CN112333894B - 调光控制电路和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种调光控制电路和方法。该调光控制电路包括：调光信号输入端口，可操作以从外部接收调光信号；电压钳位电路，可操作以通过对调光信号进行钳位处理产生钳位调光信号；滤波电路，可操作以通过对钳位调光信号进行滤波处理产生调光控制信号；以及调光放大器，可操作以通过根据调光控制信号的大小调节能够反映光源的亮度的反馈信号的大小来产生用以对光源的亮度进行控制的输出信号。根据本发明实施例的调光控制电路和方法可以通过同一调光信号输入端口接收不同模式的调光信号，并自适应地根据所接收的调光信号的类型进行调光控制，因此可以有效地减少集成电路应用的芯片引脚资源。

Description

调光控制电路和方法

技术领域

本发明涉及电路领域，更具体地涉及一种调光控制电路和方法。

背景技术

在控制光源的应用系统中，常常需要对光源的亮度进行控制。目前的调光控制电路主要采用脉冲宽度调制(PWM)信号或模拟电压信号来对光源的亮度进行控制。

图1示出了目前的调光控制电路100的示意图。如图1所示，目前的调光控制方式是调光控制电路100基于通过第一输入端口和第二输入端口进入其中的PWM调光信号和模拟电压调光信号来实现调光控制。

在图1所示的调光控制电路100中，电平转换电路102通过对模拟电压调光信号进行转换产生调光控制信号Vs，调光放大器106基于调光控制信号Vs进行模拟调光控制。由于基于PWM调光信号进行调光控制的方式会存在频闪问题，所以一般先将PWM调光信号转换为直流模拟信号再基于直流模拟信号进行模拟调光控制。具体地，PWM检测电路104通过对PWM调光信号进行转换产生与PWM调光信号相同占空比且固定高电平(电平为VH)的脉冲信号dimming，电阻R11和电容C11组成的滤波电路108通过对脉冲信号dimming进行滤波产生调光控制信号Vs，调光放大器106基于调光控制信号Vs进行模拟调光控制。

在图1所示的调光控制电路100中，调光放大器106通过根据调光控制信号Vs的大小调节输入其中的能够反映光源的亮度的反馈信号FB的大小来产生用以对光源的亮度进行控制的输出信号Vc，输出信号Vc经过脉冲宽度调制、脉冲频率调制(PFM)、或线性控制等闭环控制实现对光源的亮度的控制。

图1所示的调光控制电路100需要至少两个调光信号输入端口。对于包含调光控制功能的集成电路来说，更多的引脚资源将增加芯片成本和系统体积。

发明内容

鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提供了一种新颖的调光控制电路和方法。

根据本发明实施例的调光控制电路，包括：调光信号输入端口，可操作以从外部接收调光信号；电压钳位电路，可操作以通过对调光信号进行钳位处理产生钳位调光信号；滤波电路，可操作以通过对钳位调光信号进行滤波处理产生调光控制信号；以及调光放大器，可操作以通过根据调光控制信号的大小调节能够反映光源的亮度的反馈信号的大小来产生用以对光源的亮度进行控制的输出信号。

根据本发明实施例的调光控制方法，包括：通过调光信号输入端口从外部接收调光信号；通过对调光信号进行钳位处理产生钳位调光信号；通过对钳位调光信号进行滤波处理产生调光控制信号；以及通过根据调光控制信号的大小调节能够反映光源的亮度的反馈信号的大小来产生用以对光源的亮度进行控制的输出信号。

根据本发明实施例的调光控制电路和方法可以通过同一调光信号输入端口接收不同模式的调光信号，并自适应地根据所接收的调光信号的类型进行调光控制，因此可以有效地减少集成电路应用中的芯片引脚资源。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：

