CN113873719B - 一种调光控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调光控制电路，包括采样模块、退磁检测模块、积分调制模块及逻辑控制模块，其中，采样模块采样到的采样电压，相当于是对LED灯的电流进行采样，将其反馈至积分调制模块以进行闭环调节。也即，通过本申请中的调光控制电路可以对电感上的平均电流进行闭环调节，相当于对LED灯上的平均电流进行闭环调节，以使LED灯上的平均电流稳定在目标电流，从而实现对LED灯亮度的稳定调节。此外，本申请中的调光控制电路可以避免单纯的增大或者减小PWM信号的占空比，以控制开关管的导通时间带来的频闪和死区的问题，积分时也不需要使用ADC电路和DAC电路，在一定程度上降低了电路的成本。

Description

一种调光控制电路

技术领域

本发明涉及LED灯控制领域，特别是涉及一种调光控制电路。

背景技术

随着科技发展，生活水平不断提高，对于照明的需求逐渐增多，需求不仅仅是最原始的开关点亮，还需要实现对LED(light-emitting diode，发光二极管)灯亮度的动态调节，那么如何提供一种调光控制电路，以实现对LED灯亮度的可靠控制是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种调光控制电路，可以避免单纯的增大或者减小PWM信号的占空比，以控制开关管的导通时间带来的频闪和死区的问题，积分时也不需要使用ADC电路和DAC电路，在一定程度上降低了电路的成本。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种调光控制电路，应用于LED灯驱动系统，所述驱动系统还包括二极管、电感、第一电容、开关管和采样电阻，其中，采样电阻的第一端接地，所述采样电阻的第二端与所述开关管的第一端连接，所述开关管的第二端分别与所述电感的第一端及所述二极管的阳极连接，所述二极管的阴极分别与电源、所述第一电容的第一端及所述LED灯的第一端连接，所述电感的第二端分别与所述第一电容的第二端及所述LED灯的第二端连接，所述电路包括采样模块、退磁检测模块、积分调制模块及逻辑控制模块；

所述采样模块的输入端与所述采样电阻的第二端连接，所述采样模块的输出端与所述积分调制模块的第一输入端连接，所述退磁检测模块的输出端与所述积分调制模块的第二输入端连接，所述积分调制模块的第三输入端与信号输出装置的输出端连接，所述逻辑控制模块的输出端分别与所述开关管的控制端及所述积分调制模块的第四输入端连接，所述积分调制模块的输出端与所述逻辑控制模块的输入端连接；

所述采样模块，用于采集所述采样电阻的第二端的电压，得到采样电压；

所述退磁检测模块，用于检测所述电感上的电流，并在所述电感上的电流为零时输出退磁结束脉冲信号；

所述积分调制模块，用于基于所述信号输出装置输出的控制信号、所述采样电压、所述退磁结束脉冲信号及当前PWM信号输出下一PWM信号的起始信号及结束信号；

所述逻辑控制模块，用于在系统上电时输出初始PWM信号，并在系统上电后基于所述起始信号和所述结束信号生成第一PWM信号，以对所述开关管进行控制，以使所述LED灯的平均电流稳定在与所述控制信号对应的目标电流。

优选地，基于所述起始信号和所述结束信号生成第一PWM信号，包括：

在接收到所述起始信号时，输出第一电平，并在接收到所述结束信号时，输出与所述第一电平相反的第二电平；

所述第一PWM信号的周期为当前起始信号与下一个起始信号之间的时间段。

优选地，所述积分调制模块包括差值积分模块、频率调制模块及幅度调制模块；

所述差值积分模块的第i输入端为所述积分调制模块的第i输入端，1≤i≤4，且i为整数，所述频率调制模块的输入端与所述差值积分模块的第一输出端连接，所述幅度调制模块的输入端与所述差值积分模块的第二输出端连接，所述频率调制模块的输出端为所述积分调制模块的第一输出端，所述幅度调制模块的输出端为所述积分调制模块的第二输出端；

