LED控制电路及LED驱动电源的制作方法

本发明涉及LED照明控制技术领域，特别涉及一种LED控制电路及LED驱动电源。

背景技术：

LED作为一种新的照明光源，由于其具有光效高、耗电量少、寿命长等优势，在各种照明中的应用越来越广泛。现有技术中，在安装LED灯时，为避免布设多组电力线从而抬高LED照明的成本，通常使用如图1所示的布线方式。

如图1所示，多个LED灯安装于同一回路中，并通过同一控制器分别向与该多个LED灯对应连接的驱动电源发送控制指令，以达到集中控制该多个LED灯的目的。基于此种布线的特殊性，导致同一控制器同时只能控制多个LED灯，如多个LED灯同时开或同时关，而无法单独对一个LED灯或某些LED灯进行控制，从而使得对LED灯的控制方式比较单一。由此，现有对LED灯的控制还有待优化。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种LED控制电路及LED驱动电源，能够实现对同一组回路中某个或某些LED灯的单独控制。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种LED控制电路，包括:供电模块、电源管理模块、PWM交换模块以及控制模块；

所述供电模块，其输入端接直流电，其输出端与所述电源管理模块的输入端连接，用于为所述电源管理模块提供初始电压；

所述电源管理模块，其输出端与所述PWM交换模块的输入端连接，其控制端与所述控制模块的输出端连接，用于在所述初始电压的驱动下启动，输出第一PWM信号至所述PWM交换模块，以及在接收到所述控制模块传来的控制信号时，输出第二PWM信号至所述PWM交换模块；

所述PWM交换模块，其第一输出端分别与所述供电模块的第三端、所述控制模块的输入端连接，用于根据接收到的所述第一PWM信号，向所述供电模块输出第一附加电压，以及向所述控制模块输出第一工作电压；其第二输出端与LED灯耦接，用于输出第一驱动电压至所述LED灯；

所述控制模块，用于在所述第一工作电压的驱动下开启，通过其控制端接收来自外部的控制指令，以及向所述电源管理模块输出所述控制信号；

所述PWM交换模块，还用于根据接收到的所述第二PWM信号，向所述LED灯输出第二驱动电压，所述第二驱动电压与所述第一驱动电压不同。

其中，所述供电模块，具体包括：

初始电压提供单元，其一端作为所述供电模块的输入端，与直流电连接；

电压存储单元，其第一端作为所述供电模块的输出端，分别与所述初始电压提供单元的另一端、所述电源管理模块的输入端连接；其第二端接地；

附加电压提供单元，其输出端与所述电压存储单元的第一端连接，其输入端与所述PWM交换模块的第一输出端连接。

其中，所述初始电压提供单元，具体包括：第一电阻，其一端与直流电连接；第二电阻，其一端与所述第一电阻的另一端连接，其另一端与所述电压存储单元的第一端连接；

所述电压存储单元，具体包括：第一电容；其一端作为所述电压存储单元的第一端，与所述电源管理模块的输入端连接，其另一端作为所述电压存储单元的第二端接地；

所述附加电压提供单元，具体包括：第三电阻以及第一二极管；所述第三电阻的一端作为所述附加电压提供单元的输出端，连接所述第一电容的一端，另一端连接所述第一二极管的负极；所述第一二极管的正极作为所述附加电压提供单元的输入端，与所述PWM交换模块的第一输出端连接。

其中，所述PWM交换模块，具体包括：

MOS管，其栅极作为所述PWM交换模块的输入端，与所述电源管理模块的输出端耦接，其源极与地耦接；

变压器，所述变压器包括初级、次级以及辅助绕组；所述初级的第一脚通过钳位电路与所述MOS管的漏接连接，所述初级的第二脚直接连接所述MOS管的漏极；所述次级的第一脚作为所述PWM交换模块的第二输出端，与所述LED灯耦接，第二脚与地耦接；所述辅助绕组的第一脚接地，第二脚作为所述PWM交换模块的第一输出端，与所述供电模块的第三端、所述控制模块的输入端连接。

其中，所述控制模块，具体包括：

电压提供单元，其一端作为所述控制模块的输入端，与所述PWM交换模块的第一输出端连接，另一端接地；

控制单元，其输入端与所述电压提供单元的第三端耦接，其输出端作为所述控制模块的输出端，连接所述电源管理模块的控制端，其控制端作为所述控制模块的控制端用于接收对所述LED的控制指令。

