CN106028519A - 一种led调光芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED调光芯片，所述调光芯片包括电流检测模块、判断模块、切换模块、驱动模块、供电模块和至少一个功率管。本发明通过检测功率管源极有无电流流过检测开关的通断，从而避免电路中电容对开关检测准确性的影响。避免了因外部应用器件差异造成的放电时间不一致从而引起开关通断误判问题。芯片内部时钟计时器控制预设时间，调光一致性高，避免开关干扰对检测的误判，保证开关调光方法能够在大面积区域使用。
Description
技术领域
本发明涉及LED照明控制技术领域，尤其涉及一种LED调光芯片。
背景技术
目前市场上的LED调光电路有多种形式，主要分为可控硅调光、PWM调光和开关调光等，大部分开关调光都是通过检测VCC电压的高低来判断电源开关的on-off动作，其工作原理是：工作时芯片VCC会被维持在一个固定的电压，当开关关断时，芯片VCC开始下降，直至下降到某一个设定值时触发芯片的检测动作，从而存在如下两个方面的问题：一方面因VCC的下降时间受电容参数影响很大，比如电容的实际容量，电容的漏电流，电容的温度特性，不同厂家电容这些参数是无法统一的，即便是同一家厂家的电容，这些参数也存在偏差，从而严重影响开关检测的准确性；另一方面，在快速开关电源开关时会造成调光检测不准，漏检测少检测开关动作，其结果就是在一个开关控制多个灯时，快速开关电源，灯和灯之间调光状态出现不一致现象，造成开关调光无法在商场超市等商用大面积区域使用。
因此，亟待从根本上解决开关调光存在的问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种LED调光芯片，其特征在于，所述芯片包括电流检测模块、判断模块、切换模块、驱动模块、供电模块和至少一个功率管，所述功率管的输入端与输出端连接引出脚，所述功率管的输出端连接电流检测模块，所述判断模块连接电流检测模块和切换模块，所述切换模块连接驱动模块，所述驱动模块连接所述功率管的控制端；所述电流检测模块用于检测所述功率管是否有电流流过并输出检测信号，所述判断模块根据所述检测信号确定所述功率管上电流的通断持续时间并输出判断信号，所述切换模块根据所述判断信号控制所述驱动模块输出不同驱动信号，所述功率管根据所述驱动信号切换导通状态，所述供电模块给芯片内部提供电源，其输入端与输出端分别连接不同的引出脚。
优选地，所述电流检测模块包括至少一个比较器电路，当有电流流过功率管时，比较器输出为高，没有电流流过功率管时，比较器输出为低，所述电流检测模块输出的信号为检测信号。
优选地，所述比较器的输入为功率管的输出电压与参考电压，不同的功率管分别连接不同的比较器电路，不同的比较器输入的参考电压是相同的，或者是不同的。
优选地，所述判断模块包括逻辑判断电路、触发电路；所述逻辑判断电路与所述电流检测模块中比较器的输出端相连，所述逻辑判断电路用于根据所述电流检测模块输出的检测信号判断所述功率管上电流信号通断持续时间，当电流信号通断持续时间满足预设条件时逻辑判断电路输出判断信号到触发电路，所述触发电路输出触发信号到切换模块。
优选地，所述预设条件包括：电流信号接通持续时间大于第一阈值并且断开持续时间大于第二阈值而小于第三阈值，或断开持续时间大于第三阈值。
优选地，所述切换模块包括状态存储电路和选通控制电路，所述存储电路连接所述选通控制电路；所述存储电路包括计数器，用于存储开关的有效开关状态并对有效开关状态记数；所述选通控制电路根据所述计数器的数值输出选通控制信号，不同的所述数值对应不同的所述选通控制信号，不同的所述选通控制信号对应不同的选通控制电压。
优选地，所述电流检测模块包括至少一个比较器电路，当有电流流过功率管时，比较器输出为高，没有电流流过功率管时，比较器输出为低，所述电流检测模块输出的信号为检测信号。
