CN202713720U

CN202713720U - 一种pwm调光信号发生电路

Info

Publication number: CN202713720U
Application number: CN 201220329313
Authority: CN
Inventors: 郭伟胜
Original assignee: SHENZHEN LONGYUN LIGHTING ELECTRIC APPLIANCES CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN LONGYUN LIGHTING ELECTRIC APPLIANCES CO Ltd
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2022-07-09

Abstract

本实用新型公开了一种PWM调光信号发生电路，包括：用于产生第一波形的自激单元，用于控制输入信号产生第二波形的控制信号转换单元和用于根据第一波形和第二波形产生PWM调光信号的信号比较单元；所述自激单元和控制信号转换单元分别连接信号比较单元。本实用新型启动电路后，将自激单元产生第一波形与控制信号转换单元产生的第二波形分别输入信号比较单元中的运算放大器的反相输入端和同相输入端，经第二运算放大器运算比较后输出PWM调光信号。本实用新型仅采用两个低成本的运算放大器就能产生PWM调光信号，同时还兼容电阻调光器，即节约了成本，又能根据不同的调光要求灵活地选择调光系统。

Description

一种PWM调光信号发生电路

技术领域

本实用新型涉及LED调光技术领域，特别涉及一种PWM调光信号发生电路。

背景技术

PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）调光是一种利用简单的数字脉冲，反复开关 LED驱动器的调光技术。应用者的系统只需要提供宽、窄不同的数字式脉冲，即可简单地实现改变输出电流，从而调节白光 LED 的亮度。PWM 调光能够提供高质量的白光，应用简单，效率高，且不会使LED产生色偏，广泛应用于LED调光驱动器。

目前使用的调光信号为1~10V的模拟信号，需要一个电路来实现模拟信号到PWM调光信号的转换。该电路通常由两个运算放大器自激产生三角波或者锯齿波，然后由第三个运算放大器把三角波或锯齿波与输入的模拟信号比较从而产生PWM信号。请参阅图1，其为现有技术中的PWM调光信号发生电路，如图所示，设定电源输入端电压为V_CC，电路开始工作时，第一运算放大器IC1A的输出端初始电压为V_CC，使三极管Q1导通，第四电阻R4和第五电阻R5并联后再与第三电阻R3串联，此时，第一运算放大器IC1A的反相输入端电压值为

Figure 2012203293138100002DEST_PATH_IMAGE001

,其中

Figure 2012203293138100002DEST_PATH_IMAGE002

。第一电容C1，第六电阻R6和第二运算放大器IC1B组成积分电路。初始时，第一运算放大器IC1A的输出端电压

Figure 2012203293138100002DEST_PATH_IMAGE003

，第二运算放大器IC1B的同相输入端电压为

Figure 2012203293138100002DEST_PATH_IMAGE004

，第二运算放大器IC1B的输出端初始电压为

Figure 2012203293138100002DEST_PATH_IMAGE005

，故第二运算放大器IC1B的输出端电压表达式为

，其中，τ₀表示初始时刻，τ₁表示翻转时刻。

可以看出，第二运算放大器IC1B的输出端初始电压为

，并随着时间线性下降。当电压下降到

时，第一运算放大器IC1A的输出端反向输出为0V，既

，三极管Q1关断，第一运算放大器IC1A的反相输入端电压为

。此时，第二运算放大器IC1B的同相输入端电压保持为，第二运算放大器IC1B的输出端初始电压为，故第二运算放大器IC1B的输出端电压表达式为

可以看出，第二运算放大器IC1B的输出端初始电压为，并随着时间线性上升。当电压上升到

时，第一运算放大器IC1A的输出端反向输出为V_CC，即

，三极管Q1导通，之后又以第二运算放大器IC1B的输出端初始电压为

重复下一个周期。如此循环，随着三极管Q1导通和关断，第二运算放大器IC1B的输出端电压反复地从

下降到

，然后又从上升到

，故第二运算放大器IC1B的输出端输出一个最大电压值为，最小电压为的三角波信号，其频率由第一电容C1和第六电阻R6决定。

直流调光信号通过第七电阻R7的一端输入，由第七电阻R7和第八电阻R8分压后输入第三运算放大器IC1C的同相输入端，并且与三角波信号通过第三运算放大器IC1C进行比较，从而在第三运算放大器IC1C的输出端产生相应的PWM信号。