其中，所述控制指令包括：开启或关闭所述LED灯的指令。

其中，所述控制模块，还包括：

降压单元，其输入端与所述电压提供单元的第三端连接，输出端与所述控制单元的输入端连接。

其中，所述电压提供单元，具体包括：

第二二极管，其正极作为所述控制模块的输入端，与所述PWM交换模块的第一输出端连接；

第二电容，其一端与所述第二二极管的负极、所述降压单元的输入端连接，另一端接地。

其中，所述PWM交换模块，还用于根据接收到的所述第二PWM信号，向所述供电模块输出第二附加电压，以及向所述控制模块输出第二工作电压；其中，所述第二工作电压大于所述控制模块的工作电压。

相应地，还提供了一种LED驱动电源，包括上述任一项所述的LED控制电路。

本发明实施方式相对于现有技术而言，控制模块在PWM交换模块输出的工作电压的作用下开启工作，并在接收到外部的控制指令之后，向电源管理模块输出一控制信号，该控制信号的作用是改变电源管理模块输出至PWM交换模块的PWM信号的占空比，进而达到改变PWM交换模块输出至LED灯的驱动电压的目的，以实现控制模块对同一组回路中某个或某些LED灯的单独控制。与现有技术相比，使得对同一组回路中LED灯控制更加灵活。并且，利用现有的PWM交换模块给控制模块提供工作电压，无需再另外布线，简化了电路结构，节省成本。例如，当接收到的强度控制指令为关闭LED灯的指令时，此时控制模块输出至电源管理模块的控制信号的作用是：减少PWM交换模块的导通时间，使得PWM交换模块输出至LED灯的第二驱动电压小于LED灯的工作电压。

附图说明

图1是现有技术中对LED进行集中控制的示意图；

图2是现有技术中LED驱动电源的结构示意图；

图3是根据本发明第一实施方式的LED控制电路的结构示意图；

图4是根据本发明第二实施方式的LED控制电路的结构示意图；

图5是图4中供电模块的实施方式的结构示意图；

图6是图4中电压提供单元的实施方式的结构示意图；

图7是图4中电压存储单元存储的电压的示意图；

图8是图4中钳位电路的实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

在描述本发明的具体实施方式之前，先简要描述下现有技术中的LED驱动电源是如何对与其连接的LED灯进行控制的。

如图2所示，是现有技术中LED驱动电源的一种可选实施方式的结构框图。该LED驱动电源包括：滤波模块21、第一整流模块22、供电模块23、电源管理模块24、PWM交换模块25以及第二整流模块26。

其中，滤波模块21用于分别与交流电(如市电)和第一整流模块22连接，第一整流模块22还连接供电模块23以及PWM交换模块25。而供电模块23则还分别与电源管理模块24以及PWM交换模块25连接，PWM交换模块25还连接第二整流模块26，第二整流模块26还连接LED灯。

图2所示的LED驱动电源在工作时，通过滤波模块21接收来自市电的交流电信号，该交流电信号中携带有来自控制器的控制指令。滤波模块21、第一整流模块22依次对该交流电信号进行滤波、整流处理之后，输出直流信号给供电模块23以及PWM交换模块25，以给供电模块23充电以及为PWM交换模块25提供交换能量。供电模块23用于给电源管理模块24提供初始的工作电压，当供电模块23存储的电压达到电源管理模块23的工作电压时，电源管理模块24启动并输出一PWM信号至PWM交换模块25。PWM交换模块25的作用有二，一是给输出一附加电压给供电模块23，二是输出一驱动电压至第二整流模块26，该驱动电压为交流信号。第二整流模块26对接收到的驱动电压进行整流并输出一直流信号至LED灯，从而实现控制器对LED灯的照明控制。

结合图1和图2的分析可知，由于控制器对处于同一回路的多个LED灯只能进行集中控制，导致对LED灯的控制方式单一。因此，需要对LED灯的控制方式进行优化。

为优化LED灯的控制方式，本申请的发明人发现，可以考虑在LED驱动电源中加入一控制模块，该控制模块能单独接收控制指令，以实现对LED灯的单独控制。基于上述构思，提出了本申请的LED灯的控制电路以及LED驱动电源。可以理解的是，该LED灯的控制电路可以应用于LED驱动电源中，下面将通过具体的实施方式来描述本申请的LED灯的控制电路。