优选地，所述比较器的输入为功率管的输出电压与参考电压，不同的功率管分别连接不同的比较器电路，不同的比较器输入的参考电压是相同的，或者是不同的。
优选地，所述驱动模块包括至少一个双端输入比较电路，所述双端输入比较电路的一个输入端连接功率管的输出电压，另一个输入端连接所述选通控制电路输出的所述选通控制电压，所述双端输入比较电路的输出端连接所述功率管的控制端，不同的双端输入比较电路的输出端连接不同的功率管控制端。
优选地，还包括过温补偿电路，所述过温补偿电路与所述切换模块相连接，当芯片温度超过设定温度时，所述过温补偿电路输出过温控制信号，所述切换模块根据所述过温控制信号控制所述驱动模块的输出电压，从而控制所述功率管输出端的电流大小。
优选地，所述供电模块用于给所述电流检测模块、所述判断模块、所述切换模块、所述驱动模块提供电源。
优选地，所述驱动模块输出至少一个选通控制电压分别给至少一个功率管的控制端，每个功率管的输出端具有引出端。
优选地，所述供电模块具有两个输出端，分别提供模拟电路电源与数字电路电源，其输入端接芯片电源端。
优选地，其外接电路包括：至少一个LED灯串、整流电路、采样电路，所述至少一个功率管的输入端连接LED灯串的负极，所述至少一个功率管的输出端分别连接采样电路中采样电阻的一端，采样电路的另一端连接整流电路的负极，LED灯串的正极连接整流电路的正极，所述供电模块的两个输出端分别接电容，所述供电模块的输入端通过外接电阻接整流电路的正极。
本发明还提出一种LED照明电路，包括至少一个LED灯串、整流电路、采样电路，以及前所的调光芯片；
所述功率管的输入端连接LED灯串的负极，所述功率管的输出端连接采样电路的一端，采样电路的另一端连接整流电路的负极，LED灯串的正极连接整流电路的正极，所述供电模块的两个输出端分别接电容，所述供电模块的输入端通过外接电阻接整流电路的正极。
优选地，所述采样电路包括采样电阻，所述采样电阻一端分别连接功率管的输出端和电流检测模块，另一端连接外接整流电路的负极。
本发明与现有技术对比的有益效果是：
(1)该电路检测开关通断是通过检测功率管源极电流变化情况实现，可以有效避免传统开关监测方法中电容的影响。
(2)本发明通过该种方法检测开关的“闭合”、“断开”、“复位”动作，避免了因外部应用器件差异造成的放电时间不一致从而引起开关通断误判问题。
(3)本发明预设时间条件通过芯片内部时钟计时器控制，受外围器件参数影响较小，调光一致性高。
(4)本发明高电流持续时间和无电流持续时间的合理设置可以避免开关干扰对检测的误判。
(5)本发明可以避免商场、超市等商用大面积区域使用时，开关调光造成的灯和灯之间调光状态出现不一致现象。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；
图1是根据本发明实施例的单路调光电路结构示意图；
图2是根据本发明实施例的双路调光电路结构示意图；
图3是根据本发明实施例的电流检测模块结构示意图；
图4是根据本发明实施例的判断模块结构示意图；
图5是根据本发明实施例的切换模块结构示意图；
图6是根据本发明实施例的驱动模块结构示意图；
图7是根据本发明实施例的供电模块结构示意图；
图8是根据本发明实施例的开关动作时序图；
图9是根据本发明实施例的开关动作时序图；
图10是根据本发明实施例的开关动作时序图；
图11是根据本法明具有单功率管的调光芯片结构图示意图；
图12是根据本法明具有双功率管的调光芯片结构图示意图。
具体实施方式