所述差值积分模块用于基于所述退磁结束脉冲信号及所述第一PWM信号生成电感电流非零信号，并基于所述退磁结束脉冲信号、所述第一PWM信号、所述控制信号及所述采样电压的最大值生成积分电压；

所述频率调制模块，用于基于所述电感电流非零信号及积分电压生成起始信号，以使所述逻辑控制模块基于所述起始信号对所述第一PWM信号的频率进行调节，所述第一PWM信号的频率与所述LED灯的亮度呈正相关；

所述幅度调制模块，用于基于所述积分电压和采样电压生成结束信号，以对所述LED灯上的峰值电流进行调节，以使所述LED灯的平均电流稳定在与所述控制信号对应的目标电流。

优选地，所述积分调制模块还包括滤波模块，所述滤波模块设置于所述差值积分模块的第二输出端与所述幅度调制模块的输入端之间，用于滤除所述积分电压中的高频分量。

优选地，所述积分调制模块还包括钳位电路，所述钳位电路设置于所述滤波模块与所述幅度调制模块的输入端之间，用于将所述积分电压钳位在预设范围内。

优选地，所述信号输出装置输出的控制信号为第二PWM信号；

所述差值积分模块包括第一跨导放大器、第二跨导放大器、第一开关、第二开关、RS触发器及积分电容；

所述第一跨导放大器的输出端与所述第一开关的第一端连接，所述第一跨导放大器的输入端输入基准电压，所述第二跨导放大器的输出端与所述第二开关的第一端连接，所述第一开关的第二端分别与所述第二开关的第二端及所述积分电容的第一端连接，并作为所述差值积分模块的第二输出端，所述积分电容的第二端接地，所述第二跨导放大器的输入端为所述差值积分模块的第一输入端，所述RS触发器的R引脚为所述差值积分模块的第二输入端，所述第一开关的控制端为所述差值积分控制模块的第三输入端，所述RS触发器的S引脚为所述差值积分模块的第四输入端，所述RS触发器的Q引脚与所述第二开关的控制端连接，并作为所述差值积分模块的第一输出端；

所述第一开关，用于基于所述第二PWM信号动作，以使所述积分电容的充电电流为所述目标电流；

所述第二开关，用于基于所述电感电流非零信号动作，以使所述积分电容的放电电流等于所述充电电流。

优选地，所述信号输出装置输出的控制信号包括模拟电压信号及第三PWM信号；

所述第一跨导放大器的输出端与所述第一开关的第一端连接，所述第一跨导放大器的输入端与所述信号输出装置中输出所述模拟电压信号的第一输出端连接，所述第二跨导放大器的输出端与所述第二开关的第一端连接，所述第一开关的第二端分别与所述第二开关的第二端及所述积分电容的第一端连接，并作为所述差值积分模块的第二输出端，所述积分电容的第二端接地，所述第二跨导放大器的输入端为所述差值积分模块的第一输入端，所述RS触发器的R引脚为所述差值积分模块的第二输入端，所述第一开关的控制端与所述信号输出装置中输出所述第三PWM信号的第二输出端连接，所述RS触发器的S引脚为所述差值积分模块的第四输入端，所述RS触发器的Q引脚与所述第二开关的控制端连接，并作为所述差值积分模块的第一输出端；

所述第一开关，用于在所述模拟电压信号变化时闭合，并在所述模拟电压信号不变时，基于所述第三PWM信号动作，以使所述积分电容的充电电流为所述目标电流；

所述第二开关，用于基于所述电感电流非零信号动作，以使所述积分电容的充电电流等于所述充电电流。

优选地，所述幅度调制模块包括运算放大器、第一比较模块和上沿屏蔽电路；

所述运算放大器的输入端与所述幅度调制模块的输出端连接，所述运算放大器的输出端与所述第一比较模块的输入负端连接，所述第一比较模块的输入正端与所述采样模块的输出端连接，所述第一比较模块的输出端与所述上沿屏蔽电路的输入端连接，所述上沿屏蔽电路的输出端为所述上沿屏蔽电路的输出端；

