[发明专利]柔滑控制LED灯光亮度的PWM供电方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及用于一般电光源的电路装置,特别是涉及所述电路装置的控制,尤其是涉及控制LED驱动电路以实现柔滑调节光源亮度的方法。所述LED是英文Light Emitting Diode的缩写，中文意思是“发光二极管“。

【背景技术】

近年来，LED作为一种节能环保产品,应用越来越广泛，例如用于普通电照明、标志牌和信号灯，以及用于显示和/或告示面板和电视屏幕的背光源等等。LED驱动电路被用于为LED提供电源。

LED的特性是要求恒流驱动，LED灯驱动电路包括电隔离的恒流驱动电路和非隔离的恒流驱动电路。非隔离的恒流驱动电路其电源端和负载端并不在电位上互相隔离，但由于其电压变换效率高、成本低和产品集成度高，在小功率LED灯应用中有很大的优势。

参见图8，是一种已经使用很多年的、非隔离的DC-DC降压变换电路，也称作Buck转换电路，该图中的LED灯可以是单个LED灯珠，也可以是多个LED串联，或者是多个LED串联后再并联。所述DC-DC降压变换电路包括半导体开关器件、二极管D1、电感L1和作为负载的LED灯，所述开关器件采用场效应晶体管Q1，它们构成了最简单的直流斩波电路，用以对直流供电源V_DD实施脉冲宽度调制PWM。改变所述电路中开关器件Q1的导通时间和∕或截止时间，都能改变流过LED灯的平均电流值。截止时间和电感L1释放磁场能量有关，必须在电感L1所充入的磁场能量释放至接近零时，令场效应管Q1饱和导通，该场效应管Q1的开关损耗才比较小，这就是谷底开关模式。在图8中，在LED灯两端还并联有滤波电容C1，其作用是滤波，该滤波电容C1能让LED灯的电流纹波更小，设置滤波电容C1的电容量大，也可使流过LED灯的电流很平滑。在图8的DC-DC降压变换电路中，控制场效应管Q1导通和截止的信号是二进制的数字量，场效应管Q1开∕关的最小时间间隔受到控制其工作的集成电路或分立电路的主频率限制，不像图9的非隔离恒流驱动电路那样，依靠采样电阻R99上、正比例于流经LED灯的平均电流I的模拟电压信号V_fee反馈至比较环节，取误差值做直接控制，也就是非量化的模拟控制方式。

参见图9，现有技术非隔离恒流驱动电路基本上是，将运算放大器OA用作比较器99 ，将采样流经LED灯的平均电流I降落在采样电阻R99上的模拟电压V_fee，同预先设定的参考电压V_ref在所述比较器99上做减法运算，取其输出的逻辑信号H（高电平）或L（低电平）输入逻辑控制电路98做逻辑判断，并借助栅极驱动电路来控制开关器件Q1导通或截止而达到恒流的目的。这种非隔离恒流驱动电路之最大峰值电流I_P的导通时间是通过采样电阻R99来直接控制的，是连续的模拟量，这个非隔离恒流驱动电路的导通时间和逻辑控制电路98的主频率f高低关系不大。

控制电路的主频率f越高，开关器件最小导通时间和截止时间的间隔，也就是电路的PWM调制周期越短。对图8的数字控制电路来说，根据经验公式U˙T_ON=L˙I_P，其中U是输入电压V_DD和LED灯电压降的差值，单位是伏；T_ON是场效应管Q1的导通时间，单位是秒；L是电感L1的电感量，单位是亨；I_P是LED灯导通时的峰值电流，单位是安培；控制场效应管Q1的时间精度越高，也就是Q1导通和截止时间的间隔越小，则电流调节精度越高。对应来说，数字控制电路中的智能芯片之主频率f就必须越高。智能芯片的主频率f越高，通常是其耗电越多，成本也越高。根据经验公式U˙T_ON=L˙I_P，把电感量变大也可以提高电流精度，但在同样的饱和电流情况下，电感量越大，则电感的体积越大，成本也越高。