专利名称：单级电源led恒流驱动pwm输入调光电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及LED驱动领域，尤其是指一种单级电源LED恒流驱动PWM输入调光电路。
背景技术：
现有的LED调光电源电路主要为两种形式:如
图1，交流电AC经过单级电源转化成恒定的直流电DC电压。恒定直流电DC电压再次通过降压型电路进行PWM控制电路输出电流对LED进行调光、开启、关闭。如图2，交流电AC经过单级电源转化成恒定的直流电DC电压。恒定直流电DC电压再次通过升压型电路进行PWM控制电路输出电流对LED进行调光、开启、关闭。可见，传统LED调光电源电路有下述缺点:1、采用的两级电路对LED进行恒流驱动并且PWM调光，电路复杂成本高。2、两级电路损耗比较大，整体效率比较低，温升高。不利产品高效节能。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服了上述缺陷，提供一种单级电源LED恒流驱动PWM输入调光电路。本实用新型的目的是这样实现的:一种单级电源LED恒流驱动P丽输入调光电路，它包括输入电源模块、电源控制模块、隔离功率转换模块、PWM输入电流调整模块、软启动模块、输出开关控制模块及恒流反馈模块；所述输入电源模块设有交流输入端，输入电源模块与电源控制模块及隔离功率转换模块相连；所述隔离功率转换模块设有用于给各模块供电的供电输出端及用于恒流电压输出端，隔离功率转换模块与电源控制模块、恒流反馈模块相连；所述电源控制模块与隔离功率转换模块相连，电源控制模块还连接恒流反馈模块及软启动模块；所述PWM输入电流调整模块设有PWM控制信号输入端，PWM输入电流与恒流反馈模块相连；所述输出开关控制模块设有开关信号输入端及直流输出端；所述输入电源模块，用于输入交流电后进行整流滤波后送至隔离功率变换模块；所述电源控制模块，用于产生脉宽调制信号控制隔离功率变换模块的输出；所述隔离功率变换模块，用于对输入电源模块的电压隔离变换形成各模块的供电输出及驱动LED的恒流电压输出；所述PWM输入电流调整模块，用于根据输入的PMW控制信号输出调整恒流反馈模块进而调整电源控制模块来改变隔离功率转换模块的恒流电压输出，使得不同占空比的PMW控制信号下隔离功率转换模块的恒流电压输出均为相同比例的电流；所述软启动模块，用于使得隔离功率转换模块启动时恒流电压输出缓慢上升；所述输出开关控制模块，用于根据输入的开关信号，控制恒流电压输出的开启和关闭；[0017]所述恒流反馈模块，用于根据隔离功率转换模块的恒流电压输出及PWM输入电流调整模块的调整信号，输出恒流控制信号至电源控制模块通过脉宽调制进而调整隔离功率转换模块提供所需的恒流输出；上述结构中，所述PWM输入电流调整模块包括依次连接的电流调整反馈单元、PWM积分转换单元及PWM隔离单元，其中电流调整反馈单元与恒流反馈模块相连，PWM隔离单元与隔离功率转换模块相连并设有PWM控制信号输入端，；上述结构中，它还包括恒压反馈模块，所述恒压反馈模块与隔离功率转换模块、电源控制模块及输出开关控制模块相连；所述恒压反馈模块，用于根据隔离功率转换模块的恒流电压输出及输出开关控制模块的待机信号，在空载时输出电压控制信号至控制电源控制模块通过脉宽调制调整隔离功率转换模块限制其恒流电压输出；所述输出开关控制模块还用于在空载时输出待机信号至恒压反馈模块控制电源控制模块通过脉宽调制调整隔离功率转换模块的恒流电压输出至最小；最佳的，所述恒压反馈模块包括相连的恒压反馈单元及恒压取样单元，其中恒压反馈单元还与电源控制模块、隔离功率变换模块的供电输出端及输出开关控制模块相连；恒压取样单元与隔离功率变换模块的恒流电压输出端相连；上述结构中，所述隔离功率转换模块包括