图1示出了目前的调光控制电路的示意图；

图2示出了根据本发明实施例的调光控制电路的示意图；

图3A示出了当调光信号V_DIM为PWM调光信号时，调光控制信号Vs与调光信号V_DIM的占空比的关系；

图3B示出了当调光信号V_DIM为模拟电压调光信号时，调光控制信号Vs与调光信号V_DIM的关系；

图4A示出了图2所示的调光控制电路中的电压钳位电路的示例实现的示意图；

图4B示出了图2所示的调光控制电路中的电压钳位电路的另一示例实现的示意图；

图5示出了根据本发明另一实施例的调光控制电路的示意图；

图6示出了在调光信号V_DIM为模拟电压调光信号时图5所示的调光控制电路的调光特性曲线；

图7示出了根据本发明又一实施例的调光控制电路的示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

鉴于目前的调光控制电路存在的一个或多个问题，本发明提出了一种新颖的调光控制电路和方法。根据本发明实施例的调光控制电路和方法可以通过同一调光信号输入端口接收不同模式的调光信号，并自适应地根据所接收的调光信号的类型进行调光控制，因此可以有效地减少集成电路应用的芯片引脚资源。

图2示出了根据本发明实施例的调光控制电路200的示意图。如图2所示，调光控制电路200包括调光信号输入端口DIM、电压钳位电路202、滤波电路204(例如，由电阻R22和电容C21组成的RC滤波电路)、以及调光放大器206，其中：调光信号输入端口202可操作以从外部接收调光信号；电压钳位电路204可操作以通过对调光信号进行钳位处理产生钳位调光信号；滤波电路206可操作以通过对钳位调光信号进行滤波处理产生调光控制信号；调光放大器208可操作以通过根据调光控制信号的大小调节能够反映光源的亮度的反馈信号的大小来产生用以对光源的亮度进行控制的输出信号。

在一些实施例中，如图2所示，调光信号V_DIM通过调光信号输入端口DIM进入调光控制电路200；电压钳位电路202对调光信号V_DIM进行钳位处理以产生钳位调光信号Vcp；滤波电路204对钳位调光信号Vcp进行滤波处理以产生调光控制信号Vs；调光控制信号Vs输入到调光放大器206的正向输入端，调光放大器206根据调光控制信号Vs的大小调节输入其反向输入端的反馈信号FB的大小以产生输出信号Vc。这里，输出信号Vc经过PWM或PFM等闭环控制实现对光源的亮度的控制。

在一些实施例中，电压钳位电路202基于预设的钳位电压VH对调光信号V_DIM进行钳位处理，即在调光信号V_DIM高于钳位电压VH时将调光信号V_DIM钳位在钳位电压VH，使得钳位调光信号Vcp＝VH。当调光信号V_DIM为模拟电压调光信号时，Vs＝Vcp；当调光信号V_DIM为PWM调光信号时，Vs＝VH*Duty，其中，Duty是调光信号V_DIM的占空比。

在一些实施例中，当调光信号V_DIM为PWM调光信号时，调光信号V_DIM的逻辑高电平需要高于电压钳位电路202的钳位电压VH，此时调光控制信号Vs与调光信号V_DIM的占空比的关系如图3A所示。通过调节调光信号V_DIM的占空比即可调节调光控制信号Vs的大小，从而调整光源的亮度。

在一些实施例中，当调光信号V_DIM为模拟电压调光信号时，调光控制信号Vs与调光信号V_DIM的关系如图3B所示。当调光信号V_DIM高于钳位电压VH时，调光控制信号Vs被钳位在钳位电压VH。通过调节调光信号V_DIM的大小即可调节调光控制信号Vs的大小，从而调整光源的亮度。

图4A示出了图2所示的调光控制电路中的电压钳位电路的示例实现的示意图。在一些实施例中，如图4A所示，电压钳位电路202包括调整管M1、补偿电容C2、以及放大器Q3，电压钳位电路202的一端接钳位电压VH，一端接被钳位的电路节点。当调光信号V_DIM不高于钳位电压VH时，放大器Q3控制调整管M1处于关断状态，使得电压钳位电路202不工作，钳位调光信号Vcp等于调光信号V_DIM；当调光信号V_DIM高于钳位电压VH时，放大器Q3控制调整管M1处于导通状态，使得调光信号V_DIM被调整管M1下拉到钳位电压VH，从而使得钳位调光信号Vcp等于钳位电压VH，即实现电压钳位功能。补偿电容C2连接在调整管M1的栅极和漏极之间，用于维持电压钳位电路202的稳定性。