所述运算放大器，用于将所述积分电压放大或缩小；

所述第一比较模块，用于在自身输入正端的采样电压大于自身输入负端的电压时，输出所述结束信号，以对所述LED灯上的峰值电流进行控制，以控制所述LED灯的平均电流为所述目标电流；

所述上沿屏蔽电路，用于滤除所述采样电压上的毛刺信号。

优选地，所述频率调制模块包括第四开关、第五开关、第六开关、第三电容、第四电容、第二比较模块、逻辑模块及时钟逻辑控制模块；

所述第四开关的第一端输入基准电压，所述第四开关的第二端分别与所述第六开关的第二端、所述第四电容的第一端及所述第二比较模块的输入正端连接，所述第四电容的第二端接地，所述第六开关的第一端分别与所述第五开关的第二端及所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端接地，所述第五开关的第一端输入所述预设范围的最小值，所述第二比较模块的输入负端为所述频率调制模块的输入端，所述第二比较模块的输出端与所述逻辑模块的第一输入端连接，所述逻辑模块的第二输出端与所述差值积分模块的第一输出端连接，所述逻辑模块的输出端为所述频率调制模块的输出端；

所述第四开关，用于在所述电感上的电流不为零时闭合，并在所述电感上电流为零时断开；

所述时钟逻辑控制模块，用于在所述第二比较模块的输入正端的电压大于所述输入负端的电压时，控制所述第五开关和第六开关动作，以使所述第三电容和第四电容的电荷共享，以使所述第二比较模块的输入正端的电压在预设时间后小于所述输入负端的电压；

所述第二比较模块，用于在自身的输入正端的电压小于自身的输入负端的电压时，输出低电平信号；

所述逻辑模块，用于所述电感上的电流为零，且接收到所述低电平信号时，输出所述起始信号。

本申请提供了一种调光控制电路，包括采样模块、退磁检测模块、积分调制模块及逻辑控制模块，其中，采样模块采样到的采样电压，相当于是对LED灯的电流进行采样，将其反馈至积分调制模块以进行闭环调节。也即，通过本申请中的调光控制电路可以对电感上的平均电流进行闭环调节，相当于对LED灯上的平均电流进行闭环调节，以使LED灯上的平均电流稳定在目标电流，从而实现对LED灯亮度的稳定调节。此外，本申请中的调光控制电路可以避免单纯的增大或者减小PWM信号的占空比，以控制开关管的导通时间带来的频闪和死区的问题，积分时也不需要使用ADC电路和DAC电路，在一定程度上降低了电路的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种LED灯驱动系统的结构示意图；