隔离功率转换单元及与其相连的功率开关单元、第一辅助供电单元、输出整流滤波单元及第二辅助供电单元；所述功率开关单元还与输入电源模块、电源控制模块相连；所述第一辅助供电单元还与电源控制模块相连；所述隔离功率转换单元还与电源控制模块相连；所述输出整流滤波单元还与恒压反馈模块、恒流反馈模块及输出开关控制模块相连；所述第二辅助供电单元还连接有辅助供电单元，辅助供电单元与恒压反馈模块、恒流反馈模块及PWM输入电流调整模块相连；上述结构中，它还包括隔离模块及辅助电压输出模块；所述电源控制模块通过隔离模块与恒流反馈模块，恒压反馈模块及软启动模块相连；所述隔离模块还连接隔离功率转换模块；所述隔离功率转换模块连接辅助电压输出模块，辅助电压输出模块设有12V直流输出端；上述结构中，所述输出开关控制模块包括输出开启关闭单元、输出开关信号隔离驱动单元及关闭减少输出电压单元；其中，输出开关信号隔离驱动单元设有开关信号输入端，输出开关信号隔离驱动单元与输出开启关闭单元及关闭减少输出电压单元相连，关闭减少输出电压单兀与恒压反馈模块相连；所述输出开启关闭单兀与隔尚功率转换模块相连并设有直流输出端；上述结构中，所述电源控制模块包括电源PWM控制PFC单元及与其相连的驱动单元、ZCD过零检测单元和反馈单元；所述驱动单元及ZCD过零检测单元分别与隔离功率转换模块相连；所述反馈单元与恒压反馈模块、恒流反馈模块及软启动模块相连；所述电源PWM控制PFC单元还与输入电源模块相连；上述结构中，所述输入电源模块包括依次连接的防脉冲防雷单元、EMI单元及整流滤波单元；所述防脉冲防雷单元设有交流输入端；所述整流滤波单元输出连接电源控制模块及隔尚功率转换I旲块；上述结构中，所述恒流反馈模块包括相连的恒流反馈单元及恒流取样单元，所述恒流反馈单元还与电源控制模块、隔离功率变换模块的供电输出端及PWM输入电流调整模块相连；所述恒流取样单元与隔离功率变换模块的恒流电压输出端及输出开关控制模块相连；所述软启动模块包括相连的软启动单元和软启动取样单元，其中软启动单元还与电源控制模块相连，软启动取样单元还与隔离功率变换模块的供电输出端相连。相比于常见的LED调光电源电路，本实用新型的有益效果在于在单级电源LED恒流驱动电路中增加了 PWM输入电流调整模块和输出开关控制模块，配合恒流反馈模块，恒压反馈模块，打到了双级电源的包括调光、开启/关闭、软启动、多个单级电源并联等功能，且解决了两级LED驱动PWM调光电路效率低，LED灯具光效低灯问题，符合当今节能的需求，同时降低了 LED灯具的整体成本，利于LED灯具的智能化。
以下结合附图详述本实用新型的具体结构图1为现有采用降压型电路的LED调光电源电路示意图；图2为现有采用升压型电路的LED调光电源电路示意图；图3为本实用新型的电路原理框图；图4为本实用新型的具体实施例的电路原理框图；图5为本实用新型的具体实施例电路图；图6为本实用新型具体实施例电路图的局部放大电路图1 ;图7为本实用新型具体实施例电路图的局部放大电路图2 ；图8为本实用新型具体实施例电路图的局部放大电路图3。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。参见图3，本实用新型提供了一种单级电源LED恒流驱动PWM输入调光电路，它包括输入电源模块、电源控制模块、隔离功率转换模块、PWM输入电流调整模块、软启动模块、输出开关控制模块及恒流反馈模块。各|旲块连接关系为:输入电源模块设有交流输入端，输入电源模块与电源控制模块及隔离功率转换模块相连；所述隔离功率转换模块设有用于给各模块供电的供电输出端及用于恒流电压输出端，隔离功率转换模块与电源控制模块、恒流反馈模块相连；所述电源控制模块与隔离功率转换模块相连，电源控制模块还连接恒流反馈模块及软启动模块；所述PWM输入电流调整模块设有PWM控制信号输入端，PWM输入电流与恒流反馈模块相连；所述输出开关控制模块设有开关信号输入端及直流输出端。