CN107426873A - 无需外接电容的线性调色led驱动电路及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于LED驱动技术领域，提供了一种无需外接电容的线性调色LED驱动电路及装置，包括供电模块、控制模块、驱动模块、功率开关模块以及LED灯串，通过对接入的电源信号进行处理并输出控制信号调节不同灯珠颜色的LED灯串的亮灭，该供电模块中内置有供电电容。由此利用独特的供电方式及控制电路，在无需外接电容的情况下，仍可实现线性LED调色功能，大大降低了系统成本，提高了可靠性，因此解决了现有的线性调色LED驱动技术存在着需要外接供电电容才可满足调色功能，以及系统成本较高的问题。

Description

无需外接电容的线性调色LED驱动电路及装置

技术领域

本发明属于LED驱动技术领域，特别是涉及一种无需外接电容的线性调色LED驱动电路及装置。

背景技术

随着LED驱动技术的不断发展，越来越多的厂商在追求提高LED驱动系统可靠性的同时，也考虑降低系统成本的问题。然而，目前市场上普通的线性LED驱动方案，图1示出了现有技术涉及的线性调色LED系统的示例电路，其包括开关单元S1、整流单元Z1、控制芯片A1、第一供电电容C1、第二供电电容C2、第一电流设置电阻R1、第二电流设置电阻R2，第一灯串LED1以及第二灯串LED2，其中第一供电电容C1和第二供电电容C2，在所述开关S1闭合的时候，通过所述控制芯片A1为其充电并保持电压，当所述开关S1断开的时候，通过第一供电电容C1和第二供电电容C2的电荷为所述控制芯片A1供电，并且记录所述开关S1的次数，在所述开关S1再次闭合时输出正确的调色信号，控制第一灯串LED1和/或第二灯串LED2导通，实现了LED调色功能。因此，只有同时利用上述两个供电电容才可满足调色功能；并且普通的线性LED驱动方案的系统成本相对较高。

因此，现有的线性调色LED驱动技术存在着需要外接供电电容才可满足调色功能，以及系统成本较高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无需外接电容的线性调色LED驱动电路及装置，旨在解决现有的线性调色LED驱动技术存在着需要外接供电电容才可满足调色功能，以及系统成本较高的问题。

本发明第一方面提供了一种无需外接电容的线性调色LED驱动电路，所述线性调色LED驱动电路包括：

功率开关模块与LED灯串；

接入电源信号，用于对所述电源信号进行处理并输出电信号的供电模块；

与所述供电模块的输出端相连接，用于输出控制信号的控制模块；以及

用于根据所述控制信号，控制所述功率开关模块的通断状态，以调节所述LED灯串的亮灭的驱动模块；

其中，所述供电模块包括：

场效应管JFET、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、内置第一电容C1的第一低压差线性稳压器LDO1、内置第二电容C2的第二低压差线性稳压器LDO2以及内置第三电容C3的第三低压差线性稳压器LDO3；

所述场效应管JFET的漏极接入所述电源信号，所述场效应管JFET的栅极接地，所述场效应管JFET的源极、所述第一二极管D1的阳极、所述第二二极管D2的阳极以及所述第三二极管D3的阳极共接，所述第一二极管D1的阴极接所述第一低压差线性稳压器LDO1的输入端，所述第二二极管D2的阴极接所述第二低压差线性稳压器LDO2的输入端，所述第三二极管D3的阴极接所述第三低压差线性稳压器LDO3的输入端。

本发明第二方面提供了一种无需外接电容的线性调色LED驱动装置，所述线性调色LED驱动装置包括上述的线性调色LED驱动电路。

综上所述，本发明提供了一种无需外接电容的线性调色LED驱动电路及装置，包括供电模块、控制模块、驱动模块、功率开关模块以及LED灯串，通过对接入的电源信号进行输出并输出控制信号调节不同灯珠颜色的LED灯串的亮灭，该供电模块中内置有供电电容。由此利用独特的供电方式及控制电路，在无需外接电容的情况下，仍可实现线性LED调色功能，大大降低了系统成本，提高了可靠性，因此解决了现有的线性调色LED驱动技术存在着需要外接供电电容才可满足调色功能，以及系统成本较高的问题。

