CN107681888B - 控制器、开关控制方法及所适用的led驱动系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种控制器、开关控制方法及所适用的LED驱动系统。其中所述控制器，用于连接一开关装置，所述开关装置用于控制输入源向负载供电，所述控制器包括：检测单元，用于检测并生成反映负载侧供电的第一检测信号；控制单元，与所述检测单元相连，用于基于所述第一检测信号控制所连接的开关装置自断开状态切换至导通状态的时间间隔，其中，所述时间间隔与经检测所述检测信号而确定的负载相关。本申请提高了对动态的LED负载配置多种模式切换的LED驱动系统的效率。

Description

控制器、开关控制方法及所适用的LED驱动系统

技术领域

本申请涉及驱动电路领域，尤其涉及一种控制器、开关控制方法及所适用的LED驱动系统。

背景技术

LED(发光二极管)由于其多种优良的特性在照明、装置、显示、指示等多个领域广泛应用。然而LED器件对驱动系统具有近乎苛刻的要求，例如为了确保LED在应用中反映出相应的特性，LED驱动系统需在效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容等方面具有非常高的要求。

其中，效率转换的指标之一反映在功率因数指标上，具有高功率因数指标的LED驱动系统能够提高市电供电利用率。目前应用在高功率因数指标的LED驱动系统架构中，为了能够提供有效的恒流输出，LED驱动系统中包含输出装置，借助电感充放电所产生的电流变化向LED负载提供恒流供电。进一步地，为了向输出装置提供与负载功耗相匹配的电流，LED驱动系统配置对应的工作模式。所述工作模式包括但不限于：BCM(临界连续电流工作模式)、和DCM(断续电流工作模式)等。在不同工作模式下，LED驱动系统所能驱动的负载能力各有不同，例如，BCM模式通常用在驱动较大负载的驱动系统中，DCM模式通常用在驱动较小负载的驱动系统中。随着LED应用领域的扩展和复杂应用场景的需求，为LED负载配置单一模式的LED驱动系统会产生与驱动能力不匹配的情形。

发明内容

本申请提供一种控制器、开关控制方法及所适用的LED驱动系统，用于解决LED驱动系统无法自动匹配负载变化的问题。

为实现上述目的及其他目的，本申请在第一方面提供一种控制器，用于连接一开关装置，所述开关装置用于控制输入源向负载供电，所述控制器包括：检测单元，用于检测并生成反映负载侧供电的第一检测信号；控制单元，与所述检测单元相连，用于基于所述第一检测信号控制所连接的开关装置自断开状态切换至导通状态的时间间隔，其中，所述时间间隔与经检测所述检测信号而确定的负载相关。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述检测单元包括误差放大电路，其第一输入端连接第一参考电压，第二输入端接收采集自所述控制器的外围电路中的第一采样信号，以及输出端输出经由所述误差放大电路检测的第一检测信号。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述控制单元包括：退磁结束检测模块，其具有采样端，用于比较自所述采样端所获取的第二采样信号的电压与第二参考电压，并当所获取的电压达到所述第二参考电压时输出第二检测信号；其中，所述采样端用于连接所述开关装置；延时调节模块，与所述检测单元相连，用于当检测到使所述开关装置断开的控制信号时，基于所述第一检测信号设置一延时，并在延时结束时输出第三检测信号；其中，当所述第一检测信号大于等于所述设定阈值时所述第三检测信号先于第二检测信号被输出，当所述第一检测信号小于所述设定阈值时所述第三检测信号后于第二检测信号被输出；所述第二检测信号和第三检测信号用于产生控制开关装置导通的控制信号。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述延时调节模块包括：包含电容的计时电路，其中一输入端与所述检测单元相连，用于根据所述第一检测信号在所述计时电路中所产生的电流向所述电容充电进行计时，当所述电容电压达到预设第三参考电压时输出第三检测信号。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述计时电路包括：至少一级运算放大器，用于将所述第一检测信号进行放大；电流镜，输入端与所述运算放大器的输出端相连，输出端连接所述电容；比较器，第一输入端连接所述电流镜输出端，第二输入端连接第三参考电压，当基于所述电容充电而产生的电压达到所述第三参考电压时，输出第三检测信号；计时复位器，跨接在所述电容两侧，用于在一次计时结束后泄放所述电容中的电荷以复位所述计时电路。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述控制器还包括：强制信号发生单元，与所述控制单元相连，用于基于检测到使所连接开关装置断开的控制信号开始进行输出强制信号的计时，以及基于检测到使所连接开关装置导通的控制信号清除当前计时；所述控制单元还用于基于所述强制信号控制所连接的开关装置自断开状态切换至导通状态。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述控制单元还用于控制所连接的开关装置自导通状态切换至断开状态。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述控制单元包括：导通限制模块，用于当检测到使所述开关装置导通的控制信号时，基于所述第一检测信号计时所述开关装置的导通时长，并在导通计时结束时输出第四检测信号；其中，所述第四检测信号用于产生控制开关装置断开的控制信号。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述导通限制模块包括：斜波发生电路，与所述控制单元的输出端相连，用于当检测到使所述开关装置导通的控制信号时，产生一斜坡信号；比较电路，其负输入端连接所述检测单元，正输入端连接所述斜波发生电路，以及输出端连接所述置位复位电路的其中一个输入端；所述比较电路用于当所述斜坡信号电压达到所述检测信号电压时控制计时结束并输出第四检测信号。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述控制单元包括逻辑模块，包含多个输入端，用于对各所述输入端中的检测信号变化进行逻辑处理，并输出用于控制开关装置导通或断开的控制信号。

本申请在第二方面提供一种芯片，包括如上任一所述的控制器。

在所述第二方面的某些实施方式中，所述芯片还包括与所述控制器相连的开关装置。

本申请在第三方面提供一种LED驱动系统，包括：交直流转换装置；开关装置，具有控制端且与所述交直流转换装置的直流输出端相连；输出驱动装置，与所述开关装置连接，用于基于受控的能量变化向LED负载提供供电；如上任一所述的控制器，连接所述开关装置的控制端，检测并生成反映负载侧供电的第一检测信号，以及基于所述第一检测信号控制所述开关装置自断开状态切换至导通状态的时间间隔，其中，所述时间间隔与经检测所述第一检测信号而确定的负载相关。

本申请在第四方面提供一种开关控制方法，用于控制开关装置，所述方法包括：采集负载的第一采样信号；基于所采集的第一采样信号检测用于反映负载侧供电的第一检测信号；基于第一检测信号控制所述开关装置自断开状态切换至导通状态的时间间隔，其中，所述时间间隔与经检测所述第一检测信号而确定的负载相关。

在所述第四方面的某些实施方式中，所述采集负载的第一采样信号的步骤包括以下任一种：采集向负载供电的电信号；采集自所述开关装置的第二采样信号；采集负载的光强度信号。

在所述第四方面的某些实施方式中，所述基于所采集的第一采样信号检测用于反映负载侧供电的第一检测信号的步骤包括：通过检测所采集的第一采样信号的电压与预设第一参考电压的差分电压得到第一检测信号。

在所述第四方面的某些实施方式中，所述基于第一检测信号控制所述开关装置自断开状态切换至导通状态的时间间隔的步骤包括：比较采集自开关装置的第二采样信号电压与第二参考电压，并当所获取的电压达到所述第二参考电压时输出第二检测信号；当检测到使所述开关装置断开的控制信号时，基于所述第一检测信号设置一延时，并在延时结束时输出第三检测信号；其中，当所述第一检测信号大于等于所述设定阈值时所述第三检测信号先于第二检测信号被输出，当所述第一检测信号小于所述设定阈值时所述第三检测信号后于第二检测信号被输出；根据所述第二检测信号和第三检测信号，向所述开关装置输出导通控制信号。

在所述第四方面的某些实施方式中，所述基于第一检测信号设置一延时，并在延时结束时输出第三检测信号的步骤包括：将所述第一检测信号转换成向电容充电的电流并向所述电容充电；当所述电容电压达到预设第三参考电压时输出第三检测信号。

在所述第四方面的某些实施方式中，所述根据第二检测信号和第三检测信号，向所述开关装置输出导通控制信号的步骤包括：基于预设的信号逻辑组合，检测用于接收第二检测信号和第三检测信号的端口处的信号变化，并在确定接收到所述第二检测信号和第三检测信号时向所述开关装置输出导通控制信号。

在所述第四方面的某些实施方式中，所述方法还包括：控制所述开关装置自导通状态切换至断开状态的步骤。

在所述第四方面的某些实施方式中，所述控制开关装置自导通状态切换至断开状态的步骤包括：当检测到使所述开关装置导通的控制信号时，基于所述检测信号计时所述开关装置的导通时长，并在计时结束时向所述开关装置输出断开控制信号。

在所述第四方面的某些实施方式中，所述当检测到使开关装置导通的控制信号时，基于所述检测信号计时所述开关装置的导通时长，并在计时结束时向所述开关装置输出断开控制信号的步骤包括：当检测到使所述开关装置导通的控制信号时，产生一斜坡信号；当所述斜坡信号电压达到所述第一检测信号电压时控制导通计时结束并向所述开关装置输出断开控制信号。