各模块的功能与相互作用关系为:输入电源模块，用于输入交流电后进行整流滤波后送至隔离功率变换模块；电源控制模块，用于产生脉宽调制信号控制隔离功率变换模块的输出；隔离功率变换模块，用于对输入电源模块的电压隔离变换形成各模块的供电输出及驱动LED的恒流电压输出；PWM输入电流调整模块，用于根据输入的PMW控制信号输出调整恒流反馈模块进而调整电源控制模块来改变隔离功率转换模块的恒流电压输出，使得不同占空比的PMW控制信号下隔离功率转换模块的恒流电压输出均为相同比例的电流；软启动模块，用于使得隔离功率转换模块启动时恒流电压输出缓慢上升；输出开关控制模块，用于根据输入的开关信号，控制恒流电压输出的开启和关闭；恒流反馈模块，用于根据隔离功率转换模块的恒流电压输出及PWM输入电流调整模块的调整信号，输出恒流控制信号至电源控制模块通过脉宽调制进而调整隔离功率转换模块提供所需的恒流输出。本实用新型提供了一种基于电路模块的进一步细化的实施例，参见图4，它还包括恒压反馈模块、隔离模块及辅助电压输出模块。其中恒压反馈模块与隔离功率转换模块、电源控制模块及输出开关控制模块相连，是用于根据隔离功率转换模块的恒流电压输出及输出开关控制模块的待机信号，在空载时输出电压控制信号至控制电源控制模块通过脉宽调制调整隔离功率转换模块限制其恒流电压输出。对应的，上述的输出开关控制模块还用于在空载时输出待机信号至恒压反馈模块控制电源控制模块通过脉宽调制调整隔离功率转换模块的恒流电压输出至最小。最佳的，所述恒压反馈模块包括相连的恒压反馈单元及恒压取样单元，其中恒压反馈单元还与电源控制模块、隔离功率变换模块的供电输出端及输出开关控制模块相连；恒压取样单元与隔离功率变换模块的恒流电压输出端相连。而隔离模块是用于信号隔离的，上述的电源控制模块通过隔离模块与恒流反馈模块，恒压反馈模块的恒压反馈单元及软启动模块相连。且隔离模块还连接隔离功率转换模块辅助电压输出模块则是与所述隔离功率转换模块连接，辅助电压输出模块设有12V直流输出端，可为电路外其他设备进行12V直流的供电。进一步的，作为一实施例，输入电源模块包括依次连接的防脉冲防雷单元、EMI单元及整流滤波单元；所述防脉冲防雷单元设有交流输入端；所述整流滤波单元输出连接电源控制模块及隔离功率转换模块。作为一实施例，电源控制模块包括电源PWM控制PFC单元及与其相连的驱动单元、ZCD过零检测单元和反馈单元。所述驱动单元及ZCD过零检测单元分别与隔离功率转换模块相连；所述反馈单元可通过上述隔离模块与恒压反馈模块的恒压反馈单元、恒流反馈模块及软启动模块相连；所述电源PWM控制PFC单元还与输入电源模块的整流滤波单元相连。作为一实施例，隔离功率转换模块包括隔离功率转换单元及与其相连的功率开关单元、第一辅助供电单元、输出整流滤波单元及第二辅助供电单元；所述功率开关单元还与输入电源模块的整流滤波单元、电源控制模块的驱动单元相连；所述第一辅助供电单元还与电源控制模块的ZCD过零检测单元与电源PWM控制PFC单元相连；所述隔离功率转换单元还与电源控制模块的电源PWM控制PFC单元相连；所述输出整流滤波单元还与恒压反馈模块的恒压取样单元、恒流反馈模块及输出开关控制模块相连；所述第二辅助供电单元还连接有辅助供电单元，辅助供电单元可与上述隔离模块、恒压反馈模块的恒压反馈单元、恒流反馈模块及PWM输入电流调整模块相连。作为一实施例，PWM输入电流调整模块包括依次连接的电流调整反馈单元、PWM积分转换单元及PWM隔离单元，其中电流调整反馈单元与恒流反馈模块相连，PWM隔离单元与隔离功率转换模块的第二辅助供电单元相连并设有PWM控制信号输入端。