CN106028521B - 一种调光电路的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调光电路的控制方法。所述方法通过电流检测模块检测流过LED的电流，判断模块判断电流持续时间，并通过预设阈值确定开关的状态，输出状态控制信号，切换模块根据控制信号输出不同电压控制信号。本方法通过检测功率管源极电流变化情况实现电路检测开关的通断，避免了因电路中元件间差异及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

一种调光电路的控制方法

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开关调光电路的控制方法。

背景技术

目前市场上的LED调光电路有多种形式，主要包括可控硅调光、PWM调光和开关调光等。大部分开关调光都是通过检测电源开关的on-off动作来进行调光，该工作方式基于阈值比较，其工作原理是：采用在电源正端连接电阻与电容到地，采样电容上电压的变化，当电容上的电压高于第一阈值时判断为开关关闭，当电容上的电压低于第二阈值时为开关打开，判断电源开关的on-off动作，并对on-off动作进行计数，在电源掉电后维持计数结果，根据断电次数输出一对应参考电压来控制流过LED的电流大小，从而实现调光。这种调光方法存在如下问题：

一方面因电容电压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，漏检测或少检测开关动作，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，本发明提出一种调光电路的控制方法，所述调光电路包括电流检测模块、判断模块、切换模块、驱动模块和功率管，所述方法包括如下步骤：

步骤1、电流检测模块检测流过LED的电流，并根据有无电流流过LED输出检测信号；有电流流过LED时检测电路输出状态为高，无电流流过LED时检测电路输出状态为低；

步骤2、判断模块根据有无电流流过LED的持续时间输出判断信号，当有电流流过LED的持续时间超过第一阈值Ton时，确认开关闭合状态有效；当无电流流过LED的持续时间大于第二阈值Toff但小于第三阈值Tclear时，确认开关打开状态有效；

步骤3、转换状态：在一个有效的开关闭合状态和一个有效的开关打开状态出现后，状态存储计数器加1，判断模块输出一状态控制信号；

步骤4、所述切换模块根据所述状态控制信号，对应输出一电压控制信号，不同的状态控制信号对应不同的电压控制信号；

步骤5、驱动模块根据电压控制信号，控制功率管的栅极电压，从而控制流过功率管的电流，在下一次开关闭合时改变LED电流大小。

优选地，所述步骤1之前还包括将电路设置为初始状态：电源开关闭合，状态存储计数器为零，LED的电流大小为初始状态。

优选地，步骤3中的状态存储计数器在计数值等于设定值时清零，在下一次开关闭合时LED电流大小恢复为初始状态。

优选地，所述步骤2中判断无电流流过LED的持续时间，当持续时间大于第三阈值时，状态存储计数器清零，在下一次开关闭合时LED电流大小恢复为初始状态。

优选地，不同的状态存储计数器计数值，对应不同的状态控制信号，从而对应LED不同的电流大小，状态存储计数器为零时对应的LED电流大小为初始状态。

优选地，交流电源经整流滤波，电源开关设置在整流前端，当电源开关有效的闭合与打开一次后，在下一次电源开关闭合时，LED的显示状态改变。

优选地，所述第二阈值Toff的取值大于50毫秒。

优选地，所述第一阈值Ton的取值大于1毫秒。

优选地，步骤1电流检测模块检测流过LED的电流，是检测所述功率管输出端的电流。

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”动作，避免了因外部电路元件及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)本发明通过芯片内部时钟计时器控制预设时间，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阈值和无电流持续时间阈值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是根据本发明实施例的控制方法流程图。

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，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与判断模块20电连接；判断模块20与切换模块30电连接；切换模块30与驱动模块40电连接；驱动模块40连接功率管70的控制端；电流检测模块10用于检测功率管70是否有电流流过；判断模块20根据功率管70上的电流通断时的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Vdd和Vpp，其中Vdd和Vpp分别为数字电源与模拟电源。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、二个LED灯串、功率管701和702、供电模块80；功率管701和702的输入端分别连接所述LED灯串的负极；功率管701和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电连接；判断模块20与切换模块30电连接；切换模块30与驱动模块40电连接；驱动模块40连接二个功率管的控制端；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701和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Vdd和Vpp，其中Vdd和Vpp分别为数字电源与模拟电源。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，电流检测模块10输出为高低电平，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输出的高低电平信号判断当前状态，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的触发器输出一个方波信号；切换模块30对判断模块20的输出信号进行计数并对应输出一个状态，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。

