一種LED調光控制電路及調光控制方法與流程

本發明涉及led控制領域，尤其涉及一種led調光控制電路及調光控制方法。

背景技術：

隨著節能減排和綠色環保意識的不斷增強，led照明的市場迅速擴大，替換了原有的白熾燈市場。如果想對led照明用燈亮度進行調光，最常用的亮度控制方式就是采用可控硅調光方式以及pwm調光方式。以上兩種調光方式都需要增加一定的外部器件，可控硅調光需要增加可控硅斬波器件以及芯片增加的可控硅檢測端口；pwm調光則需要增加pwm信號發生芯片配合。

以上的所述的兩種調光方式需要增加一定的配合器件才能實現調光目的，從而使led控制系統復雜化，成本也隨之增加。

技術實現要素：

發明目的：為了簡單方便地調節led照明用燈亮度，本發明提供一種led調光控制電路。

本發明的另一目的是提供一種led調光控制方法。

技術方案：一種led調光控制電路，包括電源開關、方波輸出電路、計數器、初級電流峰值檢測電路、驅動電路、第一開關管m1及檢流電阻r2，所述方波輸出電路用于根據電源開關動作產生方波信號；所述計數器用于累計方波的個數并輸出二進制信號；所述計數器的輸出端連接初級電流峰值檢測電路的輸入端；所述初級電流峰值檢測電路包括基準電壓選擇器和檢測比較器；基準電壓選擇器用于根據二進制信號選擇基準電壓，檢測比較器的同向輸入端接基準電壓選擇器的輸出端，檢測比較器的輸出端接驅動電路的輸入端，驅動電路的輸出端連接第一開關管m1柵極，第一開關管m1源極接檢流電阻r2一端，檢流電阻r2另一端接負載；第一開關管m1的源極與檢流電阻r2的連接處引出檢測信號線接至檢測比較器的反向輸入端。

進一步的，還包括開關頻率占空比控制電路，所述開關頻率占空比控制電路用于根據二進制信號調整開關管的通斷時間；開關頻率占空比控制電路包括占空比選擇器和電流計算器，所述占空比選擇器用于根據二進制信號選擇占空比，占空比選擇器的輸出端接電流計算器的輸入端，所述電流計算器包括第二開關管m2、第三開關管m3、第一電流源a1、第二電流源a2及電容c1，第二開關管m2的漏極連接第一電流源a1，第二開關管m2的柵極與第三開關管m3的柵極連接，第二開關管m2的源級與第三開關管m3的漏極均與電容c1的一端連接，第三開關管m3的源級通過第二電流源a2與電容c1的另一端連接；第二開關管m2的源級為電流計算器的輸出端，且與驅動電路的輸入端連接。

進一步的，所述計數器包括計數電路和編碼器，所述計數電路用于累加方波輸出電路輸出的方波信號，所述編碼器將累加結果編譯成二進制信號。

進一步的，所述基準電壓選擇器為數據選擇器，數據選擇器包括選擇控制端、輸入端和輸出端，選擇控制端接二進制信號，輸入端輸入不同的基準電壓，輸出端用于輸出選擇的基準電壓。

進一步的，所述占空比選擇器為數據選擇器，數據選擇器包括選擇控制端、輸入端和輸出端，選擇控制端接二進制信號，輸入端輸入不同的占空比，輸出端用于輸出選擇的占空比并將占空比傳遞給電流計算器。

一種led調光控制方法，包括以下步驟：

(1)方波電路根據電源開關動作輸出方波信號，計數器對方波信號的方波個數進行計數，并將方波個數轉換為二進制信號；

(2)所述二進制信號傳輸給初級峰值電流檢測電路中的基準電壓選擇器，基準電壓選擇器根據二進制信號選擇不同的基準電壓輸出，檢測比較器采集檢流電阻上的壓降，并將所述檢流電阻上的壓降與基準電壓進行比較，若檢流電阻上的壓降大于基準電壓，則控制驅動器關斷開關管；若檢測電流上的壓降高于基準電壓，則控制驅動器開通開關管。

進一步的，還包括控制占空比的步驟：所述二進制信號同時傳輸給開關頻率占空比電路中的占空比選擇器，占空比選擇器根據二進制信號選擇不同的占空比，電流計算器根據檢流電阻上的壓降計算導通時間，并根據占空比與導通時間計算整個開關周期的時間，根據導通時間以及開關周期的時間控制驅動器開斷開關管。

