一种用于加快恒流源电感能量泄放的LED调光装置的制作方法

本实用新型涉及led照明技术领域，更具体地，涉及一种用于加快恒流源电感能量泄放的led调光装置。

背景技术：

目前，在led调光电路中，一般是通过mos管的开关对电感进行快速地充放电来维持恒流源输出电流的稳定，其中恒流源是通过脉宽调制(pwm)来调节输出电流的大小，而pwm可以输出较高的频率，能够在一定的时间内，进行多个周期的调节。为了提高led调光的分辨率，目前经常采用两种方式：一种是在led的两端并联一个电子开关，电子开关一般为mos管，利用mos管的导通来快速控制电流的流向，使得led在多个周期内可以快速关断，以达到顺滑的调光效果。另外一种方式是在led的负极串联一个mos管，通过mos管的快速关断提高led调光的分辨率。

然而，采用以上两种方式往往会存在led调光不顺滑的问题，当mos管导通时，其内阻非常小，一般为mω级，所以电感的能量很难在下一周期恒流源的mos管开启之前通过并联或者串联在led两端的mos管消耗完，如果上一周期电感的能量来不及消耗完，由于电感两端的电流不能突变，上一周期的电感电流就会作用于下一周期的电感的充放电，使得下一周期mos管开启时，电感电流会增大，影响恒流源输出电流的稳定，使得led调光效果不线性不顺滑。

技术实现要素：

本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种用于加快恒流源电感能量快速泄放的led调光电路，用于解决led调光不顺滑的问题。

本实用新型采取的技术方案是，

一种用于加快恒流源电感能量泄放的led调光装置，包括依次串联的恒流源电路、led调光电路，所述led调光电路包括led、第一电子开关，所述led正极与恒流源电路输出端连接，所述第一电子开关并联在led两端，还包括能量快速泄放电路和第一控制电路，所述能量快速泄放电路与第一电子开关串联，用于加快泄放恒流源电路中的多余能量，所述第一控制电路与第一电子开关连接，用于控制第一电子开关的导通或者关闭。

本实用新型一种用于加快恒流源电感能量泄放的led调光装置是在现有led调光电路的基础上进行改进，通过增加能量快速泄放电路和第一控制电路快速泄放恒流源电路中在每个周期所产生的多余能量，本实用新型中整个电路由两部分构成，分别是恒流源电路和led调光电路，恒流源电路能够提供恒定的电流，led调光电路能够调节led的光通量和照度水平，使光源亮度均匀，其包括led、第一电子开关，本实用新型在led调光电路的基础上增加能量快速泄放电路和第一控制电路，led调光装置的具体连接关系为：恒流源电路的输出端与led正极连接，led负极与地连接，第一电子开关可并联在led两端或者可串联在led负极，能量快速泄放电路与第一电子开关的正极或者负极连接，第一控制电路与第一电子开关连接，用来控制第一电子开关的导通或者关闭。本实用新型通过在led调光电路中增加能量快速泄放电路和第一控制电路，通过第一控制电路控制第一电子开关快速导通或者关闭，使与第一电子开关串联的能量快速泄放电路可以更加快速地泄放恒流源中电感在每一个周期所产生的多余能量，避免没有泄放完的能量影响后续周期的电感充放电，使恒流源输出稳定均匀变化，以达到顺滑均匀的调光效果。

进一步地，所述恒流源电路为dc-dc转换电路。

dc-dc转换电路为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换电路，dc-dc转换电路分为三类：升压型dc-dc转换电路、降压型dc-dc转换电路以及升降压型dc-dc转换电路。本实用新型可采用任一种dc-dc转换电路作为恒流源电路。

进一步地，所述恒流源电路包括第二电子开关、电感、第二控制电路、续流半导体器件，所述第二电子开关串联在所述电感一端，所述电感另一端与所述led正极连接，所述第二控制电路与第二电子开关连接，用于控制第二电子开关的导通或者关闭，所述续流半导体器件连接在电感的正极和地之间。

本实用新型采用的恒流源电路为降压型dc-dc转换电路，降压型dc-dc转换电路的特点是输出电压小于或等于输出电压，负载范围宽，其电路包括第二电子开关、电感、第二控制电路和续流半导体器件，具体电路连接关系为：第二电子开关串联在电感一端，电感另一端与led正极连接，第二控制电路与第二电子开关连接，用于控制第二电子开关的导通或者关闭，续流半导体器件正极与电感一端连接，另一端与地连接。本实用新型中的续流半导体器件可为二极管或者mos管，其能保持恒流源的输出电流连续，其工作原理为：二极管或者mos管并联在电感的两端，电感流过电流时，会在其两端产生感应电动势，当电流消失时，其感应电动势会对电路中的元件产生反电压。二极管或者mos管并联在电感两端，当流过电感中电流消失时，电感产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉，从而保护电路其它元件安全。