附图说明

图1为现有技术涉及的线性调色LED系统的示例电路图。

图2为本发明提供的线性调色LED系统的示例电路图。

图3为本发明实施例提供的一种无需外接电容的线性调色LED驱动电路的模块结构示意图。

图4为本发明实施例提供的一种无需外接电容的线性调色LED驱动电路的示例电路图。

图5为本发明实施例提供的一种无需外接电容的线性调色LED驱动电路接入的电源信号的线电压波形图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的一种无需外接电容的线性调色LED驱动电路及装置，包括供电模块、控制模块、驱动模块、功率开关模块以及LED灯串，供电模块分别为各个功能电路供电，控制模块电路可通过检测前级供电模块电路的输出信号的电平高、低状态及不同电平状态的保持时间，准确判断线电压VIN的开关次数，并输出有效的调色控制信号至驱动电路，并进一步控制与LED灯串连接的功率管的导通与关断，实现了LED灯发光颜色的调节。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图2示出了本发明提供的线性调色LED系统的示例电路，图3和图4分别示出了本发明实施例提供的一种无需外接电容的线性调色LED驱动电路的模块结构和示例电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

其中，图2中的线性调色LED系统是通过图3的内部控制方式，采用较小的内部集成电容的方式解决了所述芯片A1的供电及所述开关S1开关次数计数的问题，由此省去了外接电容，实现了LED灯串的调色功能。

上述一种无需外接电容的线性调色LED驱动电路，包括供电模块10、控制模块20、驱动模块30、功率开关模块40以及LED灯串50。

供电模块10接入电源信号VIN，用于对电源信号VIN进行处理并输出电信号；控制模块20与供电模块10的输出端相连接，用于输出控制信号；驱动模块30用于根据控制信号，控制功率开关模块40的通断状态，以调节所述LED灯串50的亮灭。驱动模块30的输出端接功率开关模块40的第一端，功率开关模块40的另一端接LED灯串50的负端，LED灯串50的正端接电源信号VIN。

其中，供电模块10包括场效应管JFET、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、内置第一电容C1的第一低压差线性稳压器LDO1、内置第二电容C2的第二低压差线性稳压器LDO2以及内置第三电容C3的第三低压差线性稳压器LDO3。

场效应管JFET的漏极接入电源信号VIN，场效应管JFET的栅极接地，场效应管JFET的源极、第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阳极以及第三二极管D3的阳极共接，第一二极管D1的阴极接第一低压差线性稳压器LDO1的输入端，第二二极管D2的阴极接第二低压差线性稳压器LDO2的输入端，第三二极管D3的阴极接第三低压差线性稳压器LDO3的输入端。

作为本发明一实施例，上述供电模块10接入的电源信号VIN，是图2所示的电压ac经过整流模块Z1进行整流后得到的线电压，其波形如图5所述，横坐标表示时间以及纵坐标表示电压值。并且，图2中的芯片A1能够准确检测图2中所述开关S1的开关状态，并且能够记录S1的开关次数，最后根据开关S1变化输出控制信号到所述驱动模块电路30。

作为本发明一实施例，上述第一低压差线性稳压器LDO1单独为计数器201及逻辑电路204供电，由于这两个电路全部是数字逻辑电路没有静态功耗，只会产生瞬态功耗，故第一电容C1的电平在电源信号(线电压)VIN掉电之后仍然可以保持长达几秒钟的时间。当第一低压差线性稳压器LDO1的输出电压逐渐下降到很低的阈值时，会对计数电路201的计数状态进行复位，使得计数值回到初始状态。上述第三低压差线性稳压器LDO3单独为时间检测电路203供电，由于时间检测电路203主要通过非常小的电流对电容充电来实现计时，所以其静态功耗也非常低(小于50nA)，故第三低压差线性稳压器LDO3可以通过集成较小的第三电容C3满足对时间检测电路203的供电要求。上述第二低压差线性稳压器LDO2为电平检测电路202及芯片内部其他所有模拟电路模块供电，且这些电路无需在电源信号(线电压)VIN掉电之后继续保持工作状态，所以对第二低压差线性稳压器LDO2内置的第二电容C2没有特别的要求，故此电容同样无需外置。上述第一二极管D1、第二二极管D2以及第三二极管D3的作用，是当电源信号(线电压)VIN掉电之后，防止电荷在第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3之间进行分配而引起所述第一低压差线性稳压器LDO1和所述第三低压差线性稳压器LDO3输出电压的掉电问题。

