一種基于pam和pwm的led調(diào)光器及其調(diào)光方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于PAM和PWM的LED調(diào)光器，包括MCU、輸入整流濾波電路、功率變換電路、輸出整流濾波電路和反饋控制電路。本發(fā)明還公開了一種基于PAM和PWM的LED調(diào)光器的調(diào)光方法，包括以下步驟：1、輸入整流濾波電路對市電整流濾波，然后經(jīng)由功率變換電路進(jìn)行功率變換；2、所述輸出整流濾波電路對功率變換后波形進(jìn)行整流濾波；3、所述反饋控制電路與所述輸出整流濾波中的電流檢測電阻組成反饋環(huán)，實(shí)現(xiàn)輸出恒流；4、所述MCU通過控制信號實(shí)現(xiàn)輸出脈沖波的脈寬和幅值都可調(diào)。本發(fā)明涉及LED調(diào)光領(lǐng)域，具有通過保持平均電流不變，不改變LED亮度的情況下，通過調(diào)節(jié)脈沖電流的占空比和幅值補(bǔ)償色漂的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】-種基于PAM和PWM的LED調(diào)光器及其調(diào)光方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種LED調(diào)光技術(shù)，特別涉及一種基于PAM和PWM的LED調(diào)光器及其 調(diào)光方法。

【背景技術(shù)】
[0002] LED作為高效、節(jié)能、環(huán)保的照明燈具，越來越多的取代白熾燈等傳統(tǒng)照明燈具。 LED的節(jié)能體現(xiàn)在發(fā)光效率高，且可調(diào)光。目前，LED的調(diào)光方式有兩種：模擬調(diào)光和PWM調(diào) 光。模擬調(diào)光通過改變LED的正向?qū)娏鲗?shí)現(xiàn)調(diào)光，PWM調(diào)光通過調(diào)節(jié)幅值一定占空比 可調(diào)的脈沖波形實(shí)現(xiàn)調(diào)光。模擬調(diào)光由于改變了正向?qū)娏鞔笮?，會引起色漂，PWM調(diào)光 不改變幅值，調(diào)節(jié)的是脈沖寬度，故沒有色漂問題。
[0003] 但是，隨著LED燈具使用時(shí)間的增加，熒光粉老化也會引起色漂，上述兩種調(diào)光無 法避免色漂問題。因此本發(fā)明提出了通過產(chǎn)生脈沖寬度和幅值可調(diào)的脈沖電流，當(dāng)老化產(chǎn) 生色漂時(shí)，通過保持平均電流不變，改變脈沖電流的幅值驅(qū)動LED，可以補(bǔ)償色漂問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于PAM和PWM的 LED調(diào)光器，該LED調(diào)光器可以實(shí)現(xiàn)對因 LED老化等問題引起的色漂進(jìn)行補(bǔ)償。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種應(yīng)用于基于PAM和 PWM的LED調(diào)光器的調(diào)光方法，該調(diào)光方法可以在保證平均電流不變的情況下，通過減小占 空比，提1?輸出電流幅值。
[0006] 本發(fā)明的首要目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于PAM和PWM的LED調(diào)光器，包 括MCU、輸入整流濾波電路、功率變換電路、輸出整流濾波電路和反饋控制電路，所述輸入整 流濾波電路與所述功率變換電路連接，所述功率變換電路又與所述反饋控制電路和所述輸 出整流濾波電路連接，所述MCU與所述反饋控制電路和所述輸出整流濾波電路連接；所述 MCU輸出第一路信號和第二路信號，所述第一路信號是參考信號，輸入到所述反饋控制電路 中誤差放大器的參考輸入端，所述第二路信號是PWM信號用于調(diào)節(jié)所述輸出整流濾波電路 中的開關(guān)管；所述輸入整流濾波電路將AC輸入電壓整流濾波為平滑的直流波形，然后送到 所述功率變換電路，經(jīng)由功率變換電路進(jìn)行功率變換并通過所述功率變換電路中的電子變 