图2为本发明提供的一种调光控制电路的结构示意图；

图3为本发明提供的另一种调光控制电路的结构框图；

图4为本发明提供的一种积分调制模块的具体实现示意图；

图5为本发明提供的第一个时序示意图；

图6为本发明提供的第二个时序示意图；

图7为本发明提供的第一种差值积分模块的具体实现示意图；

图8为本发明提供的第二种差值积分模块的具体实现示意图；

图9为本发明提供的滤波模块和钳位电路的结构示意图；

图10为本发明提供的一种幅度调制模块的具体实现示意图；

图11为本发明提供的一种频率调制模块的结构示意图；

图12为本发明提供的频率调制模块对应的第一时序图；

图13为本发明提供的频率调制模块对应的第二时序图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种调光控制电路，可以避免单纯的增大或者减小PWM信号的占空比，以控制开关管的导通时间带来的频闪和死区的问题，积分时也不需要使用ADC电路和DAC电路，在一定程度上降低了电路的成本。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1和图2，图1为本发明提供的一种LED灯驱动系统的结构示意图，图2为本发明提供的一种调光控制电路的结构示意图，该电路应用于LED灯驱动系统，驱动系统还包括二极管D1、电感L1、第一电容C1、开关管M1和采样电阻R1，其中，采样电阻R1的第一端接地，采样电阻R1的第二端与开关管M1的第一端连接，开关管M1的第二端分别与电感L1的第一端及二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极分别与电源、第一电容C1的第一端及LED灯的第一端连接，电感L1的第二端分别与第一电容C1的第二端及LED灯的第二端连接，电路包括采样模块200、退磁检测模块600、积分调制模块300及逻辑控制模块400；

采样模块200的输入端与采样电阻R1的第二端连接，采样模块200的输出端与积分调制模块300的第一输入端连接，退磁检测模块600的输出端与积分调制模块300的第二输入端连接，积分调制模块300的第三输入端与信号输出装置U1的输出端连接，逻辑控制模块400的输出端分别与开关管M1的控制端及积分调制模块300的第四输入端连接，积分调制模块300的输出端与逻辑控制模块400的输入端连接；

采样模块200，用于采集采样电阻R1的第二端的电压，得到采样电压；

退磁检测模块600，用于检测电感L1上的电流，并在电感L1上的电流为零时输出退磁结束脉冲信号；

积分调制模块300，用于基于信号输出装置U1输出的控制信号、采样电压、退磁结束脉冲信号及当前PWM（Pulse width modulation，脉宽调制信号）信号输出下一PWM信号的起始信号及结束信号；

逻辑控制模块400，用于在系统上电时输出初始PWM信号，并在系统上电后基于起始信号和结束信号生成第一PWM信号，以对开关管M1进行控制，以使LED灯的平均电流稳定在与控制信号对应的目标电流。

考虑到用户对LED灯的需求越来越大，从原有的简单控制LED灯点亮和关闭到如今还需要对LED灯的亮度进行调节，因此，提供一种能够对LED灯的亮度进行可靠调节的电路以对LED灯的亮度进行可靠的调节是十分重要的。

因此，本申请提供了一种调光控制电路，具体地，在描述本申请中的调光控制电路之前，先对调光控制电路应用的LED灯驱动系统进行描述，以便于理解。如图1。该系统包括信号输出装置U1、LED驱动芯片U2、LED灯、C1、L1、D1、M1和R1。LED驱动芯片U2通过DIM脚接收来自信号输出装置U1输出的控制信号，并通过采样模块200采集R1第二端的采样电压，以闭环控制M1的导通和关断，以使流过LED负载的电流恒定在与控制信号对应的目标电流的效果。具体以M1的单个开关周期的电流流向，且以M1为NMOS（Negative-Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，N沟道-金氧半场效晶体管）为例。M1导通时，M1的Drain端电压接近“地”电位，电流从输入电压Vin经过LED灯和C1流过电感L1，L1和LED灯上电流逐渐增大，此时D1反向截止，所以电流经过M1和R1，流向“地”；M1关断时，L1上的电感L1电流经过D1流向输入Vin，以实现续流，电感L1和LED灯上的电流逐渐减小。由于C1不消耗平均电流，因此流过L1的平均电流就基本等同于流过LED灯的平均电流。因此，只需要控制使电感L1上的平均电流稳定在目标电流即可。

具体请参照图2和图3，图3为本发明提供的另一种调光控制电路的结构框图，本申请中的调光控制电路包括采样模块200、退磁检测模块600、积分调制模块300及逻辑控制模块400。其中，采样模块200的作用是对系统中的R1的第二端的电压进行采样，得到采样电压CS（此处的采样电压间接反映电感L1上的电流），其中，采样电压的峰值为Vcs_sp（此处间接获取到电感L1上的峰值电流）；退磁检测模块600的作用是检测电感L1上的电流，并在电感L1上的电流为零时，输出退磁结束脉冲信号ZCD，以便积分调制模块300基于此信号做闭环调节，以便使电感L1或LED灯上的平均电流为目标电流；积分调制模块300的作用是根据控制信号Dim_ctr、采样电压、退磁结束脉冲信号ZCD 及逻辑控制模块400输出的当前PWM信号生成下一PWM信号的起始信号PWM_set和结束信号PWM_rst，以使逻辑控制模块400基于起始信号PWM_set和结束信号PWM_rst生成下一个PWM信号，此PWM信号用于驱动M1，控制M1导通和关断，以实现对LED灯或电感L1电流的闭环调节。

