具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外,以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例,也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例,这样第一和第二特征可能不是直接接触。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的LED启动控制电路。
如图2所示,本发明实施例的LED启动控制电路包括输入模块1、驱动模块2、反馈模块3以及驱动芯片4。其中,输入模块1用于接收输入的交流电,并将交流电转换为直流电。驱动模块2用于根据直流电产生驱动LED的驱动电流。反馈模块3用于采集驱动模块2的驱动电流并生成反馈信号。驱动芯片4用于根据反馈信号获取LED的启动状态,并根据LED的启动状态和反馈信号对驱动电流进行调整以控制LED的启动。
具体地,在本发明的一个实施例中,LED启动控制电路的结构示意图如图3所示。其中,输入模块1可以包括由二极管D1、D2、D4和D5组成的整流桥,由电容C3、C4和电感L1组成的π型滤波电路,以及电阻R5和电容C6组成的启动电压提供电路等。驱动模块2可以包括由初级绕组L2、次级绕组L3和反馈绕组L4组成的变压器,以及开关管Q0等。
进一步地,如图4所示,驱动芯片4可以包括反馈采样模块41、动态启动模块42、恒流控制模块43以及驱动输出模块44。其中,反馈采样模块41用于根据反馈端FB的反馈信号生成反馈采样信号,反馈采样信号可以包括反馈电压采样信号Vfb和反馈时间采样信号。动态启动模块42用于根据反馈采样信号中的反馈电压采样信号Vfb获取LED的启动状态,并根据LED的启动状态生成恒流参数信号Vpk_DS。恒流控制模块43用于根据反馈采样信号中的反馈时间采样信号和恒流参数信号Vpk_DS生成驱动信号。驱动输出模块44用于输出驱动信号至驱动输出端DRV。
具体地,在本发明的一个实施例中,如图5所示,动态启动模块42可以包括电压检测子模块421、启动控制子模块422以及选择子模块423。其中,电压检测子模块421用于根据预设电压阈值Vref和反馈采样信号中的反馈电压采样信号Vfb获取LED的启动状态,并生成启动状态判断信号Select。启动控制子模块422用于根据启动状态判断信号Select生成动态恒流参数信号Vpkds,动态恒流参数信号Vpkds可以从最小恒流参数Vpkmin逐渐增大至最大恒流参数Vpkmax。选择子模块423用于根据启动状态判断信号Select对动态恒流参数信号Vpkds和最大恒流参数Vpkmax进行选择,并对应输出动态恒流参数信号Vpkds或最大恒流参数Vpkmax,恒流参数信号Vpk_DS包括动态恒流参数信号Vpkds和最大恒流参数Vpkmax。需要说明的是,动态恒流参数信号Vpkds可以是驱动模块2中变压器主边峰值电流的大小,也可以是次级消磁时间与开关管的导通周期的比值大小,还可以是其它恒流参数或者不同恒流参数之间的组合,具体可以根据不同恒流原理而定。
进一步地,在本发明的一个实施例中,当反馈采样信号中的反馈电压采样信号Vfb小于预设电压阈值Vref时,LED的启动状态为未导通,选择子模块423输出最大恒流参数Vpkmax。当反馈采样信号中的反馈电压采样信号Vfb大于或等于预设电压阈值Vref时,LED的启动状态为导通,选择子模块423输出动态恒流参数信号Vpkds。可见,动态启动模块42可以通过对与驱动电流具有一定比例关系的反馈电压采样信号Vfb进行判断,来对LED启动过程中的恒流参数信号Vpk_DS进行动态控制,进而恒流控制模块43根据恒流参数信号Vpk_DS生成驱动信号以调整驱动电流,从而实现LED的动态开启。
进一步地,在本发明的一个实施例中,如图6和图7所示,电压检测子模块421可以包括比较器424,比较器424的第一端与反馈采样模块41的输出端相连,比较器424的第二端与预设电压阈值Vref的提供端相连,比较器424的输出端作为电压检测子模块421的输出端。