本申请所提供的控制器、开关控制方法及所适用的LED驱动系统，通过跟随负载变化而调整驱动系统的恒流输出，有效减少了LED驱动系统的内耗，提高了对动态的LED负载配置多种模式切换的LED驱动系统的效率。

附图说明

图1为本申请控制器在一种实施方式中的框架结构示意图。

图2为本申请控制器中的检测单元和控制单元在一实施方式中的结构示意图。

图3为本申请控制器在又一实施方式中的结构示意图。

图4为本申请控制器中一计时电路在一实施方式中的简化电路示意图。

图5为本申请控制器中一计时电路在又一实施方式中的简化电路示意图。

图6为图4和图5所示计时电路随负载变化而调整延时时长的波形图。

图7为本申请控制器在又一实施方式中的简化电路示意图。

图8为图7中信号波形示意图。

图9为本申请控制器在又一实施方式中的简化电路结构示意图。

图10为图9中包含强制信号的波形图。

图11为本申请控制器在又一实施方式中的结构示意图。

图12和图13分别为本申请芯片在不同实施方式中的封装示意图。

图14为本申请LED驱动系统在一实施方式中的结构示意图。

图15为本申请LED驱动系统在一实施方式中的简化电路示意图。

图16为本申请开关控制方法在一实施方式中的流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本申请可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本申请可实施的范畴。

由于LED灯源的节能优势，LED灯具的使用领域越来越多，显然，不同领域对LED灯具的需求也纷繁复杂。LED驱动系统随产品需求推动而提出了可驾驭照明需求变化的电路结构。例如，LED驱动系统中集成多种工作模式的电路结构，并利用单片机实现对多种电路结构的分时管控，当负载发生变化时，由单片机通过检测电流或电压变化而选择在多种模式的电路结构之间进行切换。上述驱动系统由于内置了多种工作模式的电路结构，不仅占用了过大的尺寸，更附加了更多的硬件成本和软件成本。除此之外，由于负载变化具有随机性，工作模式的切换易产生供电尖峰或波动，这导致在切换瞬时时段负载的供电不稳定，当负载连续变化时，更易出现闪烁等视感。

基于为满足LED变化负载的驱动系统的需求而推及至其他为满足其他负载变化而提供更好的驱动系统的目的，本申请提供一种控制器，用于连接一开关装置。请参阅图1，其显示为控制器在一种实施方式中的框架结构示意图，如图所示，所述控制器11利用其外部电路反馈的至少一个采样信号对负载15侧平均供电情况、或有效供电情况进行检测，并对所述开关装置12进行通断控制。其中，所述开关装置12用于控制输入源13向输出驱动装置14供电。其中，所述开关装置12受控地导通或断开输入源13与输出驱动装置14之间的供电，使得输出驱动装置14能够在开关装置12的控制下产生电流振荡，并利用所述电流振荡而向负载15提供恒流供电。所述输出驱动装置14包括可产生电流振荡的电感。例如，所述输出驱动装置包含LC振荡器、或包含互感电路等。其中，所述输入源13包括市电和接入市电的交直流转换装置。其中，所述控制器包括：所述控制器包含检测单元和控制单元。

所述检测单元用于检测并生成反映负载侧供电的第一检测信号。在此，所述检测单元可通过包含采样电阻的电路获取能够反映负载实时变化的第一采样信号。例如，所述第一采样信号为通过采样电阻直接从负载的供电回路上采集的第一采样信号。又如，所述第一采样信号为根据感应LED负载的光强度信号而转换得到的第一采样信号。再如，所述第一采样信号为通过采样电阻自所述控制器所连接的输出驱动装置采集的第一采样信号。

接着，所述检测单元通过对所述第一采样信号的检测生成用于反映负载侧供电的第一检测信号。根据所采样的电信号不同，所述检测单元中生成所述第一检测信号的电路也不同。在一些实施方式中，所述第一采样信号来自输出驱动装置，其第一采样信号反映了受开关装置通断影响而导致输出驱动装置中电感充磁、退磁过程所对应的电压信号，故而，所述检测单元中包含跨导积分器(未予图示)。例如，所述跨导积分器的负输入端通过采样电路连接所述输出驱动装置与开关装置的连接节点，且正输入端连接第一参考电压Vref，利用跨导积分器的误差放大和积分处理，所述跨导积分器输出能反映负载侧平均电压的检测电信号Vcomp。其中，所述第一采样信号的斜率在负载变大的瞬时时段内变小，则Vcomp随第一采样信号的斜率变小而变大；第一采样信号的斜率在负载变小的瞬时时段内电压变大，则Vcomp随第一采样信号电压的斜率变大而变小。在又一些实施方式中，所述第一采样信号直接来自负载，例如，所述第一采样信号为由负载的光强度信号感应而得的电信号，或为负载电路上直接采集的电信号，其反映了随负载变化的恒流信号。对应的，请参阅图2，其显示为控制器在一实施方式中的结构示意图，所述检测单元包括误差放大电路21，其第一输入端连接第一参考电压Vref，第二输入端接收采集自所述控制器的外围电路中的第一采样信号FB，以及输出端输出经由所述误差放大电路21检测的第一检测信号。例如，所述误差放大电路包含误差放大器及其外围电路，其中该外围电路包括但不限于为误差放大器提供偏置电压、电阻等的电路。所述误差放大器的正输入端连接第一参考电压Vref，且负输入端通过采样电阻与输出驱动装置的输出端相连，经过所述误差放大器的误差放大，其输出的Vcomp为Vref与第一采样信号Vfb的差值放大值。其中，Vfb在负载变大的瞬时时段内电压变小，则Vcomp随Vfb变小而变大；Vfb在负载变小的瞬时时段内电压变大，则Vcomp随Vfb变大而变小。

由上可见，所述第一检测信号可反映出因负载阻值变化而导致向负载供电的平均电压变化、或向负载供电的恒流所对应的电压。因此，为了基于负载变化而提供相适应的供电，所述检测单元需将所得到的第一检测信号输送至控制单元。

所述控制单元与所述检测单元相连，用于基于所述第一检测信号控制所连接的开关装置自断开状态切换至导通状态的时间间隔，其中，所述时间间隔与经检测所述第一检测信号而确定的负载相关。

在此，所述控制单元可输出用于控制开关装置导通或断开的控制信号。其中，输出导通控制信号的时机与负载变化相关。在一些实施方式中，当所述负载大于等于预设负载阈值时，所述开关装置所连接的输出驱动装置处于BCM工作模式，如此能够提供较大的恒流供电，为此，所述控制单元控制开关装置自开关状态断开状态至导通状态的时间间隔对应电感退磁开始至退磁结束的时间间隔。当所述负载小于所述负载阈值时，所述开关装置所连接的输出驱动装置处于DCM工作模式，如此能够随负载变化而提供相适应的较小的恒流供电，为此，所述控制单元控制开关装置自开关状态断开状态至导通状态的时间间隔大于电感退磁开始至退磁结束的时间间隔且与负载变化相关。例如，预设所述负载阈值所对应的电压阈值，所述控制单元当检测到所述第一检测信号的电压大于等于所述电压阈值时，将所检测的电感退磁时长确定为开关装置自断开状态切换至导通状态的时间间隔T1；当检测到所述第一检测信号的电压小于所述电压阈值时，将所述自断开状态切换至导通状态的时间间隔T1延长至T2。其中，时间间隔T2与负载变化相关。

为实现上述控制，所述控制单元包括：退磁结束检测模块、延时调节模块。

所述退磁结束检测模块具有采样端，用于比较自所述采样端所获取的第二采样信号的电压与第二参考电压，并当所获取的第二采样信号的电压达到所述第二参考电压时输出第二检测信号；其中，所述采样端用于连接所述开关装置。其中，所述退磁结束检测模块的采样端可与所述检测单元的采样端共用，即所述第二采样信号可与第一采样信号为同一采样信号。例如，第二采样信号与第一采样信号均来自于通过采样电路采集开关装置与输出驱动装置的连接节点处的电信号CS。或者，所述退磁结束检测模块的采样端可与所述检测单元的采样端单独配置，即所述第二采样信号可与第一采样信号为不同采样信号，例如，请参阅图3，其显示为退磁结束检测模块在一实施方式中的结构示意图。第二采样信号来自于通过采样电路34A采集开关装置12与输出驱动装置14的连接节点处的电信号CS，而第一采样信号来自于通过采样电路34B采集的负载15侧电路上的电信号FB。除此之外，所述退磁结束检测模块的采样端还可以根据开关装置的电路结构而选取与开关装置相连的其他连接节点，例如，所述采样端连接在开关装置中功率管的栅极。

