本實用新型涉及燈具控制技術領域，具體涉及一種燈具控制系統中對LED路燈進行調光的三合一調光電路。

背景技術：

路燈，指給道路提供照明功能的燈具，泛指交通照明中路面照明范圍內的燈具。隨著科學技術、電子行業的不斷發展與進步，對于LED路燈的控制器系統變得越發復雜，功能也變得越發多元化。在燈具控制系統中，市電先經過功率因素校正單元升壓(PFC升壓)后得到較高的電壓信號，然后通過LLC諧振變換器電路轉換成為滿足LED路燈驅動要求的低壓直流電。在LLC諧振變換器電路的諧振變壓器次級，通常都會接入輸出濾波整流單元，以將諧振變壓器的次級感應電壓進行整流后輸送給LED路燈。而LED路燈得以正常工作的關鍵因素是能夠實現恒流驅動。因此為了穩定整流后的直流信號以及為了能夠調節輸出的電壓/電流大小，在很多燈具控制系統中設計有輸出電壓/電流調節單元。一旦輸出電流偏離了預設電壓/電流值，該調節單元便會通過反饋使得LLC諧振變換器電路對其進行調節實現恒流恒壓。

在此基礎上，在一些LED路燈控制中，通常還會增加調光電路以實現對LED路燈的亮度進行調節。現在的調光電路有多種，調光模式也有很多，但要么是電路設計復雜，要么就是調光模式單一。電路復雜的調光設計不僅增加了整個LED燈具控制系統的復雜程度，而且一旦出現故障，檢測起來也比較麻煩。而調光模式單一的調光設計，雖然電路簡化得多，但是選擇性不多，給用戶體驗帶來了很大的局限性。關鍵的是，在一些調光模式電路中，常會出現路燈功率超出額定值的情況，嚴重縮短了路燈的使用壽命。

技術實現要素：

針對現有技術中所存在的不足，本實用新型提供了一種燈具控制系統中的LED三合一調光電路，該電路能夠適用于三種調光模式，而且簡化了電路設計，運行效果良好。

為實現上述目的，本實用新型采用了如下的技術方案：

一種燈具控制系統中的LED三合一調光電路，所述燈具控制系統包括用于對燈具電流大小進行調節的輸出電流調節單元，所述三合一調光電路包括：

由運算放大器U107D構成的電壓跟隨模塊；

所述運算放大器U107D的信號輸出端通過二極管D300連接至電流基準分壓電阻，并通過電流基準分壓電阻連接至輸出電流調節單元；

所述運算放大器U107D的同相輸入端通過電阻R310連接至二極管D302的陽極，所述二極管D302的陰極與地SGND之間接收外部調光信號，所述外部調光信號包括電壓幅值為10V的PWM信號、1-10V電壓信號或10K-100K調光電阻；其中，

所述二極管D302的陽極通過電阻R308連接至運算放大器U108A的同相輸入端，以將二極管D302的陰極與地SGND之間接入的外部調光信號作為運算放大器U108A的其中一路同相輸入；所述運算放大器U108A的另一路同相輸入為通過電阻R301連接的基準電壓信號Vref1，所述基準電壓信號Vref1由一個基準電壓生成模塊所生成；所述二極管D302的陽極還通過電阻R309連接至運算放大器U108A的輸出端；所述運算放大器U108A的反相輸入端通過電阻R302接地，且在反相輸入端與輸出端之間還設置有電阻R303；

并且，所述二極管D302的陽極還通過二極管D301、穩壓管ZD301接地，二極管D301的陰極與穩壓管ZD301的陰極相連，穩壓管ZD301的陽極接地。

相比于現有技術，本實用新型具有如下有益效果：

本實用新型提供的LED三合一調光電路應用到燈具控制系統中，通過對流經LED的電流進行調節的方式使LED的發光亮度得到調節，輸出電流大(輸出100％)時LED燈具較亮，輸出電流小(輸出10％甚至更低)時LED燈具較暗。該電路之所以取名為“三合一調光”電路，原因在于其能夠適用于三種調光模式，即電阻模式、電壓模式和PWM控制模式。因此，選擇性較多。同時還在電壓跟隨模塊的同相輸入側通過設置穩壓管的方式，有效避免了燈具功率超額的情況發生。

附圖說明

圖1為本實用新型所述燈具控制系統的輸出濾波整流單元電路原理圖；

圖2為本實用新型所述燈具控制系統的輸出電流調節單元原理圖；

圖3為本實用新型所述燈具控制系統的LED三合一調光電路原理圖。

具體實施方式

為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與作用更加清楚及易于了解，下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步闡述：