本发明的第一实施方式涉及一种LED控制电路，如图3所示，其包括：滤波模块31、第一整流模块32、供电模块33、电源管理模块34、PWM交换模块35、第二整流模块36以及控制模块37。

其中，滤波模块31用于分别与交流电(如市电)和第一整流模块32连接，第一整流模块32还连接供电模块33和PWM交换模块35。滤波模块31接收来自市电的交流电信号，并进行滤波处理之后输出至第一整流模块32，第一整流模块32对接收到的交流电信号进行整流处理，之后输出一直流电信号至供电模块33以及PWM交换模块35，以给供电模块33充电以及为PWM交换模块35提供交换能量。供电模块33，其输入端与第一整流模块32的输出端连接，用于接收直流电信号，其输出端与电源管理模块34的输入端连接，用于在充电之后输出一初始电压给电源管理模块34。

电源管理模块34，其输出端与PWM交换模块35的输入端连接，用于在供电模块33提供的初始电压的驱动下启动，向PWM交换模块35输出PWM信号P1。PWM交换模块35包括两个输出端，其第一输出端分别连接供电模块33的第三端和控制模块37的输入端，用于根据接收到的PWM信号P1，输出第一附加电压VT₁至供电模块33，输出第一工作电压VC₁至控制模块37。此时，供电模块33存储的电压来自两个方向，一是第一整流模块32，另一个是PWM交换模块35，供电模块33根据来自这两个方向的电压，给电源管理模块34提供工作电压。另外，PWM交换模块35的第二输出端与第二整流模块36连接，用于向第二整流模块36输出一第一驱动电压，在该第一驱动电压的驱动下，与第二整流模块36连接的LED灯开启或关闭或呈现其他工作状态。

同时，控制模块37，其输出端与电源管理模块34的控制端连接，其控制端则用于接收来自外部的控制指令。控制模块37在PWM交换模块35输出的第一工作电压VC₁的驱动下启动工作，并根据接收到的控制指令，向电源管理模块34输出一控制信号。电源管理模块34在该控制信号的控制作用下，向该PWM交换模块35输出一PWM信号P2。PWM交换模块35在该PWM信号P2的作用下，通过第二整流模块36向LED灯输出第二驱动电压。其中，控制模块接收到的控制指令可以包括：强度控制指令，色温控制指令，色彩控制指令，工作模式控制指令等。

其中，PWM信号P1与PWM信号P2的占空比不同，即是说，控制模块37输出至电源管理模块34的控制信号的作用是：改变电源管理模块34输出至PWM交换模块35的PWM信号的占空比，其目的是控制PWM交换模块35的导通与关断的时间，从而改变PWM交换模块35输出至第二整流模块36的能量或者说驱动电压，即使得第二驱动电压与第一驱动电压不同，进而实现对与第二整流模块36连接的LED灯控制的目的。

本发明实施方式中，控制模块在PWM交换模块输出的工作电压的作用下开启工作，并在接收到外部的控制指令之后，向电源管理模块输出一控制信号，该控制信号的作用是改变电源管理模块输出至PWM交换模块的PWM信号的占空比，进而达到改变PWM交换模块输出至LED灯的驱动电压的目的，以实现控制模块对同一组回路中某个或某些LED灯的单独控制，与现有技术相比，使得对同一组回路中LED灯控制更加灵活。并且，利用现有的PWM交换模块给控制模块提供工作电压，无需再另外布线，简化了电路结构，节省成本。例如，当接收到的强度控制指令为关闭LED灯的指令时，此时控制模块输出至电源管理模块的控制信号的作用是：减少PWM交换模块的导通时间，使得PWM交换模块输出至LED灯的第二驱动电压小于LED灯的工作电压。当接收到的强度控制指令为开启LED灯的指令时，此时控制模块输出至电源管理模块的控制信号的作用是：增加PWM交换模块的导通时间，使得PWM交换模块输出至LED灯的第二驱动电压大于LED灯的工作电压。

需要说明的一点是，由于控制模块37输出至电源管理模块34的控制信号会改变PWM交换模块35的导通与关断时间，进而改变PWM交换模块35输出至供电模块33、控制模块37、以及第二整流模块36的能量或电压。因此，在具体设计电路时，要求PWM交换模块35在该PWM信号P2的作用下，能够保证电源管理模块34、控制模块37的正常工作。假设PWM交换模块在PWM信号P2的作用下，向供电模块33输出第二附加电压VT₂，以及向控制模块37输出第二工作电压VC₂；其中，第二工作电压VC₂大于控制模块37的工作电压，并且第二附加电压VT₂和来自第一整流模块32的电压之和能保证电源管理模块34的正常开启。