在此，所述退磁结束检测模块可实时检测所获取的第二采样信号，或基于向所连接的开关装置输出的断开控制信号开始检测第二检测信号。在一些实施方式中，所述退磁结束检测模块包括：比较电路，其中，所述比较电路包含比较器及其外围电路。所述外围电路用于为比较器提供偏置电压等参数电压。所述比较器可以是数字比较器或模拟比较器。所述比较器可实时检测所接收的第二采样信号，或所述比较器具有控制端以基于所接收的断开控制信号而检测所述第二采样信号。例如，比较器的正输入端接入第二参考电压Vzcd_ref，且负输入端接收所述采样端采集的第二采样信号的电压Vcs，当Vcs≤Vzcd_ref时，比较器输出高电平(或脉冲信号)，所述高电平(或脉冲信号)为第二检测信号ZCD；反之，比较器所输出的电信号则不被认为是第二检测信号。在此，所述Vzcd_ref的值可以接近或等于接地电压，或者接近或等于所述第二采样信号在对应退磁结束时的向上或向下尖峰值。所述比较器根据所待比较的信号的逻辑关系选择两输入端分别与采样端和参考电路输出端的配对连接。

在此，当第二检测信号产生时，意味着输出驱动装置中电感退磁已结束，对于BCM工作模式来说，此时应进入对电感充磁的过程，对于DCM工作模式来说，仍需延时一时长再进入对电感充磁的过程。显然，由于BCM模式相对于DCM模式来说所产生恒流的PWM占空比更高，故而BCM模式适合驱动较大负载，而DCM模式则适合驱动较小负载。为此，所述第二检测信号是所述控制单元是否输出导通控制信号的依据之一，而另一个所依据的第三检测信号TL由如图3中所示的延时调节模块322提供。

为了确保所述控制器能够在两种工作模式下随负载变化而自动切换，当所述第一检测信号大于等于设定阈值时所述第三检测信号先于第二检测信号被输出，当所述第一检测信号小于所述设定阈值时所述第三检测信号后于第二检测信号被输出。

所述延时调节模块与所述检测单元相连，用于当检测到使所述开关装置断开的控制信号时，基于所述第一检测信号设置一延时，并在延时结束时输出第三检测信号。由于所述第一检测信号能够反映负载变化，故而，我们通过基于所述第一检测信号而设置延时，以得到与负载变化相关的第三检测信号。

根据如图3所示的检测单元31的结构，当负载变小时所述第一检测信号的电压变小，则所述延时调节模块322可产生变长的延时；当所述延时时长延长到大于自检测到断开控制信号到所述第二检测信号所花费的时长后，所述控制单元32将按照输出驱动装置14的DCM工作模式控制开关装置12。当负载变大时所述第一检测信号的电压变大，则所述延时调节模块322可产生变短的延时。当所述延时时长缩短到小于等于自检测到断开控制信号到所述第二检测信号所花费的时长后，所述控制单元32将按照输出驱动装置14的BCM工作模式控制开关装置12以向负载15提供恒流控制。

在一些实施方式中，所述延时调节模块包含计时电路。所述计时电路包含电容，且计时电路的一输入端与所述检测单元相连，用于根据所述第一检测信号在所述计时电路中所产生的电流向所述电容充电进行计时，当所述电容电压达到预设第三参考电压(VREFCMP)时输出第三检测信号。在此，所述电容的初始状态无储能，所述计时电路将第一检测信号的电压转换成相应电流。当第一检测信号的电压变小时，电容充电的时间变长，所述延时调节模块所输出第三检测信号的延时变长；当第一检测信号的电压变大时，电容充电的时间变短，所述延时调节模块所输出第三检测信号的延时变短。所述计时电路包含至少一级运算放大器、电流镜、比较器和计时复位器。

其中，所述至少一级运算放大器用于将所述第一检测信号进行放大。在此，所述计时电路中设置运算放大器的目的在于对第一检测信号的微小变化予以放大，以便于计时电路能基于第一检测信号的微小电压变化而及时予以调整延时时长，提高整个控制器对负载变化的灵敏性。故而，所述计时电路中可仅设置一级运算放大器。例如，请参阅图4，其显示为计时电路在一实施方式中的简化电路示意图。所述运算放大器A的正输入端连接检测单元41的输出端以接收第一检测信号Vcomp，且负输入端连接电流镜422以得到跟随电压，所述运算放大器A的输出端连接电流镜422，用以将放大后的Vcomp送入电流镜422。

为了提高控制器的控制精度，所述运算放大器可设置成至少两个级联的方式，所级联的运算放大器可采用开环或闭环反馈。其中，若采用开环反馈，则第一级运算放大器的负输入端连接一参考电压Vref’，若采用闭环反馈，则第一级运算放大器可通过分压电阻连接负载电压并作为所述参考电压Vref’。例如，结合图4并请参阅图5，其中图5显示为计时电路在又一实施方式中的简化电路示意图。所述运算放大器B和A级联，其中，运算放大器B的正输入端连接检测单元41的输出端以接收第一检测信号Vcomp，且负输入端连接参考电压Vref’，所述运算放大器A的正输入端连接B的输出端，且负输入端连接电流镜422，Vcomp经两级放大后送入电流镜422。

所述电流镜的输入端与所述运算放大器的输出端相连、且输出端连接所述电容。例如，如图4和5所示，所述电流镜422包含镜像场效应管对D1和D2，所述镜像场效应管对的第一侧通过场效应管D3连接运算放大器的输出端且经由电阻R接地，另一侧连接电容C。所述电流镜422将放大后的Vcomp经电阻R转换成电流，以向电容C充电，使得电容C的一个电极电压Vchgr逐渐升高。所述电容C的相应电极作为电流镜422的输出端连接比较器423。

对应地，如图4所示，所述比较器423的第一输入端连接所述电流镜422输出端、第二输入端连接第三参考电压(图4中所示的VREFCOMP)，当基于所述电容C充电而产生的电压Vchgr达到所述第三参考电压VREFCOMP时输出所述第三检测信号。其中，所述第三参考电压可由参考电源提供。当电容C的电压从0增大到VREFCOMP，则比较器输出第三检测信号。所述第三检测信号可为高电平或脉冲信号。所述电容电压自0增加到VREFCOMP的时长即为所述计时电路所计的延时时长。请参阅图6，其显示为图4和图5所示计时电路随负载变化而调整延时时长的波形图，如图6所示，当负载的阻值自大于负载阈值变小直至小于该负载阈值过程中，所述电容C的充电时长逐渐从T1延长至T2。其中，T1小于自开关装置的断开控制信号至所述退磁结束检测模块产生第二检测信号ZCD的时长T，T2大于T。反之，当负载的阻值自小于负载阈值变大直至大于该负载阈值过程中，所述电容C的充电时长亦可自T2缩短至T1。其中，所述负载阈值为基于第三参考电压VREFCOMP而设计的阻值。本领域技术人员通过设计电容C的参数能够按照上述延时过程对输出驱动装置14在不同工作模式之间进行切换。

所述计时电路还包括计时复位器跨接在所述电容两侧，用于在一次计时结束后泄放所述电容中的电荷以复位所述计时电路。所述计时复位器可在计时结束时刻即可复位，或者可受所在控制单元输出的控制信号控制。所述计时复位器包含受控开关。例如，如图4所示，所述受控开关为功率管M2。所述计时复位器的控制端连接控制单元的输出端且对导通控制信号有效，当所述计时复位器的控制端状态为有效时，电容被放电；当所述计时复位器的控制端状态为无效时，电容则不予放电。例如，如图4所示，功率管M2的栅极基于所述控制单元所输出的导通控制信号GATE_ON，导通电容C两侧并接地，如此电容C放电，实现计时电路复位。

需要说明的是，上述计时电路仅为举例，还可以选用包含数字器件、电容的计时器，计时器以开关装置断开为计时器时时刻，利用电容充放电的时间周期以及检测信号的电压所对应的计时结束时刻进行计时。

所述控制单元当退磁结束检测模块和延时调节模块都产生第二检测信号和第三检测信号时输出用于控制所连接的开关装置导通的控制信号。

在此，所述控制单元还包含如锁存器、与门等逻辑器件。其中，所述锁存器保存所产生的第二检测信号和第三检测信号，并在与门输出高电平时复位锁存器，所述与门所输出的高电平用于表示控制开关装置导通的控制信号。

其中，对于采用功率管作为核心开关器件的开关装置，功率管的导通需要配置较大的驱动能力，故而，所述控制单元还包括驱动模块(未予图示)。所述驱动模块用于将所述导通控制信号转换成能够驱动功率管导通的驱动控制信号。

为了简化控制器对开关装置导通和断开控制的电路结构，所述控制单元还用于控制所连接的开关装置自导通状态切换至断开状态，即所述控制单元还输出使所连接的开关装置断开的控制信号。

其中，根据输出驱动装置在不同工作模式下对电感振荡需求的不同，所述开关装置的导通时长可以相同或不同。以BCM和DCM模式为例，所述开关装置的导通时长可由所述控制单元基于第一检测信号进行限制。所述控制单元包含导通限制模块。

所述导通限制模块用于当检测到使所述开关装置导通的控制信号时，基于所述第一检测信号计时所述开关装置的导通时长，并在导通计时结束时输出第四检测信号；其中，所述第四检测信号用于产生控制开关装置断开的控制信号。

在一些实施方式中，所述导通限制模块反馈控制单元所输出的控制信号，并当所反馈的控制信号为导通控制信号时，可利用时钟电路进行导通计时，并在计时结束时输出第四检测信号。例如，所述导通限制模块包含数模转换器、时钟发生器、计数器和计数器复位器。所述数模转换器将所接收的第一检测信号转换为数字电压值，所述计数器在控制信号为导通控制信号时有效，并计数时钟发生器所输出的时钟脉冲数量，当所得到的时钟脉冲数量达到所述数字电压值所对应的计数总数时，导通计时结束，并输出第四检测信号。

