基于MCU的LED分段式交替導(dǎo)通電路及其驅(qū)動方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于MCU的LED分段式交替導(dǎo)通電路及其驅(qū)動方法，該電路通過MCU控制電子開關(guān)，使各段LED燈珠輪流交替導(dǎo)通，實現(xiàn)整串LED燈珠導(dǎo)通時間基本一致，防止部分燈珠因?qū)〞r間長而提前產(chǎn)生光衰現(xiàn)象，克服目前高壓驅(qū)動方案中各段LED燈珠導(dǎo)通時間不均等的問題，電路全部由半導(dǎo)體器件和電阻構(gòu)成，其使用壽命與LED壽命相匹配，能夠達到5萬小時以上，經(jīng)測試，效率達到97%，功率因數(shù)可達99%以上。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電路設(shè)計領(lǐng)域，特別是涉及MCU智能控制、高邊驅(qū)動電路及恒流電路，具體涉及一種基于MCU的LED分段式交替導(dǎo)通電路及其驅(qū)動方法。
技術(shù)介紹
由于LED具有單向?qū)ā⒎聪蚰蛪旱汀⑿韬懔黩?qū)動的特點，因此需要由AC/DC電源變換器將交流電轉(zhuǎn)換成直流電進行供電，其中采用開關(guān)電源技術(shù)的驅(qū)動器成為主流，但開關(guān)電源需要用到大容量的電解電容、變壓器等儲能元件。因LED燈具空間的局限及工作時的高溫狀態(tài)，使得電解電容的壽命縮短，成為燈具壽命的短板。業(yè)界為了克服這一問題，各種高壓線性驅(qū)動電路應(yīng)運而生，目前主要有單段式和多段式驅(qū)動電路之分，單段式因LED導(dǎo)通門檻電壓，造成LED導(dǎo)通時間短，光效和功率因數(shù)低；多段式一般通過電子開關(guān)的控制跟隨輸入電壓波形分別投入LED燈串，提高功率因數(shù)和光效，但也存在著一部分LED燈串導(dǎo)通時間長而另外一些燈串導(dǎo)通時間短，造成導(dǎo)通時間長的LED燈串優(yōu)先光衰的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的:針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本專利技術(shù)的目的是提供一種基于MCU的LED分段式交替導(dǎo)通電路，電路結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，效率高。本專利技術(shù)的另一名第是提供一種上述基于MCU的LED分段式交替導(dǎo)通電路的驅(qū)動方法，能夠?qū)崿F(xiàn)各段LED光源導(dǎo)通時間基本一致，達到LED照明燈具長壽命。技術(shù)方案:為了實現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為: 一種基于MCU的LED分段式交替導(dǎo)通電路，包括將正弦交流電轉(zhuǎn)換為脈動直流電的整流電路、檢測輸入電壓瞬時值的電壓檢測電路、為MCU提供電源的供電電路、受MCU控制的電子開關(guān)、保持回路電流基本穩(wěn)定的恒流電路和多段LED燈串；所述多段LED燈串與恒流電路串聯(lián)后接到整流電路的輸出端，每段LED燈串都并聯(lián)有電子開關(guān)，在MCU的控制下，隨時接入或斷開電路，實現(xiàn)LED燈串的分段點亮；所述檢測電路連接在整流電路的輸出端，檢測電路的輸出端接到MCU的A/D轉(zhuǎn)換輸入端，由MCU檢測輸入電壓的瞬時值，以確定電子開關(guān)的接通與關(guān)斷，由此控制LED燈串的點亮順序；所述恒流電路由場效應(yīng)管及取樣電阻配合MCU實現(xiàn)，MCU采集取樣電阻上的反饋電壓并根據(jù)電壓值輸出PMff信號，控制場效應(yīng)管導(dǎo)通的時間，實現(xiàn)恒流目的；供電電路接到整流電路的輸出端，為MCU提供電源。