作为本发明一实施例，上述控制模块20包括计数器201、电平检测电路202、时间检测电路203以及逻辑电路204；

计数器201的第一输入端与逻辑电路204的第一输入端以及第一低压差线性稳压器LDO1的输出端共接，计数器201的第二输入端接电平检测电路202的第一输出端，计数器201的输出端接逻辑电路204的第二输入端，电平检测电路202的输入端接第二低压差线性稳压器LDO2的输出端，电平检测电路202的第二输出端接时间检测电路203的第一输入端，时间检测电路203的第二输入端接第三低压差线性稳压器LDO3的输出端，时间检测电路203的输出端接逻辑电路204的第三输入端，逻辑电路204的输出端接驱动模块30。

其中，计数器201用于对电平检测电路202输出信号从低电平到高电平的上升沿进行计数，并将计数结果输出至逻辑电路204。假设计数器201的计数上限为N，当其计数值达到上限N后，接下来计数器201会从1开始再次逐步往上计数，直到达到N，依次循环。电平检测电路202用于检测第二低压差线性稳压器LDO2的输出电压。时间检测电路203用于检测电平检测电路202输出信号的低电平时间，并根据低电平时间的长度而输出控制信号至逻辑电路204。逻辑电路204用于处理输入计数器电路201的输出信号及时间检测电路203的输出低电平信号，并输出LED调色信号至驱动模块30。

由上述可知，第二低压差线性稳压器LDO2的负载电流较大且第三电容C3的电容值很小，故当电源信号(线电压)VIN发生掉电或者电压很低时，其输出电压也会很快掉电。此时电平检测电路202输出低电平信号，而时间检测电路203开始对低电平维持时间进行计时，当其检测到的低电平时间大于内部设定的时间T时(T取值为10mS)，其输出信号Tdet为高电平。当其检测到的低电平时间小于内部设定的时间T时(T取值为10mS)，其输出信号Tdet为低电平。

作为本发明一实施例，上述驱动模块30用于根据逻辑电路204输出的控制信号，控制功率开关模块40内部不同功率开关的状态。

作为本发明一实施例，上述功率开关模块40包括第一开关S1和第二开关S2，第一开关S1的第一端以及第二开关S2的第一端与LED灯串50相连接，第一开关S1的第二端与第二开关S2的第二端接地。其中，第一开关S1和第二开关可以三极管或者场效应管。功率开关模块40通过连接LED灯串50，达到对LED灯串50中电流通、断的控制。

作为本发明一实施例，上述每个LED灯串50都包括颜色相同的多个灯珠，其颜色包括红色、蓝色以及绿色。例如：设定有六个LED灯串，第一LED灯串和第四LED灯串的灯珠颜色都是红色，第二LED灯串和第五LED灯串的灯珠颜色都是蓝色，第三LED灯串和第六LED灯串的灯珠颜色都是绿色。那么，对于同一个LED灯串而言，其包括的多个灯珠的颜色都是相同的；而对于不同的LED灯串而言，即是上述第一LED灯串和第二LED灯串，两者的灯珠颜色会存在不同的情况；LED驱动电路通过控制不同的LED灯串的亮、灭或者同时亮以实现最终LED灯色温的调节。因此，调节不同灯珠颜色的LED灯串的亮灭即是可以在红色、蓝色以及绿色之间进行切换。