在又一些实施方式中，请参阅图7，其显示为控制器在又一实施方式中的简化电路示意图，如图所示，所述导通限制模块包括：斜波发生电路541和比较电路542。

所述斜波发生电路541与所述控制单元的输出端相连，用于当检测到使所述开关装置12导通的控制信号时，产生一斜坡信号。

在此，所述斜波发生电路541的控制端可连接在所述控制单元与开关装置之间，以接收使开关装置导通的控制信号GATE_ON。例如，所述控制单元所连接的开关装置12包含功率管Q1，所述控制单元输出至所述功率管Q1控制端(如栅极)的控制信号是经由驱动模块55放大而得的，所述斜波发生电路541中包含对应的受驱动模块55所输出的控制信号驱动控制的功率管A1(未予图示)。当功率管A1在接收到导通的控制信号时，控制所述斜波发生电路541中的斜坡信号发生器生成斜坡信号。其中所述斜坡信号发生器可以是包含电容的电路，利用电容充电所需要的时长自开关装置导通时开始计时，在充电期间电容电压线性上升并将电容电压输出至比较电路。所述斜坡信号发生器的输出端输出RAMP信号至比较电路。其中，所述信号生成电路还包括泄放电路。所述泄放电路的控制端可与斜坡信号发生器的输出端共用。例如，泄放电路包括接地的受控开关(如功率管A2)，其中该受控开关与功率管A1反向通断，当功率管A2受控断开时，电容充电，当功率管A2受控导通时，电容放电。

所述比较电路542其负输入端连接所述检测单元51，正输入端连接所述斜波发生电路541，以及输出端连接所述置位复位电路的其中一个输入端；所述比较电路用于当所述斜坡信号电压达到所述检测信号电压时控制计时结束并输出第四检测信号。以图7为例，并请参阅图8，其显示为RAMP、COMP和PWM(比较电路的输出信号)各端的波形图。斜波发生电路中的斜坡信号(RAMP信号)被输送至比较电路的正向输入端，同时Vcomp或基于Vcomp的分压电压被输送至比较电路的负向输入端，比较电路在RAMP信号电压低于Vcomp电压(或Vcomp的分压)时，输出低电平，当RAMP信号电压达到甚至高于Vcomp电压(或Vcomp的分压)时，输出高电平。其中，在图7示例中，所述比较电路的PWM端所输出的高电平即为第四检测信号，其说明Vramp电压已达到Vcomp电压(或Vcomp的分压)。所述逻辑模块53基于所接收的第四检测信号输出使开关装置12断开的控制信号，接收所述控制信号的除了开关装置12还有斜波发生电路的控制端，如功率管A2的栅极。在接收到断开的控制信号时，功率管A2导通并泄放掉斜坡信号发生器中电容所充电荷，使得斜坡信号发生器所输出的Vramp电压降低，当Vramp小于Vcomp电压(或Vcomp的分压)，所述比较电路所输出的PWM信号电压自高电平转为低电平，逻辑模块53由于未收到第二和第三检测信号，故而仍然控制开关装置12保持断开状态。

由于第二检测信号、第三检测信号及第四检测信号均为使能或脉冲信号，所述控制单元可利用预设的逻辑配置表采用包含逻辑器件的电路模块生成导通或断开控制信号。其中，所述逻辑器件包括但不限于：模拟逻辑器件和数字逻辑器件。其中，所述模拟逻辑器件用于处理模拟电信号的器件，其包括但不限于：比较器、与门、或门等；所述数字逻辑器件用于处理由脉冲信号表示数字信号的器件，其包括但不限于：触发器、门电路、锁存器、选择器等。

在此，所述控制单元包含逻辑模块。所述逻辑模块包含多个输入端，用于对各所述输入端中的检测信号变化进行逻辑处理，并输出用于控制开关装置导通或断开的控制信号。在一些实施方式中，所述多个输入端分别接收第二检测信号、第三检测信号和第四检测信号。一种具体示例请参阅图9，其显示为控制器在又一实施方式中的简化电路结构示意图。所述逻辑模块包含与门和触发器。其中，所述与门的两输入端分别接收第二检测信号ZCD和第三检测信号TL，所述与门的输出端与触发器的置位端(S端)相连；所述触发器的复位端(R端)接收第四检测信号PWM，其输出端输出用于控制开关装置导通或断开的控制信号。当所述开关装置以功率管为开关器件时，所述控制信号经由驱动模块放大成具有相匹配的驱动能力的控制信号。其中，当所述第二检测信号ZCD和第三检测信号TL同时为高电平时所述触发器的置位端(S端)由低电平转为高电平，在触发器的复位信号低时，根据逻辑配置表所述触发器输出导通控制信号。其中，由于第二检测信号ZCD和第三检测信号TL并非一定同时产生，所述逻辑模块中还可包含锁存器，用于锁存先产生的第二检测信号ZCD或第三检测信号TL。所述与门能够根据不同时到达的第二检测信号ZCD和第三检测信号TL输出符合逻辑需要的电平信号。

在一些实施方式中，为了防止所述控制器自产生断开控制信号至产生导通控制信号之间的时间间隔过长，从而导致不利于负载的恒流供电，所述控制器还包括强制信号发生单元。

所述强制信号发生单元与所述控制单元相连，用于基于检测到使所连接开关装置断开的控制信号开始进行输出强制信号的计时，以及基于检测到使所连接开关装置导通的控制信号清除当前计时。在一些实施方式中，请参阅图10，其显示为包含所述强制信号的波形图，如图所示，所述强制信号发生单元举例包含电容及其充电电路和泄放电路。当接收到断开控制信号时，所述充电电路向电容充电，使得电容电压上升；当在电容电压Vc上升至阈值电压Vrefc前接收到导通控制信号时，所述充电电路断开且泄放电路导通，以复位电容电压，终止计时；当在电容电压上升至阈值电压未接收到导通控制信号时，所述强制信号发生单元输出一强制信号MaxOff。其中，Vc和Vrefc为图10中虚线所示。在又一些实施方式中，所述强制信号发生单元举例包含时钟发生器、计数器和计数器复位器。当接收到断开控制信号时，所述计数器开始计数所接收的时钟脉冲信号的数量；当所计总数未达到总数阈值且接收到导通控制信号时，所述计数器复位器复位所述计数器并暂停计数器计数；当直至所计总数达到总数阈值仍未接收到导通控制信号时，所述强制信号发生单元输出一强制信号，且所述计数器复位器复位所述计数器并暂停计数器计数。

对应地，所述控制单元还用于基于所述强制信号控制所连接的开关装置自断开状态切换至导通状态。基于图9所示控制单元的电路结构基础上，所述控制单元还包括或门。例如，请参阅图11，其显示为控制器在又一实施方式中的结构示意图。或门632的输入端分别连接强制信号发生单元66和与门631输出端且输出端连接触发器633的置位端(S端)，若在所述强制信号发生单元66输出强制信号(高电平)之前，所述或门632输入端接收到与门631输出的高电平，则所述或门632向S端发出置位有效的电平信号；若在所述强制信号发生单元66输出强制信号(高电平)时，则无论与门631是否输出高电平，所述或门632将向向S端发出置位有效的电平信号。由此，所述触发器633基于置位端的有效信号输出使所连接开关装置12导通的控制信号。

以所述控制器被配置在LED驱动系统中为例，本申请可提供一种包含所述控制器的芯片。所述芯片包含与外部电路连接的引脚。其中，所述控制器可被单独封装或与其他电路(如基准电压源等)封装在一LED控制芯片中并外接开关装置。请参阅图12，其显示为芯片在一种实施方式中的封装示意图。所述芯片包含CS引脚、GATE引脚、VCC引脚、和GND引脚。其中，CS引脚与输出驱动装置和开关装置衔接处相连以获取第二采样信号，其中，根据芯片中的电路结构，所述第二采样信号也可以是第一采样信号。GATE引脚连接开关装置中开关电路的栅极，用于对开关电路进行导通及断开控制。VCC引脚连接外部供电电源或外部电容，用于为LED控制芯片供电和基准电压源提供稳定电压。GND引脚用于接地或接浮地电压。其中，所述芯片还可以包含FB引脚和COMP引脚。所述FB引脚用于连接负载侧的采样电路，以获取第一采样信号。COMP引脚用于连接低通滤波单元，便于确保控制器中的Vcomp基本稳定。

本申请所提供的控制器还可以与开关装置集成在一芯片中。请参阅图13，其显示为芯片在又一种实施方式中的封装示意图。所述芯片包含CS引脚、DRAIN引脚、VCC引脚、FB引脚和GND引脚。其中，CS引脚与输出驱动装置和开关装置衔接处相连以获取第二采样信号，其中，根据芯片中的电路结构，所述第二采样信号也可以是第一采样信号。DRAIN引脚与开关装置中功率管的漏极连接，用于受控地将交直流转换装置所提供的电流通过CS引脚输送到输出驱动装置。VCC引脚连接外部供电电源或外部电容，用于为所述芯片供电和基准电压源提供稳定电压源。GND引脚用于接地或接浮地电压。所述FB引脚用于连接负载侧的采样电路，以获取第一采样信号。其中，所述芯片还可以包含COMP引脚。COMP引脚用于连接低通滤波单元，便于确保控制器中的Vcomp基本稳定。

