專利名稱：多相高頻載波脈寬調(diào)制實現(xiàn)led電流pwm調(diào)光的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED的脈沖寬度(PWM)調(diào)光的實現(xiàn)方式，具體的說是通過調(diào)制高頻脈沖載波電流源的脈沖寬度來實現(xiàn)LED電流PWM調(diào)光的電路。
背景技術(shù)：
大功率LED以其長壽命，高光效，環(huán)境友好等特性成為新一代綠色光源。LED不僅應(yīng)用在傳統(tǒng)的照明場合，替代普通的現(xiàn)有光源，而且更多地應(yīng)用在對調(diào)光要求較高的場合，比如LCD的背光照明。由于LED的色溫會隨著驅(qū)動電流的幅值變化而變化，因此為了保證色溫的一致性，要求在調(diào)光時保持住電流的幅值，通過改變電流的導(dǎo)通時間進行調(diào)光，即常用的PWM調(diào)光方式。由于LED的二極管特性，其導(dǎo)通時需要控制電流的幅值恒定，可以等效 成恒流源。在PWM調(diào)光方式工作時，則可以等效成幅值恒定的脈沖電流源。目前常用的LED的PWM調(diào)光方式進行，輸入側(cè)采用恒壓源提供能量，多路LED負載時，并聯(lián)在同一電壓母線上；同時在LED串中串聯(lián)一個實現(xiàn)恒流控制的線性開關(guān)，如圖I所示。該串聯(lián)恒流源可以通過PWM控制信號，使該線性開關(guān)工作與脈沖恒流源的狀態(tài)，其電流脈沖的幅值由Vref控制。為了降低線性開關(guān)的導(dǎo)通壓降，從而降低損耗，需要通過采樣脈沖電流源的壓降，來自適應(yīng)的調(diào)節(jié)電壓母線的幅值，盡可能使該線性恒流源工作時的壓降最低。但是，由于多路LED負載依靠一個公共的電壓母線提供能量，那么當多串LED的壓降差別較大時，比如導(dǎo)致其中壓降較小的LED串中串聯(lián)的線性恒流源來承受其與具有最大正向壓降LED串的電壓差，導(dǎo)致線性電流源損耗增加。另外，由于要通過檢測線性電流源兩端的電壓來調(diào)節(jié)前級變流器的輸出電壓，電壓檢測電路的輸出信號與對應(yīng)的線性恒流源的距離受到限制，影響前級變流器調(diào)節(jié)的可靠性，另外也增加了信號傳輸和線路連接的困難，并且限制前級驅(qū)動器的獨立性和標準化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以進行高效率自適應(yīng)調(diào)整母線電壓的多相高頻載波脈寬調(diào)制實現(xiàn)LED電流PWM調(diào)光的電路，并且即使用模擬信號也能實現(xiàn)PWM調(diào)光。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種多相高頻載波脈寬調(diào)制實現(xiàn)LED電流PWM調(diào)光的電路，包括輸出濾波電容Col ;該電路還包括前級的受控直流電流源Isl，輸出濾波電容Col并聯(lián)在受控直流電流源Isl的兩端；該電路具有多相輸出的負載LED串LED1、LED2、…、LEDn，各負載LED串分別串聯(lián)一個恒定幅值脈寬可調(diào)的脈沖電流源ID1、ID2、…、IDn之后，均并聯(lián)于受控直流電流源Isl的兩端；該電路還包括最低電壓選擇電路和占空比發(fā)生和調(diào)節(jié)電路；最低電壓選擇電路分別接至各負載LED串與其脈沖電流源的中點，用于獲取各脈沖電流源的端電壓VD1、VD2、…、VDn中的最低電壓，最低電壓選擇電路的輸出端接于占空比發(fā)生和調(diào)節(jié)電路的輸入端；占空比發(fā)生和調(diào)節(jié)電路的輸出信號為占空比D，接于各脈沖電流源的控制端。
本發(fā)明中，所述脈沖電流源ID1、ID2、…、IDn是頻率和脈沖幅值可調(diào)的脈沖電流源。本發(fā)明中，所述前級的受控直流電流源Isl是線性受控源，或者是通過輸出電流控制構(gòu)成開關(guān)電路的恒流源。本發(fā)明中，所述占空比發(fā)生 與控制電路的電壓參考信號接到參考電壓Vref。本發(fā)明中，還包括至少一個相移功能電路，設(shè)置于占空比發(fā)生和調(diào)節(jié)電路的輸出端與脈沖電流源IDl、ID2、…、Idn的控制端之間，且通過信號線依次相連。本發(fā)明的受控直流電流源Isl受到調(diào)光信號Vdim的控制。