下面结合附图，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如说明书附图1所示，其中包含一个LED灯串，调光电路包括电流检测模块10、判断模块20、切换模块30、驱动模块40、采样电路60、LED灯串、功率管70、供电模块80；功率管70的输入端连接所述LED灯串的负极；功率管70的输出端连接电流检测模块10和采样电路60；电流检测模块10与所述判断模块20可操作地耦合连接；判断模块20与切换模块30可操作地耦合连接；切换模块30与驱动模块40可操作地耦合连接；驱动模块40连接至少一个功率管的控制端；电流检测模块10用于检测功率管是否有电流流过；判断模块20根据功率管上电流的通断持续时间输出判断信号；切换模块30根据判断信号控制驱动模块40输出不同驱动信号；功率管70根据所述驱动信号切换导通状态。供电模块80为电路提供电源，电流检测模块10中比较器的输入为功率管70的输出电压Vi1与参考电压V1。采样电路60包括采样电阻R2，采样电阻一端连接功率管70的输出端和电流检测模块10，另一端连接整流电路的负极。
如说明书附图2所示，其中包含两个LED灯串，调光电路包括电流检测模块10、判断模块20、切换模块30、驱动模块40、采样电路60、LED灯串、功率管701，702、供电模块80；至少一个功率管的输入端连接所述LED灯串的负极；功率管701，702的输出端连接电流检测模块10和采样电路60；电流检测模块10与所述判断模块20可操作地耦合连接；判断模块20与切换模块30可操作地耦合连接；切换模块30与驱动模块40可操作地耦合连接；驱动模块40连接至少一个功率管的控制端；电流检测模块10用于检测功率管是否有电流流过；判断模块20根据功率管上电流的通断时间输出判断信号；切换模块30根据判断信号控制驱动模块40输出不同驱动信号；功率管701，702根据所述驱动信号切换导通状态。供电模块80为电路提供电源，电流检测模块10中第一比较器的输入为功率管701的输出电压Vi1与参考电压V1，第二比较器的输入为功率管702的输出电压Vi2与参考电压V2，参考电压V1、V2可以相等，也可以不相等，图2中未画出第一比较器与第二比较器。采样电路60包括采样电阻R21，R22，采样电阻R21连接功率管701的输出端和电流检测模块10，另一端连接整流电路的负极；采样电阻R22连接功率管702的输出端和电流检测模块10，另一端连接整流电路的负极。
除图1、图2所示出的单路和双路LED灯串外，驱动电路还可以驱动多个灯串，只需要对应地增设电流监测模块、驱动模块处的双输入比较器数量以及对应地增加采样模块60中的采样电阻数量。
当电路开关闭合导通时，电流检测模块10输出高电平，当电路开关打开时，电流检测模块10输出低电平，所以电流检测模块10模块输出为高低电平。
判断模块20根据电流检测模块10输出的信号判断当前状态，为了防止手动开启和关断开关引起的干扰毛刺信号对状态判断造成误判，判断模块20对开关闭合ton和开关打开toff都做延时处理，ton＞1mS为有效状态，toff＞50mS为有效状态。一个有效的ton和toff后，判断模块20模块的触发器输出一个方波信号；切换模块30根据判断模块20的输出信号进行计数并对应一个状态，而每一个状态控制所述选通控制电路对应输出一个Vp值；驱动模块40根据切换模块30输出的不同Vp值控制输出电流Io＝Vp/R2或Io1＝Vp1/R21、Io2＝Vp2/R22。
如图3所示，电流检测模块10包括至少一个比较器电路，比较器电路的输入为功率管的输出电压Vi1与参考电压V1，不同比较器电路的输入不同，当有电流流过功率管时，比较器输出为高，没有电流流过功率管时，比较器输出为低，随着流过功率管中的电流变化，电流检测模块10的输出端输出变化的高低电平。
如图4所示，判断模块20包括逻辑判断电路、触发电路；所述逻辑判断电路与所述电流检测模块10中比较器的输出端相连，所述逻辑判断电路用于判断所述电流检测模块10给出的电流信号通断持续时间，当电流信号通断持续时间满足预设条件时逻辑判断电路输出判断信号到触发电路，所述触发电路输出触发信号到切换模块30。
