專利名稱：輸出具有空載輕載保護和可穩(wěn)定接受切相調(diào)光的led電源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種切相調(diào)光電源，更具體，特別涉及一種輸出具有空載輕載保護和 可穩(wěn)定接受切相調(diào)光的LED電源。
背景技術：
目前，接受切相調(diào)光的一般是交流供電的大功率高熱阻的白熾燈或鹵素燈，是一 種發(fā)光體負載(如白熾燈炮)沒有經(jīng)過電路控制的直接串聯(lián)接在切相調(diào)光器輸出上的切相 調(diào)光，調(diào)光時，由于它們的功率大高熱阻，所以調(diào)光性線度好，可實現(xiàn)0-100%的調(diào)光，且沒 有閃爍，因此得到了廣泛的應用。然而，隨著科技日益發(fā)展， 一種低功耗長壽命節(jié)能LED照 明出現(xiàn)了，并在各個領域大面積的推廣應用。但是，由于LED是屬于非線性的半導體發(fā)光二 極管，它是一種只能接受恒電流控制的光源，與傳統(tǒng)的如白熾燈的控制有著本質的區(qū)別，且 一般一顆LED的Vf電壓是3V左右，由于是恒電流控制，所以在設計時一般是串聯(lián)控制，因 而，不能把LED像傳統(tǒng)的白熾燈那樣直接接在切相調(diào)光的輸出線上。因此，在大力推廣LED 節(jié)能應用的今天，就切迫需要一種可穩(wěn)定接受并兼容傳統(tǒng)線路上的切相調(diào)光、且實現(xiàn)恒電 流輸出，可熱拔插并有效保護LED不至在這種調(diào)光下燒壞的LED電源，以配合LED的推廣和 使用。 在現(xiàn)代照明中，切相調(diào)光的控制輸出中，一般前切相調(diào)光的為可控硅調(diào)光器，后 切相調(diào)光的為晶體管調(diào)光器。由于LED照明是低電壓直流供電，所以必需有個AC-DC變 換電源，得到直流后再經(jīng)過恒流源驅動LED發(fā)光，如果要LED有調(diào)光功能，還得有一根調(diào) 光線，以用此根調(diào)光端接受調(diào)光信息的控制。如何在只有兩根輸出線的切相調(diào)光的控制 系統(tǒng)中取出調(diào)光信息同時又給LED供電呢？美國TI公司、NS公司和荷蘭飛利蒲公司分 別推出了 SN0901026, LM3445, SSL2101芯片，實現(xiàn)了可控硅的前切相LED調(diào)光；專利號為 200820213150.0也實現(xiàn)了 LED的調(diào)光。但上述方法都存在著電源功率小，電源效率低(效 率都在80%以下)，特別是專利號為200820213150. 0的方法中，還在電源上加了電阻假負 載，效率就更低了 ；調(diào)光角度低時存在著明顯的閃爍現(xiàn)象；在過EMI和EMC時存在著很多無 法解決的問題。同時，由于上述電路中，恒流源空載時，輸出電壓是很高的，沒有設計LED空 載或輕載的保護，在熱拔插的情況下，非常容易燒壞LED。因而，上述方案在LED調(diào)光控制上 不好推廣應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種輸出具有空載輕載保護和可穩(wěn)定接受切相調(diào)光的LED 電源，通過電容陣輸出控制電路去控制可控容量的電容陣，配合由NTC熱敏電阻組成的平 衡電阻，使電源功率與濾波電容成一定的正比例關系，讓切相調(diào)光器進入完好的切相狀態(tài)， 通過調(diào)光信號檢測電路，產(chǎn)生調(diào)光信號去控制LED恒流源，實現(xiàn)LED電源高穩(wěn)定度高效率寬 調(diào)光范圍的LED調(diào)光，恒流電源輸出設置過壓欠壓檢測電路，實現(xiàn)LED熱拔插和空載輕載保 護。
本發(fā)明的技術方案是 所述一種輸出具有空載輕載保護和可穩(wěn)定接受切相調(diào)光的LED電源，它包括切 切相調(diào)光器(2)，平衡電阻(3)，高壓調(diào)光信號檢測電路(4)，可控容量的電容陣(5)，系統(tǒng) 電源(6)，低壓調(diào)光信號檢測電路(7)，電壓-P麗轉換電路①(8)，輸出過壓欠壓保護電路 (9)，電壓或P麗調(diào)光恒流源①(11)，電壓或P麗調(diào)光恒流源②(12)，電壓或P麗調(diào)光恒流 源③(13)，電容陣輸出控制電路(14)，電壓-P麗轉換電路②(15);
其中( — )、所述的電壓一P麗轉換電路①(8)和輸出過壓欠壓保護電路(9)可合并組 成電壓-P麗轉換和輸出過壓欠壓保護電路(10)， 在(一)所述的電壓-P麗轉換和輸出過壓欠壓保護電路，所包括的MCU U2 ATtinyl3接收低壓調(diào)光信號檢測電路和電壓或P麗調(diào)光恒流源送進來的信息電壓，并根據(jù) 固化在其內(nèi)部的軟件進行AD轉換并作相應處理送出P麗調(diào)光信號和過壓欠壓保護控制信 號； (二)、所述的電容陣輸出控制電路(14)和電壓一P麗轉換電路②(15)可合并組 成電容陣輸出控制和電壓-P麗轉換電路(16)， 在(二)所述的電容陣輸出控制和電壓-P麗轉換電路，所包括的MCU U3 ATtinyl3 接收高壓調(diào)光信號檢測電路送進來的信息電壓，MCU U3 ATtinyl3根據(jù)固化在其內(nèi)部的軟 件進行AD轉換并作相應處理送出P麗調(diào)光信號和電容陣輸出控制信號；