其中，三极管Q1为N沟道增强型MOS管，第一运算放大器IC1A、第二运算放大器IC1B和第三运算放大器IC1C的正电源端和负电源端分别连接电源输入端V_CC和地。

上述电路需要三个运放才能产生PWM调光信号，在实际应用中就需要采用类似LM324的四运放芯片，即增加了成本，又增加了PCB板的面积。同时，上述电路中的直流调光信号为直流电压，不能兼容电阻调光器，由于电阻调光器是一种无源的调光器，相对于直流信号来说，其成本低廉，安装方便。因此，若不能兼容电阻调光器，不仅不能更加灵活地选择调光系统。还会增加成本，安装麻烦。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种PWM调光信号发生电路，旨在减少成本的同时兼容电阻调光器，达到更好的调光效果。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种PWM调光信号发生电路，其包括：

用于产生第一波形的自激单元；

用于控制输入信号产生第二波形的控制信号转换单元；

用于根据第一波形和第二波形，产生PWM调光信号的信号比较单元；

所述自激单元和控制信号转换单元分别连接信号比较单元。

所述的PWM调光信号发生电路，其中，所述自激单元包括：第一运算放大器、第一二极管、第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；所述第一电阻的一端通过第一电容接地，另一端接电源输入端，所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第一电阻的一端和信号比较单元，该反相输入端还通过第二电阻连接第一二极管的正极，第一运算放大器的同相输入端通过第三电阻连接参考电压，该同相输入端还通过第四电阻分别连接第一二极管的负极和第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的正电源端和负电源端分别连接电源输入端和地。

所述的PWM调光信号发生电路，其中，所述控制信号转换单元包括：第二二极管、第二电容、稳压二极管、第六电阻、第七电阻和第八电阻；所述第二二极管的正极接电源输入端，负极通过第八电阻分别连接信号输入端、第七电阻的一端和稳压二极管的负极，所述稳压二极管的正极接地，所述第七电阻的另一端连接信号比较单元，该另一端还通过第六电阻接地，第二电容与第六电阻并联。

所述的PWM调光信号发生电路，其中，所述信号比较单元包括：第二运算放大器和第五电阻；所述第二运算放大器的反相输入端连接自激单元，其同相输入端连接控制信号转换单元，其输出端通过第五电阻连接信号输出端，其正电源端接电源输入端，其负电源端接地。

所述的PWM调光信号发生电路，其中，所述第一波形为三角波或锯齿波。

相较于现有技术，本实用新型提供的PWM调光信号发生电路，通过自激单元产生第一波形，控制信号转换单元对输入的调光信号进行控制产生第二波形，将第一波形和第二波形输入信号比较单元进行比较，从而产生相应的PWM调光信号。本实用新型PWM调光信号发生电路只需要两个运算放大器就能生成PWM调光信号，实际应用时可以选用如LM358，LM2904等低成本双运算放大器芯片，在降低生产成本的同时，控制信号转换单元可以兼容1~10V直流电压和电阻调光器，能根据不同的调光要求灵活地选择调光系统。

附图说明

图1为现有技术的PWM调光信号发生电路。

图2为本实用新型PWM调光信号发生电路的结构框图。

图3为本实用新型PWM调光信号发生电路的实施例的电路图。

图4为本实用新型PWM调光信号发生电路的实施例中第一波形的波形图。

图5为本实用新型PWM调光信号发生电路的实施例中PWM调光信号的波形图。

具体实施方式

本实用新型提供一种PWM调光信号发生电路，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图2，其为本实用新型PWM调光信号发生电路的结构框图，如图所示，其包括自激单元100、控制信号转换单元200和信号比较单元300；所述自激单元100和控制信号转换单元200分别连接信号比较单元300。自激单元100用于产生第一波形，控制信号转换单元200用于控制输入信号产生第二波形并兼容电阻调光器，信号比较单元用于根据上述第一波形和第二波形产生PWM调光信号。