进一步地，所述第一控制电路通过控制pwm的脉宽宽度来控制第一电子开关的导通或者关闭。

进一步地，所述第二控制电路通过控制pwm的脉宽宽度来控制第二电子开关的导通或者关闭。

本实用新型所采用的恒流源电路为dc-dc转换电路，根据转换电路的需求可采用三类控制，分别为pwm控制型、pfm控制型和pwm/pfm转换型。本实用新型采用的是pwm控制型电路，在本电路中，第一控制电路和第二控制电路都是通过pwm控制第一电子开关和第二电子开关的导通或者关闭的，当输入电压发生变化时，保持控制信号的周期不变，通过改变脉冲输出宽度改变电子开关的导通时间，使得输出电压达到稳定，效率高且具有良好的输出电压纹波和噪声。

进一步地，当第一电子开关并联在led两端时，控制第一电子开关的导通信号与控制第二电子开关的pwm信号为反相信号。

根据第一电子开关与led的连接关系，选择相对应的控制信号达到本实用新型的目的：当第一电子开关并联在led两端的情况时，控制第一电子开关导通的信号与控制第二电子开关的pwm信号为反相信号，使第二电子开关在每个调光周期关闭时，第一电子开关可以快速打开，这样上一个调光周期中电感能量能够快速流向电阻，电阻能够快速消耗电感上一个调光周期多余的能量。以上电路连接设计保证了上一个调光周期电感的能量能够快速流向能量快速泄放电路，并快速泄放电感上一个调光周期多余的能量，避免影响下一个调光周期恒流源输出电流的稳定。

进一步地，所述led调光电路还包括第三电子开关，所述第三电子开关与led串联。

在led串联第三电子开关，可以控制led所在回路的快速通断，提高led频率，提高调光效果。

进一步地，所述第一电子开关为n沟道mos管。

由p型衬底和两个高浓度n扩散区构成的mos管称为n沟道mos管，该管导通时在两个高浓度n扩散区间形成n型导电沟道，n沟道增强型mos管必须在栅极上施加正向偏压，且只有栅源电压大于阈值电压时才有导电沟道产生的n沟道mos管。n沟道耗尽型mos管是指在不加栅压(栅源电压为零)时，就有导电沟道产生的n沟道mos管。本实用新型电路中采用n沟道mos管组成的电路，其输入阻抗很高，基本上不需要吸收电流，因此，当cmos与nmos集成电路连接时不必考虑电流的负载问题。

进一步地，所述第二电子开关为mos管。

本实用新型的第二电子开关采用mos管，其中p沟道mos管和n沟道mos管皆可采用。其中，p沟道mos管在n型硅衬底上有两个p+区，分别叫做源极和漏极，两极之间不通导，柵极上加有足够的正电压(源极接地)时，柵极下的n型硅表面呈现p型反型层，成为连接源极和漏极的沟道。改变栅压可以改变沟道中的电子密度，从而改变沟道的电阻。pmos电路控制方式简单，对于本实用新型的数字控制电路可采用pmos电路技术。

进一步地，所述能量快速泄放电路为电阻，所述电阻阻值大于或等于0.3欧姆且小于或等于led的阻值。

本实用新型中所采用的能量快速泄放电路可以是电阻或者其他做功的元件或者能量存储电路，能够将多余的能量收集起来为电器供电，本实用新型能量快速泄放电路为电阻，电阻的数量可以是一个或多个，电阻阻值大于或等于0.3欧姆才能有效地消耗掉上一个调光周期多余的能量，并且电阻阻值小于或者等于led本身的阻值。若电阻阻值大于led阻值，当电阻与led并联时，流过led的电流会比流过电阻的电流大，从而影响led的快速关断。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型通过在led调光电路中增加能量快速泄放电路和第一控制电路，通过第一控制电路控制第一电子开关的快速导通或关闭，可以使与第一电子开关串联的能量快速泄放电路更加快速地泄放恒流源电路中电感在每一个周期所产生的多余能量，避免没有泄放完的能量影响后续周期的电感充放电，使恒流源输出稳定均匀地变化，以达到顺滑均匀的调光效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例的逻辑电路图。