此外，具体地，如图3所示，在信号输出装置U1输出的是与控制信号对应的DIM信号时，本申请中调光控制电路可以但不限于还包括调光接口接收模块100，用于将Dim信号转换为控制信号Dim_ctr。此外，在对M1进行驱动时，可以是逻辑控制模块400输出的第一PWM信号直接驱动的，也可以还包括一个驱动模块500，用于将逻辑控制模块400输出的第一PWM信号转换为实际的驱动信号GATE，以实现对M1的驱动。此时，本申请中的退磁检测模块600对电感L1上的电流的检测以输出退磁结束脉冲信号的具体实现方式可以但不限于是基于驱动模块500输出的驱动信号生成的退磁结束脉冲信号。

由于本申请中的积分调制模块300基于逻辑控制模块400输出的第一PWM信号生成起始信号和结束信号，逻辑控制模块400又基于起始信号和结束信号生成第一PWM信号，在系统刚上电时，积分调制模块300无法输出起始信号和结束信号，因此，本申请中的逻辑控制模块400在系统上电时，会输出一个初始PWM信号，然后积分调制模块300再基于此初始PWM信号进行闭环调制，以使逻辑调制模块可以输出第一PWM信号。

作为一种优选的实施例，基于起始信号和结束信号生成第一PWM信号，包括：

在接收到起始信号时，输出第一电平，并在接收到结束信号时，输出与第一电平相反的第二电平；

第一PWM信号的周期为当前起始信号与下一个起始信号之间的时间段。

需要说明的是，本申请中的基于起始信号和结束信号生成第一PWM信号的方式可以但不限于是：在接收到起始信号时，输出第一电平，并在接收到结束信号时，输出与第一电平相反的第二电平。具体地，以M1为高电平控制导通的开关管M1为例，可以是在接收到起始信号时输出高电平，以控制M1导通，并在接收到结束信号时，控制M1截止，通过控制M1导通和截止的时间，控制电感L1上的平均电流，进而控制LED灯上的平均电流。

其中，以上只是本申请的一个具体实施例，本申请中的M1也可以是低电平控制导通的开关管M1，对应的时序图也不限于上述举例，本申请在此不做特别的限定。

综上，通过本申请中的调光控制电路可以对LED灯上的平均电流进行闭环调节，以使LED灯上的平均电流稳定在目标电流，从而实现对LED灯亮度的稳定调节。此外，本申请中的闭环调节可以避免单纯使用PWM信号调光方式（通过单纯的增大或者减小PWM信号的占空比以控制M1的导通时间带来的频闪和死区的问题）。也不需要使用ADC电路和DAC电路，在一定程度上降低了电路的成本。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，积分调制模块300包括差值积分模块310、频率调制模块340及幅度调制模块350；

差值积分模块310的第i输入端为积分调制模块300的第i输入端，1≤i≤4，且i为整数，频率调制模块340的输入端与差值积分模块310的第一输出端连接，幅度调制模块350的输入端与差值积分模块310的第二输出端连接，频率调制模块340的输出端为积分调制模块300的第一输出端，幅度调制模块350的输出端为积分调制模块300的第二输出端；

差值积分模块310用于基于退磁结束脉冲信号及第一PWM信号生成电感电流非零信号，并基于退磁结束脉冲信号、第一PWM信号、电感电流非零信号控制信号及采样电压的最大值生成积分电压；

