一种双路冷暖色温LED控制电路

技术领域

本发明涉及LED领域，更具体地涉及一种双路冷暖色温LED控制电路。

背景技术

LED由于其高效节能和长寿命特性在照明领域获得了广泛的应用，有时LED灯具需要调节色温，配有两种色温的LED光源进行混光。两种光源电流互补，即冷色温光源电流增大时，暖色温光源电流相应减小，灯具光谱更偏向于冷色温，反之，灯具光谱则更加偏向于暖色温。

在现有技术中，通常采用两级或多级方案，前级获得恒压输出，后级实现两路恒流驱动，实现方式分为线性限流和DC/DC恒流驱动两种，其中线性限流方式实现简单，但是线性压降全部损耗在MOSFET上，电路损耗大，效率低，特别是母线电压与实际LED导通压降相差较大时；DC/DC恒流驱动方式的电路结构复杂，一般情况下，由于电路复杂、元件数量多，采用这种电路结构的电源，设计寿命不高，而且成本高，无法满足高质量LED电源的技术要求。

综上，如今迫切需要设计一种新的双路冷暖色温驱动电源方案，以便克服现有技术存在的上述缺陷。

发明内容

基于此，本申请提供一种相比于线性损耗抑制电路，实际损耗小，效率高，相比于双路DC/DC电路，电路成本低，实现简单方便的双路冷暖色温电源及其控制电路，其电路简单，控制方便。

第一方面，本申请提供一种双路冷暖色温LED控制电路，包括：单向电流源Iin、电流控制电路、采样电阻Rcs、输出支路1和输出支路2，电流控制电路、采样电阻Rcs、单向电流源Iin以及输出支路1和输出支路2形成电流反馈闭环，输出支路1和输出支路2循环依次导通，电流控制电路采用单周控制输出支路1的电流，并通过负反馈控制输出支路2的电流，采样电阻Rcs采样单向电流源Iin的电流信号，并控制输出支路1的单周电流和输出支路2的闭环电流。

优选的，所述输出支路1和输出支路2并联设置，且与单向电流源Iin的输出并联连接，所述采样电阻Rcs位于输出支路1和输出支路2与单向电流源Iin的并联电路上。

优选的，所述输出支路1包括输出负载LED1、输出滤波电容Co1、二极管D1和开关管S1，输出滤波电容Co1和输出负载LED1并联，二极管D1和开关管S1与输出负载LED1串联。

优选的，所述输出支路2包括输出负载LED2、输出滤波电容Co2、二极管D2和开关管S2，输出滤波电容Co2和输出负载LED2并联，二极管D2和开关管S2与输出负载LED2串联。

优选的，所述电流控制电路的Rs触发器的G端连接开关管S1和Sb的控制端，S端连接单向电流源Iin，R端连接比较器Comp1的输出端，

优选的，所述采样电阻Rcs的电流采样信号通过积分电阻Rint向积分电容Cint充电积分，当积分电容Cint的电压达到设定电压时，触发器复位。

优选的，所述输出支路2基于运放器Op2采用负反馈控制，其同相端基准信号为Vdim2，当输出支路2电流采样信号小于Vdim2时，增大前级单向电流源Iin的输出电流，当输出支路2电流采样信号大于Vdim2时，降低前级单向电流源Iin的输出电流。

优选的，所述获取Vdim2数值的公式如下：

其中，Vdim2代表支路2的电流基准；Vref代表总的电流基准；Vdim代表支路1的电流基准。

第二方面，本申请提供一种双路冷暖色温电源，用于上述双路冷暖色温电源及其控制电路。

相较现有技术，本发明具有以下的特点和有益效果：

1、本申请先对输出支路1导通，当输出支路1电流达到设定值时，输出支路1关断，同时对输出支路2进行导通，直到新的开关周期开始后，关闭支输出路2同时导通输出支路1，依次循环导通，相比于线性限流方案，本申请通过分时导通的方式对前级输出的母线电流进行分配，因此电路损耗很低；