其連接關系交流市電輸入(1)經(jīng)切相調(diào)光器(2)輸出與平衡電阻(3)連接，平衡 電阻(3)輸出分別與高壓調(diào)光信號檢測電路(4)、可控容量的電容陣(5)、系統(tǒng)電源(6)連 接，高壓調(diào)光信號檢測電路(4)檢測到的調(diào)光信號分別送電壓-P麗轉換電路②(15)和電 容陣輸出控制電路(14)，電壓-P麗轉換電路②(15)輸出的P麗調(diào)光信號送電壓或P麗調(diào) 光恒流源③(13)，電容陣輸出控制電路(14)輸出與可控容量的電容陣(5)相連，系統(tǒng)電源 (6)分別給電壓4麗轉換電路 (8)，輸出過壓欠壓保護電路(9)，電壓或P麗調(diào)光恒流源 ①(11)，電壓或P麗調(diào)光恒流源②(12)，電壓或P麗調(diào)光恒流源③(13)，電容陣輸出控制電 路(14)，電壓-P麗轉換電路②(15)供電，向系統(tǒng)電源(6)隔離輸出端取出的調(diào)光信號通 向低壓調(diào)光信號檢測電路(7)，低壓調(diào)光信號檢測電路(7)輸出調(diào)光電壓分別送電壓或P麗 調(diào)光恒流源①(11)、電壓-P麗轉換電路①(8)，電壓-P麗轉換電路①(8)輸出的P麗調(diào)光 信號送電壓或P麗調(diào)光恒流源②(12)，電壓或P麗調(diào)光恒流源①(11)的LED+端與輸出過 壓欠壓保護電路(9)相連，輸出過壓欠壓保護電路(9)輸出反饋連接到系統(tǒng)電源(6)上；
控制步驟為 (a)、高壓調(diào)光信號檢測電路檢測的與輸入的切相電壓成一定比例的電壓一路送
給電容陣輸出控制電路，電容陣輸出控制電路根據(jù)切相的情況，去控制可控容量的電容陣，
使可控容量的電容陣電容容量的大小與負載功率的大小成正比，并與平衡電阻配合，進而
實現(xiàn)使切相調(diào)光器進入完好的調(diào)光切相狀態(tài)和電源高功率因素的控制，另一路電壓送電
壓-P麗轉換電路②，此電壓在此被轉換成與切相電壓成一定比例的P麗調(diào)光信號，此P麗
調(diào)光信號去控制電壓或P麗調(diào)光恒流源③，進而實現(xiàn)LED的P麗調(diào)光； (b)、從系統(tǒng)電源低壓隔離輸出端取出正比于切相調(diào)光電壓占空比的調(diào)光信息經(jīng)
低壓調(diào)光信號檢測電路檢測出的電壓一路送電壓-P麗轉換電路①，此電壓在此被轉換成與切相電壓成一定比例的P麗調(diào)光信號，此P麗調(diào)光信號去控制電壓或P麗調(diào)光恒流源②，
進而實現(xiàn)LED的P麗調(diào)光，另一路送電壓或P麗調(diào)光恒流源①，電壓或P麗調(diào)光恒流源①根
據(jù)此電壓輸出正比于切相電壓的電流去驅動LED，進而實現(xiàn)LED的電壓調(diào)光； (c)、從任意一組恒流源輸出取出電壓，送到輸出過壓欠壓保護電路，輸出過壓欠
壓保護電路根據(jù)設置反饋至系統(tǒng)電源，將電源控制芯片的工作電壓鎖死，實現(xiàn)對LED的保護。 所述的可控容量的電容陣(5)，包括場效應管Ql Q4，電容C3 C5，電阻R8 R9。 所述的低壓調(diào)光信號檢測電路(7)，包括電阻R25 R27，電容C16 C17，穩(wěn)壓二 極管ZD3 ZD4、二極管D6 ; 二極管D6從主電源的整流二極管D5的正極引出調(diào)光信號，二極管D6與電容C17 組成檢波電路，檢出與切相調(diào)光電壓的占空比成一定關系的調(diào)光信息，調(diào)光信息一路經(jīng)電 阻R26與穩(wěn)壓二極ZD4串聯(lián)組成非線性取樣電路，另一路調(diào)光信息經(jīng)電阻R25限流，兩路 調(diào)光信息同時匯合進入由穩(wěn)壓二極管ZD3穩(wěn)壓，電阻R27分壓，電容C16濾波得到0. 5V 2. 5V的調(diào)光電壓，O. 5V 2. 5V的調(diào)光電壓一路送電壓-P麗轉換電路①(8)，電壓-P麗轉 換電路①(8)輸出P麗調(diào)光信號送電壓或P麗調(diào)光恒流源②(12);另一路調(diào)光電壓送電壓 或P麗調(diào)光恒流源①(11)，實現(xiàn)LED的電壓調(diào)光和P麗調(diào)光。 所述的電壓或P麗調(diào)光恒流源①(11)，包括電阻R54，電容C21，電感L2，二極管 D13，LED D15和可接受電壓調(diào)光或P麗調(diào)光的恒流驅動芯片IC15 PAM2862。
