基于mcu的led分段式交替導通電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電路設計領域，特別是涉及MCU智能控制、高邊驅動電路及恒流電路，具體涉及一種基于MCU的LED分段式交替導通電路。
【背景技術】
[0002]由于LED具有單向導通、反向耐壓低、需恒流驅動的特點，因此需要由AC/DC電源變換器將交流電轉換成直流電進行供電，其中采用開關電源技術的驅動器成為主流，但開關電源需要用到大容量的電解電容、變壓器等儲能元件。因LED燈具空間的局限及工作時的高溫狀態，使得電解電容的壽命縮短，成為燈具壽命的短板。
[0003]業界為了克服這一問題，各種高壓線性驅動電路應運而生，目前主要有單段式和多段式驅動電路之分，單段式因LED導通門檻電壓，造成LED導通時間短，光效和功率因數低；多段式一般通過電子開關的控制跟隨輸入電壓波形分別投入LED燈串，提高功率因數和光效，但也存在著一部分LED燈串導通時間長而另外一些燈串導通時間短，造成導通時間長的LED燈串優先光衰的問題。
【實用新型內容】
[0004]發明目的:針對現有技術中存在的不足，本實用新型的目的是提供一種基于MCU的LED分段式交替導通電路，電路結構簡單，控制方便，效率高。
[0005]技術方案:為了實現上述發明目的，本實用新型采用的技術方案為:
[0006]一種基于MCU的LED分段式交替導通電路，包括將正弦交流電轉換為脈動直流電的整流電路、檢測輸入電壓瞬時值的電壓檢測電路、為MCU提供電源的供電電路、受MCU控制的電子開關、保持回路電流基本穩定的恒流電路和多段LED燈串；所述多段LED燈串與恒流電路串聯后接到整流電路的輸出端，每段LED燈串都并聯有電子開關，在MCU的控制下，隨時接入或斷開電路，實現LED燈串的分段點亮；所述檢測電路連接在整流電路的輸出端，檢測電路的輸出端接到MCU的A/D轉換輸入端，由MCU檢測輸入電壓的瞬時值，以確定電子開關的接通與關斷，由此控制LED燈串的點亮順序；所述恒流電路由場效應管及取樣電阻配合MCU實現，MCU采集取樣電阻上的反饋電壓并根據電壓值輸出PMW信號，控制場效應管導通的時間，實現恒流目的；供電電路接到整流電路的輸出端，為MCU提供電源。
[0007]所述的MCU檢測過零點，控制電子開關使得LED燈串在相鄰兩個周期內的導通順序相反，實現LED燈串的均衡發光。
[0008]所述電子開關選用雙極型三極管、場效應三級管或電子繼電器。
[0009]所述多段LED燈串為3段以上LED燈串，每個LED燈串均由不少于3個LED燈串聯而成。
[0010]所述的基于MCU的LED分段式交替導通電路的驅動方法，包括:
[0011]1)通電電后，MCU的K1、K2、…Kn及PWM端口輸出低電平，使得電子開關Q1、Q2、…Qn全部處于關斷狀態，T1也關斷，全部LED燈串上無電流通過，不發光；
[0012]2) MCU的A/Dl端口檢測輸入電壓，當電壓過零信號出現后，K1端口輸出低電平使電子開關Q1保持關斷，Κ2至Kn端口輸出高電平使電子開關Q2至Qn開關接通，隨著輸入電壓瞬時值的升高，第一段LED燈串流過電流發光；當輸入電壓瞬時值升高到VI時，K2端口輸出低電平使電子開關Q2斷開，第一段LED燈串和第二段LED燈串上流過電流發光；當輸入電壓瞬時值升高到V2時，K3端口輸出低電平使電子開關Q3斷開，第一段LED燈串、第二段LED燈串和第三段LED燈串上流過電流發光；依此類推，當輸入電壓瞬時值升高到Vn-1時，Kn端口輸出低電平使電子開關Qn斷開，全部LED燈串上流過電流發光；當輸入電壓瞬時值從最大值下降到Vn-Ι時，Kn端口輸出高電平使電子開關Qn閉合，第η段LED燈串上不通過電流不發光；當輸入電壓瞬時值從最大值下降到Vn-2時，Kn-Ι端口輸出高電平使電子開關Qn-Ι閉合，第η段LED燈串和第η-l段LED燈串上不通過電流不發光；依此類推，當輸入電壓瞬時值下降到VI時，K2端口輸出高電平使電子開關Q2閉合，只有第一段LED燈串流過電流發光；隨著輸入電壓瞬時值的降低，第一段LED燈串也會因為兩端電壓低于導通電壓閾值而不發光；