所述的MCU檢測過零點，控制電子開關(guān)使得LED燈串在相鄰兩個周期內(nèi)的導(dǎo)通順序相反，實現(xiàn)LED燈串的均衡發(fā)光。所述電子開關(guān)選用雙極型三極管、場效應(yīng)三級管或電子繼電器。所述多段LED燈串為3段以上LED燈串，每個LED燈串均由不少于3個LED燈串聯(lián)而成。所述的基于MCU的LED分段式交替導(dǎo)通電路的驅(qū)動方法，包括: 1)通電電后，MCU的Kl、K2、…Kn及PffM端口輸出低電平，使得電子開關(guān)Ql、Q2、…Qn全部處于關(guān)斷狀態(tài)，Tl也關(guān)斷，全部LED燈串上無電流通過，不發(fā)光； 2)MCU的A/D1端口檢測輸入電壓，當(dāng)電壓過零信號出現(xiàn)后，Kl端口輸出低電平使電子開關(guān)Ql保持關(guān)斷，Κ2至Kn端口輸出高電平使電子開關(guān)Q2至Qn開關(guān)接通，隨著輸入電壓瞬時值的升高，第一段LED燈串流過電流發(fā)光；當(dāng)輸入電壓瞬時值升高到Vl時，Κ2端口輸出低電平使電子開關(guān)Q2斷開，第一段LED燈串和第二段LED燈串上流過電流發(fā)光；當(dāng)輸入電壓瞬時值升高到V2時，Κ3端口輸出低電平使電子開關(guān)Q3斷開，第一段LED燈串、第二段LED燈串和第三段LED燈串上流過電流發(fā)光；依此類推，當(dāng)輸入電壓瞬時值升高到Vn-1時，Kn端口輸出低電平使電子開關(guān)Qn斷開，全部LED燈串上流過電流發(fā)光；當(dāng)輸入電壓瞬時值從最大值下降到Vn-1時，Kn端口輸出高電平使電子開關(guān)Qn閉合，第η段LED燈串上不通過電流不發(fā)光；當(dāng)輸入電壓瞬時值從最大值下降到Vn-2時，Kn-1端口輸出高電平使電子開關(guān)Qn-1閉合，第η段LED燈串和第η-1段LED燈串上不通過電流不發(fā)光；依此類推，當(dāng)輸入電壓瞬時值下降到Vl時，K2端口輸出高電平使電子開關(guān)Q2閉合，只有第一段LED燈串流過電流發(fā)光；隨著輸入電壓瞬時值的降低，第一段LED燈串也會因為兩端電壓低于導(dǎo)通電壓閾值而不發(fā)光； 3)當(dāng)檢測到第二個過零點時，Kl端口輸出高電平使電子開關(guān)Ql閉合，Kn端口輸出低電平使電子開關(guān)Qn開關(guān)斷開，隨著輸入電壓瞬時值的升高，第η段LED燈串流過電流發(fā)光；當(dāng)輸入電壓瞬時值達到Vl時，Kn-1端口輸出低電平使電子開關(guān)Qn-1斷開，第η段LED燈串和第η-1段LED燈串流過電流發(fā)光；依次類推，當(dāng)輸入電壓瞬時值升高到Vn時，Kl端口輸出低電平使電子開關(guān)Ql斷開，第一段LED燈串流過電流發(fā)光；當(dāng)輸入電壓瞬時值從最大下降到Vn時，Kl端口輸出高電平時電子開關(guān)Ql閉合，第一段LED燈串沒有電流不發(fā)光；當(dāng)輸入瞬時電壓下降到Vn-1時，Κ2端口輸出高電平使電子開關(guān)Q2閉合，第一段LED燈串和第二段LED燈串沒有電流不發(fā)光，依次類推，當(dāng)輸入電壓瞬時值降到Vl時，Kn-1端口輸出高電平時電子開關(guān)Qn-1閉合，第η-1段LED燈串沒有電流不發(fā)光；隨著輸入電壓瞬時值的降低，第η段LED燈串因為兩端電壓低于導(dǎo)通閾值不發(fā)光； 4)按照以上步驟循環(huán)，實現(xiàn)各段LED燈串輪流交替導(dǎo)通。有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點包括: I)本專利技術(shù)的電路全部由半導(dǎo)體器件和電阻構(gòu)成，其使用壽命與LED壽命相匹配，能夠達到5萬小時以上。