在本实施例中，所述第一波形为三角波或锯齿波，第二波形为直流电平，PWM调光信号为方波，其占空比可以由直流电压的电压值决定，或者电阻调光器的阻值决定。

请同时参阅图3，其为本实用新型PWM调光信号发生电路的实施例的电路图，如图所示，所述自激单元100包括：第一运算放大器IC2A、第一二极管D1、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；所述控制信号转换单元200包括：第二二极管D2、第二电容C2、稳压二极管D3、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8；所述信号比较单元300包括：第二运算放大器IC2B和第五电阻R5。

所述第一电阻R1的一端通过第一电容C1接地，另一端接电源输入端V_CC，V_CC所述电源输入端用于输入电源，所述第一运算放大器IC2A的反相输入端连接所述第一电阻R1的一端和第二运算放大器IC2B的反相输入端，第一运算放大器IC2A的反相输入端还通过第二电阻R2连接第一二极管D1的正极，第一运算放大器IC2A的同相输入端通过第三电阻R3连接用于输入参考电压的参考电压输入端HL，该同相输入端还通过第四电阻R4分别连接第一二极管D1的负极和第一运算放大器IC2A的输出端。

所述第二二极管D2的正极接电源输入端V_CC，负极通过第八电阻R8分别连接信号输入端Vin、第七电阻R7的一端和稳压二极管D3的负极，所述稳压二极管D3的正极接地，所述第七电阻R7的另一端连接第二运算放大器IC2B的同相输入端，第七电阻R7的另一端还通过第六电阻R6接地，第二电容C2与第六电阻R6并联。

所述第二运算放大器IC2B的输出端通过第五电阻R5连接信号输出端Vout。

第一运算放大器IC2A和第二运算放大器IC2B的正电源端和负电源端分别连接电源输入端V_CC和地。

在本实用新型实施例中，第五电阻R5起限流作用；信号输入端Vin可以输入1~10V的直流电压或电阻调光器（图中未画出），若输入的是1~10V的直流电压，则第二波形是通过第六电阻R6和第七电阻R7分压后的直流电平，其大小为

，Vin表示电压范围为1~10V。若信号输入端Vin连接了电阻调光器，则第二波形是反映了第二二极管D2、第八电阻R8和调光器电阻把调光器电阻的变化转化为电压变化这个过程，也输出一直流电平。电阻调光器可等效为一可变电阻，串联在信号输入端Vin和地之间，接上调光接口后，转化成一个直流电压信号；信号输出端Vout输出的信号即是PWM调光信号；所述稳压二极管D3是10V稳压二极管，在未接入调光信号时，输入端Vin输入的信号等效为10V直流电压。所述第一运算放大器IC2A和第二运算放大器IC2B可以采用LM358，LM2904等双运算放大器芯片。在本实施例中，所述参考电压HL的电压范围大于0.7V，小于12V。

在具体实施时，请继续参阅图3，设定电源输入端V_CC的输入电压为12V，参考电压HL的电压为2.5V，信号输入端Vin的输入信号为1~10V直流电压，第一运算放大器IC2A和第二运算放大器IC2B为理想运算放大器，第一运算放大器IC2A的反相输入端电压为

，同相输入端电压为

。

运算放大器采用单电源供电，接入电源输入端V_CC后，电路启动，根据运算放大器的工作原理可知，始状态时，

的电压为0V，

的电压大于

的电压，因此第一运算放大器IC2A的输出端初始电压为12V，此时，第一运算放大器IC2A的同相输入端上的电压值为第三电阻R3和第四电阻R4的分压比，由比例关系可得：

，可以推导出：

。电源输入端V_CC通过第一电阻R1向第一电容C1充电，第一电容C1的电压逐渐升高，当电压值上升至超过V_PIN3的值，即V_PIN2的电压大于V_PIN3的电压，则第一运算放大器IC2A的输出端电压值反向输出为0V，用