频率调制模块340，用于基于电感电流非零信号及积分电压生成起始信号，以使逻辑控制模块400基于起始信号对第一PWM信号的频率进行调节，第一PWM信号的频率与LED灯的亮度呈正相关；

幅度调制模块350，用于基于积分电压和采样电压生成结束信号，以对LED灯上的峰值电流进行调节，以使LED灯的平均电流稳定在与控制信号对应的目标电流。

具体地，本实施例旨在提供一种积分调制模块300的具体实现方式，具体请参照图4，图4为本发明提供的一种积分调制模块的具体实现示意图。本实施例中的积分调制模块300包括差值积分模块310、幅度调制模块350及频率调制模块340。差值积分模块310接收逻辑控制模块400输出的第一PWM信号或初始PWM信号、和退磁检测模块600输出的退磁结束脉冲信号，产生电感L1电流非0信号TIL；利用TIL对信号输出装置U1输出的控制信号Dim_ctr和采样模块200输出的采样电压的最大值Vcs_sp处理，并得到积分电压Vint。幅度调制模块350接收Vint和采样电压，产生开关管M1驱动信号的结束信号PWM_rst。频率调制模块340根据来自差值积分模块310的信号TIL和Vint产生开关管M1驱动信号的起始信号PWM_set。

请参照图5，图5为本发明提供的第一个时序示意图，如图5，CS为采样电压，IL为电感L1上的电流，PWM_rst为结束信号，PWM_set为起始信号，ZCD为退磁结束脉冲信号，表示电感L1上的电流为零。逻辑控制模块400产生第一PWM信号，控制开关管M1导通，电感L1电流IL及采样电压CS从0开始增加；积分调制模块300基于采样电压CS和Dim_ctr产生第一PWM结束信号PWM_rst进而控制开关管M1关断，采样电压达到峰值电压，电感L1上的电流达到峰值电流，并在PWM信号为低电平后，M1持续截止，采样电压为零，因为R1上没有电流通过；电感L1上的电流由于续流二极管D1D1的作用逐渐减小，也即电感L1电流IL开始下降；当电感L1电流下降到0，退磁检测模块600产生退磁结束脉冲信号ZCD，经积分调制模块300产生第一PWM触发信号PWM_set，开启下一工作周期。具体通过控制第一PWM信号高电平和低电平的时间，进而控制M1导通和截止的时间，以控制IL的大小，使IL的平均电流为目标电压。

请参照图6，图6为本发明提供的第二个时序示意图，图6中，Vcs_sp为采样电压最大值，TIL表示电感电流非零信号，具体在电感L1电流不为零时为高电平，在电感L1电流为零时为低电平。如前述所述，LED负载平均电流基本等同于电感L1平均电流，因此，只要控制电感L1平均电流IL_avg恒定在目标电流即可。通过图6可以得到，电感L1上的平均电流的计算公式为：IL_avg=1/2*（Vcs_sp/R1）*TL/Tsw。

作为一种优选的实施例，信号输出装置U1输出的控制信号为第二PWM信号；

差值积分模块310包括第一跨导放大器OTA1、第二跨导放大器OTA2、第一开关S1、第二开关S2、RS触发器及积分电容；

第一跨导放大器OTA1的输出端与第一开关S1的第一端连接，第一跨导放大器OTA1的输入端输入基准电压，第二跨导放大器OTA2的输出端与第二开关S2的第一端连接，第一开关S1的第二端分别与第二开关S2的第二端及积分电容的第一端连接，并作为差值积分模块310的第二输出端，积分电容的第二端接地，第二跨导放大器OTA2的输入端为差值积分模块310的第一输入端，RS触发器的R引脚为差值积分模块310的第二输入端，第一开关S1的控制端为差值积分控制模块的第三输入端，RS触发器的S引脚为差值积分模块310的第四输入端，RS触发器的Q引脚与第二开关S2的控制端连接，并作为差值积分模块310的第一输出端；