所述的系統(tǒng)電源(6)，包括隔離二極管D2、電源控制芯片IC3 FAN7527，電源控制 芯片IC3也可以是L6561、L6562、NCP1606、TDA4863、FAN7530。 所述的平衡電阻(3)，包括電阻NTC1、NTC2，電阻NTC1、NTC2的取值在5 300歐 姆之間。 所述的電容陣輸出控制電路(14)，包括電阻R1 R4、 R31 R35，四運放LM324， 三端穩(wěn)壓IC5LM7805。 所述的輸出過壓欠壓保護電路(9)，包括電阻R37 R46，電容C18，可控硅Q6，光 耦IC9，二極管D8 D9，和帶基準電壓比較器的運放IC10 TL103 ; 電阻R45、 R46為過壓檢測電阻，電阻R43、 R44為欠壓檢測電阻，可控硅Q6的陽極 接系統(tǒng)電源控制芯片F(xiàn)AN7527的VCC端腳8，陰極接地，接控制極的電阻R37、電容C18連接 到地，R38到IC9光耦，欠壓、過壓控制信號分別從TL103的腳1、腳7送出，可控硅Q6接收 到過壓欠壓保護信號時將FAN7527的VCC端腳8拉到地將其鎖死，實現(xiàn)過壓欠壓保護。
所述的電壓-P麗轉換和輸出過壓欠壓保護電路(10)，固化在MCU U2 ATtinyl3的 控制程序包括A/D檢測程序模塊(17)、主控程序模塊(18)、輸出控制程序模塊(19);
A/D檢測程序模塊(17)與主控程序模塊(18)連接，主控程序模塊(18)通向輸出 控制程序模塊(19)。 所述的電容陣輸出控制和電壓-P麗轉換電路(16)，固化在MCU U3 ATtinyl3的控 制程序包括A/D檢測程序模塊(20)、主控程序模塊(21)、輸出控制程序模塊(22) 、 A/D檢 測數(shù)據(jù)處理程序模塊(23)、電容陣控制輸出程序模塊(24); A/D檢測程序模塊(20)與主控程序模塊(21)相連，主控程序模塊(21)分別通向輸出控制程序模塊(22) 、A/D檢測數(shù)據(jù)處理程序模塊(23) ，A/D檢測數(shù)據(jù)處理程序模塊(23) 通向電容陣控制輸出程序模塊(24)。
發(fā)明的效果 1、實現(xiàn)了 LED照明在傳統(tǒng)調(diào)光線路上的調(diào)光。 2、電源效率高，可實現(xiàn)大功率設計。 3、調(diào)光控制線性好，低亮度不閃爍。 4、解決了 LED恒流源空載輕載時熱拔插的保護。


圖1是本發(fā)明電路原理框圖。 圖2是本發(fā)明由模擬電路控制的調(diào)光電路原理圖。
圖3是本發(fā)明MCU微處理器控制的調(diào)光電路原理圖。
圖4是本發(fā)明市固化在MCU U2A Ttinyl3控制程序模塊框圖。
圖5是本發(fā)明市固化在MCU U3A Ttinyl3控制程序模塊框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進一步說明。 如圖l所示，是本發(fā)明電路原理框圖，它包括切相調(diào)光器(2)，平衡電阻(3)，高壓 調(diào)光信號檢測電路(4)，可控容量的電容陣(5)，系統(tǒng)電源(6)，低壓調(diào)光信號檢測電路(7)， 電壓-P麗轉換電路①(8)，輸出過壓欠壓保護電路(9)，電壓或P麗調(diào)光恒流源①(11)，電 壓或P麗調(diào)光恒流源②(12)，電壓或P麗調(diào)光恒流源③(13)，電容陣輸出控制電路(14)，電 壓-P麗轉換電路②(15);
其中( — )、所述的電壓一P麗轉換電路①(8)和輸出過壓欠壓保護電路(9)可合并組 成電壓-P麗轉換和輸出過壓欠壓保護電路(10)， 在(一)所述的電壓-P麗轉換和輸出過壓欠壓保護電路，所包括的MCU U2 ATtinyl3接收低壓調(diào)光信號檢測電路和電壓或P麗調(diào)光恒流源送進來的信息電壓，并根據(jù) 固化在其內(nèi)部的軟件進行AD轉換并作相應處理送出P麗調(diào)光信號和過壓欠壓保護控制信 號； (二)、所述的電容陣輸出控制電路(14)和電壓一P麗轉換電路②(15)可合并組 成電容陣輸出控制和電壓-P麗轉換電路(16)， 在(二)所述的電容陣輸出控制和電壓-P麗轉換電路，所包括的MCU U3 ATtinyl3 接收高壓調(diào)光信號檢測電路送進來的的信息電壓，MCU U3 ATtinyl3根據(jù)固化在其內(nèi)部的 軟件進行AD轉換并作相應處理送出P麗調(diào)光信號和電容陣輸出控制信號；
其連接關系交流市電輸入(1)經(jīng)切相調(diào)光器(2)輸出與平衡電阻(3)連接，平衡 電阻(3)輸出分別與高壓調(diào)光信號檢測電路(4)、可控容量的電容陣(5)、系統(tǒng)電源(6)連 接，高壓調(diào)光信號檢測電路(4)檢測到的調(diào)光信號分別送電壓-P麗轉換電路②(15)和電 容陣輸出控制電路(14)，電壓-P麗轉換電路②(15)輸出的P麗調(diào)光信號送電壓或P麗調(diào) 光恒流源③(13)，電容陣輸出控制電路(14)輸出與可控容量的電容陣(5)相連，系統(tǒng)電源(6)分別給電壓4麗轉換電路 (8)，輸出過壓欠壓保護電路(9)，電壓或P麗調(diào)光恒流源 ①(11)，電壓或P麗調(diào)光恒流源②(12)，電壓或P麗調(diào)光恒流源③(13)，電容陣輸出控制電 路(14)，電壓-P麗轉換電路②(15)供電，向系統(tǒng)電源(6)隔離輸出端取出的調(diào)光信號通 向低壓調(diào)光信號檢測電路(7)，低壓調(diào)光信號檢測電路(7)輸出調(diào)光電壓分別送電壓或P麗 調(diào)光恒流源①(11)、電壓-P麗轉換電路①(8)，電壓-P麗轉換電路①(8)輸出的P麗調(diào)光 信號送電壓或P麗調(diào)光恒流源②(12)，電壓或P麗調(diào)光恒流源①(11)的LED+端與輸出過 壓欠壓保護電路(9)相連，輸出過壓欠壓保護電路(9)輸出反饋連接到系統(tǒng)電源(6)上；