作为一实施例，输出开关控制模块包括输出开启关闭单元、输出开关信号隔离驱动单元及关闭减少输出电压单元。其中，输出开关信号隔离驱动单元设有开关信号输入端，输出开关信号隔离驱动单元与输出开启关闭单元及关闭减少输出电压单元相连，关闭减少输出电压单元与恒压反馈模块的恒压反馈单元相连；所述输出开启关闭单元与隔离功率转换模块的输出整流滤波单元相连并设有直流输出端。作为一实施例，所述恒流反馈模块包括相连的恒流反馈单元及恒流取样单元，所述恒流反馈单元还通过隔离模块与电源控制模块的反馈单元、隔离功率变换模块的供电输出端连接的辅助供电及PWM输入电流调整模块的电流调整反馈单元相连。所述恒流取样单元还与隔离功率变换模块的恒流电压输出端相连的输出整流滤波单元及输出开关控制模块的输出开启关闭单元相连。作为一实施例,所述软启动模块包括相连的软启动单元和软启动取样单元,其中软启动单元还通过隔离模块与电源控制模块的反馈单元相连，软启动取样单元还与隔离功率变换模块的供电输出端相连的第二辅助供电单元相连。参见图5和图6为PWM输入电流调整模块及其相关模块的电路图，其中恒流反馈模块由电阻R37、R46、R48、R50、R47、R34、R35，电容C14和稳压管IC3组成，而电容C4、C14提供基准电压2.5V，恒压反馈模块则主要包括电阻R35、R47、R46、R48、R50和稳压管IC2组成，电阻R37用于恒流取样，R37取样所得的电压叠加在恒压反馈模块中。稳压管IC3的基准电压为Vf=2.5V，假设稳压管IC2内部三极管是导通的通过调整电阻R47、R35与R46、R48、R50的分压比可以得到VI，作用在电阻R37上的电压为V2，V2=Vf_Vl，所得的V2就是恒流取样电压，输出电流1ut=V2/R37。V2+V1叠加在稳压管IC3的比较端与内部基准电压进行比较。控制隔离模块的光耦IC5反馈量，光耦IC5调整初级电路电源控制模块的PWM IC达到恒流的效果。在光耦IC2内部三极管导通的前提下得到的输出电流的最大恒流输出电流。电阻R46、R48、R50,电容 C15、C16，光耦 IC2，电阻 R5、R9，三极管 Q4，电阻 Rll —
起组成PWM输入电流调整模块。PWM信号通过电阻R11，三极管Q4驱动光耦IC2内部发光稳压管隔离耦合到光耦IC2内部三极管，电阻R46、R48、R50,电容C15、C16，光耦IC2，电阻R5组成的PWM积分单元，通过其转换成调光电压改变恒流反馈单元中的分压比，使得输出电流变化。当PWM信号是最大100%高电平时，三极管Q4导通，光耦IC2内部三极管导通，此时输出的电流是最大恒流输出电流。当PWM信号占空比由100%调致50%时，通过三极管Q4驱动将开关信号传递给光耦IC2，光耦IC2内部三极管将信号输出到PWM积分单元，转换得到的电压使得基准比较电压增加，从而将输出电流减小至50%。当电阻R5给光耦IC2内部三极管提供基本工作偏置以及在PWM信号0%时确保给稳压管IC3 —个深度的反馈电压来减小输出电输出电流。参见图7为输出开关控制模块及周边的相关部分电路图，通过该输出开关控制模块可实现关闭时无微亮现象，同时配合恒压反馈模块实现关闭待机时的输出电压低于LED正常工作电压，保护LED在电源启动时免受电解电容的余电冲击。同时降低了待机功耗。[0066]图中，电阻R31、R33，稳压管IC2，电容C12，电阻R39，光耦IC5组成恒压反馈单元，是用来稳定空载时输出电压的电路。而电阻R14、R13、R12，三极管 Q5，光耦 IC1，三极管 Q3，电阻 R1、R61、R62、R64、R65、R63，二极管D8，三极管Q6组成输出开关信号隔离驱动单元。