CN102196621B - 一种led调光电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED调光电路，它包括依次串联的电流采样模块、I-V转换模块、PWM比较器、功率驱动模块和功率MOS管，其中，所述PWM比较器的输入端还连接到一外部引脚和接收一基准电压信号，其输出端向所述的I-V转换模块反馈一迟滞控制信号。本发明通过PWM比较器，同时实现了模拟调光和PWM调光。对于模拟调光，由于LED照明驱动芯片引脚ADJ直接接PWM比较器的输入端，消除了现有技术中运放增益非无穷大和工艺不匹配产生的误差，使模拟调光更加准确；对于PWM调光，由于不存在运放的延迟，使得PWM调光的线性度和准确性更好。本发明不仅简单可靠，精确度高，而且节省芯片面积，降低生产成本。

Description

一种LED调光电路
技术领域
本发明涉及模拟集成电路领域，尤其涉及一种用于LED照明驱动芯片的LED调光电路。
背景技术
现有的LED照明驱动芯片一般都要求具有PWM调光和模拟调光两种调光方式，其实现方式多种多样。具体实现方案有以下几种：
(1)通过高阶滤波电路将PWM信号滤波，转化为模拟信号进行调光，如ZXLD1360驱动芯片，本方案的原理框图如图1所示：
电流采样模块1’采样外部电阻Rs上的电流，并通过I-V转换模块2’将采样电流Is转换为电压信号Vs；高阶滤波模块3’连接在芯片的引脚ADJ上，用于将接收到的外部调光信号高阶滤波并输出滤波信号ADJF；电压信号Vs和滤波信号ADJF通过迟滞比较器4’进行比较，并产生PWM信号，该PWM信号通过功率驱动模块5’控制功率MOS管6’，从而控制流过LED上的电流。
当引脚ADJ接收到的为模拟调光信号时，则滤波信号ADJF不变，可实现模拟调光；当引脚ADJ接收到的为PWM调光信号时，则通过高阶滤波模块3’输出模拟的滤波信号ADJF，且该滤波信号ADJF的幅度为引脚ADJ接收到的PWM调光信号的占空比与其幅度的乘积，因此，只要通过改变PWM调光信号的占空比或幅度即可实现PWM调光。
(2)通过两个外部引脚分别进行模拟调光和数字调光，如RT8450驱动芯片，本方案的原理框图如图2所示：
芯片采用引脚ACTL和引脚DCTL分别进行模拟调光和PWM调光。当引脚ACTL加入0.3V～1.2V的模拟信号时，通过LED的平均电流为VACTL/Rs，其中，VACTL为模拟信号电压，Rs为外部电阻，此时，系统进行模拟调光；当引脚ACTL接0.1uF的电容，引脚DCTL加入PWM信号时，则系统进行PWM调光，PWM信号被芯片内部电阻R1和引脚ACTL端的0.1uF外接电容滤波后变为模拟信号，其幅度为1.2V与PWM信号占空比的乘积；虽然该调光方式也是将PWM信号转化为模拟信号进行调光，但是却采用两个外部引脚，且实现方式与方案(1)完全不同。
(3)通过外部一个引脚进行调光，且在芯片内部分开实现，本方案的原理框图如图3所示：
在芯片内部存在PWM调光电路7’和模拟调光电路8’，通过比较器71’将芯片的引脚ACTL接收到的调光信号与电压信号Vth比较，产生信号EN，该信号EN控制功率输出级9’，从而实现PWM调光；同时引脚ACTL接收到的调光信号通过单位增益的运算放大器81’，产生基准电压Vref，该基准信号Vref与反馈信号FB通过占空比产生电路10’控制功率输出级9’，从而实现模拟调光。Vsat是该运算放大器的电源电压，当引脚ACTL接收到的调光信号小于运算放大器81’的电源电压Vsat时，基准电压Vref等于调光信号，当引脚ACTL接收到的调光信号大于运算放大器81’的电源电压Vsat时，该基准电压Vref被钳位于电源电压Vsat。
通过对以上三种调光方式的描述可以看到，方案(1)和方案(2)都是将PWM调光转化为模拟调光，精确度不高，同时方案(2)还采用两个芯片引脚和一个外部电容，增加了芯片的复杂度和解决方案的成本；方案(3)虽然采用单个引脚，但在其芯片内部的两种调光方式是分开进行的，增加了电路的复杂度，占用较大的芯片面积。因此，现有技术方案已不能满足使用需要。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种新型的LED调光电路，以达到同时实现PWM调光和模拟调光的目的，并有效节省芯片面积，提高芯片性能。
本发明所述的一种LED调光电路，它包括依次串联的电流采样模块、I-V转换模块、PWM比较器、功率驱动模块和功率MOS管，其中，所述PWM比较器的输入端还连接到一外部引脚和接收一基准电压信号，其输出端向所述的I-V转换模块反馈一迟滞控制信号。
在上述的LED调光电路中，所述的PWM比较器包括第一至第八MOS管，其中，所述第七MOS管和第八MOS管的源极同时与一外部电源连接，它们的栅极同时接收一外部信号，所述第七MOS管的漏极分别连接到所述第一MOS管、第三MOS管和第五MOS管的源极，该第一MOS管的栅极与所述I-V转换模块的输出端连接，该第三MOS管的栅极与所述外部引脚连接，该第五MOS管的栅极接收所述基准电压信号，其漏极与所述第三MOS管的漏极连接，所述第一MOS管和第三MOS管的漏极分别连接到所述第二MOS管和第四MOS管的漏极，该第二MOS管和第四MOS管的源极同时接地，所述第二MOS管的栅极与其漏极连接并连接到所述第四MOS管的栅极，所述第六MOS管的栅极和源极分别连接到所述第四MOS管的漏极和源极，其漏极连接到所述第八MOS管的漏极并与所述功率驱动模块的输入端连接。