需要说明的是，上述各引脚仅为举例，而非对本申请所述芯片封装后所提供的引脚的限制。随着芯片集成能力和芯片中有源或无源器件工艺的改进，上述引脚可能部分地被封装在芯片内。

本申请还提供的一种采用上述控制器而设计的LED驱动系统。请参考图14，其显示为所述LED驱动系统在一实施方式中的结构示意图。所述LED驱动系统包括：交直流转换装置71、开关装置72、输出驱动装置74和控制器72。

所述交直流转换装置71用于将交流电转换成直流。其中，提供交流电的输入源可为市电。所述LED驱动系统可根据输入源的电压和工频频率选择控制器中各器件的参数。所述交直流转换装置包括：与输入源相接的整流桥电路和低通滤波电路。请参阅图15，其显示为所述LED驱动系统的结构示意图。其中，二极管D4、D5、D6和D7构成整流桥电路，在整流桥电路的输出端和地端之间设有包含电容C2的低通滤波电路。

所述开关装置73与所述交直流转换装置71相连，具有控制端且与所述交直流转换装置73的直流输出端相连。其中，所述开关装置73可以包含逻辑电路和/或包含功率管的开关电路。例如，所述开关装置73包含基于栅极驱动的开关电路，所述开关电路包含功率管及其外围电路，所述功率管的栅极与控制器输出端相连，漏极连接交直流转换装置的输出端，源极连接输出驱动装置，其简化电路图可参见图15。

所述输出驱动装置74用于基于受控的能量变化向LED负载提供恒流供电。在一些实施方式中，所述输出驱动装置74包含LC振荡器及其外围电路，该外围电路包含与控制器72的采样端(如FB引脚、CS引脚)相连的采样电阻等。其中，所述LC振荡器的电感和电容的参数可基于市电工频频率、市电电压、输出电压和电流规格、充磁时长、退磁时长而确定。例如，输出驱动装置74处于BCM工作模式和DCM工作模式下，输出驱动装置74中电感的充磁时长在某一固定的市电电压有效值和固定的输出电压规格下基本保持不变，以此使得整个LED驱动系统具有高功率因数。在另一些实施方式中，所述输出驱动装置74包括互感电路、电容及其外围电路；该外围电路包含与控制器72的采样端(如FB引脚、CS引脚)相连的采样电阻等。其中，所述互感电路中各电感的参数可基于市电工频频率、市电电压、输出电压和电流规格、充磁时长、退磁时长而确定。例如，输出驱动装置74处于BCM工作模式和DCM工作模式下，输出驱动装置74中电感的充磁时长在某一固定的市电电压有效值和固定的输出电压规格下基本保持不变，以此使得整个LED驱动系统具有高功率因数。

所述控制器72连接所述开关装置73的控制端，检测并生成反映负载侧供电的第一检测信号，以及基于所述第一检测信号控制所述开关装置自断开状态切换至导通状态的时间间隔，其中，所述时间间隔与经检测所述第一检测信号而确定的负载相关。其中，所述控制器可以包含本申请提供的如图4、5、7、9、11、15所示的任一或多个组合的结构。

以图15为例，所述LED驱动系统驱动LED负载的工作过程如下：交直流转换装置71将市电转换为准方形波并输出至开关装置73，初始时开关装置73导通并向输出驱动装置74充磁。控制器72分别自负载75和开关装置73中功率管源极采集第一采样信号和第二采样信号。其中，控制器72中的检测单元基于第一采样信号输出第一检测信号，所述第一检测信号能够反映负载的平均电压。与此同时，控制器72中的导通限制模块利用电容充电所花费的时长开始进行导通计时，当电容电压达到第一检测信号时，控制器72控制开关装置73断开，由此，输出驱动装置74进入退磁过程。控制器72中的退磁结束检测模块通过比较第二采样信号的电压确定退磁结束时刻并输出第二检测信号；同时，控制器中的延时调节模块当检测到使所述开关装置断开的控制信号时，基于所述第一检测信号设置一延时，并在延时结束时输出第三检测信号。当负载自大变小过程中，如图8所示，所述输出驱动装置74自BCM工作模式转为DCM工作模式，对应地，当输出驱动装置74处于BCM工作模式时，所述第一检测信号大于等于所述设定阈值，且所述第三检测信号先于第二检测信号被输出；当输出驱动装置处于DCM工作模式时，所述第一检测信号小于所述设定阈值，且所述第三检测信号后于第二检测信号被输出。所述控制器72中的逻辑模块根据预设的逻辑配置表对所接收的各检测信号进行逻辑处理，使得在第二检测信号和第三检测信号均被输出时控制开关装置73导通，以便于开关装置73中的电感进入退磁过程。

所述LED驱动系统还包括低通滤波单元，与所述控制器中的检测单元相连。

其中，所述低通滤波单元为包含电容的电路，其中，所述电容与退磁检测单元中的退磁起始检测模块相连。例如，如图15所示，所述低通滤波单元中的电容C3连接控制器的COMP端。所述低通滤波单元用于减少Vcomp电压的变动，使得RAMP信号自初始值升到Vcomp电压所花费的时长基本维持不变，即充磁时长基本不变。

本申请还提供一种开关控制方法，用于控制开关装置。所述开关控制方法主要由上述任一种控制器执行，或其他能执行下述步骤的控制器执行。

请参阅图16，其显示为所述开关控制方法在一实施方式中的流程图。所述开关控制方法包括：步骤S110、S120和S130。

在步骤S110中，采集负载的第一采样信号。其中，所述负载可包含LED负载，且所述LED负载可调。

在此，一些具体示例中，步骤S110可采用采集向负载供电的电信号的方式获取第一采样信号。例如，控制器可通过包含采样电阻的电路获取能够反映负载实时变化的第一采样信号。在另一些具体示例中，步骤S110可采用采集自所述开关装置的第二采样信号的方式获取第一采样信号。例如，所述第一采样信号为通过采样电阻自所述控制器所连接的开关装置采集的第二采样信号；所述第二采样信号还可以用来检测退磁结束时刻。在又一些具体示例中，步骤S110可采用采集负载的光强度信号的方式获取第一采样信号。所述第一采样信号为根据感应LED负载的光强度信号而转换得到的第一采样信号。

在步骤S120中，基于所采集的第一采样信号检测用于反映负载侧供电的第一检测信号。

在此，由于所采样的第一采样信号不同，得到所述第一检测信号的方式也不同。在一些实施方式中，所述第一采样信号来自开关装置，其第一采样信号反映了受开关装置通断影响而导致输出驱动装置中电感充磁、退磁过程所对应的电压信号，故而，所述控制器中包含跨导积分器(未予图示)，并利用跨导积分器得到第一检测信号。例如，所述跨导积分器的负输入端通过采样电路连接所述输出驱动装置与开关装置的连接节点，且正输入端连接第一参考电压Vref，利用跨导积分器的误差放大和积分处理，所述跨导积分器输出能反映负载侧平均电压的检测电信号Vcomp。其中，所述第一采样信号的斜率在负载变大的瞬时时段内变小，则Vcomp随第一采样信号的斜率变小而变大；第一采样信号的斜率在负载变小的瞬时时段内电压变大，则Vcomp随第一采样信号的斜率变大而变小。在又一些实施方式中，所述第一采样信号直接来自负载，例如，所述第一采样信号为由负载的光强度信号感应而得的电信号，或为负载电路上直接采集的电信号，其反映了随负载变化的恒流信号。对应的，如图2所示，所述控制器包括误差放大电路21，其第一输入端连接第一参考电压，第二输入端接收采集自所述控制器的外围电路中的第一采样信号，以及输出端输出经由所述误差放大电路21检测的第一检测信号。所述误差放大电路通过检测所采集的第一采样信号的电压与预设第一参考电压的差分电压得到第一检测信号。例如，所述误差放大电路包含误差放大器及其外围电路，其中该外围电路包括但不限于为误差放大器提供偏置电压、电阻等的电路。所述误差放大器的正输入端连接第一参考电压Vref，且负输入端通过采样电阻与输出驱动装置的输出端相连，经过所述误差放大器的误差放大，其输出的Vcomp为Vref与采样信号Vfb的差值放大值。其中，Vfb在负载变大的瞬时时段内电压变小，则Vcomp随Vfb变小而变大；Vfb在负载变小的瞬时时段内电压变大，则Vcomp随Vfb变大而变小。

由上可见，所述第一检测信号可反映出因负载阻值变化而导致向负载供电的平均电压变化、或向负载供电的恒流变化所对应的电压变化。因此，为了基于负载变化而提供相适应的供电，所述控制器需利用所得到的第一检测信号执行步骤S130。