开关信号通过电阻R14、R13、R12，三极管Q5驱动光耦IC1，光耦ICl内部三极管输出信号驱动三极管Q3，三极管Q3输出的信号分成两路，一路去通过电阻R61控制MOS管Q5关断LED输出电路，另一路通电阻R64驱动三极管Q6，三极管Q6输出电压控制稳压管IC2的比较端，使得输出电压也得到控制。当0N/0FF为高电平时，三极管Q5导通，光耦ICl内部发光二极管导通，使得ICl内部三极管导通，三极管Q3也导通，12V通过三极管Q3，电阻R61，驱动三MOS管Q5将输出LED导通。三极管Q3输出的电源还通过电阻R64驱动三极管Q6导通，三极管Q6导通后C极为低电平，不影响输出电压。当0N/0FF为低电平时，三极管Q5截止，光耦ICl截止，三极管Q3截止，三极管Q6截止，12V通过电阻R63，二极管D8，给稳压管IC2比较端电压，稳压管IC2处于深度反馈，通过光耦IC5使得初级工作在轻载或间隙工作状态，输出电压大幅度降低。输出电压的降低和MOS管Q5的截止使得LED良好的关闭，同时使得关闭负载的时候电解电容充电电压在LED正常的工作电压以下。为下次启动做准备，以免空载时电解电容充电到比正常负载高的空载电压对LED造成冲击。参见图8为软启动模块及周边的相关部分电路图，通过该软启动模块使得电源启动时输出电压缓慢上升，且启动时间可以在启动电路中进行设定。电源启动时二极管Dl输出的电压由O开始上升，上升的电压信号通过电阻R41，电容C11，电阻R49耦合到三极管Q4基极，启动时三极管Q4导通，通过光耦IC5传递给电源初级使电源启动时工作状态由间隙工作逐步到正常工作状态，从而使LED输出电压由小到大逐步上升到正常电压，完成软启动动作，保护LED免受电压浪涌冲击。其中软启动时间主要由电阻R41，电阻R49，电容Cll决定，电容C49的作用起到防止误动作。本实用新型提供了一种单级电源LED恒流驱动PWM输入调光电路，针对目前现有的两级LED恒流PWM调光电路效率低，温升高等问题点。本实用新型通过对普通的单级电源次级反馈电路进行全新电路设计，增加了 PWM调光接口，0N/0FF接口。本实用新型核心技术实现主要的模块包括:1、PWM输入电流调整模块2、软启动模块3、输出0N/0FF控制模块配合恒流反馈模块，恒压反馈模块，可有效解决两级LED驱动PWM调光电路效率低，LED灯具光效低灯问题。且本实用新型电路支持多个电源同时并联使用，方便了目前智能LED灯具的应用。以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1.一种单级电源LED恒流驱动PWM输入调光电路，其特征在于:它包括输入电源模块、电源控制模块、隔离功率转换模块、PWM输入电流调整模块、软启动模块、输出开关控制模块及恒流反馈模块； 所述输入电源模块设有交流输入端，输入电源模块与电源控制模块及隔离功率转换模块相连；所述隔离功率转换模块设有用于给各模块供电的供电输出端及用于恒流电压输出端，隔离功率转换模块与电源控制模块、恒流反馈模块相连；所述电源控制模块与隔离功率转换模块相连，电源控制模块还连接恒流反馈模块及软启动模块；所述PWM输入电流调整模块设有PWM控制信号输入端，PWM输入电流与恒流反馈模块相连；所述输出开关控制模块设有开关信号输入端及直流输出端。
2.如权利要求1所述的单级电源LED恒流驱动PWM输入调光电路，其特征在于:所述PWM输入电流调整模块包括依次连接的电流调整反馈单元、PWM积分转换单元及PWM隔离单元，其中电流调整反馈单元与恒流反馈模块相连，PWM隔离单元与隔离功率转换模块相连并设有PWM控制信号输入端。
3.如权利要求1所述的单级电源LED恒流驱动PWM输入调光电路，其特征在于:它还包括恒压反馈模块，所述恒压反馈模块与隔离功率转换模块、电源控制模块及输出开关控制模块相连。