2、本申请分配两路电流，使输出支路1和输出支路2上各自驱动冷色温光源和暖色温光源，后续依次导通与冷色温和暖色温负载支路串联的开关管，在需要调光输出时，可以调节支路1的电流基准，即可调节支路1的输出平均电流，增大支路1的电流基准可以增大支路1的输出电流，同时会减小支路2的电流基准，减小支路2的电流，减小支路1的电流基准同时会增大支路2的电流基准，增大支路2的电流，即本申请通过调节支路1的电流基准的方式实现双路输出互补调节，进而调节灯具色温；

3、由于单周控制是实时在周期内完成调节，速度响应快，因此通过对输出支路1采用单周控制，控制调节流经开关管S1的电流，当输入源存在低频纹波和扰动时，电路可以自动调节开关管S1的导通占空比，保证输出支路1周期平均电流恒定，达到抑制低频纹波和扰动的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本发明双路冷暖色温电源的结构示意图；

图2为双路冷暖色温电源控制电路的示意图；

图3为本发明实施时的工作波形示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实例，都属于本申请保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的；“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系；术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明的实施例提供了一种双路冷暖色温电源，包括：依次连接的单向电流源Iin、电流控制电路、采样电阻Rcs、输出支路1和输出支路2，输出支路1和输出支路2循环依次导通，电流控制电路采用单周控制输出支路1的电流，并通过负反馈控制输出支路2的电流，采样电阻Rcs采样单向电流源Iin的电流信号，并控制输出支路1的单周电流和输出支路2的闭环电流，输入单向电流源Iin为受控反馈，通过负反馈控制，保证总输出电流达到负载电流设定值，当输入源存在低频纹波和扰动时，电路可以自动调节开关管S1的导通占空比，保证输出支路1周期平均电流恒定，达到抑制低频纹波和扰动的效果。

具体的，单周控制是指输出支路在当前开关周期内完成控制。例如，输出支路1导通，单向电流源Iin的电流流向输出支路1的输出负载，当输出支路1的电流达到设定值时，关闭输出支路1，同时导通输出支路2，依次循环导通，这种方式相比线性限流方式，对应的输出支路的开关管在开关状态时，对前级单向电流源Iin输出的母线电流进行分配，因此电路损耗很低。

优选的，所述输出支路1和输出支路2并联设置，且与单向电流源Iin的输出并联连接，所述采样电阻串联连接于输出支路1和单向电流源Iin，并串联连接于输出支路2与单向电流源Iin。

其中，输出支路1包括输出负载LED1、输出滤波电容Co1、二极管D1和开关管S1，输出滤波电容Co1和输出负载LED1并联，二极管D1和开关管S1与输出负载LED1串联；输出支路2包括输出负载LED2、输出滤波电容Co2、二极管D2和开关管S2，输出滤波电容Co2和输出负载LED2并联，二极管D2和开关管S2与输出负载LED2串联，每路输出支路内串联连接输出负载LED，对应的输出支路被导通时，输出负载LED被供电。

其中二极管选择为单向整流二极管，单向整流二极管的输出端连接输出负载，单向整流二极管可防止输出支路的开关管共通时，输出支路的滤波电容Co被强制共通，产生冲击电流，损坏电流。

其中开关管可以是MOSFFET、三极管、IGBT，用于控制对应负载支路的通断，相比于线性限流方案，MOSFET（晶体管）工作在开关状态，对前级输出的母线电流进行分配，因此电路损耗很低。

滤波电容Co的作用是减小输出电压和电流纹波，采样电阻Rcs的作用是辅助完成电流控制。

如图2所示，电流控制电路包括开关管Sa和Sb，运放器Op1和Op2，比较器Comp1，积分电阻Rint，积分电容Cint，反馈电阻Rfb1，Rfb2，补偿电容Ccomp，触发器和减法器，其中触发器的G端连接开关管S1和Sb的控制端，S端连接单向电流源Iin，R端连接比较器Comp1的输出端，