2 )本專利技術(shù)在MCU的控制下，實現(xiàn)了 LED燈串的輪流交替導(dǎo)通，使得每顆LED燈珠的發(fā)光時間一致，克服了其他分段驅(qū)動電路各LED燈珠導(dǎo)通時間不一致而導(dǎo)致的部分燈珠提前光衰的弊病。3)本專利技術(shù)采用微處理器作為控制器件，比單純采用電阻分壓的方式更精確地控制電子開關(guān)的開關(guān)電壓。4)本專利技術(shù)電路通過設(shè)定MCU的定時器，可以定時降低LED燈具的功率。5)本專利技術(shù)電路利用MCU的標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口，可以與控制系統(tǒng)級聯(lián)，實現(xiàn)集中控制。【附圖說明】圖1是基于MCU的LED分段式交替導(dǎo)通電路的結(jié)構(gòu)圖； 圖2是LED分段式交替導(dǎo)通電路的驅(qū)動過程圖； 圖3是LED分段式交替導(dǎo)通電路的驅(qū)動效果示意圖； 圖4是典型的基于MCU的LED分段式交替導(dǎo)通電路的結(jié)構(gòu)圖。【具體實施方式】下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作進一步的說明。實施例1 如圖1所示，基于MCU的LED分段式交替導(dǎo)通電路，包括整流電路1，供電電路2、檢測電路3、MCU 4、恒流電路5、n段LED燈串以及相對應(yīng)的η個電子開關(guān)，η為不小于2的整數(shù)，η段LED燈串包括第一段LED燈串6、第二段LED燈串7、…、第η段LED燈串12 ;η個電子開關(guān)包括電子開關(guān)Ql 9、電子開關(guān)Q2 10、...、電子開關(guān)Qn 11。η段LED燈串與丨旦流電路5串聯(lián)后接到整流電路I的輸出端，每段LED燈串都并聯(lián)有電子開關(guān)，可以在MCU4的控制下，隨時接入或斷開電路，實現(xiàn)LED燈串的分段點亮。整流電路I采用橋式整流電路，其輸出端連接在恒流電路5、多段LED燈串構(gòu)成的電路兩端。檢測電路3連接在整流電路I的輸出端，其輸出端接到MCU4的A/D轉(zhuǎn)換輸入端，由MCU4檢測輸入電壓的瞬時值，以確定電子開關(guān)的接通與關(guān)斷，由此控制LED燈串的點亮順序。電子開關(guān)可以是雙極型三極管或場效應(yīng)管，也可以選用任何可以控制的電子開關(guān)。三極管基極連接MCU的對應(yīng)輸出端，三極管的集電極和本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種基于MCU的LED分段式交替導(dǎo)通電路，其特征在于，包括將正弦交流電轉(zhuǎn)換為脈動直流電的整流電路、檢測輸入電壓瞬時值的電壓檢測電路、為MCU提供電源的供電電路、受MCU控制的電子開關(guān)、保持回路電流基本穩(wěn)定的恒流電路和多段LED燈串；所述多段LED燈串與恒流電路串聯(lián)后接到整流電路的輸出端，每段LED燈串都并聯(lián)有電子開關(guān)，在MCU的控制下，隨時接入或斷開電路，實現(xiàn)LED燈串的分段點亮；所述檢測電路連接在整流電路的輸出端，檢測電路的輸出端接到MCU的A/D?轉(zhuǎn)換輸入端，由MCU檢測輸入電壓的瞬時值，以確定電子開關(guān)的接通與關(guān)斷，由此控制LED燈串的點亮順序；所述恒流電路由場效應(yīng)管及取樣電阻配合MCU實現(xiàn)，MCU采集取樣電阻上的反饋電壓并根據(jù)電壓值輸出PMW信號，控制場效應(yīng)管導(dǎo)通的時間，實現(xiàn)恒流目的；供電電路接到整流電路的輸出端，為MCU提供電源。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魏栓正，
申請(專利權(quán))人：鎮(zhèn)江蘇能光電有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32