進一步的，所述方波電路產生方波的方法為：設定第一閾值和第二閾值，且第一閾值小于第二閾值，從電壓低于第一閾值后至再次上升高于第二閾值，輸出有效方波。

有益效果：相比較現有技術，本發明提供的一種led調光控制電路，簡化了現有的調光系統，降低了led調光控制系統的成本；通過初級電流峰值檢測電路和開關頻率占空比控制電路綜合調節輸出電流的大小，從而調節負載led的亮度，根據需要增加或降低led亮度，起到節能環保的效果。

本發明提供的一種led調光控制方法，通過根據電源開關動作的頻率設定不同的基準電壓，利用檢測比較器將檢測電壓與基準電壓相比較控制開關管的通斷以調節輸出電流的大小，從而達到調節led亮度的目的，方法簡單，容易操作。利用開關頻率占空比選擇電路選擇不同的占空比起到輔助效果，使控制更加準確，效果更好。

附圖說明

圖1為本發明中led調光控制電路的原理框圖；

圖2為本發明中方波輸出電路輸出方波的原理框圖；

圖3為本發明中初級電流峰值檢測電路的原理框圖；

圖4為本發明中開關頻率占空比控制電路的原理圖；

圖5為本發明中開關頻率占空比控制電路中電容c1上的壓降以及第一開關管的通斷關系圖；

圖6為本發明中計數器的原理框圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。

如圖1所示，led調光控制電路包括電源開關、方波輸出電路、計數器1、初級電流峰值檢測電路2、驅動電路3、第一開關管m1及檢流電阻r2，所述方波輸出電路用于根據電源開關動作產生方波信號，產生方波信號的原理圖見圖2；所述計數器1用于累計方波的個數并輸出二進制信號；所述計數器1的輸出端連接初級電流峰值檢測電路2的輸入端；如圖3所示，所述初級電流峰值檢測電路2包括基準電壓選擇器21和檢測比較器22；基準電壓選擇器21用于根據二進制信號選擇基準電壓，檢測比較器22的同向輸入端接基準電壓選擇器的輸出端，檢測比較器22的輸出端接驅動電路3的輸入端，驅動電路3用于驅動第一開關管m1的通斷，驅動電路3的輸出端連接第一開關管m1柵極，第一開關管m1源極接檢流電阻r2一端，檢流電阻r2另一端接負載；第一開關管m1的源極與檢流電阻r2的連接處引出檢測信號線接至檢測比較器22的反向輸入端。當第一開關管m1開通后檢測比較器22比較基準電壓和檢流電阻r2上的壓降，檢流電阻r2上的壓降隨初級峰值電流的逐漸增大而增大，當其壓降大于檢測比較器22正端的基準電壓時，控制第一開關管m1關斷。

還包括開關頻率占空比控制電路4，如圖4所示，所述開關頻率占空比控制電路4用于根據二進制信號調整第一開關管m1的通斷時間；開關頻率占空比控制電路4包括占空比選擇器41和電流計算器42，所述占空比選擇器41用于根據二進制信號選擇占空比，占空比選擇器41的輸出端接電流計算器42的輸入端，所述電流計算器42包括第二開關管m2、第三開關管m3、第一電流源a1、第二電流源a2及電容c1，第二開關管m2的漏極連接第一電流源a1，第二開關管m2的柵極與第三開關管m3的柵極連接，第二開關管m2的源級與第三開關管m3的漏極均與電容c1的一端連接，第三開關管m3的源級通過第二電流源a2與電容c1的另一端連接；第二開關管m2的源級為電流計算器42的輸出端，且與驅動電路3的輸入端連接，控制第一開關管m1關斷。

開關頻率占空比控制電路4的具體電路工作原理為：所述電流計算器42采樣第一開關管m1導通的時間長度，也就是從第一開關管m1開通后到檢測比較器控制第一開關管m1關斷的那一時間段；通過采樣到的時間以及二進制信號選擇的占空比，計算得到第一開關管m1整個開關的周期的時間，并在相應的時間到達時，控制第一開關管m1導通，以進入下一工作周期。

圖5中的第二開關管m2跟隨第一開關管m1處于相同狀態，當第一開關管m1處于導通狀態時，通過邏輯電路控制第二開關管m2同處于相同的導通狀態。在第一開關管m1導通初期，第二開關管m2開始導通，固定電流源即第一電流源a1通過第二開關管m2對電容c1充電，電容c1壓降從初始值v1開始上升且在第一開關管m1的導通時段內電容c1上的壓降持續上升。當受控于初級電流峰值檢測電路2的第一開關管m1關閉之后，第二開關管m2同樣關閉，電容c1的壓降達到v2；以此同時，第三開關管m3開啟，第三開關管m3對電容c1放點，電容c1壓降由v2值開始下降。由編碼器選擇的不同占空比選擇信號有與之相對應的放電電流源即第二電流源a2，通過第二電流源a2持續放電，當電容c1的壓降降低到v1初始值時，產生控制信號控制第一開關管m1進入導通狀態，以此往復。