本发明的第二实施方式涉及一种LED控制电路。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第二实施方式中，对供电模块33、PWM交换模块35、以及控制模块37的结构进行了细化。此外，本领域技术人员可以理解，供电模块33、PWM交换模块35以及控制模块37的具体细化仅仅作为示例。

如图4所示，是本发明的第二实施方式涉及的LED控制电路的结构示意图。

供电模块33具体包括：初始电压提供单元331、电压存储单元332以及附加电压提供单元333。其中，初始电压提供单元331的一端作为供电模块33的输入端，与第一整流模块32的输出端连接，用于接收第一整流模块32输出的直流电信号，初始电压提供单元331的另一端则与电压存储单元332的第一端相连接，以给电压存储单元332充电。电压存储单元332的第一端还与电源管理模块34的输入端连接，其第二端则接地。初始电压提供单元331给电压存储单元332所充的电压，用于输出给电源管理模块34，以提供电源管理模块34开启工作的初始电压，即是说电压存储单元332的第一端，实际上是供电模块33的输出端。而附加电压提供单元333，其输入端与PWM交换模块35的第一输出端连接，其输出端与电压存储单元332的第一端连接，以接收PWM交换模块35输出的第一附加电压或第二附加电压。即是说，当PWM交换模块35工作时，有两路电压输入至电压存储单元332，即来自初始电压提供单元331的电压和来自附加电压提供单元333的附加电压，该两路电压保证电压存储单元332能够给电源管理模块34提供工作电压。

具体实现中，如图5所示，供电模块33中的初始电压提供单元331例如可以包括：依次连接的第一电阻R1与第二电阻R2。第一电阻R1的一端与第一整流模块32连接，以接收第一整流模块32输出的直流电信号，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端则与电压存储单元332的第一端连接，以实现给电压存储单元332充电的目的。

请继续参见图5，供电模块33中的电压存储单元332，具体包括：第一电容C1，第一电容C1的一端作为电压存储单元332的第一端(也即供电模块33的输出端)，与电源管理模块34的输入端、以及第二电阻R2的另一端连接。第一电容C1的另一端作为电压存储单元332的第二端，用于连接地。

请继续参见图5，供电模块33中的附加电压提供单元333，具体可以包括：第三电阻R3以及第一二极管D1。第一二极管D1的正极作为附加电压提供单元333的输入端，与PWM交换模块35的第一输出端连接，第一二极管D1的负极则与第三电阻R3的一端相连，第三电阻R3的另一端则与电压存储单元332的第一端(也即供电模块33的输出端)连接。

具体实现中，PWM交换模块35包括：MOS管M1以及变压器。变压器包括初级T1、次级T2以及辅助绕组T3。

其中，MOS管M1的栅极作为PWM交换模块35的输入端，与电源管理模块34的输出端耦接，如MOS管M1的栅极通过电阻R5与电源管理模块34的输出端连接；MOS管M1的源极通过电阻R6与地连接。MOS管M1的漏极通过钳位电路341与初级T1的第一脚连接，MOS管M1的漏极还直接与初级T1的第二脚连接。同时，初级T1的第一脚还连接第一整流模块32，以从第一整流模块32处得到交换能量。钳位电路341的结构可以如图8所示。钳位电路341包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第三电容C3，第三二极管D3。其中，第四电阻R4的一端、第五电阻R5的一端、第三电容C3的一端分别与初级T1的第一脚连接，第四电阻R4的另一端、第五电阻R5的另一端、第三电容C3的另一端则分别与第三二极管D3的负极连接，第三二极管D3的正极则与MOS管M1的漏极连接。设置钳位电路341的作用是，保护MOS管M1。

同时，次级T2的第一脚作为PWM交换模块35的第二输出端通过第二整流模块36与LED灯连接；次级T2的第一脚则接地。辅助绕组T3的第一脚接地，第二脚作为PWM交换模块35的第一输出端，分别与供电模块33的第三端、控制模块37的输入端连接。