本发明还提供了一种无需外接电容的线性调色LED驱动装置，包括上述的线性调色LED驱动电路。

图5示出了本发明实施例提供的一种无需外接电容的线性调色LED驱动电路接入的电源信号的波形，以下结合图2-图5对上述一种无需外接电容的线性调色LED驱动电路及装置的工作原理进行描述：

若图2中所示的开关S1处于闭合状态，此时电源信号(线电压)VIN的波形如图5所示。当输入线电压较高时，线电压可以为LED灯串50及供电模块10提供足够的电压；但是当输入线电压VIN处于线电压的波谷状态时(如图5中t1和t2之间对应的线电压)，其无法为LED灯串50及所述供电模块10提供足够的电压，此时电平检测电路202会输出低电平信号到所述时间检测电路203。由于馒头波包络的时间周期为10mS，那么图5中所示的t1和t2之间的时间一定小于10mS，故所述时间检测电路203的输出信号Tdet为低电平。而此时所述第一低压差线性稳压器LDO1及第三低压差线性稳压器LDO3，由于其负载电流非常小而可以通过内置的第一电容C1及第三电容C3维持高电平状态。

若图2中所示的开关S1被人手工按压而进行正常的开关切换。当开关S1断开时，线电压VIN无法为LED灯串50及供电模块10提供足够的电压，此时电平检测电路202会输出低电平信号至时间检测电路203。当然，人手按压开关的速度最快也需要约200ms左右的时间，故开关S1从断开到再次闭合，也就是线电压VIN从低到再变高所需要的时间远大于内部设定的时间计时阈值10ms，故此时时间检测电路203的输出信号Tdet为高电平。而此时所述第一低压差线性稳压器LDO1及第三低压差线性稳压器LDO3，由于其负载电流非常小而可以通过内置的第一电容C1及第三电容C3维持高电平状态。

上述逻辑电路204会根据时间检测电路203的输出信号Tdet的状态对计数器201的输出计数值进行处理。若Tdet为低电平，则逻辑电路204将会屏蔽计数器201下一个计数值的增加，也就是认为计数器201的计数值保持不变，输出调色控制信号保持不变。若Tdet为高电平，则逻辑电路204将会认为计数器201下一个计数值的增加有效，同时输出相应的调色控制信号。

若图2中所示的开关S1长时间处于断开状态，此时线电压VIN一直处于掉电状态。由于线电压VIN的长时间的掉电，所述第一低压差线性稳压器LDO1的输出电压会因为瞬间功耗而达到复位电压，此时计数器201的输出计数值会被复位为初始值。当开关S1再次闭合，线电压VIN再次上电时，LED灯串的色温调节又回到默认的状态。

综上所述，本发明实施例提供了一种无需外接电容的线性调色LED驱动电路及装置，包括供电模块、控制模块、驱动模块、功率开关模块以及LED灯串，通过对接入的电源信号进行输出并输出控制信号调节不同灯珠颜色的LED灯串的亮灭，该供电模块中内置有供电电容。由此利用独特的供电方式及控制电路，在无需外接电容的情况下，仍可实现线性LED调色功能，大大降低了系统成本，提高了可靠性，因此解决了现有的线性调色LED驱动技术存在着需要外接供电电容才可满足调色功能，以及系统成本较高的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (10)

1.一种无需外接电容的线性调色LED驱动电路，其特征在于，所述线性调色LED驱动电路包括：

功率开关模块与LED灯串；

接入电源信号，用于对所述电源信号进行处理并输出电信号的供电模块；

与所述供电模块的输出端相连接，用于输出控制信号的控制模块；以及

用于根据所述控制信号，控制所述功率开关模块的通断状态，以调节所述LED灯串的亮灭的驱动模块；

其中，所述供电模块包括：

场效应管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、内置第一电容的第一低压差线性稳压器、内置第二电容的第二低压差线性稳压器以及内置第三电容的第三低压差线性稳压器；