比如：在占空比選擇器41選擇了50％占空比時，電路中的充電電流和放電電流相等，根據公式cv＝it，可以得到第一開關管m1的導通時間和關閉時間相等，得到其導通時間占開關周期時間的50％。當占空比選擇器41選擇了其他的占空比時，放電電流改變，c1電容由v2電壓降低到v1的時間改變，其導通時間占開關周期的比例得到改變。

如圖6所示，所述計數器1包括計數電路11和編碼器12，所述計數電路11用于累加方波輸出電路輸出的方波信號，所述編碼器將累加結果編譯成二進制信號。

采用led調光控制電路的led調光控制方法，包括以下步驟：

(1)方波電路根據電源開關動作輸出方波信號，計數器1對方波信號的方波個數進行計數，并將方波個數轉換為二進制信號；

(2)所述二進制信號傳輸給初級峰值電流檢測電路2中的基準電壓選擇器21，基準電壓選擇器21根據二進制信號選擇不同的基準電壓輸出，檢測比較器22采集檢流電阻r2上的壓降，并將所述檢流電阻r2上的壓降與基準電壓進行比較，若檢流電阻r2上的壓降大于基準電壓，則控制驅動器3關斷第一開關管m1；若檢測電流r2上的壓降高于基準電壓，則控制驅動器開通第一開關管m1。

所述二進制信號同時傳輸給開關頻率占空比電路4中的占空比選擇器41，占空比選擇器41根據二進制信號選擇不同的占空比，電流計算器42根據檢流電阻r2上的壓降計算導通時間，并根據占空比與導通時間計算整個開關周期的時間，根據導通時間以及開關周期的時間控制驅動器3開斷第一開關管m1。

所述方波電路產生方波的方法為：設定第一閾值和第二閾值，且第一閾值小于第二閾值，從電壓低于第一閾值后至再次上升高于第二閾值，輸出有效方波。

led調光控制電路通過電源開關控制系統的導通與關斷，方波輸出電路根據電源電壓的升降產生方波信號，計數器1中的計數電路11累計方波信號的高電平次數，將累計得到的信號作為控制信號，編碼器12對控制信號進行編碼，得到對應的二進制信號；初級電流峰值檢測電路2包括基準電壓選擇器21與檢測比較器22，基準電壓選擇器21根據二進制信號選擇對應的基準電壓，檢測比較器22比較檢流電阻r2的電壓以及基準電壓的大小，檢測出高于基準電壓的部分為初級電流的峰值部分；開關頻率占空比控制電路4包括占空比選擇器41和電流計算器42，所述占空比選擇器41根據二進制編碼選擇對應的占空比例，將選擇的占空比例輸入電流計算器42，電流計算器42通過采樣計算導通時間，并根據選擇的占空比例計算開關周期時間。驅動電路3接收初級電流峰值檢測電路2和開關頻率占空比控制電路4輸出的信號，并控制第一開關管m1的開關狀態，包括開關周期和占空比，從而實現對負載led燈亮度的調節。

圖2為本實施例方波信號產生的原理圖，其中第一閾值為vth1，第二閾值為vth2，從電網電壓下降低于第一閾值電壓vth1后，至再次上升高于第二閾值電壓vth2時，輸出有效方波信號。

led驅動電路的輸出電流計算公式為式(1)，其中toff為關斷時間，t為開關周期，a為占空比更改的比例參數，vref為基準電壓，rcs為檢流電阻r2，b為基準電壓更改的比例參數。當式(1)中各項參數保持不變時，系統輸出電流保持恒定。而當電源開關產生開關動作時，方波輸出電路根據開關動作輸出方波信號，計數器累加方波個數，編碼器將信號編制成二進制編碼信號，a、b參數按照對應的二進制編碼信號更改為固定的比例參數，對輸出電流進行調節。

本實施例采用初級電流峰值檢測電路與開關頻率占空比調節電路共同工作，調節led的亮度效果更好。也可以僅采用初級電流峰值檢測電路或者開關頻率占空比控制電路，同樣可以調節led的亮度。

以上所述僅為本發明的一種實例，并不用以限制本發明，凡在本發明原理之上所作的修改，等同替換和改進，均包含在本發明的保護范圍內。