控制步驟為 (a)、高壓調(diào)光信號檢測電路檢測的與輸入的切相電壓成一定比例的電壓一路送
給電容陣輸出控制電路，電容陣輸出控制電路根據(jù)切相的情況，去控制可控容量的電容陣，
使可控容量的電容陣電容容量的大小與負載功率的大小成正比，并與平衡電阻配合，進而
實現(xiàn)使切相調(diào)光器進入完好的調(diào)光切相狀態(tài)和電源高功率因素的控制，另一路電壓送電
壓-P麗轉換電路②，此電壓在此被轉換成與切相電壓成一定比例的P麗調(diào)光信號，此P麗
調(diào)光信號去控制電壓或P麗調(diào)光恒流源③，進而實現(xiàn)LED的P麗調(diào)光； (b)、從系統(tǒng)電源低壓隔離輸出端取出正比于切相調(diào)光電壓占空比的調(diào)光信息經(jīng)
低壓調(diào)光信號檢測電路檢測出的電壓一路送電壓-P麗轉換電路①，此電壓在此被轉換成
與切相電壓成一定比例的P麗調(diào)光信號，此P麗調(diào)光信號去控制電壓或P麗調(diào)光恒流源②，
進而實現(xiàn)LED的P麗調(diào)光，另一路送電壓或P麗調(diào)光恒流源①，電壓或P麗調(diào)光恒流源①根
據(jù)此電壓輸出正比于切相電壓的電流去驅動LED，進而實現(xiàn)LED的電壓調(diào)光； (c)、從任意一組恒流源輸出取出電壓，送到輸出過壓欠壓保護電路，輸出過壓欠
壓保護電路根據(jù)設置反饋至系統(tǒng)電源，將電源控制芯片的工作電壓鎖死，實現(xiàn)對LED的保護。 圖2是本發(fā)明由模擬電路控制的調(diào)光電路原理圖。 如圖所示，它主要包括切相調(diào)光器(2)，平衡電阻(3)，高壓調(diào)光信號檢測電路 (4)，可控容量的電容陣(5)，系統(tǒng)電源(6)，低壓調(diào)光信號檢測電路(7)，電壓-P麗轉換電路
① (8)，輸出過壓欠壓保護電路(9)，電壓或P麗調(diào)光恒流源①(ll)，電壓或P麗調(diào)光恒流 源②(12)，電壓或P麗調(diào)光恒流源③(13)，電容陣輸出控制電路(14)，電壓-P麗轉換電路
② (15)。 圖中，切相調(diào)光器(2)送來的調(diào)光電壓進入平衡電阻(3)，平衡電阻(3)的NTC1、 NTC2取值在5 300歐姆之間，為實現(xiàn)更大的電源輸出功率，電阻NTC1、NTC2取負溫度特性 的熱敏電阻比較理想，因為當電源功率增大時，流過NTC1、 NTC2電流增大，所以NTC1、 NTC2 發(fā)熱，進而使NTC1、 NTC2的電阻值減小，反之增大。這樣NTC1、 NTC2就與電源功率保持一 個熱平衡，同時使切相調(diào)光器特別是可控硅調(diào)光器處于一個正常的切相狀態(tài)，起到了平衡 電壓波形、緩沖的作用，為高壓調(diào)光信號檢測電路(4)準確檢測調(diào)光信號做準備。由于切相 調(diào)光器特別是可控硅調(diào)光器需要一定的電流維持才能正常導通，當從平衡電阻(3)出來的 調(diào)光電壓經(jīng)電容Cl作高頻交流濾波后進入整流橋BRIDGE1，由于整流橋BRIDGE1是非線性 器件，如果電源功率過低，同時，整流橋后有比較大濾波電容存在，那么輸出的電壓波形將 是畸形的，高壓調(diào)光信號檢測電路(4)將無法正常檢測到調(diào)光信號，但是，如果沒有濾波電 容，那么將無法過EMI 、EMC，所以經(jīng)整流橋BRIDGE 1整流后的電路引入了可控容量的電容陣
9(5)，所述的可控容量的電容陣包括場效應管Ql Q4，電容C3 C5，電阻R8 R9，當電源 功率大時，Ql導通，電容C3作用，同理，電容C4受控于Q2，電容C5與電阻R8、 R9搭配受控 于Q3、Q4，使經(jīng)整流橋BRIDGE1整流后的濾波電容容量遞增于電源的輸出功率。可控容量的 電容陣(5)受控于電容陣輸出控制電路(14)，并與平衡電阻(3)配合，使切相調(diào)光器(2)在 任何時刻都處于正常的切相狀態(tài)。由于切相調(diào)光器(2)處于正常的切相狀態(tài)下，在由二極 管D1、電阻R5 R7、穩(wěn)壓二極管ZD1 ZD2、電容C2組成高壓調(diào)光信號檢測電路(4)中，將 輸出0. 5V 2. 