在步骤S130中，基于第一检测信号控制所述开关装置自断开状态切换至导通状态的时间间隔，其中，所述时间间隔与经检测所述第一检测信号而确定的负载相关。

在此，控制器可输出用于控制开关装置导通或断开的控制信号。其中，输出导通控制信号的时机与负载变化相关。在一些实施方式中，当所述负载大于等于预设负载阈值时，所述开关装置所连接的输出驱动装置处于BCM工作模式，如此能够提供较大的恒流供电，为此，所述控制单元控制开关装置自开关状态断开状态至导通状态的时间间隔对应电感退磁开始至退磁结束的时间间隔。当所述负载小于所述负载阈值时，所述开关装置所连接的输出驱动装置处于DCM工作模式，如此能够随负载变化而提供相适应的较小的恒流供电，为此，所述控制器控制开关装置自开关状态断开状态至导通状态的时间间隔大于电感退磁开始至退磁结束的时间间隔且与负载变化相关。例如，预设所述负载阈值所对应的电压阈值，当检测到所述第一检测信号的电压大于等于所述电压阈值时，将所检测的电感退磁时长确定为开关装置自断开状态切换至导通状态的时间间隔T1；当检测到所述第一检测信号的电压小于所述电压阈值时，将所述自断开状态切换至导通状态的时间间隔T1延长至T2。其中，时间间隔T2与负载变化相关。

为实现上述控制，所述控制器包括：退磁结束检测模块、延时调节模块。

所述退磁结束检测模块比较采集自开关装置的第二采样信号电压与第二参考电压，并当所获取的第二采样信号的电压达到所述第二参考电压时输出第二检测信号；其中，所述采样端用于连接所述开关装置。其中，所述第二采样信号可与第一采样信号为同一采样信号。例如，第二采样信号与第一采样信号均来自于通过采样电路采集开关装置与输出驱动装置的连接节点处的电信号CS。或者，所述退磁结束检测模块的采样端可与所述检测单元的采样端单独配置，即所述第二采样信号可与第一采样信号为不同采样信号，例如，如图3所示，第二采样信号来自于通过采样电路采集开关装置与输出驱动装置的连接节点处的电信号CS，而第一采样信号来自于通过采样电路采集的负载侧电路上的电信号FB。除此之外，所述退磁结束检测模块的采样端还可以根据开关装置的电路结构而选取与开关装置相连的其他连接节点，例如，所述采样端连接在开关装置中功率管的栅极。

在此，所述退磁结束检测模块可实时检测所获取的第二采样信号，或基于向所连接的开关装置输出的断开控制信号开始检测第二检测信号。在一些实施方式中，所述退磁结束检测模块包括：比较电路，其中，所述比较电路包含比较器及其外围电路。所述外围电路用于为比较器提供偏置电压等参数电压。所述比较器可以是数字比较器或模拟比较器。所述比较器可实时检测所接收的第二采样信号，或所述比较器具有控制端以基于所接收的断开控制信号而检测所述第二采样信号。例如，比较器的正输入端接入第二参考电压Vzcd_ref，且负输入端接收所述采样端采集的第二采样信号的电压Vcs，当Vcs≤Vzcd_ref时，比较器输出高电平(或脉冲信号)，所述高电平(或脉冲信号)为第二检测信号ZCD；反之，比较器所输出的电信号则不被认为是第二检测信号。在此，所述Vzcd_ref的值可以接近或等于接地电压，或者接近或等于所述第二采样信号在对应退磁结束时的向上或向下尖峰值。所述比较器根据所待比较的信号的逻辑关系选择两输入端分别与采样端和参考电路输出端的配对连接。

在此，当第二检测信号产生时，意味着输出驱动装置中电感退磁结束，对于BCM工作模式来说，此时应进入对电感充磁的过程，对于DCM工作模式来说，仍需延时一时长再进入对电感充磁的过程。显然，由于BCM模式相对于DCM模式来说所产生恒流的PWM占空比更高，故而BCM模式适合驱动较大负载，而DCM模式则适合驱动较小负载。为此，所述第二检测信号是所述控制单元是否输出导通控制信号的依据之一，而另一个所依据的第三检测信号由所述延时调节模块提供。

为了确保所述控制器能够在两种工作模式下随负载变化而自动切换，当所述第一检测信号大于等于设定阈值时所述第三检测信号先于第二检测信号被输出，当所述第一检测信号小于所述设定阈值时所述第三检测信号后于第二检测信号被输出。

当检测到使所述开关装置断开的控制信号时，所述控制器基于所述第一检测信号设置一延时，并在延时结束时输出第三检测信号。由于所述第一检测信号能够反映负载变化，故而，我们通过基于所述第一检测信号而设置延时，以得到与负载变化相关的第三检测信号。

在此，根据如图3所示的控制器中检测单元的电路结构，当负载变小时所述第一检测信号的电压变大，则延时调节模块322可产生变长的延时；当所述延时时长延长到大于自检测到断开控制信号到所述第二检测信号所花费的时长后，所述控制单元32将按照输出驱动装置14的DCM工作模式控制开关装置12。当负载变大时所述第一检测信号的电压变小，则所述延时调节模块322可产生变短的延时。当所述延时时长缩短到小于等于自检测到断开控制信号到所述第二检测信号所花费的时长后，所述控制单元32将按照输出驱动装置14的BCM工作模式控制开关装置12以向负载15提供恒流控制。

在一些实施方式中，所述延时调节模块包含计时电路。所述计时电路包含电容，且计时电路的一输入端与所述检测单元相连，所述计时电路根据所述第一检测信号在所述计时电路中所产生的电流向所述电容充电进行计时，当所述电容电压达到预设第三参考电压(VREFCMP)时输出第三检测信号。在此，所述电容的初始状态无储能，所述计时电路将第一检测信号的电压转换成相应电流。当第一检测信号的电压变大时，电容充电的时间变长，所述延时调节模块所输出第三检测信号的延时变长；当第一检测信号的电压变小时，电容充电的时间变短，所述延时调节模块所输出第三检测信号的延时变短。所述计时电路包含至少一级运算放大器、电流镜、比较器和计时复位器。

其中，所述至少一级运算放大器用于将所述第一检测信号进行放大。在此，所述计时电路中设置运算放大器的目的在于对第一检测信号的微小变化予以放大，以便于计时电路能基于第一检测信号的微小电压变化而及时予以调整延时时长，提高整个控制器对负载变化的灵敏性。故而，所述计时电路中可仅设置一级运算放大器。例如，如图4所示。所述运算放大器A的正输入端连接检测单元41的输出端以接收第一检测信号Vcomp，且负输入端连接电流镜422以得到跟随电压，所述运算放大器A的输出端连接电流镜422，用以将放大后的Vcomp送入电流镜422。

为了提高控制器的控制精度，所述运算放大器可设置成至少两个级联的方式，所级联的运算放大器可采用开环或闭环反馈。其中，若采用开环反馈，则第一级运算放大器的负输入端连接一参考电压Vref’，若采用闭环反馈，则第一级运算放大器可通过分压电阻连接负载电压并作为所述参考电压Vref’。例如，结合图4和图5，所述运算放大器B和A级联，其中，运算放大器B的正输入端连接检测单元的输出端以接收第一检测信号Vcomp，且负输入端连接参考电压Vref’，所述运算放大器A的正输入端连接B的输出端，且负输入端连接电流镜，Vcomp经两级放大后送入电流镜。

所述电流镜的输入端与所述运算放大器的输出端相连、且输出端连接所述电容。例如，如图4和图5所示，所述电流镜422包含镜像场效应管对D1和D2，所述镜像场效应管对的第一侧通过场效应管D3连接运算放大器的输出端且经由电阻R接地，另一侧连接电容C。所述电流镜422将放大后的Vcomp经电阻R转换成电流，以向电容C充电，使得电容C的一个电极电压Vchgr逐渐升高。所述电容C的相应电极作为电流镜422的输出端连接比较器423。

对应地，如图4所示，所述比较器423的第一输入端连接所述电流镜422输出端、第二输入端连接第三参考电压(VREFCOMP)，当基于所述电容C充电而产生的电压Vchgr达到所述第三参考电压VREFCOMP时输出所述第三检测信号。其中，所述第三参考电压可由参考电源提供。当电容C的电压从0增大到VREFCOMP，则比较器输出第三检测信号。所述第三检测信号可为高电平或脉冲信号。所述电容电压自0增加到VREFCOMP的时长即为所述计时电路所计的延时时长。如图6所示。当负载的阻值自大于负载阈值变小直至小于该负载阈值过程中，所述电容C的充电时长逐渐从T1延长至T2。其中，T1小于自开关装置的断开控制信号至所述退磁结束检测模块产生第二检测信号ZCD的时长T，T2大于T。反之，当负载的阻值自小于负载阈值变大直至大于该负载阈值过程中，所述电容C的充电时长亦可自T2至T1缩短。其中，所述负载阈值为基于第三参考电压VREFCOMP而设计的阻值。本领域技术人员通过设计电容C的参数能够按照上述延时过程对输出驱动装置14在不同工作模式之间进行切换。

