一种降压型LED驱动无级调光电路及方法

技术领域

本发明涉及LED调光领域，尤其涉及一种降压型LED驱动无级调光电路及方法。

背景技术

降压型LED驱动广泛应用于各种照明设备中，特别是高端舞台灯设备，其要求调光响应速度快、调光精度高、随PWM变化流畅无台阶。降压型驱动因其响应速度快、驱动功率大、与PWM调光兼容性好，而广泛应用在舞台灯设备中。然而，普通的降压型驱动中，若对PWM信号不做特殊处理，直接控制降压驱动器的开关，在降压环路电感续流阶段，PWM信号的变化不会引起输出电流变化(即灯亮度不变)，从而出现亮度调节不流畅问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降压型LED驱动无级调光电路及方法，其目的在于克服现有技术中存在的上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种降压型LED驱动无级调光电路，包括：电源、LED灯组、检测电阻、电感、续流器件、电流检测模块、峰峰值控制模块、逻辑处理模块、功率开关器件一和PWM信号输出端；

上述LED灯组、检测电阻和电感相互串联，形成串联组件；上述串联组件通过上述功率开关器件一可通断地串联于上述电源的正、负极；上述串联组件并联有用于形成续流回路的上述续流器件；

上述电流检测模块的输入端并联于上述检测电阻，输出端与上述峰峰值控制模块的输入端相连；

上述PWM信号输出端和峰峰值控制模块的输出端分别连接于上述逻辑控制模块的两个输入端，上述逻辑控制模块的输出端连接于上述功率开关器件一的控制端，上述逻辑控制模块用于在PWM信号输出端为高电平时，通过控制功率开关器件一的通断状态使上述LED灯组的电流处于峰峰值控制模块的预设电流区间，上述逻辑控制模块还用于在电感处于续流阶段且出现PWM信号输出端从高电平变到低电平时，通过导通功率开关器件一对LED灯组进行电流补充。

作进一步改进的，上述续流器件为续流二极管或者功率管。

作进一步改进的，还包括功率开关器件二，上述逻辑控制模块的另一输出端连接于上述功率开关器件二的控制端，且功率开关器件二并联于上述LED灯组；上述逻辑控制模块用于在上述PWM信号输出端从高变低时，控制功率开关器件二对上述LED灯组进行短路。

作进一步改进的，上述功率开关器件一和功率开关器件二均为MOSFET功率管。

一种降压型LED驱动无级调光方法，使用结构如权利要求1-4任一上述降压型LED驱动无级调光电路，通过调整PWM信号输出端的PWM信号占空比对LED灯组进行调光，上电时，上述功率开关器件一导通，LED灯组的电流从零开始变大，同时由电流检测模块对电流进行检测；

在PWM信号输出端为高电平时，由逻辑处理模块控制功率开关器件一的通断状态，使上述LED灯组的电流处于峰峰值控制模块的预设电流区间；其中，上述预设电流区间的两个端点值分别为电流谷值I v和电流峰值I p。

作进一步改进的，还包括电流补偿调制：在电感处于续流阶段且出现PWM信号输出端从高电平变到低电平时，由逻辑处理模块控制并导通功率开关器件一，对LED灯组进行电流补充。

作进一步改进的，由逻辑处理模块控制功率开关器件一的通断状态，使上述LED灯组的电流处于峰峰值控制模块的预设电流区间，具体是：在PWM信号为高电平的前提下，当电流上升到电流峰值I p时，由逻辑处理模块控制并断开上述功率开关器件一，当电流下降到电流峰值I p时，由逻辑处理模块控制并导通上述功率开关器件一。

作进一步改进的，由逻辑处理模块控制并导通功率开关器件一的具体方法是：由逻辑处理模块计算电流达到电流峰值I p的时间节点与PWM信号从高变低的时间节点之间的间隔时长t，并根据间隔时长t的数值大小控制并导通功率开关器件一。

作进一步改进的，根据间隔时长t的数值大小控制并导通功率开关器件一，具体是：上述间隔时长t越小，逻辑处理模块在电流越小时将上述功率开关器件一切换至导通状态；上述间隔时长t越大，逻辑处理模块在电流越大时将上述功率开关器件一切换至导通状态；并且，功率开关器件一切换至导通状态时的电流小于或等于预设电流区间的电流谷值Iv。

作进一步改进的，还包括斩波调制：当在电感处于续流阶段且PWM信号变从高电平变低电平时，由逻辑处理模块控制并导通上述功率开关器件二，从而将上述LED灯组短路，使得LED灯组在续流阶段的电流为零。

采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：

其一、本发明通过将PWM信号输出端和峰峰值控制模块的输出端分别连入逻辑控制模块，由逻辑控制模块控制功率开关器件一，实现对LED电流I

其二，本发明在PWM信号发生变化时，通过调整功率开关器件一或功率开关器件二的导通或关闭，对LED电流进行电流补偿或斩波调制，实现快速且精确的PWM调光，使LED亮度能够更好地跟随PWM信号占空比变化，有效减小亮度台阶问题产生的影响，达到无级调光的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单的介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例一的电路的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的LED电流、功率开关器件驱动信号及PWM信号的工作波形；