图4B示出了图2所示的调光控制电路中的电压钳位电路的另一示例实现的示意图。在一些实施例中，如图4B所示，电压钳位电路202包括电压比较器Q1、缓冲放大器Q2、以及开关K2；电压比较器Q1的反向输入端接钳位电压VH，正向输入端接调光信号输入端口DIM；缓冲放大器Q2的正向输入端接钳位电压VH，反向输入端接输出端，此时缓冲放大器Q3的输出电压为VH。当调光信号V_DIM不高于钳位电压VH时，电压比较器Q1控制开关K2与调光信号输入端口DIM连接，此时钳位调光信号Vcp等于调光信号V_DIM；当调光信号V_DIM高于钳位电压VH时，电压比较器Q1控制开关K2与缓冲放大器Q2的输出端连接，此时钳位调光信号Vcp＝VH，从而实现了电压钳位功能。

换句话说，电压比较器Q1可操作以在调光信号V_DIM高于钳位电压VH时控制开关K2与缓冲放大器Q2的输出端连接，使得钳位调光信号Vcp等于钳位电压VH；并且可操作以在调光信号V_DIM不高于钳位电压VH时控制开关K2与调光信号输入端口DIM连接，使得钳位调光信号Vcp等于调光信号V_DIM。

考虑到当调光信号V_DIM为PWM调光信号时，调光信号V_DIM的逻辑低电平较多时候不是理想的0V电平，例如，高于0V，这会导致调光控制信号Vs大于理想电压值VH*Duty。

图5示出了根据本发明另一实施例的调光控制电路300的示意图。图5所示的调光控制电路300与图2所示的调光控制电路200的不同在于，在被钳位的电路节点和滤波电路204之间接入了低电平控制电路302。低电平控制电路302包括电压比较器Q4和调整管M2。电压比较器Q4的正向输入端接参考电平VL(VL<VH)，反向输入端接钳位调光信号Vcp。当钳位调光信号Vcp不低于参考电平VL时，电压比较器Q4输出低电平以使调整管M2处于关断状态，钳位调光信号Vcp不受低电平控制电路302控制。当钳位调光信号Vcp低于参考电平VL时，电压比较器Q4输出高电平以使调整管M2处于导通状态，钳位调光信号Vcp被调整管M2下拉到0V。这样，当调光信号为PWM调光信号时，只要调光信号的低电平小于VL都可以产生理想的调光控制信号Vs＝VH*Duty。

图5所示的调光控制电路300会部分改变调光信号V_DIM为模拟电压调光信号时的调光特性。图6示出了当调光信号V_DIM为模拟电压调光信号时，图5所示的调光控制电路的调光特性曲线。如图6所示，在图5所示的调光控制电路300中，模拟调光范围在VL到VH之间。当调光信号V_DIM为PWM调光信号时，图5所示的调光控制电路300的调光特性与图2所示的调光控制电路200的调光特性相同，即如图3A所示。

图7示出了根据本发明又一实施例的调光控制电路400的示意图。图7所示的调光控制电路400与图5所示的调光控制电路300的不同在于，不包括滤波电路204，钳位调光信号Vcp直接进入调光放大器206的正向输入端，调光放大器206利用其自身特性(例如，采用跨导放大器结构以及等效的输出电容)和其补偿电容C71实现对钳位调光信号Vcp的滤波功能。即，调光放大器206的自身特性和补偿电容实现了通过对钳位调光信号Vcp进行滤波处理产生调光控制信号Vs的滤波电路。这里，调光放大器206的输出信号Vc经过PWM或PFM等闭环控制实现对光源的亮度的控制。

需要说明的是，调光信号V_DIM、钳位调光信号Vcp、调光控制信号Vs、反馈信号FB、以及输出信号Vc均为电压信号。

从以上描述可知，根据本发明实施例的调光控制方法包括：通过调光信号输入端口从外部接收调光信号；通过对调光信号进行钳位处理产生钳位调光信号；通过对钳位调光信号进行滤波处理产生调光控制信号；以及通过根据调光控制信号的大小调节能够反映光源的亮度的反馈信号的大小来产生用以对光源的亮度进行控制的输出信号。