5V高度平滑的非線性電壓，非線性電壓一路送由電阻R1 R4、R31 R35、 四運放LM324，三端穩(wěn)壓IC5LM7805組成的電容陣輸出控制電路(14)，電容陣輸出控制電路 (14)依此非線性電壓給可控容量的電容陣(5)送去電容容量控制信號。由于濾波電容可 控，系統(tǒng)電源為PFC單級控制模式的電源，所以將大大提高了系統(tǒng)電源(7)的功率因素。所 述的系統(tǒng)電源(6)，包括隔離二極管D2、電源控制芯片IC3 FAN7527，電源控制芯片IC3也可 以是L6561、 L6562、 NCP1606、 TDA4863、 FAN7530等PFC電源芯片。非線性電壓的另一路送 由運放LM393，電阻R28 R30、 R56、 R36，電容C23，二極管D7組成的電壓一P麗轉換電路 ②(15)，電壓一P麗轉換電路②(15)輸出P麗調(diào)光信號的占空比與O. 5V 2. 5V電壓對應 遞增，此P麗調(diào)光信號經(jīng)電阻R57、光耦IC11送到電壓或P麗調(diào)光恒流源③(13)。由于恒 流源開路時也就是空載時，輸出電壓是最高的，基本上是恒流源的工作電壓。在設計恒流源 時，為了減少恒流源的紋波電流對LED的沖擊，一般輸出都接有濾波電容，如C21。假設恒流 源的工作電壓是24V，一顆白光LED的Vf約為3. 2V， LED串聯(lián)工作，那么有
24V + 3. 2V/顆"7顆 可驅動1 7顆LED，沒有接上LED時給電源上電，電源是空載的，此時C21是充滿 電的，也就是電容C21兩端電壓為24V，由于LED是并聯(lián)接在電容C21上的，如果此時接上 1 7顆LED， LED最高電壓為3. 2V/顆X7顆二 22. 4V，因LED是非線性半導體，這樣熱拔 插對LED沖擊是很大的，C21容量越大，接上LED的個數(shù)越少沖擊就越大，并有燒壞LED的可 能；如果24V供電的LED恒流源只驅動一個LED,那么輸出的電壓為3. 2V，雖然恒流源用P麗 技術控制，但3. 2V離24V大遠，所以LED恒流源的效率還是很低的。在現(xiàn)有的電子技術中， 有些LED恒流電源是沒有經(jīng)過二次恒流驅動LED的，而是直接驅動，用光耦反饋控制輸出電 流，從原理上，這種設計，LED兩端的電壓與給控制恒流芯片供電的電壓是成正比關系的，當 接上LED的個數(shù)過少，或正常接上一定合理數(shù)量的LED，但因某些原因燒壞了一些(大多數(shù) 大功率的LED燒壞時， 一般是短路的)，那么輸出的電壓就變小，這樣就造成給控制電源的 芯片供電的電壓低過而無法正常啟動，如啟動_電壓不足關閉_啟動_電壓不足關閉，這 樣就造成LED出現(xiàn)頻繁閃爍現(xiàn)象。LED恒流電源功率P = I (恒定)XV， V是由LED的Vf值 乘以LED個數(shù)決定的，所以一般LED電源，接的LED數(shù)量越多，功率越大，上述的閃爍現(xiàn)象， 在LED恒流電源設計中，叫輕載閃爍。為了解決空載熱拔插燒壞LED和輕載效率過低、輕載 閃爍現(xiàn)象，這里引入輸出過壓欠壓保護電路技術。在此，過壓是空載、欠壓是輕載之意。圖 中的輸出過壓欠壓保護電路(9)，包括電阻R37 R46，電容C18，可控硅Q6，光耦IC9，二極 管D8 D9，和帶基準電壓比較器的運放IC10TL103 ;電阻R45、 R46為過壓檢測電阻，電阻 R43、R44為欠壓檢測電阻，可控硅Q6的陽極接系統(tǒng)電源控制芯片F(xiàn)AN7527的VCC端腳8，陰 極接地，接控制極的電阻R37、電容C18連接到地，R38到IC9光耦，欠壓、過壓控制信號分別 從TL103的腳1、腳7送出，可控硅Q6接收到過壓欠壓保護信號時將FAN7527的VCC端腳8拉到地將其鎖死，實現(xiàn)過壓欠壓保護，鎖死后所有的電路停止工作，只有重新復位電源才能 正常工作了。輸出的恒流源中，電壓或P麗調(diào)光恒流源①(11)，包括電阻R54，電容C21，電 感L2，二極管D13， LED D15和可接受電壓調(diào)光或P麗調(diào)光的恒流驅動芯片IC15 PAM2862。 IC15 PAM2862可接受P麗調(diào)光，同時也可以接受O. 5V 2. 5V的電壓調(diào)光。同理，電壓或 P麗調(diào)光恒流源②(12)、電壓或P麗調(diào)光恒流源③(13)與電壓或P麗調(diào)光恒流源①(11)是 一樣的原理。低壓調(diào)光信號檢測電路(7)，包括電阻R25 R27，電容C16 C17，穩(wěn)壓二極 管ZD3 ZD4， 二極管D6 ;二極管D6從主電源的整流二極管D5的正極引出調(diào)光信號，二極 管D6與電容C17組成檢波電路，檢出與切相調(diào)光電壓的占空比成一定關系的調(diào)光信息，調(diào)