所述场效应管的漏极接入所述电源信号，所述场效应管的栅极接地，所述场效应管的源极、所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阳极以及所述第三二极管的阳极共接，所述第一二极管的阴极接所述第一低压差线性稳压器的输入端，所述第二二极管的阴极接所述第二低压差线性稳压器的输入端，所述第三二极管的阴极接所述第三低压差线性稳压器的输入端。

2.如权利要求1所述的线性调色LED驱动电路，其特征在于，所述控制模块包括：

计数器、电平检测电路、时间检测电路以及逻辑电路；

所述计数器的第一输入端与所述逻辑电路的第一输入端以及所述第一低压差线性稳压器的输出端共接，所述计数器的第二输入端接所述电平检测电路的第一输出端，所述计数器的输出端接所述逻辑电路的第二输入端，所述电平检测电路的输入端接所述第二低压差线性稳压器的输出端，所述电平检测电路的第二输出端接所述时间检测电路的第一输入端，所述时间检测电路的第二输入端接所述第三低压差线性稳压器的输出端，所述时间检测电路的输出端接所述逻辑电路的第三输入端。

3.如权利要求1所述的线性调色LED驱动电路，其特征在于，功率开关模块包括：

第一开关和第二开关；

所述第一开关的第一端以及所述第二开关的第一端与所述LED灯串相连接，所述第一开关的第二端与所述第二开关的第二端接地。

4.如权利要求1所述的线性调色LED驱动电路，其特征在于，每个所述LED灯串包括颜色相同的多个灯珠。

5.如权利要求4所述的线性调色LED驱动电路，其特征在于，所述颜色包括红色、蓝色以及绿色。

6.一种无需外接电容的线性调色LED驱动装置，其特征在于，所述线性调色LED驱动装置包括线性调色LED驱动电路，所述线性调色LED驱动电路包括：

功率开关模块与LED灯串；

接入电源信号，用于对所述电源信号进行处理并输出电信号的供电模块；

与所述供电模块的输出端相连接，用于输出控制信号的控制模块；以及

用于根据所述控制信号，控制所述功率开关模块的通断状态，以调节所述LED灯串的亮灭的驱动模块；

其中，所述供电模块包括：

场效应管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、内置第一电容的第一低压差线性稳压器、内置第二电容的第二低压差线性稳压器以及内置第三电容的第三低压差线性稳压器；

所述场效应管的漏极接入所述电源信号，所述场效应管的栅极接地，所述场效应管的源极、所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阳极以及所述第三二极管的阳极共接，所述第一二极管的阴极接所述第一低压差线性稳压器的输入端，所述第二二极管的阴极接所述第二低压差线性稳压器的输入端，所述第三二极管的阴极接所述第三低压差线性稳压器的输入端。

7.如权利要求6所述的线性调色LED驱动装置，其特征在于，所述控制模块包括：

计数器、电平检测电路、时间检测电路以及逻辑电路；

所述计数器的第一输入端与所述逻辑电路的第一输入端以及所述第一低压差线性稳压器的输出端共接，所述计数器的第二输入端接所述电平检测电路的第一输出端，所述计数器的输出端接所述逻辑电路的第二输入端，所述电平检测电路的输入端接所述第二低压差线性稳压器的输出端，所述电平检测电路的第二输出端接所述时间检测电路的第一输入端，所述时间检测电路的第二输入端接所述第三低压差线性稳压器的输出端，所述时间检测电路的输出端接所述逻辑电路的第三输入端。

8.如权利要求6所述的线性调色LED驱动装置，其特征在于，功率开关模块包括：

第一开关和第二开关；

所述第一开关的第一端以及所述第二开关的第一端与所述LED灯串相连接，所述第一开关的第二端与所述第二开关的第二端接地。

9.如权利要求6所述的线性调色LED驱动装置，其特征在于，每个所述LED灯串包括颜色相同的多个灯珠。

10.如权利要求9所述的线性调色LED驱动装置，其特征在于，所述颜色包括红色、蓝色以及绿色。