，電阻R23、電阻R24為上拉電阻，電阻R27、電阻R28、電阻R25、電阻R26為下拉電阻，電阻R21與電容C16構成復位電路。

變頻驅動電路的第一種實施方式參見圖3，采用交流電源AC供電。所述相位轉換晶體管為PNP型三極管Q1，所述交流電源AC依次通過電阻R15、整流二極管D7接所述三極管Q1的發射極；所述三極管Q1的基極分兩路，一路通過電阻R30接所述光電耦合器U5，另一路通過電阻R31接所述整流二極管D7與所述三極管Q1的發射極的結點；所述整流二極管D7與所述三極管Q1的發射極的結點與公共地之間并聯有電容EC2和穩壓二極管Z1；所述三極管Q1的集電極依次串聯有電阻R32、二極管D4、電阻R33、電阻R34和電阻R35，所述電阻R35的另一端接公共地；所述電阻R34和電阻R35的結點接所述變頻控制端正極LED+；所述電阻R32與二極管D4的結點與公共地之間連接有穩壓二極管Z2；所述電阻R33和電阻R34的結點與公共地之間連接有電容C10；所述電阻R34和電阻R35的結點與公共地之間連接有電容C9。

輸入的12V交流電通過電阻R15限流后再通過整流二極管D7整流（半波整流），輸入到三極管Q1的發射極，PWM發生電路產生的方波電壓加載到光電耦合器U5的輸入端。當PWM發生電路的方波信號為高電平時，電阻R30的電壓被拉低，三極管Q1飽和導通，信號輸入給IC芯片U1，變頻LED驅動電源輸出電流，給LED負載提供工作電流，LED負載點亮。當PWM發生電路的方波信號為低電平時，三極管Q1截止，無高電平脈沖信號輸入給IC芯片U1，變頻LED驅動電源也沒有電流輸出，LED負載熄滅。電容EC2為濾波電容，穩壓二極管Z1、穩壓二極管Z2對三極管Q1兩側的電壓起到穩壓保護作用。電阻R15、電阻R32為限流電阻，二極管D4起到反向隔離作用，防止負載電流、電容C9、電容C10的電流倒灌，電阻R33和電容C10構成一級積分電路，電阻R34和電容C9構成二級積分電路，將PWM信號轉換成線性直流信號，通過直流信號調整變頻LED驅動電源的輸出功率。電阻R35為放電電阻，在三極管Q1截止后，電容C9、電容C10和電阻R35構成放電回路。

所述開燈控制信號輸入端LDRV接收到中央控制器發送的開燈控制信號后，所述變頻LED驅動電源低功率輸出，LED負載低亮度照明，所述高亮控制信號輸入端MDRV接收到中央控制器發送的高亮控制信號后，所述變頻LED驅動電源高功率輸出，LED負載高亮度照明，開燈控制信號輸入端LDRV沒有開燈控制信號輸入時，無論高亮控制信號輸入端MDRV是否收到高亮控制信號，變頻控制模塊關閉輸出，LED負載熄滅。

通過中央控制系統發出關燈控制信號，實現白天LED負載熄滅，傍晚，中央控制系統輸出開燈控制信號與高亮控制信號，LED負載在人們出行的繁忙時段，高亮度照明，保障良好的照明亮度。在繁忙時段之后，中央控制系統關閉高亮控制信號（高亮控制信號輸入端MDRV沒有信號輸入），LED負載低亮度照明，節約電源。

當傳感器（傳感器與中央控制器連接，安裝在各路燈處等）探測到有人或物體在其探測區域范圍內運動或識別有人在其探測區域范圍內時，中央控制系統輸出高亮控制信號，三態變頻LED電源輸出信號給IC芯片U1，IC芯片U1控制變頻LED驅動電源高功率輸出，LED負載高亮照明；當傳感器探測到人離開其探測范圍或物體靜止不動時，中央控制系統關閉高亮控制信號，三態變頻控制電路輸出信號給IC芯片U1，IC芯片U1控制變頻LED驅動電源低功率輸出，低亮度照明。

所述高亮控制信號輸入端MDRV接收到中央控制系統發送的高亮控制信號后N秒（本實施例中為3秒，可以根據需要做調整）內，所述PWM信號輸出端輸出的PWM信號逐漸由低占空比變化到高占空比，使所述變頻LED驅動電源輸出功率逐漸升高；所述高亮控制信號消失后M秒（本實施例中為3秒，可以根據需要做調整）內，所述PWM信號輸出端輸出的PWM信號逐漸由高占空比變化到低占空比，使所述變頻LED驅動電源輸出功率逐漸降低，實現燈光逐漸變化的軟啟動。

變頻驅動電路的第二種實施方式參見圖4，采用交流電源AC供電，所述相位轉換晶體管為PNP型三極管Q1，所述交流電源AC依次通過電阻R15、整流二極管D7接所述三極管Q1的發射極；所述三極管Q1的基極分兩路，一路通過電阻R30接所述光電耦合器U5，另一路通過電阻R31接所述整流二極管D7與所述三極管Q1的發射極的結點；所述整流二極管D7與所述三極管Q1的發射極的結點與公共地之間并聯有電容EC2和穩壓二極管Z1；所述三極管Q1的集電極與公共地之間連接有電阻R35，所述電阻R35與三極管Q1的集電極的結點接所述變頻控制端正極LED+。

第二種電路與第一種電路的電路工作原理相同，只是少了穩壓二極管Z2、由電阻R33和電容C10構成的一級積分電路和由電阻R34和電容C9構成的二級積分電路，使電路結構更加簡單，但省略這些電路后，其相應的功能也就消失，適應PWM信號直接控制輸出功率，可以根據產品的設計需求選用。

變頻驅動電路的第三種實施方式參見圖5，采用直流電源DC供電；所述相位轉換晶體管為PNP型三極管Q1，所述直流電源DC通過電阻R15接所述三極管Q1的發射極；所述三極管Q1的基極分兩路，一路通過電阻R30接所述光電耦合器U5，另一路通過電阻R31接所述電阻R15與所述三極管Q1的發射極的結點；所述電阻R15與所述三極管Q1的發射極的結點與公共地之間連接有穩壓二極管Z1；所述三極管Q1的集電極依次串聯有電阻R32、二極管D4、電阻R33、電阻R34和電阻R35，所述電阻R35的另一端接公共地；所述電阻R34和電阻R35的結點接所述變頻控制端正極LED+；所述電阻R32與二極管D4的結點與公共地之間連接有穩壓二極管Z2；所述電阻R33和電阻R34的結點與公共地之間連接有電容C10；所述電阻R34和電阻R35的結點與公共地之間連接有電容C9。

第三種電路的工作原理和第一種電路相同，由于采用直流電源供電，也就省略了整流二極管D7、電容EC2。

本發明的PWM發生電路根據外部中央控制器輸入的開燈控制信號和高亮控制信號, 改變輸出PWM信號的占空比，調整變頻LED驅動電源的輸出功率，使LED負載低功率低亮度運行或高功率高亮度運行，并能夠實現燈光逐漸變化的軟啟動，具有電子元器件少，電路結構簡單，生產成本低，功耗小等優點。

目前常用的相位轉換晶體管有NPN型三極管、PNP型三極管、N型場效應管、P型場效應管等，在本發明中，這些晶體管工作在開關狀態下，可以使用不同類型的器件代換，專業領域的技術人員在不脫離本發明創造宗旨的前提下，所做的電子元器件或電路直接替換或等同變化，均仍屬于本發明創造涵蓋的范圍之內。