[0013]3)當檢測到第二個過零點時，K1端口輸出高電平使電子開關Q1閉合，Kn端口輸出低電平使電子開關Qn開關斷開，隨著輸入電壓瞬時值的升高，第η段LED燈串流過電流發光；當輸入電壓瞬時值達到VI時，Kn-Ι端口輸出低電平使電子開關Qn-Ι斷開，第η段LED燈串和第η-l段LED燈串流過電流發光；依次類推，當輸入電壓瞬時值升高到Vn時，K1端口輸出低電平使電子開關Q1斷開，第一段LED燈串流過電流發光；當輸入電壓瞬時值從最大下降到Vn時，K1端口輸出高電平時電子開關Q1閉合，第一段LED燈串沒有電流不發光；當輸入瞬時電壓下降到Vn-Ι時，K2端口輸出高電平使電子開關Q2閉合，第一段LED燈串和第二段LED燈串沒有電流不發光，依次類推，當輸入電壓瞬時值降到VI時，Kn-Ι端口輸出高電平時電子開關Qn-Ι閉合，第η-l段LED燈串沒有電流不發光；隨著輸入電壓瞬時值的降低，第η段LED燈串因為兩端電壓低于導通閾值不發光；
[0014]4)按照以上步驟循環，實現各段LED燈串輪流交替導通。
[0015]有益效果:與現有技術相比，本實用新型的優點包括:
[0016]1)本實用新型的電路全部由半導體器件和電阻構成，其使用壽命與LED壽命相匹配，能夠達到5萬小時以上。
[0017]2)本實用新型在MCU的控制下，實現了 LED燈串的輪流交替導通，使得每顆LED燈珠的發光時間一致，克服了其他分段驅動電路各LED燈珠導通時間不一致而導致的部分燈珠提前光衰的弊病。
[0018]3)本實用新型采用微處理器作為控制器件，比單純采用電阻分壓的方式更精確地控制電子開關的開關電壓。
[0019]4)本實用新型具有定時降功調光功能。
[0020]5)本實用新型具有通信接口，可以與控制系統級聯，實現集中控制。
【附圖說明】
[0021]圖1是基于MCU的LED分段式交替導通電路的結構圖；
[0022]圖2是LED分段式交替導通電路的驅動過程圖；
[0023]圖3是LED分段式交替導通電路的驅動效果示意圖；
[0024]圖4是典型的基于MCU的LED分段式交替導通電路的結構圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0026]實施例1
[0027]如圖1所示，基于MCU的LED分段式交替導通電路，包括整流電路1，供電電路2、檢測電路3、MCU 4、恒流電路5、η段LED燈串以及相對應的η個電子開關，η為不小于2的整數，η段LED燈串包括第一段LED燈串6、第二段LED燈串7、…、第η段LED燈串12 ;n個電子開關包括電子開關Q1 9、電子開關Q2 10、…、電子開關Qn 11。η段LED燈串與丨旦流電路5串聯后接到整流電路1的輸出端，每段LED燈串都并聯有電子開關，可以在MCU4的控制下，隨時接入或斷開電路，實現LED燈串的分段點亮。整流電路1采用橋式整流電路，其輸出端連接在恒流電路5、多段LED燈串構成的電路兩端。檢測電路3連接在整流電路1的輸出端，其輸出端接到MCU4的A/D轉換輸入端，由MCU4檢測輸入電壓的瞬時值，以確定電子開關的接通與關斷，由此控制LED燈串的點亮順序。電子開關可以是雙極型三極管或場效應管，也可以選用任何可以控制的電子開關。三極管基極連接MCU的對應輸出端，三極管的集電極和發射極分別連接到LED燈串的兩端。恒流電路5由場效應管T1及取樣電阻R4配合MCU實現，MCU采集R4上的反饋電壓并根據其值輸出PMW信號，控制T1導通的時間，實現恒流目的。
[0028]基于MCU的LED分段式交替導通電路的驅動方法，可以實現多段LED燈串的輪流交替導通，流程圖見圖2和圖3，過程如下:
[0029]1)上電后，MCU的K1、K2、…Κη及PWM端口輸出低電平，使得電子開關Q1、Q2、…Qn全部處于關斷狀態，T1也關斷，全部LED燈串上無電流通過，不發光。
[0030]2)MCU的A/D1端口檢測輸入電壓，當電壓過零信號出現后，K1端口輸出低電平使Q1開關9保持關斷，K2至Κη端口輸出高電平使Q2至Qn開關接通，隨著輸入電壓瞬時值的升高，第一段LED燈串6流過電流發光；當輸入電壓瞬時值升高到VI時，K2端口輸出低電平使Q2開關10斷開，第一段LED燈串6和第二段LED燈串7上流過電流發光；當輸入電壓瞬時值升高到V2時，K3端口輸出低電平使Q3開關斷開，第一段LED燈串6、第二段LED燈串7和第三段LE