根据本发明实施例的调光控制方法的其他方面与以上参考图2至图7描述的调光控制电路的相应方面相同或类似，所以这里不再赘述。

本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。

Claims (10)

1.一种调光控制电路，包括：

调光信号输入端口，可操作以从外部接收调光信号；

电压钳位电路，可操作以通过对所述调光信号进行钳位处理产生钳位调光信号；

滤波电路，可操作以通过对所述钳位调光信号进行滤波处理产生调光控制信号；以及

调光放大器，可操作以通过根据所述调光控制信号的大小调节能够反映光源的亮度的反馈信号的大小，来产生用以对所述光源的亮度进行控制的输出信号，其中：

当所述调光信号为模拟电压调光信号且不高于所述电压钳位电路的钳位电压时，所述钳位调光信号等于所述模拟电压调光信号，所述调光控制信号等于所述钳位调光信号，

当所述调光信号为脉冲宽度调制调光信号时，所述脉冲宽度调制调光信号的逻辑高电平需要高于所述钳位电压，并且所述调光控制信号等于所述钳位电压与所述脉冲宽度调制调光信号的占空比的乘积。

2.如权利要求1所述的调光控制电路，其中，所述电压钳位电路包括第一放大器和第一调整管，所述第一放大器可操作以在所述调光信号高于所述钳位电压时控制所述第一调整管处于导通状态，使得所述钳位调光信号等于所述钳位电压。

3.如权利要求2所述的调光控制电路，其中，所述第一放大器进一步可操作以在所述调光信号不高于所述钳位电压时控制所述第一调整管处于关断状态，使得所述钳位调光信号等于所述调光信号。

4.如权利要求1所述的调光控制电路，其中，所述电压钳位电路包括第一电压比较器、缓冲放大器、和开关，所述缓冲放大器的正向输入端接所述钳位电压，所述缓冲放大器的反向输入端和输出端连接，所述电压比较器可操作以在所述调光信号高于所述钳位电压时控制所述开关与所述缓冲放大器的输出端连接，使得所述钳位调光信号等于所述钳位电压。

5.如权利要求4所述的调光控制电路，其中，所述电压比较器进一步可操作以在所述调光信号不高于所述钳位电压时控制所述开关与所述调光信号输入端口连接，使得所述钳位调光信号等于所述调光信号。

6.如权利要求1所述的调光控制电路，其中，所述滤波电路是RC滤波电路。

7.如权利要求1所述的调光控制电路，其中，所述滤波电路是由所述调光放大器的自身特性和补偿电容实现的。

8.如权利要求1至7中任一项所述的调光控制电路，进一步包括：

低电平控制电路，可操作以在所述钳位调光信号低于参考电平时将所述钳位调光信号下拉到0V。

9.如权利要求8所述的调光控制电路，其中，所述低电平控制电路包括第二电压比较器和第二调整管，所述第二电压比较器可操作以在所述钳位调光信号低于所述参考电平时控制所述第二调整管处于导通状态，使得所述钳位调光信号被所述第二调整管下拉到0V。

10.一种调光控制方法，包括：

通过调光信号输入端口从外部接收调光信号；

通过对所述调光信号进行钳位处理产生钳位调光信号；

通过对所述钳位调光信号进行滤波处理产生调光控制信号；以及

通过根据所述调光控制信号的大小调节能够反映光源的亮度的反馈信号的大小来产生用以对所述光源的亮度进行控制的输出信号，其中：

当所述调光信号为模拟电压调光信号且不高于电压钳位电路的钳位电压时，所述钳位调光信号等于所述模拟电压调光信号，所述调光控制信号等于所述钳位调光信号，

当所述调光信号为脉冲宽度调制调光信号时，所述脉冲宽度调制调光信号的逻辑高电平需要高于所述钳位电压，并且所述调光控制信号等于所述钳位电压与所述脉冲宽度调制调光信号的占空比的乘积。

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