4.如权利要求3所述的单级电源LED恒流驱动PWM输入调光电路，其特征在于:所述恒压反馈模块包括相连的恒压反馈单元及恒压取样单元，其中恒压反馈单元还与电源控制模块、隔离功率变换模块的供 电输出端及输出开关控制模块相连；恒压取样单元与隔离功率变换模块的恒流电压输出端相连。
5.如权利要求3所述的单级电源LED恒流驱动PWM输入调光电路，其特征在于:所述隔离功率转换模块包括隔离功率转换单元及与其相连的功率开关单元、第一辅助供电单元、输出整流滤波单元及第二辅助供电单元；所述功率开关单元还与输入电源模块、电源控制模块相连；所述第一辅助供电单元还与电源控制模块相连；所述隔离功率转换单元还与电源控制模块相连；所述输出整流滤波单元还与恒压反馈模块、恒流反馈模块及输出开关控制模块相连；所述第二辅助供电单元还连接有辅助供电单元，辅助供电单元与恒压反馈模块、恒流反馈模块及PWM输入电流调整模块相连。
6.如权利要求3所述的单级电源LED恒流驱动PWM输入调光电路，其特征在于:它还包括隔离模块及辅助电压输出模块；所述电源控制模块通过隔离模块与恒流反馈模块，恒压反馈模块及软启动模块相连；所述隔离模块还连接隔离功率转换模块；所述隔离功率转换模块连接辅助电压输出模块，辅助电压输出模块设有12V直流输出端。
7.如权利要求3所述的单级电源LED恒流驱动PWM输入调光电路，其特征在于:所述输出开关控制模块包括输出开启关闭单元、输出开关信号隔离驱动单元及关闭减少输出电压单元；其中，输出开关信号隔离驱动单元设有开关信号输入端，输出开关信号隔离驱动单元与输出开启关闭单元及关闭减少输出电压单元相连，关闭减少输出电压单元与恒压反馈模块相连；所述输出开启关闭单元与隔离功率转换模块相连并设有直流输出端。
8.如权利要求3所述的单级电源LED恒流驱动PWM输入调光电路，其特征在于:所述电源控制模块包括电源PWM控制PFC单元及与其相连的驱动单元、Z⑶过零检测单元和反馈单元；所述驱动单元及ZCD过零检测单元分别与隔离功率转换模块相连；所述反馈单元与恒压反馈模块、恒流反馈模块及软启动模块相连；所述电源PWM控制PFC单元还与输入电源模块相连。
9.如权利要求1-8任意一项所述的单级电源LED恒流驱动PWM输入调光电路，其特征在于:所述输入电源模块包括依次连接的防脉冲防雷单元、EMI单元及整流滤波单元；所述防脉冲防雷单元设有交流输入端；所述整流滤波单元输出连接电源控制模块及隔离功率转换模块。
10.如权利要求1-8任意一项所述的单级电源LED恒流驱动PWM输入调光电路，其特征在于:所述恒流反馈模块包括相连的恒流反馈单元及恒流取样单元，所述恒流反馈单元还与电源控制模块、隔离功率变换模块的供电输出端及PWM输入电流调整模块相连；所述恒流取样单元与隔离功率变换模块的恒流电压输出端及输出开关控制模块相连； 所述软启动模块包括相连的软启动单元和软启动取样单元，其中软启动单元还与电源控制模块相连，软启 动 取样单元还与隔离功率变换模块的供电输出端相连。
专利摘要本实用新型提供了一种单级电源LED恒流驱动PWM输入调光电路，它包括输入电源模块、电源控制模块、隔离功率转换模块、PWM输入电流调整模块、软启动模块、输出开关控制模块及恒流反馈模块。本实用新型的有益效果在于在单级电源LED恒流驱动电路中增加了PWM输入电流调整模块和输出开关控制模块，配合恒流反馈模块，恒压反馈模块，打到了双级电源的包括调光、开启/关闭、软启动、多个单级电源并联等功能，且解决了两级LED驱动PWM调光电路效率低，LED灯具光效低灯问题，符合当今节能的需求，同时降低了LED灯具的整体成本，利于LED灯具的智能化。
文档编号H05B37/02GK203167353SQ20132008418
公开日2013年8月28日 申请日期2013年2月25日 优先权日2013年2月25日
发明者阳亮 申请人:阳亮