[发明专利]基于MCU的LED分段式交替导通电路及其驱动方法

摘要

本发明公开了一种基于MCU的LED分段式交替导通电路及其驱动方法，该电路通过MCU控制电子开关，使各段LED灯珠轮流交替导通，实现整串LED灯珠导通时间基本一致，防止部分灯珠因导通时间长而提前产生光衰现象，克服目前高压驱动方案中各段LED灯珠导通时间不均等的问题，电路全部由半导体器件和电阻构成，其使用寿命与LED寿命相匹配，能够达到5万小时以上，经测试，效率达到97%，功率因数可达99%以上。

主权项

1.一种基于MCU的LED分段式交替导通电路，其特征在于，包括将正弦交流电转换为脉动直流电的整流电路、检测输入电压瞬时值的电压检测电路、为MCU提供电源的供电电路、受MCU控制的电子开关、保持回路电流基本稳定的恒流电路和多段LED灯串；所述多段LED灯串与恒流电路串联后接到整流电路的输出端，每段LED灯串都并联有电子开关，在MCU的控制下，随时接入或断开电路，实现LED灯串的分段点亮；所述检测电路连接在整流电路的输出端，检测电路的输出端接到MCU的A/D转换输入端，由MCU检测输入电压的瞬时值，以确定电子开关的接通与关断，由此控制LED灯串的点亮顺序；所述恒流电路由场效应管及取样电阻配合MCU实现，MCU采集取样电阻上的反馈电压并根据电压值输出PMW信号，控制场效应管导通的时间，实现恒流目的；供电电路接到整流电路的输出端，为MCU提供电源；所述的MCU检测过零点，控制电子开关使得LED灯串在相邻两个周期内的导通顺序相反，实现LED灯串的均衡发光；所述的基于MCU的LED分段式交替导通电路的驱动过程为：1)通电后，MCU的K1、K2、…Kn及PWM端口输出低电平，使得电子开关Q1、Q2、…Qn全部处于关断状态，T1也关断，全部LED灯串上无电流通过，不发光；2)MCU的A/D1端口检测输入电压，当电压过零信号出现后，K1端口输出低电平使电子开关Q1保持关断，K2至Kn端口输出高电平使电子开关Q2至Qn开关接通，随着输入电压瞬时值的升高，第一段LED灯串流过电流发光；当输入电压瞬时值升高到V1时，K2端口输出低电平使电子开关Q2断开，第一段LED灯串和第二段LED灯串上流过电流发光；当输入电压瞬时值升高到V2时，K3端口输出低电平使电子开关Q3断开，第一段LED灯串、第二段LED灯串和第三段LED灯串上流过电流发光；依此类推，当输入电压瞬时值升高到Vn‑1时，Kn端口输出低电平使电子开关Qn断开，全部LED灯串上流过电流发光；当输入电压瞬时值从最大值下降到Vn‑1时，Kn端口输出高电平使电子开关Qn闭合，第n段LED灯串上不通过电流不发光；当输入电压瞬时值从最大值下降到Vn‑2时，Kn‑1端口输出高电平使电子开关Qn‑1闭合，第n段LED灯串和第n‑1段LED灯串上不通过电流不发光；依此类推，当输入电压瞬时值下降到V1时，K2端口输出高电平使电子开关Q2闭合，只有第一段LED灯串流过电流发光；随着输入电压瞬时值的降低，第一段LED灯串也会因为两端电压低于导通电压阈值而不发光；3)当检测到第二个过零点时，K1端口输出高电平使电子开关Q1闭合，Kn端口输出低电平使电子开关Qn开关断开，随着输入电压瞬时值的升高，第n段LED灯串流过电流发光；当输入电压瞬时值达到V1时，Kn‑1端口输出低电平使电子开关Qn‑1断开，第n段LED灯串和第n‑1段LED灯串流过电流发光；依次类推，当输入电压瞬时值升高到Vn时，K1端口输出低电平使电子开关Q1断开，第一段LED灯串流过电流发光；当输入电压瞬时值从最大下降到Vn时，K1端口输出高电平时电子开关Q1闭合，第一段LED灯串没有电流不发光；当输入瞬时电压下降到Vn‑1时，K2端口输出高电平使电子开关Q2闭合，第一段LED灯串和第二段LED灯串没有电流不发光，依次类推，当输入电压瞬时值降到V1时，Kn‑1端口输出高电平时电子开关Qn‑1闭合，第n‑1段LED灯串没有电流不发光；随着输入电压瞬时值的降低，第n段LED灯串因为两端电压低于导通阈值不发光；4)按照以上步骤循环，实现各段LED灯串轮流交替导通。