所述计时电路还包括计时复位器跨接在所述电容两侧，用于在一次计时结束后泄放所述电容中的电荷以复位所述计时电路。所述计时复位器可在计时结束时刻即可复位，或者可受所在控制单元输出的控制信号控制。所述计时复位器包含受控开关。例如，如图4所示，所述受控开关为功率管M2。所述计时复位器的控制端连接控制单元的输出端且对导通控制信号有效，当所述计时复位器的控制端状态为有效时，电容被放电；当所述计时复位器的控制端状态为无效时，电容则不予放电。例如，如图4所示，功率管M2的栅极基于所述控制单元所输出的导通控制信号GATE_ON，导通电容C两侧并接地，如此电容放电，实现计时电路复位。

需要说明的是，上述计时电路仅为举例，还可以选用包含数字器件、电容的计时器，计时器以开关装置断开为计时器时时刻，利用电容充放电的时间周期以及检测信号的电压所对应的计时结束时刻进行计时。当退磁结束检测模块和延时调节模块都产生第二检测信号和第三检测信号时输出用于控制所连接的开关装置导通的控制信号。

在此，所述控制器还包含如锁存器、与门等逻辑器件。其中，所述锁存器保存所产生的第二检测信号和第三检测信号，并在与门输出高电平时复位锁存器，所述与门所输出的高电平用于表示控制开关装置导通的控制信号。

其中，对于采用功率管作为核心开关器件的开关装置，功率管的导通需要配置较大的驱动能力，故而，所述控制器还包括驱动模块。所述驱动模块用于将所述导通控制信号转换成能够驱动功率管导通的驱动控制信号。

为了简化控制器对开关装置导通和断开控制的电路结构，所述开关控制方法还包括控制所连接的开关装置自导通状态切换至断开状态的步骤，即所述控制单元还输出使所连接的开关装置断开的控制信号。

其中，根据输出驱动装置在不同工作模式下对电感振荡需求的不同，所述开关装置的导通时长可以相同或不同。以BCM和DCM模式为例，所述开关装置的导通时长可由所述控制单元基于第一检测信号进行限制。所述控制方法还包括步骤S140(未予图示)。

在步骤S140中，当检测到使所述开关装置导通的控制信号时，基于所述第一检测信号计时所述开关装置的导通时长，并在导通计时结束时输出第四检测信号；其中，所述第四检测信号用于产生控制开关装置断开的控制信号。

在一些实施方式中，所述控制器中还包含导通限制模块，其反馈控制单元所输出的控制信号，并当所反馈的控制信号为导通控制信号时，可利用时钟电路进行导通计时，并在计时结束时输出第四检测信号。例如，所述导通限制模块包含数模转换器、时钟发生器、计数器和计数器复位器。所述数模转换器将所接收的第一检测信号转换为数字电压值，所述计数器在控制信号为导通控制信号时有效，并计数时钟发生器所输出的时钟脉冲数量，当所得到的时钟脉冲数量达到所述数字电压值所对应的计数总数时，导通计时结束，并输出第四检测信号。

在又一些实施方式中，如图7所示，所述导通限制模块包括：斜波发生电路541和比较电路542。

所述斜波发生电路541与所述控制单元的输出端相连，用于当检测到使所述开关装置12导通的控制信号时，产生一斜坡信号。

在此，所述斜波发生电路541的控制端可连接在所述控制单元与开关装置之间，以接收使开关装置导通的控制信号GATE_ON。例如，所述控制单元所连接的开关装置12包含功率管Q1，所述控制单元输出至所述功率管Q1控制端(如栅极)的控制信号是经由驱动模块55放大而得的，所述斜波发生电路541中包含对应的受驱动模块55所输出的控制信号驱动控制的功率管A1(未予图示)。当功率管A1在接收到导通的控制信号时，控制所述斜波发生电路541中的斜坡信号发生器生成斜坡信号。其中所述斜坡信号发生器可以是包含电容的电路，利用电容充电所需要的时长自开关装置导通时开始计时，在充电期间电容电压线性上升并将电容电压输出至比较电路。所述斜坡信号发生器的输出端输出RAMP信号至比较电路。其中，所述信号生成电路还包括泄放电路。所述泄放电路的控制端可与斜坡信号发生器的输出端共用。例如，泄放电路包括接地的受控开关(如功率管A2)，其中该受控开关与功率管A1反向通断，当功率管A2受控断开时，电容充电，当功率管A2受控导通时，电容放电。

所述比较电路542其负输入端连接所述检测单元51，正输入端连接所述斜波发生电路541，以及输出端连接所述置位复位电路的其中一个输入端；所述比较电路用于当所述斜坡信号电压达到所述检测信号电压时控制计时结束并输出第四检测信号。以图7和图8为例，斜波发生电路中的斜坡信号(RAMP信号)被输送至比较电路的正向输入端，同时Vcomp或基于Vcomp的分压电压被输送至比较电路的负向输入端，比较电路在RAMP信号电压低于Vcomp电压(或Vcomp的分压)时，输出低电平，当RAMP信号电压达到甚至高于Vcomp电压(或Vcomp的分压)时，输出高电平。其中，在图7示例中，所述比较电路的PWM端所输出的高电平即为第四检测信号，其说明Vramp电压已达到Vcomp电压(或Vcomp的分压)。所述逻辑模块53基于所接收的第四检测信号输出使开关装置12断开的控制信号，接收所述控制信号的除了开关装置12还有斜波发生电路的控制端，如功率管A2的栅极。在接收到断开的控制信号时，功率管A2导通并泄放掉斜坡信号发生器中电容所充电荷，使得斜坡信号发生器所输出的Vramp电压降低，当Vramp小于Vcomp电压(或Vcomp的分压)，所述比较电路所输出的PWM信号电压自高电平转为低电平，逻辑模块53由于未收到第二和第三检测信号，故而仍然控制开关装置12保持断开状态。

由于第二检测信号、第三检测信号及第四检测信号均为使能或脉冲信号，所述控制单元可利用预设的逻辑配置表采用包含逻辑器件的电路模块生成导通或断开控制信号。其中，所述逻辑器件包括但不限于：模拟逻辑器件和数字逻辑器件。其中，所述模拟逻辑器件用于处理模拟电信号的器件，其包括但不限于：比较器、与门、或门等；所述数字逻辑器件用于处理由脉冲信号表示数字信号的器件，其包括但不限于：触发器、门电路、锁存器、选择器等。

在此，所述控制方法包括基于预设的信号逻辑组合，检测用于接收第二检测信号和第三检测信号的端口处的信号变化，并在确定接收到所述第二检测信号和第三检测信号时向所述开关装置输出导通控制信号的步骤。

在此，可利用逻辑模块来执行本步骤。所述逻辑模块包含多个输入端，用于对各所述输入端中的检测信号变化进行逻辑处理，并输出用于控制开关装置导通或断开的控制信号。在一些实施方式中，所述多个输入端分别接收第二检测信号、第三检测信号和第四检测信号。一种具体示例如图9所示，所述逻辑模块包含与门和触发器。其中，所述与门的两输入端分别接收第二检测信号ZCD和第三检测信号TL，所述与门的输出端与触发器的置位端(S端)相连；所述触发器的复位端(R端)接收第四检测信号PWM，其输出端输出用于控制开关装置导通或断开的控制信号。当所述开关装置以功率管为开关器件时，所述控制信号经由驱动模块放大成具有相匹配的驱动能力的控制信号。其中，当所述第二检测信号ZCD和第三检测信号TL同时为高电平时所述触发器的置位端(S端)由低电平转为高电平，在触发器的复位信号低时，根据逻辑配置表所述触发器输出导通控制信号。其中，由于第二检测信号ZCD和第三检测信号TL并非一定同时产生，所述逻辑模块中还可包含锁存器，用于锁存先产生的第二检测信号ZCD或第三检测信号TL。所述与门能够根据不同时到达的第二检测信号ZCD和第三检测信号TL输出符合逻辑需要的电平信号。

在一些实施方式中，为了防止所述控制器自产生断开控制信号至产生导通控制信号之间的时间间隔过长，从而导致不利于负载的恒流供电，所述控制方法还包括基于检测到使所连接开关装置断开的控制信号开始进行输出强制信号的计时，以及基于检测到使所连接开关装置导通的控制信号清除当前计时的步骤。在一些实施方式中，请参阅图10，其显示为包含所述强制信号的波形图。所述强制信号发生单元举例包含电容及其充电电路和泄放电路。当接收到断开控制信号时，所述充电电路向电容充电，使得电容电压上升；当在电容电压Vc上升至阈值电压Vrefc前接收到导通控制信号时，所述充电电路断开且泄放电路导通，以复位电容电压，终止计时；当在电容电压上升至阈值电压未接收到导通控制信号时，所述强制信号发生单元输出一强制信号MaxOff。其中，Vc和Vrefc为图10中虚线所示。在又一些实施方式中，所述强制信号发生单元举例包含时钟发生器、计数器和计数器复位器。当接收到断开控制信号时，所述计数器开始计数所接收的时钟脉冲信号的数量；当所计总数未达到总数阈值且接收到导通控制信号时，所述计数器复位器复位所述计数器并暂停计数器计数；当直至所计总数达到总数阈值仍未接收到导通控制信号时，所述强制信号发生单元输出一强制信号，且所述计数器复位器复位所述计数器并暂停计数器计数。