图2为本实用新型实施例恒流源电路采用降压型dc-dc转换电路的逻辑电路图。

图3为本实用新型实施例的应用电路图。

具体实施方式

本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

dc-dc转换电路为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换电路，dc-dc转换电路分为三类：升压型dc-dc转换电路、降压型dc-dc转换电路以及升降压型dc-dc转换电路。本实用新型实施例中恒流源采用降压型dc-dc转换电路，采用降压型dc-dc转换电路的特点是输出电压小于或等于输入电压，负载范围宽。但本实用新型恒流源不仅限于降压型dc-dc转换电路，可结合选择的dc-dc转换电路的类型改变实际电路设计。

实施例

如图1所示为本实施例一种用于加快恒流源电感能量泄放的led调光装置逻辑电路图，所述恒流源电路与led调光电路串联，所述led调光电路包括led、第一电子开关，所述led正极与恒流源电路输出端连接，led负极与地连接，所述第一电子开关并联在led两端，还包括能量快速泄放电路和第一控制电路，所述能量快速泄放电路与第一电子开关串联，用于加快泄放恒流源电路中的多余能量，所述第一控制电路与第一电子开关连接，用于控制电子开关的导通或者关闭。

具体地，能量快速泄放电路可采用能够做功的元件或者能量存储电路，本实施例采用的是一个电阻，但实际应用不仅限一个，为了能够消耗掉多余能量，其阻值大于或等于0.3欧姆，并且为了不影响led的关断，其阻值小于或者等于led阻值。

具体地本实施例中所述led调光电路还可以包括第三电子开关，所述第三电子开关与led串联。控制led所在回路的快速通断，提高led频率，提高调光效果。

如图2所示为本实施例恒流源电路采用降压型dc-dc转换电路的逻辑电路图，其中，恒流源电路包括第二电子开关、电感、第二控制电路、二极管，具体连接关系为：第二电子开关输出端与电感一端串联，电感另一端与led正极连接，第二控制电路与第二电子开关连接，用于控制电子开关的导通或者关闭，二极管正极与电感连接，二极管负极与地连接。

具体地，如图3所示为本实施例的应用电路图，恒流源电路主要由第二电子开关为p沟道mos管q1、二极管d1、电感l1和第二控制电路构成，其中第二控制电路为恒流驱动芯片u1、多个电阻(r2、r3、r4、r6、r7)、多个电容(c1、c3、c5)组成的外围电路构成，led调光电路主要由led、第一电子开关为n沟道mos管q2、电阻r1以及控制n沟道mos管q2导通或者关闭的第一控制电路构成，其中第一控制电路由栅极驱动器u2和电阻r8、电阻r9、电容c6组成的外围电路构成。

具体地，本实施例的电路连接关系为：p沟道mos管q1的栅极和源极与恒流驱动芯片u1接口连接，p沟道mos管q1的漏极与电感l1的一端连接，二极管d1连接在电感l1和地之间，led正极与电感l1的一端连接，led负极与地连接，n沟道mos管q2并联在led两端，第一控制电路与n沟道mos管q2栅极连接，用于控制n沟道mos管q2的导通或者关闭，电阻r1与n沟道mos管q2的源极或者漏极串联。

优选地，本实施例中所述第二控制电路通过控制pwm的脉宽宽度来控制p沟道mos管的导通或者关闭，所述第一控制电路通过控制pwm的脉宽宽度来控制n沟道mos管的导通或者关闭。

优选地，本实施例中当n沟道mos管并联在led两端时，控制n沟道mos管的导通信号与控制p沟道mos管的pwm信号为反相信号。

具体地，本实施例的控制方法为：如图3所示，第二控制电路通过控制pwm的脉冲宽度来调节恒流源电路中p沟道mos管q1开关，当p沟道mos管q1开关的速度足够快，恒流源可以输出可调节大小的电流，同时第一控制电路通过pwm控制n沟道mos管q2的栅极驱动器u2的负信号输入端，以便栅极驱动器u2输出一个与pwm反相的信号，保证在恒流源的p沟道mos管q1在每个调光周期关断时，n沟道mos管q2可以快速打开，使上一个调光周期电感的能量可以快速流向电阻r1，并通过电阻r1快速消耗能量，避免影响恒流源输出电流的稳定，从而实现led调光达到顺滑均匀的效果。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。