逻辑判断电路内部包含计时器，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)，电流检测模块检测功率管源极有电流，输出高电平信号；

2、判断模块检测到高电平持续时间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示出了本发明方法配合LED电路的一个优选控制过程，包括以下步骤：

S1：电源开关闭合，状态存储计数器置0，LED电流为初始状态；

S2：电流检测模块检测流过功率管的电流，有电流流过功率管时输出高电平，无电流流过功率管时输出低电平；

S3：判断高电平持续时间；若高电平持续时间小于阈值Ton，执行S10，否则进入S4；

S4：判断低电平持续时间；若低电平持续时间大于阈值Tclaer，执行S11；若低电平持续时间小于阈值Toff，执行S12；否则进入S5；

S5：低电平持续时间大于阈值Toff且小于阈值Tclaer时，状态存储计数器加1；

S6：状态存储计数器计数值是否等于设定值；若等于设定值时，执行S13；否则进入S7；

S7：小于设定值时，判断模块输出一状态控制信号；

S8：切换模块根据状态控制信号，输出电压控制信号，不同的状态控制信号对应不同的电压控制信号；

S9：驱动模块根据电压控制信号，控制功率管的栅极电压，从而控制功率管的电流，即流过LED的电流大小；进入S3；

S10：高电平持续时间小于阈值Ton，状态存储计数器保持，LED电流不变；

S11：低电平持续时间大于阈值Tclaer，状态存储计数器清零，下次开关闭合时，LED电流为初始状态；

S12：低电平持续时间小于阈值Toff，状态存储计数器保持，LED电流不变；

S13：等于设定值时，状态存储计数器清零，下次开关闭合时，LED电流为初始状态。

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 (9)

1.一种LED调光电路的控制方法，所述调光电路包括电流检测模块、判断模块、切换模块、驱动模块和功率管，所述方法包括如下步骤：

步骤1、电流检测模块检测流过LED的电流，并根据有无电流流过LED输出检测信号；有电流流过LED时检测电路输出状态为高，无电流流过LED时检测电路输出状态为低；

步骤2、判断模块根据有无电流流过LED的持续时间输出判断信号，当有电流流过LED的持续时间超过第一阈值Ton时，确认开关闭合状态有效；当无电流流过LED的持续时间大于第二阈值Toff但小于第三阈值Tclear时，确认开关打开状态有效；

步骤3、转换状态：在一个有效的开关闭合状态和一个有效的开关打开状态出现后，状态存储计数器加1，判断模块输出一状态控制信号；

步骤4、所述切换模块根据所述状态控制信号，对应输出一电压控制信号，不同的状态控制信号对应不同的电压控制信号；

步骤5、驱动模块根据电压控制信号，控制功率管的栅极电压，从而控制流过功率管的电流，在下一次开关闭合时改变LED电流大小。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1之前还包括将电路设置为初始状态：电源开关闭合，状态存储计数器为零，LED的电流大小为初始状态。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中的状态存储计数器在计数值等于设定值时清零，在下一次开关闭合时LED电流大小恢复为初始状态。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中判断无电流流过LED的持续时间，当持续时间大于第三阈值时，状态存储计数器清零，在下一次开关闭合时LED电流大小恢复为初始状态。

5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于：不同的状态存储计数器计数值，对应不同的状态控制信号，从而对应LED不同的电流大小，状态存储计数器为零时对应的LED电流大小为初始状态。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：交流电源经整流滤波，电源开关设置在整流前端，当电源开关有效的闭合与打开一次后，在下一次电源开关闭合时，LED的显示状态改变。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第二阈值Toff的取值大于50毫秒。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一阈值Ton的取值大于1毫秒。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1电流检测模块检测流过LED的电流，是检测所述功率管输出端的电流。