壓器傳遞到所述輸出整流濾波電路；然后經(jīng)由所述輸出整流濾波電路進(jìn)行整流濾波得到所 需電壓水平的平滑的直流波形，然后再通過所述輸出整流濾波電路中的開關(guān)管斬波得到脈 沖波形；所述反饋控制電路由驅(qū)動1C和誤差放大器Amp組成并與所述輸出整流濾波中的電 流檢測電阻組成反饋環(huán)，所述反饋控制電路采樣所述輸出整流濾波中的輸出電流，并與所 述MCU輸出的第一路信號一同送入所述誤差放大器Amp兩端，經(jīng)由誤差放大器Amp放大后 送到所述驅(qū)動1C，所述驅(qū)動1C調(diào)節(jié)所述功率變換電路中功率開關(guān)管的占空比，反饋環(huán)實(shí)現(xiàn) 輸出電流恒定，與此同時(shí)可以通過調(diào)節(jié)所述MCU的第一路信號來調(diào)節(jié)輸出電流的幅值，此 夕卜，還可以通過調(diào)節(jié)所述MCU的第二路信號的占空比來調(diào)節(jié)輸出電流波形的占空比。因此， 該調(diào)光器通過兩個(gè)開關(guān)管的聯(lián)調(diào)可以實(shí)現(xiàn)輸出脈沖波的脈寬和幅值都可調(diào)。
[0007] 所述功率變換電路包括電子變壓器T、功率開關(guān)管Q1、二極管D1、電容C1、電阻R1 和電流檢測電阻Rsl。
[0008] 所述輸出整流濾波電路包括二極管D2、電容C2、電阻R2、輸出電容Cout、開關(guān)管 Q2、電流檢測電阻Rs2、電容C3和電壓保持電路。
[0009] 所述反饋控制電路包括驅(qū)動1C和誤差放大器Amp。
[0010] 所述輸入整流濾波電路與所述功率變換電路連接，所述功率變換電路又與所述反 饋控制電路和所述輸出整流濾波電路連接，所述MCU與所述反饋控制電路和所述輸出整流 濾波電路連接；所述MCU輸出第一路信號和第二路信號，所述第一路信號是參考信號，輸入 到所述反饋控制電路中誤差放大器的參考輸入端，所述第二路信號是PWM信號，用于調(diào)節(jié) 所述輸出整流濾波電路中的開關(guān)管；所述輸入整流濾波電路將AC輸入電壓整流濾波為平 滑的直流波形，然后送到所述功率變換電路，經(jīng)由功率變換電路進(jìn)行功率變換并通過所述 功率變換電路中的電子變壓器傳遞到所述輸出整流濾波電路；然后經(jīng)由所述輸出整流濾波 電路進(jìn)行整流濾波得到所需電壓水平的平滑的直流波形，然后再通過所述輸出整流濾波電 路中的開關(guān)管斬波得到脈沖波形；所述反饋控制電路由驅(qū)動1C和誤差放大器Amp組成與所 述輸出整流濾波中的電流檢測電阻組成反饋環(huán)，所述反饋控制電路采樣所述輸出整流濾波 中的輸出電流，并與所述MCU輸出的第一路信號一同送入所述誤差放大器Amp兩端，經(jīng)由誤 差放大器Amp放大后送到所述驅(qū)動1C，所述驅(qū)動1C調(diào)節(jié)所述功率變換電路中功率開關(guān)管的 占空比，反饋環(huán)實(shí)現(xiàn)輸出電流恒定，與此同時(shí)可以通過調(diào)節(jié)所述MCU的第一路信號來調(diào)節(jié) 輸出電流的幅值，此外，還可以通過調(diào)節(jié)所述MCU的第二路信號的占空比來調(diào)節(jié)輸出電流 波形的占空比。
[0011] 因此，上述LED調(diào)光器可以通過MCU產(chǎn)生的第一路信號和第二路信號實(shí)現(xiàn)對LED 驅(qū)動電路輸出電流的幅值和占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，在保證平均電流不變的情況下，通過減小占 空比，提高輸出電流幅值，實(shí)現(xiàn)對色漂的補(bǔ)償。
[0012] 本發(fā)明的另一目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種應(yīng)用于基于PAM和PWM的LED調(diào) 光器的調(diào)光方法，包括如下步驟：