光信息一路經(jīng)電阻R26與穩(wěn)壓二極ZD4串聯(lián)組成非線性取樣電路，另一路調(diào)光信息經(jīng)電阻 R25限流，兩路調(diào)光信息同時匯合進入由穩(wěn)壓二極管ZD3穩(wěn)壓，電阻R27分壓，電容C16濾波 得到0. 5V 2. 5V的調(diào)光電壓，O. 5V 2. 5V的調(diào)光電壓一路送電壓4麗轉換電路 (8)， 電壓-P麗轉換電路①(8)輸出P麗調(diào)光信號送電壓或P麗調(diào)光恒流源②(12);另一路調(diào) 光電壓送電壓或P麗調(diào)光恒流源①(11)，實現(xiàn)LED的電壓調(diào)光和P麗調(diào)光。從原理來看，電 壓-P麗轉換電路②(15)與電壓-P麗轉換電路①(8)是同樣的原理，高壓調(diào)光信號檢測電 路(4)與低壓調(diào)光信號檢測電路(7)是同樣的原理。
圖3是本發(fā)明MCU微處理器控制的調(diào)光電路原理圖。 如圖所示，它主要包括切相調(diào)光器(2)，平衡電阻(3)，高壓調(diào)光信號檢測電路 (4)，可控容量的電容陣(5)，系統(tǒng)電源(6)，低壓調(diào)光信號檢測電路(7)，電壓-P麗轉換和輸 出過壓欠壓保護電路(10)，電壓或P麗調(diào)光恒流源①(11)，電壓或P麗調(diào)光恒流源②(12)， 電壓或P麗調(diào)光恒流源③(13)，電容陣輸出控制和電壓-P麗轉換電路(16);
從圖中可知，它的工作基本原理與圖2大體是相同的，不同的是
( — )、圖2所述的電壓一P麗轉換電路①(8)和輸出過壓欠壓保護電路(9)可合 并組成電壓-P麗轉換和輸出過壓欠壓保護電路(IO)，即用一個MCU U2 ATtinyl3，結合固 化在里面的控制程序，代替電壓一P麗轉換電路①(8)和輸出過壓欠壓保護電路(9)，它包 括電阻R37 R39、R41、R43 R44，穩(wěn)壓IC14 LM7805和單片機U2 ATtinyl3，電容C18，可 控硅Q6，光耦IC9，二極管D8 ;電壓-P麗轉換和輸出過壓欠壓保護電路的MCU U2 ATtinyl3 接收低壓調(diào)光信號檢測電路和電壓或P麗調(diào)光恒流源送進來的信息電壓，并根據(jù)固化在其 內(nèi)部的軟件進行AD轉換并作相應處理送出P麗調(diào)光信號和過壓欠壓保護控制信號；
(二)、圖2所述所述的電容陣輸出控制電路(14)和電壓一P麗轉換電路②(15) 可合并組成電容陣輸出控制和電壓-P麗轉換電路(16)，即用一個MCU U3 ATtinyl3，結合 固化在里面的控制程序，代替電容陣輸出控制電路(14)和電壓一P麗轉換電路②(15)，它 包括穩(wěn)壓IC5LM7805，單片機U3 ATtinyl3 ;電容陣輸出控制和電壓-P麗轉換電路中的MCU U3ATtinyl3接收高壓調(diào)光信號檢測電路送進來的信息電壓，并根據(jù)固化在其內(nèi)部的軟件進 行AD轉換并作相應處理送出P麗調(diào)光信號和電容陣輸出控制信號。
圖4是本發(fā)明市固化在MCU U2 ATtinyl3控制程序模塊框圖。
所述的電壓-P麗轉換和輸出過壓欠壓保護電路(10)，固化在MCU U2 ATtinyl3的 控制程序包括A/D檢測程序模塊(17)、主控程序模塊(18)、輸出控制程序模塊(19);
A/D檢測程序模塊(17)與主控程序模塊(18)連接，主控程序模塊(18)通向輸出 控制程序模塊(19)。
圖5是本發(fā)明市固化在MCU U3 ATtinyl3控制程序模塊框圖。
所述的電容陣輸出控制和電壓-P麗轉換電路(16)，固化在MCU U3 ATtinyl3的控 制程序包括A/D檢測程序模塊(20)、主控程序模塊(21)、輸出控制程序模塊(22) 、 A/D檢 測數(shù)據(jù)處理程序模塊(23)、電容陣控制輸出程序模塊(24); A/D檢測程序模塊(20)與主控程序模塊(21)相連，主控程序模塊(21)分別通向 輸出控制程序模塊(22) 、A/D檢測數(shù)據(jù)處理程序模塊(23) ，A/D檢測數(shù)據(jù)處理程序模塊(23) 通向電容陣控制輸出程序模塊(24)。 雖然本發(fā)明已參照上述的實施例來描述，但僅是本發(fā)明的說明優(yōu)例，電子方面的 技術人員應理解其中可作各變化和修改而在廣義上沒有脫離本發(fā)明，對以上所述實施的變 化變形或修改都將落入本發(fā)明權利要求的保護范圍。
權利要求
一種輸出具有空載輕載保護和可穩(wěn)定接受切相調(diào)光的LED電源，它包括切切相調(diào)光器(2)，平衡電阻(3)，高壓調(diào)光信號檢測電路(4)，可控容量的電容陣(5)，系統(tǒng)電源(6)，低壓調(diào)光信號檢測電路(7)，電壓-PWM轉換電路①(8)，輸出過壓欠壓保護電路(9)，電壓或PWM調(diào)光恒流源①(11)，電壓或PWM調(diào)光恒流源②(12)，電壓或PWM調(diào)光恒流源③(13)，電容陣輸出控制電路(14)，電壓-PWM轉換電路②(15)；其中(一)、所述的電壓--PWM轉換電路①(8)和輸出過壓欠壓保護電路(9)可合并組成電壓-PWM轉換和輸出過壓欠壓保護電路(10)，在(一)所述的電壓-PWM轉換和輸出過壓欠壓保護電路，所包括的MCU U2 