逻辑判断电路是包含内部计时器，受外围器件参数影响较小。触发电路采取SR触发器，当然不失一般性，其他逻辑的触发器如SR触发器、D触发器等亦可实现此处的触发电路功能。
所述预设条件包括：电流信号持续时间大于第一阈值Ton并且断开时间大于第二阈值Toff而小于第三阈值Tclear，或断开时间大于第三阈值Tclear。当然，本专利中给出的是一个优选的条件，不排除技术人员选择合适的其他预设条件以实现对电路的控制。
如图5所示，切换模块30包括状态存储电路和选通控制电路，存储电路连接所述选通控制电路；所述存储电路包括计数器，用于存储开关的有效开关状态并对有效开关状态记数；所述选通控制电路根据计数器的值输出选通控制信号，不同的选通控制信号对应不同的选通控制电压，选通控制电压输入到驱动模块40中双端输入比较器的一个输入端。
如图6所示，所述驱动模块40包括至少一个双端输入比较电路，所述双端输入比较电路的一个输入端连接功率管70的输出电压Vi1，另一个输入端连接所述选通控制电路输出的控制电压Vp，所述双端输入比较电路的输出端连接功率管的控制端。驱动模块40可以根据Vp与Vi1的比较结果实现电路控制，多个功率管时对应需要多个双端输入比较电路。
如图7所示，供电电路模块80为电路提供电源Vdd和Vpp，其中Vdd和Vpp分别为数字电源与模拟电源，给电路中各模块提供电能。
此外，电路中还包括过温补偿电路，所述过温补偿电路与所述切换模块相连接，当芯片温度超过设定温度时，所述过温补偿电路输出过温控制信号，所述切换模块根据所述过温控制信号控制所述驱动模块的输出电压，从而控制功率管输出端的电流大小。
如图8-10所示，该电路检测开关通断持续时间的方法是通过检测功率管源极电流变化情况来实现。在开关闭合时，电流采样点电流(电压)持续时间T1达到或大于预设条件(Ton)判断有效，系统状态读取开关“闭合”动作；当开关断开时，功率管漏极连接的LED灯珠上没有电流，此时经功率管源极流过电阻到地的电流也为零，电流采样模块采集该信号并判断此信号是否有效，当电流采样点电流(电压)为零持续时间T2达到或大于预设条件(Toff)时判断有效，系统状态读取开关“断开”动作，当断开持续时间T2达到或大于预设条件(Tclear)时对系统复位处理。
通过该种方法检测开关的“闭合”“断开”“复位”动作，避免了因外部应用器件差异造成的放电时间不一致从而引起开关通断误判问题，预设条件Toff，Ton，Tclear通过芯片内部时钟计时器控制，受外围器件参数影响较小，调光一致性高，Toff和Ton的合理设置可以避免开关干扰对检测的误判。
如图8所示，一个开关动作时序流程包括：
1、开机后芯片载入当前状态(初始状态)，电流检测模块检测有电流。
2、功率管源极检测到高电平持续时间T1超过Ton，计为有效信号，读下一个状态。
3、在开关关断后功率管源端检测不到电流
4、功率管源端无电流持续时间T2超过Toff但不超过Tclear后判断断开信号有效，系统切入下一个状态。
如图9所示，一个开关动作时序流程包括：
1、开机后芯片载入当前状态(初始状态)，电流检测模块检测功率管源极有电流，输出高电平信号；
2、判断模块检测功率管源极高电平持续时间T1超过Ton，计为有效信号，读取下一个状态。
3、在开关关断后电流检测模块检测功率管源极无电流。
4、判断模块检测到功率管源端无电流持续时间T2不超过Toff后判断断开信号无效，系统状态保持。
如图10所示，一个开关动作时序流程包括：
1、开机后芯片载入当前状态(初始状态)，电流检测模块检测功率管源极有电流，输出高电平信号；
2、判断模块检测功率管源极高电平持续时间T1超过Ton，计为有效信号，读取下一个状态。
3、在开关关断后电流检测模块检测功率管源极无电流。