[0013] 步驟一、市電輸入電壓經(jīng)過整流濾波電路得到較平滑的高壓直流電，然后經(jīng)由功 率變換電路進(jìn)行功率變換，功率變換電路由電子變壓器T、功率開關(guān)管Q1、二極管D1、電容 C1、電阻R1、電流檢測Rsl組成，當(dāng)功率開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)，功率變換電路形成閉合回路，電 流流過變壓器T初級繞組，電子變壓器T是反激變壓器，由于電子變壓器T的初級繞組與次 級繞組極性相反，此時(shí)輸出整流濾波電路中的二極管D2反向偏壓而截止，無能量傳送到負(fù) 載，電能轉(zhuǎn)換成磁能存儲在變壓器中，因此在這一步中，功率變換電路工作，輸出整流濾波 電路不工作；其中，二極管D1、電容C1、電阻R1組成吸收回路，用于吸收功率開關(guān)管Q1關(guān) 斷過程中變壓器T漏感產(chǎn)生的尖峰電壓。電流檢測電阻Rsl用于檢測變壓器T初級電感電 流。
[0014] 步驟二、功率變換電路中功率開關(guān)管Q1關(guān)斷時(shí)，功率變換電路不工作，變壓器次 級繞組使輸出整流濾波電路導(dǎo)通工作，步驟一中存儲在變壓器中的磁能轉(zhuǎn)換成電能在輸出 整流濾波電路中釋放，變壓器次級繞組有電流流過，且電流減小，給輸出電容Cout和負(fù)載 供電，電容C2、電阻R2組成RC吸收回路，RC吸收回路用于吸收變壓器產(chǎn)生的尖峰干擾，電 容C3用于濾波，電壓保持電路用于實(shí)現(xiàn)輸出整流濾波電路中電流檢測電阻Rs2兩端電壓在 開關(guān)管關(guān)斷時(shí)保持開通時(shí)的電壓值不變，以使反饋環(huán)在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)不失效。
[0015] 步驟三、反饋控制電路與電流檢測電阻Rs2組成反饋環(huán)，通過電流檢測電阻Rs2上 的電流來控制功率變換電路中的功率開關(guān)管Q1的占空比，實(shí)現(xiàn)輸出電流恒定。
[0016] 步驟四、MCU輸出第一路信號和第二路信號，第一路信號是參考信號，輸入到所述 反饋控制電路中誤差放大器的參考輸入端，用于調(diào)節(jié)輸出恒定電流的幅值；第二路信號是 PWM信號用于調(diào)節(jié)所述輸出整流濾波電路中的開關(guān)管的占空比，將輸出恒定電流斬?cái)?，?shí)現(xiàn) 脈沖電流輸出，因此，可以通過調(diào)節(jié)第二路信號占空比調(diào)節(jié)輸出脈沖電流波形占空比。
[0017] 通過以上步驟的協(xié)調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)輸出電流的占空比和幅值可調(diào)。
[0018] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：
[0019] 1、本發(fā)明的LED調(diào)光器通過MCU產(chǎn)生的第一路信號和第二路信號實(shí)現(xiàn)對LED驅(qū)動 電路輸出電流的幅值和占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，在保證平均電流不變的情況下，通過減小占空比， 提高輸出電流幅值，實(shí)現(xiàn)對色漂的補(bǔ)償。
[0020] 2、本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)輸出電流的占空比和幅值可調(diào)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明一種基于PAM和PWM的LED調(diào)光器的較佳實(shí)施方式的框圖。
[0022] 圖2是本發(fā)明一種基于PAM和PWM的LED調(diào)光器的輸出電流波形。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。
[0024] 實(shí)施例
[0025] 如圖1所示，一種基于PAM和PWM的LED調(diào)光器包括輸入整流濾波電路1、功率變 換電路2、輸出整流濾波電路3、反饋控制電路4和MCU5。市電輸入電壓經(jīng)過整流濾波電路 1得到較平滑的高壓直流電，然后經(jīng)由功率變換電路2進(jìn)行功率變換，功率變換電路2由電 子變壓器T、功率開關(guān)管Q1、二極管D1、電容C1、電阻R1、電流檢測Rsl組成，當(dāng)功率開關(guān)管 Q1導(dǎo)通時(shí)，功率變換電路2形成閉合回路，電流流過變壓器T初級繞組，電子變壓器T是反 激變壓器，由于電子變壓器T的初級繞組與次級繞組極性相反，此時(shí)輸出整流濾波電路中 的二極管D2反向偏壓而截止，無能量傳送到負(fù)載，電能轉(zhuǎn)換成磁能存儲在變壓器中，因此 在這一步中，功率變換電路工作，輸出整流濾波電路不工作；其中，二極管D1、電容C1、電阻 R1組成吸收回路，用于吸收功率開關(guān)管Q1關(guān)斷過程中變壓器T漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，電流 檢測電阻Rsl用于檢測變壓器T初級電感電流。