电流控制电路的运作原理为：当同步CLK信号使能RS触发器时，S1导通，Sa关闭，电流流过负载支路1，采样电阻Rcs的电流采样信号通过积分电阻Rint向积分电容Cint开始充电，随着积分电容Cint逐步充电，当Vcomp电压上升到Vdim时，第一比较器Comp1输出置高，复位RS触发器，开关管S1关断，同时开关管Sa导通复位，积分电容Cint两端电压归零，电路维持此状态，直至新的CLK时钟信号重新使能RS触发器，CLK信号与前级恒流源的开关频率保持同步。

具体的，输出支路2基于运放器Op2采用负反馈控制，其同相端基准信号为Vdim2，当开关管S1导通时，S2关断Sb导通，运放器Op2的反相输入信号为0，当开关管S1关断时，S2导通Sb关断，采样电阻Rcs上的电压信号被加到运放器Op2的反相输入，运放器Op2的反相输入端的信号等价于输出支路2的电流信号，当支路2电流采样信号小于Vdim2时，输出Vfb信号增大，增大前级输入电流Iin，进而增大输出支路2的电流，反之，当输出支路2电流采样信号大于Vdim2时，输出Vfb信号减小，减小前级输入电流Iin，进而减小输出支路2的电流。

由图2中的减法器减法可得获取Vdim2数值的公式，如下：

其中，Vdim2代表支路2的电流基准；Vref代表总的电流基准；Vdim代表支路1的电流基准。

依据前述，采样电阻Rcs两端的电压信号，通过积分电阻Rint，向积分电容Cint充电积分，当积分电容Cint电压达到设定电压Vdim时，复位RS触发器，S1关闭，Sa导通；

积分电容Cint的电容量△Q的计算公式如下：

其中Cint为积分电容，△V为通过积分电容的电压，Ton为导通时间，Io（t）为时间t内负载支路内的电流。

输出支路1的电流周期平均值的公式如下：

其中，Rcs，Cint，Rint，Ts和Vdim都是常数，经此控制，支路1周期斩波输出平均电流为固定值，实现单周恒流控制。

当开关管S1导通时，S2关断Sb导通，Op2的反相输入信号为0；当开关管S1关断时，S2导通Sb关断，电阻Rcs上的电压信号被加到Op2的反相输入。根据负反馈，有：

当

即当Rcs和Vdim2是固定值时，输出支路2的电流周期平均值为固定值。

具体的，在需要调光输出时，可通过调节Vdim来调节输出支路1的输出平均电流，增大Vdim可以增大支路1的输出电流，同时会减小Vdim2，继而减小支路2的电流，减小Vdim同时会增大Vdim2，增大支路2的电流，因此调节Vdim即可实现双路输出互补调节，进而调节灯具色温。

本发明的实施效果如图3所示，输出支路1按照设定的电流值导通关闭。开关导通期间，积分电容电压上升到设定Vdim时，关断输出支路1所串开关，同时导通输出支路2；依据前述推导的单周控制算法，输出支路1的周期平均电流为定值，与Vdim正比例相关，即当输出支路1导通时，输出支路2无电流通过，输出支路1的Vcomp随着负载电流的流通时长而增加，当其当Vcomp电压达到Vdim状态时，输出支路1关断，输出支路2开始导通，输出支路2基于运放器Op2采用负反馈控制，其同相端基准信号为Vdim2，当开关管S1导通时，S2关断Sb导通，运放器Op2的反相输入信号为0，当开关管S1关断时，S2导通Sb关断，采样电阻Rcs上的电压信号被加到运放器Op2的反相输入，运放器Op2的反相输入端的信号等价于输出支路2的电流信号，当支路2电流采样信号小于Vdim2时，输出Vfb信号增大，增大前级输入电流Iin，进而增大输出支路2的电流，反之，当输出支路2电流采样信号大于Vdim2时，输出Vfb信号减小，减小前级输入电流Iin，进而减小输出支路2的电流，依次循环。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。