ATtiny13接收低壓調(diào)光信號檢測電路和電壓或PWM調(diào)光恒流源送進來的信息電壓，并根據(jù)固化在其內(nèi)部的軟件進行AD轉換并作相應處理送出PWM調(diào)光信號和過壓欠壓保護控制信號；(二)、所述的電容陣輸出控制電路(14)和電壓--PWM轉換電路②(15)可合并組成電容陣輸出控制和電壓-PWM轉換電路(16)，在(二)所述的電容陣輸出控制和電壓-PWM轉換電路，所包括的MCU U3 ATtiny13接收高壓調(diào)光信號檢測電路送進來的信息電壓，MCU U3 ATtiny13根據(jù)固化在其內(nèi)部的軟件進行AD轉換并作相應處理送出PWM調(diào)光信號和電容陣輸出控制信號；其連接關系交流市電輸入(1)經(jīng)切相調(diào)光器(2)輸出與平衡電阻(3)連接，平衡電阻(3)輸出分別與高壓調(diào)光信號檢測電路(4)、可控容量的電容陣(5)、系統(tǒng)電源(6)連接，高壓調(diào)光信號檢測電路(4)檢測到的調(diào)光信號分別送電壓-PWM轉換電路②(15)和電容陣輸出控制電路(14)，電壓-PWM轉換電路②(15)輸出的PWM調(diào)光信號送電壓或PWM調(diào)光恒流源③(13)，電容陣輸出控制電路(14)輸出與可控容量的電容陣(5)相連，系統(tǒng)電源(6)分別給電壓-PWM轉換電路①(8)，輸出過壓欠壓保護電路(9)，電壓或PWM調(diào)光恒流源①(11)，電壓或PWM調(diào)光恒流源②(12)，電壓或PWM調(diào)光恒流源③(13)，電容陣輸出控制電路(14)，電壓-PWM轉換電路②(15)供電，向系統(tǒng)電源(6)隔離輸出端取出的調(diào)光信號通向低壓調(diào)光信號檢測電路(7)，低壓調(diào)光信號檢測電路(7)輸出調(diào)光電壓分別送電壓或PWM調(diào)光恒流源①(11)、電壓-PWM轉換電路①(8)，電壓-PWM轉換電路①(8)輸出的PWM調(diào)光信號送電壓或PWM調(diào)光恒流源②(12)，電壓或PWM調(diào)光恒流源①(11)的LED+端與輸出過壓欠壓保護電路(9)相連，輸出過壓欠壓保護電路(9)輸出反饋連接到系統(tǒng)電源(6)上；控制步驟為(a)、高壓調(diào)光信號檢測電路檢測的與輸入的切相電壓成一定比例的電壓一路送給電容陣輸出控制電路，電容陣輸出控制電路根據(jù)切相的情況，去控制可控容量的電容陣，使可控容量的電容陣電容容量的大小與負載功率的大小成正比，并與平衡電阻配合，進而實現(xiàn)使切相調(diào)光器進入完好的調(diào)光切相狀態(tài)和電源高功率因素的控制，另一路電壓送電壓-PWM轉換電路②，此電壓在此被轉換成與切相電壓成一定比例的PWM調(diào)光信號，此PWM調(diào)光信號去控制電壓或PWM調(diào)光恒流源③，進而實現(xiàn)LED的PWM調(diào)光；(b)、從系統(tǒng)電源低壓隔離輸出端取出正比于切相調(diào)光電壓占空比的調(diào)光信息經(jīng)低壓調(diào)光信號檢測電路檢測出的電壓一路送電壓-PWM轉換電路①，此電壓在此被轉換成與切相電壓成一定比例的PWM調(diào)光信號，此PWM調(diào)光信號去控制電壓或PWM調(diào)光恒流源②，進而實現(xiàn)LED的PWM調(diào)光，另一路送電壓或PWM調(diào)光恒流源①，電壓或PWM調(diào)光恒流源①根據(jù)此電壓輸出正比于切相電壓的電流去驅動LED，進而實現(xiàn)LED的電壓調(diào)光；(c)、從任意一組恒流源輸出取出電壓，送到輸出過壓欠壓保護電路，輸出過壓欠壓保護電路根據(jù)設置反饋至系統(tǒng)電源，將電源控制芯片的工作電壓鎖死，實現(xiàn)對LED的保護。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種輸出具有空載輕載保護和可穩(wěn)定接受切相調(diào)光的LED電 源，其特征在于所述的可控容量的電容陣(5)，包括場效應管Ql Q4，電容C3 C5，電阻R8 R9。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種輸出具有空載輕載保護和可穩(wěn)定接受切相調(diào)光的LED電 源，其特征在于所述的低壓調(diào)光信號檢測電路(7)，包括電阻R25 R27，電容C16 C17，穩(wěn)壓二極管 ZD3 ZD4、二極管D6 ;二極管D6從主電源的整流二極管D5的正極引出調(diào)光信號，二極管D6與電容C17組成 檢波電路，檢出與切相調(diào)光電壓的占空比成一定關系的調(diào)光信息，調(diào)光信息一路經(jīng)電阻R26 與穩(wěn)壓二極ZD4串聯(lián)組成非線性取樣電路，另一路調(diào)光信息經(jīng)電阻R25限流，兩路調(diào)光信 息同時匯合進入由穩(wěn)壓二極管ZD3穩(wěn)壓，電阻R27分壓，電容C16濾波得到0. 5V 2. 5V的 調(diào)光電壓，O. 5V 2. 