4、判断模块检测到功率管源端无电流持续时间T2超过Tclear后判断断开信号有效，系统清零，下一次开关闭合时开始初始状态。
图11示出了本发明的具有单功率管的LED芯片50结构，芯片50包括电流检测模块10、判断模块20、切换模块30、驱动模块40、供电模块80和一个功率管70，所述功率管70的输入端连接引出脚1，所述功率管70的输出端连接电流检测模块10和引出脚2，所述判断模块20连接电流检测模块10和切换模块30，所述切换模块30连接驱动模块40，所述驱动模块40连接所述功率管70的控制端；所述电流检测模块10用于检测所述功率管70是否有电流流过并输出检测信号，所述判断模块20根据所述检测信号确定所述功率管70上电流的通断持续时间并输出判断信号，所述切换模块30根据所述判断信号控制所述驱动模块40输出不同驱动信号，所述功率管70根据所述驱动信号切换导通状态，所述供电模块80给芯片内部提供电源，其输入端与输出端分别连接不同的引出脚3、4、5，芯片50还具有接地引出脚6。
图12示出了本发明的具有双功率管的LED芯片结构，芯片包括电流检测模块10、判断模块20、切换模块30、驱动模块40、供电模块80和二个功率管701、702，所述二个功率管701、702的输入端分别连接连接两个引出脚Vled1_、Vled2_，所述二个功率管701、702的输出端分别连接二个电流检测模块(未图示)和两个引出脚S1、S2，所述判断模块20连接电流检测模块10和切换模块30，所述切换模块30连接驱动模块40，所述驱动模块40连接所述功率管701、702的控制端；所述电流检测模块10用于检测所述功率管701、702是否有电流流过并输出检测信号，所述判断模块20根据所述检测信号确定所述功率管701、702上电流的通断持续时间并输出判断信号，所述切换模块30根据所述判断信号控制所述驱动模块40输出不同驱动信号，所述二个功率管根据所述驱动信号切换导通状态，所述供电模块80给芯片内部提供电源，其输入端与输出端分别连接不同的引出脚Vin、Vdd、Vpp，芯片还具有接地引出脚Gnd。
以上所述仅为本发明的较佳实例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种LED调光芯片，其特征在于，所述芯片包括电流检测模块(10)、判断模块(20)、切换模块(30)、驱动模块(40)、供电模块(80)和至少一个功率管(70；701，702)，所述功率管(70；701，702)的输入端与输出端连接引出脚，所述功率管(70；701，702)的输出端连接电流检测模块(10)，所述判断模块(20)连接电流检测模块(10)和切换模块(30)，所述切换模块(30)连接驱动模块(40)，所述驱动模块(40)连接所述功率管(70；701，702)的控制端；所述电流检测模块(10)用于检测所述功率管(70；701，702)是否有电流流过并输出检测信号，所述判断模块(20)根据所述检测信号确定所述功率管(70；701，702)上电流的通断持续时间并输出判断信号，所述切换模块(30)根据所述判断信号控制所述驱动模块(40)输出不同驱动信号，所述功率管(70；701，702)根据所述驱动信号切换导通状态，所述供电模块(80)给芯片内部提供电源，其输入端与输出端分别连接不同的引出脚。
2.根据权利要求1所述的调光芯片，其特征在于：优选的，所述电流检测模块(10)包括至少一个比较器电路，当有电流流过功率管时，比较器输出为高，没有电流流过功率管时，比较器输出为低，所述电流检测模块输出的信号为检测信号。
3.根据权利要求2所述的调光芯片，其特征在于：所述比较器的输入为功率管(70；701，702)的输出电压(Vi1；Vi1，Vi2)与参考电压(V1)，不同的功率管分别连接不同的比较器电路，不同的比较器输入的参考电压是相同的，或者是不同的。