对应地，所述控制方法还包括基于所述强制信号控制所连接的开关装置自断开状态切换至导通状态的步骤。基于图9所示控制单元的电路结构基础上，所述控制单元还包括或门。例如，请参阅图11，其显示为控制器在又一实施方式中的结构示意图。或门632的输入端分别连接强制信号发生单元66和与门631输出端且输出端连接触发器633的置位端(S端)，若在所述强制信号发生单元66输出强制信号(高电平)之前，所述或门632输入端接收到与门631输出的高电平，则所述或门632向S端发出置位有效的电平信号；若在所述强制信号发生单元66输出强制信号(高电平)时，则无论与门631是否输出高电平，所述或门632将向向S端发出置位有效的电平信号。由此，所述触发器633基于置位端的有效信号输出使所连接开关装置12导通的控制信号。

以所述控制器被配置在LED驱动系统中为例，本申请可提供一种包含所述控制器的芯片。所述芯片包含与外部电路连接的引脚。其中，所述控制器可被单独封装或与其他电路(如基准电压源等)封装在一LED控制芯片中并外接开关装置。如图12所示，所述芯片包含COMP引脚、CS引脚、GATE引脚、VCC引脚、和GND引脚。其中，COMP引脚用于连接低通滤波单元，便于确保控制器中的Vcomp基本稳定。CS引脚与输出驱动装置和开关装置衔接处相连以获取第二采样信号，其中，根据芯片中的电路结构，所述第二采样信号也可以是第一采样信号。GATE引脚连接开关装置中开关电路的栅极，用于对开关电路进行导通及断开控制。VCC引脚连接外部供电电源或外部电容，用于为LED控制芯片供电和基准电压源提供稳定电压。GND引脚用于接地或接浮地电压。其中，所述芯片还可以包含FB引脚。所述FB引脚用于连接负载侧的采样电路，以获取第一采样信号。

本申请虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本申请技术方案的保护范围。

Claims (20)

1.一种控制器，用于连接一开关装置，所述开关装置用于控制输入源向负载供电，其特征在于，包括：

检测单元，用于检测并生成反映负载侧供电的第一检测信号；

控制单元，与所述检测单元相连，用于基于所述第一检测信号控制所连接的开关装置自断开状态切换至导通状态的时间间隔，其中，所述时间间隔与经检测所述第一检测信号而确定的负载相关；

所述控制单元包括退磁结束检测模块和延时调节模块；所述退磁结束检测模块具有采样端，用于比较自所述采样端所获取的第二采样信号的电压与第二参考电压，并当所获取的电压达到所述第二参考电压时输出第二检测信号，所述采样端用于连接所述开关装置；所述延时调节模块与所述检测单元相连，用于当检测到使所述开关装置断开的控制信号时，基于所述第一检测信号设置一延时，并在延时结束时输出第三检测信号；

其中，当所述第一检测信号大于等于设定阈值时所述第三检测信号先于第二检测信号被输出，当所述第一检测信号小于所述设定阈值时所述第三检测信号后于第二检测信号被输出，所述控制单元根据所述第二检测信号和所述第三检测信号输出用于控制所述开关装置导通的控制信号。

2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述检测单元包括误差放大电路，其第一输入端连接第一参考电压，第二输入端接收采集自所述控制器的外围电路中的第一采样信号，以及输出端输出经由所述误差放大电路检测的第一检测信号。

3.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述延时调节模块包括包含电容的计时电路，其中一输入端与所述检测单元相连，用于根据所述第一检测信号在所述计时电路中所产生的电流向所述电容充电进行计时，当所述电容电压达到预设第三参考电压时输出第三检测信号。

4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述计时电路包括：

至少一级运算放大器，用于将所述第一检测信号进行放大；

电流镜，输入端与所述运算放大器的输出端相连，输出端连接所述电容；

比较器，第一输入端连接所述电流镜输出端，第二输入端连接第三参考电压，当基于所述电容充电而产生的电压达到所述第三参考电压时，输出第三检测信号；

计时复位器，跨接在所述电容两侧，用于在一次计时结束后泄放所述电容中的电荷以复位所述计时电路。

5.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，还包括：

强制信号发生单元，与所述控制单元相连，用于基于检测到使所连接开关装置断开的控制信号开始进行输出强制信号的计时，以及基于检测到使所连接开关装置导通的控制信号清除当前计时；

所述控制单元还用于基于所述强制信号控制所连接的开关装置自断开状态切换至导通状态。

6.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制单元还用于控制所连接的开关装置自导通状态切换至断开状态。

7.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制单元包括导通限制模块，用于当检测到使所述开关装置导通的控制信号时，基于所述第一检测信号计时所述开关装置的导通时长，并在导通计时结束时输出第四检测信号；其中，所述第四检测信号用于产生控制开关装置断开的控制信号。

8.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，所述导通限制模块包括：

斜波发生电路，与所述控制单元的输出端相连，用于当检测到使所述开关装置导通的控制信号时，产生一斜坡信号；

比较电路，其负输入端连接所述检测单元，正输入端连接所述斜波发生电路，以及输出端连接置位复位电路的其中一个输入端；所述比较电路用于当所述斜坡信号电压达到所述检测信号电压时控制计时结束并输出第四检测信号。

9.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制单元包括逻辑模块，包含多个输入端，用于对各所述输入端中的检测信号变化进行逻辑处理，并输出用于控制开关装置导通或断开的控制信号。

10.一种芯片，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一所述的控制器。

11.根据权利要求10所述的芯片，其特征在于，还包括与所述控制器相连的开关装置。

12.一种LED驱动系统，其特征在于，包括：

交直流转换装置；

开关装置，具有控制端且与所述交直流转换装置的直流输出端相连；

输出驱动装置，与所述开关装置连接，用于基于受控的能量变化向LED负载提供供电；

如权利要求1-9中任一所述的控制器，连接所述开关装置的控制端，检测并生成反映负载侧供电的第一检测信号，以及基于所述第一检测信号控制所述开关装置自断开状态切换至导通状态的时间间隔，其中，所述时间间隔与经检测所述第一检测信号而确定的负载相关。

13.一种开关控制方法，用于控制开关装置，其特征在于，包括：

采集负载的第一采样信号；

基于所采集的第一采样信号检测用于反映负载侧供电的第一检测信号；

基于第一检测信号控制所述开关装置自断开状态切换至导通状态的时间间隔，其中，所述时间间隔与经检测所述第一检测信号而确定的负载相关；所述基于第一检测信号控制所述开关装置自断开状态切换至导通状态的时间间隔的步骤包括：比较采集自开关装置的第二采样信号电压与第二参考电压，并当所获取的电压达到所述第二参考电压时输出第二检测信号；当检测到使所述开关装置断开的控制信号时，基于所述第一检测信号设置一延时，并在延时结束时输出第三检测信号；当所述第一检测信号大于等于设定阈值时所述第三检测信号先于第二检测信号被输出，当所述第一检测信号小于所述设定阈值时所述第三检测信号后于第二检测信号被输出；根据所述第二检测信号和所述第三检测信号输出用于控制所述开关装置导通的控制信号。

14.根据权利要求13所述的开关控制方法，其特征在于，所述采集负载的第一采样信号的步骤包括以下任一种：

采集向负载供电的电信号；

通过采样电阻采集自所述开关装置的第二采样信号，以所述第二采样信号作为所述第一采样信号；

采集负载的光强度信号。

15.根据权利要求13所述的开关控制方法，其特征在于，所述基于所采集的第一采样信号检测用于反映负载侧供电的第一检测信号的步骤包括通过检测所采集的第一采样信号的电压与预设第一参考电压的差分电压得到第一检测信号。

16.根据权利要求13所述的开关控制方法，其特征在于，所述基于第一检测信号设置一延时，并在延时结束时输出第三检测信号的步骤包括：

将所述第一检测信号转换成向电容充电的电流并向所述电容充电；

当所述电容电压达到预设第三参考电压时输出第三检测信号。

17.根据权利要求13所述的开关控制方法，其特征在于，所述根据所述第二检测信号和所述第三检测信号输出用于控制所述开关装置导通的控制信号的步骤包括：

基于预设的信号逻辑组合，检测用于接收第二检测信号和第三检测信号的端口处的信号变化，并在确定接收到所述第二检测信号和第三检测信号时向所述开关装置输出导通控制信号。

18.根据权利要求13所述的开关控制方法，其特征在于，还包括控制所述开关装置自导通状态切换至断开状态的步骤。

19.根据权利要求18所述的开关控制方法，其特征在于，所述控制开关装置自导通状态切换至断开状态的步骤包括当检测到使所述开关装置导通的控制信号时，基于所述第一检测信号计时所述开关装置的导通时长，并在计时结束时向所述开关装置输出断开控制信号。

20.根据权利要求19所述的开关控制方法，其特征在于，所述当检测到使开关装置导通的控制信号时，基于所述第一检测信号计时所述开关装置的导通时长，并在计时结束时向所述开关装置输出断开控制信号的步骤包括：

当检测到使所述开关装置导通的控制信号时，产生一斜坡信号；

当所述斜坡信号电压达到所述第一检测信号电压时控制导通计时结束并向所述开关装置输出断开控制信号。