通過調(diào)節(jié)前級恒流源輸出電流，就能夠?qū)崿F(xiàn)母線電壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)，從而獲得最低母線電壓的多相LED的PWM調(diào)光控制技術(shù)，降低導(dǎo)通損耗。各脈沖幅值恒定的脈寬受控的脈沖電流源ID1，ID2，…IDn的端電壓VD1，VD2，…VDn分別進入電壓選擇電路，電壓選擇電路的輸出進入PWM占空比發(fā)生與控制電路，占空比發(fā)生與控制電路的輸出接到所有脈沖電流源ID1，ID2，一IDn的控制端，用來控制ID1，ID2，…IDn的脈沖寬度。本發(fā)明的有益效果與傳統(tǒng)的電壓源作為前置級的PWM調(diào)光策略相比，本發(fā)明的電流源前置電壓自適應(yīng)優(yōu)化PWM調(diào)光控制電路的有益效果是(I)前級恒流源與后級PWM控制電路之間除了功率連接外，無額外的信號電路連接，控制間單；(2)后級PWM脈沖恒流源的平均端電壓自適應(yīng)獲得最小值，減少導(dǎo)通損耗。(3)無需PWM調(diào)光信號就能實現(xiàn)LED的PWM調(diào)光；采用模擬方式實現(xiàn)PWM調(diào)光功能，成本低；(4)采用多路輸出的恒流源就可以實現(xiàn)多路PWM調(diào)光控制，并只用一路調(diào)光信號。


圖I為傳統(tǒng)的電壓源前置的電壓自適應(yīng)PWM調(diào)光控制電路。圖2為本發(fā)明提出的電流源前置電壓自適應(yīng)多相LED的PWM調(diào)光控制電路。圖3為調(diào)光彳目號Vdim與占空比D不意圖。圖4為本發(fā)明提出的電流源前置電壓自適應(yīng)多相LED的PWM調(diào)光控制電路。圖5為一種占空比相移邏輯示意圖。圖6為端電壓自適應(yīng)閉環(huán)控制的多相PWM調(diào)光控制電路。圖I為受控直流電流源Isl的一種電路實現(xiàn)方式。
具體實施例下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案進行具體闡述。圖6是本發(fā)明中的端電壓自適應(yīng)控制的多相PWM調(diào)光一種實施方式。該多相高頻載波脈寬調(diào)制實現(xiàn)LED電流PWM調(diào)光的電路，包括輸出濾波電容Col ；該電路還包括前級的受控直流電流源Isl，輸出濾波電容Col并聯(lián)在受控直流電流源Isl的兩端；該電路具有多相輸出的負載LED串LED1、LED2、…、LEDn，各負載LED串分別串聯(lián)一個恒定幅值脈寬可調(diào)的脈沖電流源ID1、ID2、…、IDn之后，均并聯(lián)于受控直流電流源Isl的兩端；該電路還包括最低電壓選擇電路和占空比發(fā)生和調(diào)節(jié)電路；最低電壓選擇電路分別接至各負載LED串與其脈沖電流源的中點，用于獲取各脈沖電流源的端電壓VD1、VD2、…、VDn，最低電壓選擇電路的輸出端接于占空比發(fā)生和調(diào)節(jié)電路的輸入端；占空比發(fā)生和調(diào)節(jié)電路的輸出信號為占空比D，接于各脈沖電流源的控制端。該實施例中，最低電壓選擇電路包括選擇二極管Dl，D2，"dn,電阻R16 ;所述的PWM占空比發(fā)生與控制電路包含誤差放大器EAl、比較器Compl、RS觸發(fā)器FPl以及輔助電容C12和電阻R15 ;所述的恒定幅值脈寬可調(diào)的脈沖恒流源IDl包含誤差放大器EA2，選擇開關(guān)S11，電流基準Irefl，調(diào)整線性管Ql以及電阻Rll，R12，R13，R14，R18，Rsl和電容Cll ；LED負載LEDl的負端連接到二極管Dl的陰極，同時接到Ql的集電極，Dl的陽極接到電阻R16的一端，同時連接到二極管D2，-Dn的陽極；D2的陰極接到LED2的負端，Dn的陰極連接到LEDn的陰極。電阻R16的另一端連接到誤差放大器EAl的負輸入端，同時連接到C12的一端，C12的另一端連接到電阻R15的一端，R15的另一端連接到EAl的輸出端。EAl的 正輸入端接電壓基準Vref。EAl的輸出接到比較器Compl的負輸入端，Compl的正輸入端接鋸齒波信號源，比較器Compl的輸出側(cè)接RS觸發(fā)器FPl的S端，F(xiàn)Pl的輸出端同時接到開關(guān)S12和Sll的控制端。Sll的一端接地，另一端接誤差放大器EA2的正輸入端和電阻R14的一端，電阻R13并聯(lián)在Sll的兩端。電阻R14的另一端接電流基準Iref。誤差放大其EA2的負輸入端接到電容Cll的一端和R18的一端，Cll的另一端接到電阻Rll的一端，電阻Rll的另一端同時連接到EA2的輸出端和電阻R12的一端。