[0026] 功率變換電路2中功率開關(guān)管Q1關(guān)斷時(shí)，變壓器次級回路即輸出整流濾波電路3 導(dǎo)通，存儲在變壓器中的磁能轉(zhuǎn)換成電能釋放，變壓器次級繞組有電流流過，且電流減小， 給輸出電容Cout和負(fù)載供電，電容C2、電阻R2組成RC吸收回路，同樣用于吸收變壓器產(chǎn) 生的尖峰干擾，電容C3用于濾波，電壓保持電路用于實(shí)現(xiàn)輸出整流濾波電路中電流檢測電 阻Rs2兩端電壓在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)保持開通時(shí)的電壓值不變，以使反饋環(huán)在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)不 失效。
[0027] 反饋控制電路4與輸出整流濾波電路3中電流檢測電阻Rs2組成反饋環(huán)，通過電 流檢測電阻Rs2上的電流來控制功率變換電路2中的功率開關(guān)管Q1的占空比，實(shí)現(xiàn)輸出電 流恒定。
[0028] MCU5輸出第一路信號和第二路信號，第一路信號是參考信號，輸入到所述反饋控 制電路4中的誤差放大器的參考輸入端，用于調(diào)節(jié)輸出恒定電流的大小或幅值；第二路信 號是PWM信號，用于調(diào)節(jié)所述輸出整流濾波電路中的開關(guān)管的占空比，將輸出恒定電流斬 斷，實(shí)現(xiàn)脈沖電流輸出，因此，可以通過調(diào)節(jié)第二路信號占空比調(diào)節(jié)輸出脈沖電流波形占空 比。
[0029] 如圖2所示，是輸出電流波形圖，輸出電流從占空比D1變換到占空比D2的這一變 換過程中，電流幅值保持i 1不變，占空比改變，這一調(diào)節(jié)過程是通過調(diào)節(jié)MCU輸出的第二路 信號實(shí)現(xiàn)的。
[0030] 輸出電流從幅值il變換到幅值i2的這一變換過程中，電流占空比保持D2不變， 幅值改變，這一調(diào)節(jié)過程是通過調(diào)節(jié)MCU5輸出的第一路信號實(shí)現(xiàn)的。
[0031] 在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以直接跳過第二步，通過同時(shí)調(diào)節(jié)MCU5輸出的第一路信號 和第二路信號，同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸出電流幅值和占空比的調(diào)節(jié)。
[0032] 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于PAM和PWM的LED調(diào)光器，其特征在于，包括MCU、輸入整流濾波電路、功率 變換電路、輸出整流濾波電路和反饋控制電路，所述輸入整流濾波電路與所述功率變換電 路連接，所述功率變換電路分別與所述反饋控制電路和所述輸出整流濾波電路連接，所述 MCU與所述反饋控制電路和所述輸出整流濾波電路連接；所述MCU輸出第一路信號和第二 路信號，所述第一路信號是參考信號，輸入到所述反饋控制電路中誤差放大器的參考輸入 端，所述第二路信號是PWM信號用于調(diào)節(jié)所述輸出整流濾波電路中的開關(guān)管；所述輸入整 流濾波電路將AC輸入電壓整流濾波為平滑的直流波形，然后送到所述功率變換電路，經(jīng)由 功率變換電路進(jìn)行功率變換并通過所述功率變換電路中的電子變壓器傳遞到所述輸出整 流濾波電路；然后經(jīng)由所述輸出整流濾波電路進(jìn)行整流濾波得到所需電壓水平的平滑的直 流波形，然后再通過所述輸出整流濾波電路中的開關(guān)管斬波得到脈沖波形；所述反饋控制 