在介紹本實用新型所述燈具控制系統的三合一調光電路之前，先簡述一下燈具控制系統的輸出整流濾波單元和輸出電流調節單元。

參見圖1，其給出了燈具控制系統的輸出濾波整流單元電路原理圖。從圖1可以看到，所述輸出整流濾波單元的信號輸入端連接至LLC諧振變換器單元的諧振變壓器T1次級繞組，信號輸出端VOUT+、VOUT-連接燈具，即該單元的作用是將諧振變壓器T1的次級感應電壓整流后轉換為低壓直流電，輸送給燈具。在圖1中，輸出整流濾波單元是由兩個同步整流芯片TEA1791A構成的兩個同步整流單元，即U101和U102。其中，U101構成的同步整流單元是在諧振變壓器T1感應的交流電的正半周工作，U102構成的同步整流單元是在諧振變壓器T1感應的交流電的負半周工作，以使得諧振變壓器T1感應的交流電的整個周期均有整流輸出。額外的，LLC諧振變換器單元的LC諧振網絡構成于諧振變壓器T1的主繞組pin12-pin13，LC諧振網絡前級連接諧振半橋，諧振半橋通過LLC諧振控制芯片進行控制，因其不屬于本實用新型的發明點，所以這里不詳細進行介紹，同時也不進行附圖示出。

參見圖2，其給出了燈具控制系統的輸出電流調節單元原理圖。該單元是利用輸出電流依次經過電流取樣電阻J101(見圖1)后，在地SGND和地SPGND之間產生的電勢差進行電流調整的。該電勢差的大小△U＝I*J101。在圖2中，運放U107C的同相輸入端10腳設置有電流基準點①，運放U107C的反相輸入端9腳設置有電流基準點②，即設置有兩個電流基準點。電源電壓VCC3是由諧振變壓器T1的次級輔助電源繞組經過串穩電路所得的。圖1-2中沒有示出次級輔助電源繞組。

由于地SGND與地SPGND之間因電阻J101的存在具有電勢差，因此兩個電流基準點的電壓大小也會存在差異，而且輸出電流越大電勢差就會越明顯，兩個電流基準點的電壓大小也會變得越明顯。根據兩個電流基準點的電壓大小在運放U107C輸出端輸出相應的電平信號，該電平信號影響著光耦U4的導通程度，即影響著光耦U4向LLC諧振控制芯片反饋的信號。當LLC諧振控制芯片接收到反饋的信號后，便會通過調整開關頻率，使燈具的電流隨之變化。由此可見，所述輸出電流調節單元是從輸出整流濾波單元獲取輸出給燈具的電流信號，并向LLC諧振變換器單元反饋電流調節結果。該單元的作用既可用于恒定燈具電流，又可通過可調電阻SVR1手動調節燈具的電流大小。

在上述內容的基礎上，本實用新型提出了一種燈具控制系統中的LED三合一調光電路，參見圖3。該三合一調光電路包括：由運算放大器U107D構成的電壓跟隨模塊；

所述運算放大器U107D的信號輸出端通過二極管D300連接至電流基準分壓電阻，并通過電流基準分壓電阻連接至輸出電流調節單元；運算放大器U107D的同相輸入端通過電阻R310連接至二極管D302的陽極，所述二極管D302的陰極與地SGND之間接收外部調光信號，所述外部調光信號包括電壓幅值為10V的PWM信號、1-10V電壓信號或10K-100K調光電阻；其中，所述二極管D302的陽極通過電阻R308連接至運算放大器U108A的同相輸入端，以將二極管D302的陰極與地SGND之間接入的外部調光信號作為運算放大器U108A的其中一路同相輸入；所述運算放大器U108A的另一路同相輸入為通過電阻R301連接的基準電壓信號Vref1，所述基準電壓信號Vref1由一個基準電壓生成模塊所生成；所述二極管D302的陽極還通過電阻R309連接至運算放大器U108A的輸出端；所述運算放大器U108A的反相輸入端通過電阻R302接地，且在反相輸入端與輸出端之間還設置有電阻R303；并且，所述二極管D302的陽極還通過二極管D301、穩壓管ZD301接地，二極管D301的陰極與穩壓管ZD301的陰極相連，穩壓管ZD301的陽極接地。

上述方案中，各個元件的優選參數取值按照圖3中的標識進行。其中，電流基準分壓電阻由電阻R307和電阻R146串聯而成，所述運算放大器U107D的輸出信號依次經過電阻R307和電阻R146送入輸出電流調節單元的其中一個電流基準點。具體來說，運算放大器U107D的輸出信號是送入到輸出電流調節單元的電流基準點①，見圖2。