其中，控制模块37具体包括：电压提供单元371，控制单元372。

电压提供单元371的一端作为控制模块37的输入端，与PWM交换模块35的第一输出端连接(即与辅助绕组T3的第二脚连接)，另一端接地，第三端则与控制单元372的输入端耦接。控制单元372的输出端作为控制模块37的输出端，与电源管理模块34的控制端连接，控制单元372的控制端作为控制模块37的控制端，用于接收来自外部的对LED灯的控制指令。

可以理解的是，为保证控制单元372的稳定工作，控制模块37还可以包括：降压单元373。降压单元373设置于电压提供单元371与控制单元372之间，即降压单元373的输入端与电压提供单元37的第三端连接，输出端与控制单元372的输入端连接。降压单元373的设置目的是：对电压提供单元371的电压进行降压处理，并输出至控制单元372，以保证控制单元372的稳定工作。

具体实现中，如图6所示，控制模块37中的电压提供单元371包括：第二二极管D2，第二电容C2。其中，第二二极管D2的正极作为电压提供单元371的输入端(也即控制模块37的输入端)与PWM交换模块35的第一输出端连接(即与辅助绕组T3的第二脚连接)，第二二极管D2的负极则分别与降压单元372的输入端以及第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端接地。

本发明实施例的LED控制电路在工作时，供电模块33根据接收到的直流电信号，对电压存储单元332中的第一电容C1进行充电。当第一电容C1两端的电压达到电源管理模块34的初始电压时，电源管理模块34开启，并通过输出端向PWM交换模块35输出一PWM信号P1。在PWM信号P1的作用下，PWM交换模块35中的MOS管M1间断地导通与关断。当MOS管M1导通时，电流信号流经变压器的初级T1，并通过磁场感应使得变压器的次级T2带电，此时次级T2的第一脚通过第二整流模块36向LED灯提供第一驱动电压。同时，由于变压器的次级T2带电，同时感应辅助绕组T3，使得辅助绕组T3有电流流过，从而通过辅助绕组T3的第二脚向供电模块33中的附加电压提供单元333输出第一附加电压VT₁，以及向控制模块37中的电压提供单元371输出第一工作电压VC₁。此时，电压存储单元332的电压来自两个方向，一是初始电压提供单元331，另一个是PWM交换模块35中的辅助绕组T3。控制模块37的电压提供单元371接收第一工作电压VC₁并输出至降压单元373，降压单元373对VC₁进行降压处理，以提供控制单元372所需的工作电压。控制单元372在VC₁的驱动下开启工作，接收来自外部的对LED灯的控制指令，并输出控制信号至电源管理模块34。电源管理模块34在控制信号的作用下，输出一PWM信号P2至PWM交换模块35，相应使得此时次级T2的第二脚通过第二整流模块36向LED灯输出第二驱动电压。由于PWM信号P1与PWM信号P2的占空比不同，相应地，PWM交换模块35中MOS管M1的导通与关断的时间相应改变，因此次级T2输出至第二整流模块36的能量或者说驱动电压也不同，即第二驱动电压与第一驱动电压不同。即是说，控制模块37输出至电源管理模块34的控制信号的作用是：改变电源管理模块34输出的PWM信号的占空比，其目的是控制PWM交换模块35中MOS管M1的导通与关断的时间，从而改变PWM交换模块35输出至第二整流模块36的能量或者说驱动电压，即第二驱动电压与第一驱动电压不同，进而实现对与第二整流模块36连接的LED灯进行控制的目的。

需要说明的一点是，当接收到的控制指令是关闭LED灯的控制指令时，电源管理模块34在接收到控制模块37的控制信号之后，输出的PWM信号P2使得MOS管M1的导通时间变短，进而使得次级T2输出至LED的第二驱动电压小于LED灯的开启电压，从而实现控制LED关闭的目的。当接收到的控制指令是开启LED灯的控制指令时，电源管理模块34在接收到控制模块37的控制信号之后，输出的PWM信号P2使得MOS管M1的导通时间变长，进而使得次级T2输出至LED的第二驱动电压大于LED灯的开启电压，从而实现控制LED开启的目的。

可以理解的是，当电源管理模块34输出的PWM信号P2使得LED关闭时，相应地，辅助绕组T3的第二脚输出至附加电压提供单元333的第二附件电压VT₂，以及输出向电压提供单元372的第二工作电压VC₂也会相应减小，但第二工作电压VC₂需要大于控制模块37的启动电压。此时，电压存储单元332中第一电容C1两端的电压可以如图7所示。其中，Voff为电源管理模块34的关断电压，Von为电源管理模块34的开启电压。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。