4.根据权利要求1所述的调光芯片，其特征在于：所述判断模块(20)包括逻辑判断电路、触发电路；所述逻辑判断电路与所述电流检测模块(10)中比较器的输出端相连，所述逻辑判断电路用于根据所述电流检测模块(10)输出的检测信号判断所述功率管(70；701，702)上电流信号通断持续时间，当电流信号通断持续时间满足预设条件时逻辑判断电路输出判断信号到触发电路，所述触发电路输出触发信号到切换模块(30)。
5.根据权利要求4所述的调光芯片，其特征在于：所述预设条件包括：电流信号接通持续时间大于第一阈值并且断开持续时间大于第二阈值而小于第三阈值，或断开持续时间大于第三阈值。
6.根据权利要求1所述的调光芯片，其特征在于：所述切换模块(30)包括状态存储电路和选通控制电路，所述存储电路连接所述选通控制电路；所述存储电路包括计数器，用于存储开关的有效开关状态并对有效开关状态记数；所述选通控制电路根据所述计数器的数值输出选通控制信号，不同的所述数值对应不同的所述选通控制信号，不同的所述选通控制信号对应不同的选通控制电压(Vp)。
7.根据权利要求6所述的调光芯片，其特征在于：所述驱动模块(40)包括至少一个双端输入比较电路，所述双端输入比较电路的一个输入端连接功率管(70；701，702)的输出电压(Vi1；Vi1，Vi2)，另一个输入端连接所述选通控制电路输出的所述选通控制电压(Vp)，所述双端输入比较电路的输出端连接所述功率管的控制端，不同的双端输入比较电路的输出端连接不同的功率管控制端。
8.根据权利要求1所述的调光芯片，其特征在于：还包括过温补偿电路，所述过温补偿电路与所述切换模块相连接，当芯片温度超过设定温度时，所述过温补偿电路输出过温控制信号，所述切换模块根据所述过温控制信号控制所述驱动模块的输出电压，从而控制所述功率管输出端的电流大小。
9.根据权利要求1所述的调光芯片，所述供电模块(80)用于给所述电流检测模块(10)、所述判断模块(20)、所述切换模块(30)、所述驱动模块(40)提供电源。
10.根据权利要求1所述的调光芯片，所述驱动模块(40)输出至少一个选通控制电压分别给至少一个功率管(70；701，702)的控制端，每个功率管(70；701，702)的输出端具有引出端。
11.根据权利要求1所述的调光芯片，其特征在于：所述供电模块(80)具有两个输出端，分别提供模拟电路电源与数字电路电源，其输入端接芯片电源端。
12.根据权利要求1-11之一所述的调光芯片，其特征在于：其外接电路包括：至少一个LED灯串、整流电路、采样电路，所述至少一个功率管(70；701，702)的输入端连接LED灯串的负极，所述至少一个功率管(70；701，702)的输出端分别连接采样电路(60)中采样电阻的一端，采样电路(60)的另一端连接整流电路的负极，LED灯串的正极连接整流电路的正极，所述供电模块(80)的两个输出端分别接电容，所述供电模块的输入端通过外接电阻接整流电路的正极。
13.一种LED照明电路，包括至少一个LED灯串、整流电路、采样电路，以及权利要求1-12之一所述的调光芯片；
所述功率管(70；701，702)的输入端连接LED灯串的负极，所述功率管(70；701，702)的输出端连接采样电路(60)的一端，采样电路(60)的另一端连接整流电路的负极，LED灯串的正极连接整流电路的正极，所述供电模块(80)的两个输出端分别接电容，所述供电模块(80)的输入端通过外接电阻接整流电路的正极。
14.根据权利要求13所述的照明电路，其特征在于：所述采样电路(60)包括采样电阻(R2；R21，R22)，所述采样电阻一端连接功率管(70；701，702)的输出端和电流检测模块(10)，另一端连接外接整流电路的负极。
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