进一步地,在本发明的一个实施例中,如图6所示,启动控制子模块422可以包括第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4、第五开关管M5、第六开关管M6、第一电阻R1以及第一电容C1。其中,第一开关管M1的一端与第一偏置电流Bias1的提供端相连,第一开关管M1的另一端接地,第一开关管M1的控制端与第一偏置电流Bias1的提供端相连。第二开关管M2的一端接地,第二开关管M2的控制端与第一偏置电流Bias1的提供端相连。第三开关管M3的一端与第一预设电压提供端S1相连,第三开关管M3的另一端分别与第二开关管M2的另一端和第三开关管M3的控制端相连。第四开关管M4的一端与第一预设电压提供端S1相连,第四开关管M4的控制端与第三开关管M3的控制端相连。第一电阻R1的一端与第四开关管M4的另一端相连,第一电阻R1的另一端接地。第五开关管M5的一端与第一预设电压提供端S1相连,第五开关管M5的控制端与第三开关管M3的控制端相连。第六开关管M6的一端与第五开关管M5的另一端相连,第六开关管M6的另一端与第一电阻R1的一端相连,第六开关管M6的控制端作为启动控制子模块422的第一输出端。第一电容C1的一端与第一电阻R1的一端相连,第一电容C1的另一端接地,第一电容C1的一端作为启动控制子模块422的第二输出端以输出动态恒流参数信号Vpkds。
具体地,在本发明的一个实施例中,如图6所示,第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4和第五开关管M5组成的电流镜像电路,将第一偏置电流Bias1镜像后流入第一电阻R1,产生偏置电压信号即动态恒流参数信号Vpkds。当启动状态判断信号Select为高电平时,第六开关管M6导通,增大流入第一电阻R1的电流,升高偏置电压信号,偏置电压信号经第一电容C1进行滤波延时后,从而实现动态恒流参数信号Vpkds的缓慢逐渐增大。需要说明的是,根据不同的应用需求,可以调整第一偏置电流Bias1或第一电容C1的大小以获得不同的延时开启时间T。
具体地,在本发明的另一个实施例中,LED启动控制电路的结构示意图如图7所示。图7中,LED启动控制电路还可以包括第二电容C2,第二电容C2的一端与驱动芯片4相连,第二电容C2的另一端接地。
进一步地,在本发明的一个实施例中,如图7所示,驱动芯片4中的启动控制子模块422可以包括第七开关管M7、第八开关管M8、第九开关管M9、第十开关管M10、第十一开关管M11、第十二开关管M12以及第二电阻R2。其中,第七开关管M7的一端与第二偏置电流Bias2的提供端相连,第七开关管M7的另一端接地,第七开关管M7的控制端与第二偏置电流Bias2的提供端相连。第八开关管M8的一端接地,第八开关管M8的控制端与第二偏置电流Bias2的提供端相连。第九开关管M9的一端与第二预设电压提供端S2相连,第九开关管M9的另一端分别与第八开关管M8的另一端和第九开关管M9的控制端相连。第十开关管M10的一端与第二预设电压提供端S2相连,第十开关管M10的控制端与第九开关管M9的控制端相连。第二电阻R2的一端与第十开关管M10的另一端相连,第二电阻R2的另一端接地。第十一开关管M11的一端与第二预设电压提供端S2相连,第十一开关管M11的控制端与第九开关管M9的控制端相连。第十二开关管M12的一端与第十一开关管M11的另一端相连,第十二开关管M12的另一端分别与第二电阻R2的一端和第二电容C2的一端相连,第六开关管M6的控制端作为启动控制子模块422的第一输出端,第十二开关管M12的另一端作为启动控制子模块422的第二输出端以输出动态恒流参数信号Vpkds。
具体地,在本发明的一个实施例中,如图7所示,第七开关管M7、第八开关管M8、第九开关管M9、第十开关管M10和第十一开关管M11组成的电流镜像电路,将第二偏置电流Bias2镜像后流入第二电阻R2,产生偏置电压信号即动态恒流参数信号Vpkds。当启动状态判断信号Select为高电平时,第十二开关管M12导通,增大流入第二电阻R2的电流,升高偏置电压信号,偏置电压信号经第二电容C2进行滤波延时后,从而实现动态恒流参数信号Vpkds的缓慢逐渐增大。需要说明的是,根据不同的应用需求,可以调整第二偏置电流Bias2或第二电容C2的大小以获得不同的延时开启时间T。如图7所示,第二电容C2设置于驱动芯片4外面,这样就可以根据不同的应用需求,从驱动芯片4的外部随意调整第二电容C2来获得不同的延时开启时间T,从而便于应用端的调试。
进一步地,在本发明的一个实施例中,如图6和图7所示,选择子模块423可以包括选择器425。具体地,选择器425的第一输入端与最大恒流参数Vpkmax的提供端相连,选择器425的第二输入端与启动控制子模块422的第二输出端相连,选择器425的控制端分别与启动控制子模块422的第一输出端和电压检测子模块421的输出端相连。