图3为本发明实施例一中PWM信号在续流阶段时改变的工作波形；

图4为本发明实施例一中LED电流与PWM信号的占空比之间的传递函数图像；

图5为本发明实施例一中电流补偿调制下的工作波形；

图6为本发明实施例中在LED电流0时进行电流补偿调制的工作波形；

图7为本发明实施例二提供的降压型LED驱动无级调光电路的结构示意图；

图8为本发明实施例二中斩波调制下的工作波形；

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述：

在本发明的描述中，术语“一”“二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

一种降压型LED驱动无级调光电路，包括：电源、供电模块和基准、LED灯组、检测电阻、电感、续流器件、电流检测模块、峰峰值控制模块、逻辑处理模块、功率开关器件一和PWM信号输出端。

如图1所示的电路结构图，LED灯组、检测电阻和电感相互串联，形成串联组件，该串联组件通过功率开关器件一可通断地串联于电源的正、负极；串联组件并联有用于形成续流回路的续流器件；电流检测模块的输入端并联于检测电阻，其输出端与峰峰值控制模块的输入端相连；PWM信号输出端和峰峰值控制模块的输出端分别连接于逻辑控制模块的两个输入端，逻辑控制模块的输出端连接于功率开关器件一的控制端；其中，串联组件中的检测电阻可以串联在LED灯组和电感之间，也可以串联在输入电源和LED灯组之间；续流器件可以为续流二极管或者功率管。

供电组件和基准用于为各个模块提供稳定电压，确保电路的稳定性和各个模块的准确性；逻辑控制模块用于在PWM信号输出端为高电平时，通过控制功率开关器件一的通断状态使LED灯组的电流处于峰峰值控制模块的预设电流区间，逻辑控制模块还用于在电感处于续流阶段且出现PWM信号输出端从高电平变到低电平时，通过导通功率开关器件一对LED灯组进行电流补充。

如图1和图2所示的一种具体实施例中，通过PWM信号占空比对LED灯组进行调光。上述功率开关器件一为MOSFET功率管，上电时，功率开关器件一导通，流经LED灯组的电流I

当PWM信号输出端为高电平时，由逻辑处理模块控制功率开关器件一的通断状态，使所述LED灯组的电流处于峰峰值控制模块的预设电流区间；具体的，当电流检测模块检测到电流达到峰值I

如图3和图4所示，当进行更高精度调光时，在一定范围内，会出现PWM信号变化而输出电流不变的情况，导致调光不流畅。图3显示了PWM信号在续流阶段时改变的LED电流、功率开关器件驱动信号及PWM信号的工作波形，在PWM信号占空比发生变化时(如图中虚线部分所示)，当PWM信号由高电平变为低电平时，功率开关器件一已经是被断开的状态，I

如图5所示，在电感处于续流阶段且出现PWM信号输出端从高电平变到低电平时，由逻辑处理模块控制并导通功率开关器件一，对LED灯组进行电流补充。在一种具体实施例中，当述PWM信号由高电平变为低电平时进行电流补偿调制，检测功率开关器件一是否处在导通状态，若此时功率开关器件一为导通状态，则电路会依据PWM信号将功率管断开，此期间PWM信号变化时，LED电流会随着PWM信号改变，故无需进行补偿调制；若此时功率开关器件一为断开状态，则在PWM信号由高电平变为低电平后，由逻辑处理模块控制并导通功率开关器件一打开一段时间，对LED灯组进行电流补充。具体的，由逻辑处理模块计算电流达到电流峰值I p的时间节点与PWM信号从高变低的时间节点之间的间隔时长t，由t确定功率开关器件一打开的时间点：若时间t越小，所需补偿的电流越小，逻辑处理模块在电流越小时将所述功率开关器件一切换至导通状态；若t越大，所需补偿的电流越大，逻辑处理模块在电流越大时将所述功率开关器件一切换至导通状态，且上述补偿应使过程中的I

在另一种电流补偿调制方式中，可通过控制功率开关器件一的重启时长Δt进行补偿：设定当I

如图6所示，优选的，还可以设置当LED电流I

实施例二

如图7所示的另一种降压型LED驱动无级调光电路的结构示意图，与实施例一的区别在于，LED灯组的两端并联有功率开关器件二，功率开关器件二还与逻辑处理模块相连，功率开关器件二用于实现斩波调制，具体的，功率开关器件二为MOSFET功率管。

图8为斩波调制下的LED电流、功率开关器件驱动信号及PWM信号的工作波形图，当PWM信号由高电平变为低电平时，由逻辑处理模块控制控制功率开关器件二导通，使得LED灯组短路，续流电流全部从上述功率开关器件二流过，此时LED电流I