R12的另一端接到Ql的基極，Ql的射極接到采樣電阻Rsl的一端和R18的另一端，Rsl的另一端接地。該實施方式中的Ql可以是雙極性晶體管，也可以是場效應(yīng)晶體管。其余幅值恒定脈寬可調(diào)的脈沖恒流源與其他幅值恒定脈寬可調(diào)的脈沖恒流源I結(jié)構(gòu)相同，不再贅述。圖7是受控直流恒流源的一種實施方式。輸入源Vin的正端接到開關(guān)管S的一端，S的另一端接二極管D的陰極，同時接到電感Ld—端，二極管D的陽極接到輸入地。電感L的另一端接到輸出電容Co的一端，Co的另一端接到輸入地；負載并聯(lián)在Co的兩端；電感電流的采樣信號接到控制器的Rsen端，調(diào)光信號接到控制其Iref端，輸出D接到S的控制端。應(yīng)當注意，在說明本發(fā)明的某些特征或者方案時所使用的特殊術(shù)語不應(yīng)當用于表示在這里重新定義該術(shù)語以限制與該術(shù)語相關(guān)的本發(fā)明的某些特定特點、特征或者方案?？傊?，不應(yīng)當將在隨附的權(quán)利要求書中使用的術(shù)語解釋為將本發(fā)明限定在說明書中公開的特定實施例，除非上述詳細說明部分明確地限定了這些術(shù)語。因此，本發(fā)明的實際范圍不僅包括所公開的實施例，還包括在權(quán)利要求書之下實施或者執(zhí)行本發(fā)明的所有等效方案。
權(quán)利要求
1.一種多相高頻載波脈寬調(diào)制實現(xiàn)LED電流PWM調(diào)光的電路，包括輸出濾波電容Col ；其特征在于，該電路還包括前級的受控直流電流源Isl，輸出濾波電容Col并聯(lián)在受控直流電流源Isl的兩端；該電路具有多相輸出的負載LED串LEDl、LED2、…、LEDn，各負載LED串分別串聯(lián)一個恒定幅值脈寬可調(diào)的脈沖電流源ID1、ID2、…、IDn之后，均并聯(lián)于受控直流電流源Isl的兩端； 該電路還包括最低電壓選擇電路和占空比發(fā)生和調(diào)節(jié)電路；最低電壓選擇電路分別接至各負載LED串與其脈沖電流源的中點，用于獲取各脈沖電流源的端電壓VD1、VD2、…、VDn中的最低電壓，最低電壓選擇電路的輸出端接于占空比發(fā)生和調(diào)節(jié)電路的輸入端沾空比發(fā)生和調(diào)節(jié)電路的輸出信號為占空比D，接于各脈沖電流源的控制端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其特征在于，所述脈沖電流源ID1、ID2、…、IDn是頻率和脈沖幅值可調(diào)的脈沖電流源。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其特征在于，所述前級的受控直流電流源Isl是線性受控源，或者是通過輸出電流控制構(gòu)成開關(guān)電路的恒流源。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任意一項中所述的電路，其特征在于，還包括至少一個設(shè)置于占空比發(fā)生和調(diào)節(jié)電路的輸出端與脈沖電流源ID1、ID2、…、Idn的控制端之間的相移功能電路，并通過信號線依次相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及LED的PWM調(diào)光技術(shù)，旨在提供一種多相高頻載波脈寬調(diào)制實現(xiàn)LED電流PWM調(diào)光的電路。該電路中輸出濾波電容并聯(lián)在受控直流電流源兩端；該電路具有多相輸出的負載LED串，各負載LED串分別串聯(lián)一個恒定幅值脈寬可調(diào)的脈沖電流源之后，均并聯(lián)于受控直流電流源兩端；最低電壓選擇電路分別接至各負載LED串與其脈沖電流源的中點，用于獲取各脈沖電流源的端電壓中的最低電壓，最低電壓選擇電路的輸出端接于占空比發(fā)生和調(diào)節(jié)電路的輸入端；占空比發(fā)生和調(diào)節(jié)電路的輸出接于各脈沖電流源的控制端。本發(fā)明無額外的信號電路連接，控制簡單；平均端電壓自適應(yīng)獲得最小值，減少導(dǎo)通損耗。采用模擬方式實現(xiàn)PWM調(diào)光功能，成本低。
文檔編號H05B37/02GK102802325SQ20121033277
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者吳新科 申請人:浙江大學