由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过PWM比较器，同时实现了模拟调光和PWM调光。对于模拟调光，由于LED照明驱动芯片引脚ADJ直接接PWM比较器的输入端，消除了现有技术中运放增益非无穷大和工艺不匹配产生的误差，使模拟调光更加准确；对于PWM调光，由于不存在运放的延迟，使得PWM调光的线性度和准确性更好。本发明不仅简单可靠，精确度高，而且节省芯片面积，降低生产成本。
附图说明
图1是现有技术的调光电路之一的原理框图；
图2是现有技术的调光电路之二的原理框图；
图3是现有技术的调光电路之三的原理框图；
图4是本发明的一种LED调光电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较佳实施例进行详细说明。
如图4所示，本发明，即一种LED调光电路10，它包括依次串联电流采样模块1、I-V转换模块2、PWM比较器3、功率驱动模块4和功率MOS管M9，其中，
电流采样模块1并联在LED照明驱动芯片的采样电阻Rs上，用于采样其上的电流，产生采样电流Is；I-V转换模块2用于将接收到的采样电流Is转换为电压信号Vs；
PWM比较器3的两个正输入端分别连接到LED照明驱动芯片上的引脚ADJ和接收一基准电压信号VREF，其一个负输入端与I-V转换模块2的输出端连接，其输出端一方面与功率驱动模块4的输入端连接，另一方面向I-V转换模块2反馈一迟滞控制信号；
功率驱动模块4接收PWM比较器3产生的信号，并驱动功率MOS管M9，从而控制流过LED的电流的大小。
具体地说，PWM比较器3包括第一至第八MOS管M1至M8，其中，
第七MOS管M7和第八MOS管M8的源极同时与一外部电源VDD连接，它们的栅极同时接收一外部信号VB，第七MOS管M7的漏极分别连接到第一MOS管M1、第三MOS管M3和第五MOS管M5的源极，第一MOS管M1的栅极接收电压信号Vs，第三MOS管M3的栅极与引脚ADJ连接，第五MOS管M5的栅极接收基准电压信号VREF，其漏极与第三MOS管M3的漏极连接，第一MOS管M1和第三MOS管M3的漏极分别连接到第二MOS管M2和第四MOS管M4的漏极，第二MOS管M2和第四MOS管M4的源极同时接地，第二MOS管M2的栅极与其漏极连接并连接到第四MOS管M4的栅极，第六MOS管M6的栅极和源极分别连接到第四MOS管M4的漏极和源极，其漏极连接到第八MOS管M8的漏极并与功率驱动模块4的输入端连接。
本发明的工作原理如下：
当引脚ADJ悬空或输入高于基准电压信号VREF的电压VADJ时，PWM比较器3的基准电压由基准电压信号VREF决定，这时通过LED的电流IOUT为设定值Inominal；
当电压VADJ小于基准电压信号VREF时，由于PWM比较器3的输入对管，即第三MOS管M3和第五MOS管M5为PMOS管，因此PWM比较器3的基准电压等于电压VADJ；
当电压VADJ小于0.25V时，LED照明驱动芯片内部比较器会将芯片关断，此时电流IOUT为0；
当电压VADJ大于0.25V小于基准电压信号VREF时，LED照明驱动芯片进行模拟调光，电流IOUT为(VADJ/VREF)×Inominal；
当引脚ADJ输入PWM信号时，LED照明驱动芯片进行PWM调光，电流IOUT与该PWM信号的占空比D成正比，即电流IOUT为D×Inominal。
本发明利用PMOS管，简单有效地同时实现了模拟调光、PWM调光和芯片关断功能，且具有更好的性能和更低的成本。对于模拟调光，由于芯片引脚ADJ直接接PWM比较器3的输入端，消除了现有技术中运放增益非无穷大和工艺不匹配产生的误差，使模拟调光更加准确；对于PWM调光，由于不存在运放的延迟，使得PWM调光的线性度和准确性更好。
综上所述，本发明可以很好地将PWM调光与模拟调光结合起来，电路结构简单，可靠性好，精确度高，节省芯片面积，实现了性能和成本的完美统一。经实验证明，采用本发明的LED照明产品同时实现了PWM调光和模拟调光，速度快，精确性高，节省了成本，受到用户的一致好评。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种LED调光电路，其特征在于，所述的调光电路包括依次串联的电流采样模块、I-V转换模块、PWM比较器、功率驱动模块和功率MOS管，其中，所述PWM比较器的输入端还连接到一外部引脚和接收一基准电压信号，其输出端向所述的I-V转换模块反馈一迟滞控制信号，
所述的PWM比较器包括第一至第八MOS管，其中，所述第七MOS管和第八MOS管的源极同时与一外部电源连接，它们的栅极同时接收一外部信号，所述第七MOS管的漏极分别连接到所述第一MOS管、第三MOS管和第五MOS管的源极，该第一MOS管的栅极与所述I-V转换模块的输出端连接，该第三MOS管的栅极与所述外部引脚连接，该第五MOS管的栅极接收所述基准电压信号，其漏极与所述第三MOS管的漏极连接，所述第一MOS管和第三MOS管的漏极分别连接到所述第二MOS管和第四MOS管的漏极，该第二MOS管和第四MOS管的源极同时接地，所述第二MOS管的栅极与其漏极连接并连接到所述第四MOS管的栅极，所述第六MOS管的栅极和源极分别连接到所述第四MOS管的漏极和源极，其漏极连接到所述第八MOS管的漏极并与所述功率驱动模块的输入端连接，
第一MOS管、第三MOS管、第五MOS管、第七MOS管、第八MOS管为PMOS管，第二MOS管、第四MOS管、第六MOS管为NMOS管。
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