電路包括驅(qū)動1C和誤差放大器Amp，所述所述反饋控制電路與所述輸出整流濾波中的電流 檢測電阻組成反饋環(huán)，所述反饋控制電路采樣所述輸出整流濾波中的輸出電流，并與所述 MCU輸出的第一路信號一同送入所述誤差放大器Amp兩端，經(jīng)由誤差放大器Amp放大后送到 所述驅(qū)動1C，所述驅(qū)動1C調(diào)節(jié)所述功率變換電路中功率開關(guān)管的占空比，反饋環(huán)用于保持 輸出電流恒定，通過調(diào)節(jié)所述第一路信號來調(diào)節(jié)輸出電流的幅值，通過調(diào)節(jié)所述第二路信 號的占空比來調(diào)節(jié)輸出電流波形的占空比。
2. 如要求1所述的一種基于PAM和PWM的LED調(diào)光器，其特征在于：所述功率變換電 路包括電子變壓器（T)、功率開關(guān)管（Q1)、二極管（D1)、電容（C1)、電阻（R1)和電流檢測電 阻（Rsl)。
3. 如要求1所述的一種基于PAM和PWM的LED調(diào)光器，其特征在于：所述輸出整流濾 波電路包括二極管（D2)、電容（C2)、電阻（R2)、輸出電容（Cout)、開關(guān)管（Q2)、電流檢測電 阻（Rs2)、電容（C3)和電壓保持電路。
4. 如要求1所述的一種基于PAM和PWM的LED調(diào)光器，其特征在于：所述反饋控制電 路包括驅(qū)動1C和誤差放大器（Amp)。
5. -種應(yīng)用于要求1所述的基于PAM和PWM的LED調(diào)光器的調(diào)光方法，其特征在于，包 括如下步驟： 步驟一、市電輸入電壓經(jīng)過整流濾波電路得到較平滑的高壓直流電，然后經(jīng)由功率變 換電路進(jìn)行功率變換，功率變換電路由電子變壓器（T)、功率開關(guān)管（Q1)、二極管（D1)、電 容（C1)、電阻（R1)、電流檢測（Rsl)組成，當(dāng)功率開關(guān)管（Q1)導(dǎo)通時(shí)，功率變換電路形成閉 合回路，電流流過變壓器（T)初級繞組，電子變壓器（T)是反激變壓器，由于電子變壓器（T) 的初級繞組與次級繞組極性相反，此時(shí)輸出整流濾波電路中的二極管（D2)反向偏壓而截 止，無能量傳送到負(fù)載，電能轉(zhuǎn)換成磁能存儲在變壓器中，因此在這一步中，功率變換電路 工作，輸出整流濾波電路不工作；其中，二極管（D1)、電容（C1)、電阻（R1)組成吸收回路，用 于吸收功率開關(guān)管（Q1)關(guān)斷過程中變壓器（T)漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，電流檢測電阻（Rsl) 用于檢測變壓器（T)初級電感電流； 步驟二、功率變換電路中功率開關(guān)管（Q1)關(guān)斷時(shí)，功率變換電路不工作，變壓器次級 繞組使輸出整流濾波電路導(dǎo)通工作，步驟一中存儲在變壓器中的磁能轉(zhuǎn)換成電能在輸出整 流濾波電路中釋放，變壓器次級繞組有電流流過，且電流減小，給輸出電容（Cout)和負(fù)載 供電，電容（C2)、電阻（R2)組成RC吸收回路，RC吸收回路用于吸收變壓器產(chǎn)生的尖峰干 擾，電容（C3)用于濾波，電壓保持電路用于實(shí)現(xiàn)檢測電路兩端電壓在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)保持開 通時(shí)的電壓值不變； 步驟三、反饋控制電路與電流檢測電阻（Rs2)組成反饋環(huán)，通過電流檢測電阻（Rs2)上 的電流來控制功率變換電路中的功率開關(guān)管（Q1)的占空比，使輸出電流恒定； 步驟四、MCU輸出第一路信號和第二路信號，第一路信號是參考信號，輸入到所述反饋 控制電路中誤差放大器的參考輸入端，用于調(diào)節(jié)輸出恒定電流的大?。坏诙沸盘柺荘WM 信號用于調(diào)節(jié)所述輸出整流濾波電路中的開關(guān)管的占空比，將輸出恒定電流斬?cái)?，輸出脈 沖電流，通過調(diào)節(jié)第二路信號占空比調(diào)節(jié)輸出脈沖電流波形占空比。
【文檔編號】H05B37/02GK104159367SQ201410369800
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】吳玉香, 尚俊, 文尚勝 申請人:華南理工大學(xué)