进一步地,在本发明的一个实施例中,如图6和图7所示,第一开关管M1至第五开关管M5、第七开关管M7至第十一开关管M11可以为PMOS管,第六开关管M6和第十二开关管M12可以为NMOS管。
图8为根据本发明一个实施例的LED启动控制电路的信号波形示意图。其中,Vled是负载LED的导通压降,N是负载LED的个数,Vout是驱动LED的驱动电压,驱动电压Vout与驱动电流和反馈电压采样信号Vfb成正比。从图8中可以看出,LED的动态启动过程主要分为两个阶段,其中,在第一阶段,反馈电压采样信号Vfb小于预设电压阈值Vref,驱动电压Vout还未建立到足够LED导通发光,此时,启动状态判断信号Select为低电平,选择子模块423输出最大恒流参数Vpkmax至恒流控制模块43,从而使驱动模块2在此阶段以最大恒流状态工作并产生最大驱动电流,加速驱动电压Vout的建立过程。在第二阶段,反馈电压采样信号Vfb大于或等于预设电压阈值Vref,驱动电压Vout建立到足够LED导通发光电压附近,此时,启动状态判断信号Select转换为高电平并控制选择子模块423输出动态恒流参数信号Vpkds,同时,启动控制子模块422控制动态恒流参数信号Vpkds从最小恒流参数Vpkmin逐渐增大至最大恒流参数Vpkmax,而恒流控制模块43则根据动态恒流参数信号Vpkds控制驱动模块2从最小恒流状态逐步增大至最大恒流状态,以使得产生的驱动电流从最小逐步增大至最大,从而实现LED的动态启动。具体地,第二阶段的持续时间T可以根据不同的应用需求进行设置。
具体地,在本发明的一个实施例中,如图4所示,驱动芯片4还可以包括启动模块45、开关调光模块46和过流保护模块47。其中,启动模块45用于检测电源端VDD外部的启动电容C6的电压以为驱动芯片4提供启动使能信号,以及为开关调光模块46提供调光计数信号。开关调光模块46用于根据调光计数信号判断调光级别,并生成调光控制信号。过流保护模块47用于检测过流检测端CS的主边峰值电压信号,并根据主边峰值电压信号生成过流保护信号。恒流控制模块43通过对反馈采样信号中的反馈时间采样信号和过流保护信号进行处理,进而对开关管的导通周期和主边峰值电流进行控制,从而实现恒流控制。恒流控制模块43通过对调光控制信号进行处理,进而调整恒流参数信号大小,从而调整驱动电流的大小,实现开关调光。综上所述,本发明实施例的LED启动控制电路不仅可以实现LED的动态启动,还可以实现恒流控制和开关调光。
本发明实施例提出的LED启动控制电路,通过输入模块将交流电转换为直流电,进而驱动模块根据直流电产生驱动LED的驱动电流,并在反馈模块采集驱动模块的驱动电流并生成反馈信号后,最后驱动芯片根据反馈信号获取LED的启动状态,并根据LED的启动状态和反馈信号对驱动电流进行调整以控制LED的启动。该LED启动控制电路不仅能够实现恒流控制和开关调光,还能够自动控制LED启动速度,进而实现加速开启、减小照明开关与LED发光的延时以及LED的软开启,最终控制LED亮度逐步增强以满足人眼对光强变化的适应过程,照明设计更人性化,实用性高,极大地提高了用户体验。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用,或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言,"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置),便携式计算机盘盒(磁装置),随机存取存储器(RAM),只读存储器(ROM),可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器),光纤装置,以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外,计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质,因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描,接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序,然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。