来表示此时第一运算放大器IC2A的同相输入端电压值。由比例关系可得：

，可以推导出：

。第一电容C1通过第二电阻R2放电，第一电容C1上的电压逐渐降低，当电压值下降至低于的值，第一运算放大器IC2A的输出端电压值再次反向输出为12V，此时第一二极管D1截止，电源输入端V_CC的电压12V继续通过第一电阻R1向第一电容C1充电，重复上述步骤，最终在第一运算放大器IC2A的反相输入端会产生第一波形，即为一锯齿波信号，如图4所示，该锯齿波信号的频率大小由第一电阻R1和第一电容C1的大小决定。该锯齿波信号的最高电压等于

，此时第一运算放大器IC2A的输出端电压值为12V；该锯齿波信号的最低电压等于

，此时第一运算放大器IC2A的输出端电压值为0V。

信号输入端Vin的输入信号为1~10V直流电压，该直流电压经过第七电阻R7和第六电阻R6分压后产生第二波形，为一直流电平，该电平的电压值

。

锯齿波输入第二运算放大器IC2B的反相输入端，直流电平输入第二运算放大器IC2B的同相输入端，当锯齿波的电压小于直流电平的电压时，第二运算放大器IC2B的输出端输出电压12V；当锯齿波的电压大于直流电平的电压时，第二运算放大器IC2B的输出端输出电压0V；最终在信号输出端Vout上产生相应的PWM调光信号，为一方波，如图5所示。该方波的占空比由直流电平的电压值决定，也可以由接入电阻调光器后的等效电压值决定。。

综上所述，本实用新型提供的PWM调光信号发生电路，包括自激单元、控制信号转换单元和信号比较单元，接入电源输入端电压启动电路后，通过第一运算放大器的反相输入端电压与同相输入端电压的大小比较，改变第一电容的充放情况，从而在第一运算放大器的反相输入端产生第一波形并传输至第二运算放大器的反相输入端，信号输入端输入的电压经过分压后产生第二波形并传输至第二运算放大器的同相输入端，经过第二运算放大器运算比较后在其输出端输出PWM调光信号。本实用新型仅采用两个低成本的运算放大器就能产生PWM调光信号，同时还兼容电阻调光器，即节约了成本，又能根据不同的调光要求灵活地选择调光系统。。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种PWM调光信号发生电路，其特征在于，包括：

用于产生第一波形的自激单元；

用于控制输入信号产生第二波形的控制信号转换单元；

所述自激单元和控制信号转换单元分别连接信号比较单元。

2.根据权利要求1所述的PWM调光信号发生电路，其特征在于，所述自激单元包括：第一运算放大器、第一二极管、第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；所述第一电阻的一端通过第一电容接地，另一端接电源输入端，所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第一电阻的一端和信号比较单元，该反相输入端还通过第二电阻连接第一二极管的正极，第一运算放大器的同相输入端通过第三电阻连接参考电压，该同相输入端还通过第四电阻分别连接第一二极管的负极和第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的正电源端和负电源端分别连接电源输入端和地。

3.根据权利要求1所述的PWM调光信号发生电路，其特征在于，所述控制信号转换单元包括：第二二极管、第二电容、稳压二极管、第六电阻、第七电阻和第八电阻；所述第二二极管的正极接电源输入端，负极通过第八电阻分别连接信号输入端、第七电阻的一端和稳压二极管的负极，所述稳压二极管的正极接地，所述第七电阻的另一端连接信号比较单元，该另一端还通过第六电阻接地，第二电容与第六电阻并联。

4.根据权利要求1至3任一所述的PWM调光信号发生电路，其特征在于，所述信号比较单元包括：第二运算放大器和第五电阻；所述第二运算放大器的反相输入端连接自激单元，其同相输入端连接控制信号转换单元，其输出端通过第五电阻连接信号输出端，其正电源端接电源输入端，其负电源端接地。

5.根据权利要求1所述的PWM调光信号发生电路，其特征在于，所述第一波形为三角波或锯齿波。