上述方案中，外部調光信號包括10V PWM信號、1-10V電壓信號或由10K-100K調光電阻。因此該三合一調光電路可適用于PWM調光模式，也可適用于電壓調光模式，還可適用于電阻調光模式。當接入調光信號時，連接在圖3中的VR1端即可。同時在上述方案中還尤為關鍵的是，在運放U107D同相輸入端的電阻R310還設置有穩壓管ZD301，該穩壓管ZD301是作為保護器件，避免電流基準分壓電阻端電壓大于10V，以免燈具功率超額。而在穩壓管ZD301的陰極與電阻R310之間還連接有二極管D301，其作用是對調光信號進行反接保護。

本實用新型給出的上述LED三合一調光電路的工作原理如下：

結合圖3，當VR1端接生成1-10V電壓信號的電壓模式調光或者生成PWM信號的PWM模式調光時，運放U108A工作在飽和區，此時VR1端被鉗位在V，即NetHLG-1電壓為V+0.3，經過運放U107D跟隨后，連接電流基準分壓電阻端的電壓為V+0.3。此時，輸出電流調節單元的電流基準點①的電壓相應地發生變化，燈具便可跟隨外加電壓進行調光。由于PWM信號為方波信號，當其占空比發生變化時，其電壓有效值V也會發生變化。這里是利用PWM方波信號的電壓有效值V調節來進行燈具調光的。當電壓模式調光或PWM模式調光將電壓調制到1V，燈具電流以10％輸出，較暗；當電壓模式調光器或PWM模式調光器將電壓調制到10V，燈具電流100％輸出，較亮。

結合圖3，當VR1端接10K-100K調光電阻時，運放U108A的同相輸入相當于增加了該調節電阻，改變了運放正反饋輸入，使運放U108A工作在線性放大區，因此在經過運放U108A后，NetHLG-1電壓將會隨10K-100K呈現1V-10V線性輸出，進而使得連接電流基準分壓電阻端電壓為隨電阻線性變化的1-10V，燈具電流可以10-100％輸出。

上述三種調光模式中，對于電壓調光模式和PWM調光模式而言，運放U108A工作在飽和區，運放U107D的輸出信號大小取決于VR1端的電壓大小。對于電阻調光模式，運放U108A起著將電阻信號線性轉換為電壓信號并輸入至運放U107D的同相端的作用。

其中，所述基準電壓生成模塊包括：串穩單元，其將電源電壓VCC3生成一個穩定的供電電壓Vcc1；精密穩壓源TL431，其陰極通過電阻R300連接至Vcc1，控制極與陰極短接輸出基準電壓信號Vref1，陽極接地。所述串穩單元包括：開關管Q301，其集電極連接至電源電壓VCC3，基極通過穩壓管ZD302接地，集電極與基極之間設置有電阻R311，發射極通過電容C304接地且輸出所述穩定的供電電壓Vcc1。因此，基準電壓Vref1為2.5V。其中供電電壓Vcc1為運放U108A供電。以保證運放U108A能夠穩定工作。

當VR1端什么調光都不接時，電源電壓VCC3經過Q301和ZD302組成的串穩后，生成12.5V的Vcc1電壓。此時U108A輸出10V，U107D的運放輸入為10V，經過電壓跟隨后，連接電流基準分壓電阻端的電壓則為10V，燈具滿載100％輸出。

不管是哪種調光模式，當運放U107D輸出信號施加到電流基準分壓電阻R307、R146上時，由圖2的電路可知，此時會改變輸出電流調節單元中電流基準點①的電壓。當運放U107C同相輸入端10腳的電壓(電流基準點①)高于反相輸入端9腳(電流基準點②)時，運放U107C輸出電平偏高，光耦U4導通受到影響；當運放U107C同相輸入端10腳的電壓(電流基準點①)低于反相輸入端9腳(電流基準點②)時，運放U107C輸出電平偏低，光耦U4導通程度加大。而光耦U4的導通程度影響著反饋到LLC諧振控制芯片的電流信號，此時LLC諧振控制芯片便會根據檢測電流大小對開關頻率進行調整，使諧振變壓器T次級輸出給LED燈具的電流發生變化以實現LED調光。

對于輸出電流調節單元而言，在未接入本實用新型所述的三合一調光電路時，主要用于將LED燈的電流恒定在某一個設定值，當實際電流較設定的電流偏高時，通過光耦U4反饋到LLC諧振控制芯片，進而控制實際電流降低接近設定值；反之同理。因此未接入三合一調光電路的輸出電流調節單元多數僅僅只對LED負載電流進行反饋恒流調節。而當輸出電流調節單元接入了三合一調光電路后，便可以調節LED負載電流的大小，以此實現對LED的調光。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。