5V的調(diào)光電壓一路送電壓_ 麗轉換電路 (8)，電壓-P麗轉換電路 ①(8)輸出P麗調(diào)光信號送電壓或P麗調(diào)光恒流源②(12);另一路調(diào)光電壓送電壓或P麗 調(diào)光恒流源①(11)，實現(xiàn)LED的電壓調(diào)光和P麗調(diào)光。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種輸出具有空載輕載保護和可穩(wěn)定接受切相調(diào)光的LED電 源，其特征在于所述的電壓或P麗調(diào)光恒流源①(11)，電阻R54，電容C21，電感L2，二極管D13， LED D15和可接受電壓調(diào)光或P麗調(diào)光的恒流驅動芯片IC15 PAM2862。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種輸出具有空載輕載保護和可穩(wěn)定接受切相調(diào)光的LED電 源，其特征在于所述的系統(tǒng)電源(6)，包括隔離二極管D2、電源控制芯片IC3 FAN7527，電源控制芯片 IC3也可以是L6561、L6562、NCP1606、TDA4863、FAN7530。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種輸出具有空載輕載保護和可穩(wěn)定接受切相調(diào)光的LED電 源，其特征在于所述的平衡電阻(3)，包括電阻NTC1、NTC2，電阻NTC1、NTC2的取值在5 300歐姆之間。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種輸出具有空載輕載保護和可穩(wěn)定接受切相調(diào)光的LED電 源，其特征在于所述的電容陣輸出控制電路(14)，包括電阻R1 R4、 R31 R35，四運放LM324，三端 穩(wěn)壓IC5 LM7805。
8. 根據(jù)權利要求1所述的一種輸出具有空載輕載保護和可穩(wěn)定接受切相調(diào)光的LED電 源，其特征在于所述的輸出過壓欠壓保護電路(9)，包括電阻R37 R46，電容C18，可控硅Q6，光耦 IC9，二極管D8 D9，和帶基準電壓比較器的運放IC10 TL103 ;電阻R45、 R46為過壓檢測電阻，電阻R43、 R44為欠壓檢測電阻，可控硅Q6的陽極接系 統(tǒng)電源控制芯片F(xiàn)AN7527的VCC端腳8，陰極接地，接控制極的電阻R37、電容C18連接到地，R38到IC9光耦，欠壓、過壓控制信號分別從TL103的腳1、腳7送出，可控硅Q6接收到過壓 欠壓保護信號時將FAN7527的VCC端腳8拉到地將其鎖死，實現(xiàn)過壓欠壓保護。
9. 根據(jù)權利要求1所述的一種輸出具有空載輕載保護和可穩(wěn)定接受切相調(diào)光的LED電 源，其特征在于所述的電壓-P麗轉換和輸出過壓欠壓保護電路(IO)，固化在MCU U2 ATtinyl3的控制 程序包括A/D檢測程序模塊(17)、主控程序模塊(18)、輸出控制程序模塊(19);A/D檢測程序模塊(17)與主控程序模塊(18)連接，主控程序模塊(18)通向輸出控制 程序模塊(19)。
10. 根據(jù)權利要求1所述的一種輸出具有空載輕載保護和可穩(wěn)定接受切相調(diào)光的LED 電源，其特征在于所述的電容陣輸出控制和電壓-P麗轉換電路(16)，固化在MCU U3 ATtinyl3的控制程 序包括A/D檢測程序模塊(20)、主控程序模塊(21)、輸出控制程序模塊(22) 、 A/D檢測數(shù) 據(jù)處理程序模塊(23)、電容陣控制輸出程序模塊(24);A/D檢測程序模塊(20)與主控程序模塊(21)相連，主控程序模塊(21)分別通向輸出 控制程序模塊(22)、A/D檢測數(shù)據(jù)處理程序模塊(23) ， A/D檢測數(shù)據(jù)處理程序 塊(23 )通 向電容陣控制輸出程序模塊(24)。
全文摘要
本發(fā)明公開了輸出具有空載輕載保護和可穩(wěn)定接受切相調(diào)光的LED電源，它包括平衡電阻，高壓調(diào)光信號檢測電路，可控容量的電容陣，系統(tǒng)電源，低壓調(diào)光信號檢測電路，電壓-PWM轉換電路，輸出過壓欠壓保護電路，電壓或PWM調(diào)光恒流源，電容陣輸出控制電路；通過電容陣輸出控制電路去控制可控容量的電容陣，配合由NTC熱敏電阻組成的平衡電阻，使電源功率與濾波電容成一定的正比例關系，讓切相調(diào)光器進入完好的切相狀態(tài)，通過調(diào)光信號檢測電路，產(chǎn)生調(diào)光信號去控制LED恒流源，實現(xiàn)LED電源LED調(diào)光，恒流電源輸出設置過壓欠壓檢測電路，實現(xiàn)LED熱拔插和空載輕載保護，在LED調(diào)光方面有很大的應用前景。
文檔編號H05B37/02GK101790269SQ201010120820
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月10日 優(yōu)先權日2010年3月10日
發(fā)明者李福南 申請人:李福南