第一开关S1，用于基于第二PWM信号动作，以使积分电容的充电电流为目标电流；

第二开关S2，用于基于电感电流非零信号动作，以使积分电容的放电电流等于充电电流。

请参照图7，图7为本发明提供的第一种差值积分模块的具体实现示意图，包括增益为Gm的跨导放大器OTA1和OTA2，开关S1和S2以及RS触发器。RS触发器接收来自逻辑控制模块400的第一PWM信号和来自退磁检测模块600的ZCD产生电感电流非零信号TIL。Vref_cc为恒流电压基准信号，经过OTA1产生基准电流Iref；DPWM1信号来自信号输出装置U1输出的控制信号，也即第二PWM信号，第二PWM信号的占空比表征调光亮度的百分比，DPWM1控制充电开关S1，假设DPWM1的占空比为Ddim，则平均充电电流Icha=Vref_cc*Gm*Ddim，其中，充电电流表征调光的目标电流。 Vcs_sp通过OTA2产生电流Ics，TIL控制放电开关S2，则平均放电电流Idis=Vcs_sp*Gm* TL/Tsw，其中，放电电流表征LED灯上的电流。因此，若控制LED灯的亮度稳定在目标电流，则需要控制平均充电电流与平均放电电流相同即可，即有平均电感L1电流IL_avg=1/2*（Vref_cc/R1）*Ddim。只需要通过调整第二PWM信号的占空比以使平均电流维持在目标电流Iref即可。

作为一种优选的实施例，信号输出装置U1输出的控制信号包括模拟电压信号及第三PWM信号；

第一跨导放大器OTA1的输出端与第一开关S1的第一端连接，第一跨导放大器OTA1的输入端与信号输出装置U1中输出模拟电压信号的第一输出端连接，第二跨导放大器OTA2的输出端与第二开关S2的第一端连接，第一开关S1的第二端分别与第二开关S2的第二端及积分电容的第一端连接，并作为差值积分模块310的第二输出端，积分电容的第二端接地，第二跨导放大器OTA2的输入端为差值积分模块310的第一输入端，RS触发器的R引脚为差值积分模块310的第二输入端，第一开关S1的控制端与信号输出装置U1中输出第三PWM信号的第二输出端连接，RS触发器的S引脚为差值积分模块310的第四输入端，RS触发器的Q引脚与第二开关S2的控制端连接，并作为差值积分模块310的第一输出端；

第一开关S1，用于在模拟电压信号变化时闭合，并在模拟电压信号不变时，基于第三PWM信号动作，以使积分电容的充电电流为目标电流；

第二开关S2，用于基于电感电流非零信号动作，以使积分电容的充电电流等于充电电流。

请参照图8，图8为本发明提供的第二种差值积分模块的具体实现示意图，与图7所述电路差异在于信号输出装置U1产生的控制信号为2路控制信号，分别为模拟电压信号Vdim和第三PWM信号DPWM2。此时，具体地，在模拟电压较大时，DPWM2的占空比为1，也即S1处于导通的状态，通过调节模拟电压信号以调节Cint的充电电流，在模拟电压较小时，使模拟电压信号固定在一个固定值作为基准电压（与图7中的Vref_cc的作用相同），此时，与图7一样，通过调节第三PWM信号的占空比调节平均充电电流，假设，第三PWM信号的占空比为Ddim2，则有Vdim*Ddim2=Vref_cc*Ddim。

作为一种优选的实施例，积分调制模块300还包括滤波模块320，滤波模块320设置于差值积分模块310的第二输出端与幅度调制模块350的输入端之间，用于滤除积分电压中的高频分量。

具体地，为了进一步提高对LED灯调光的可靠性，本申请中还设置了滤波模块320，用于滤除Vint中的高频分量，保证系统输出电流稳定。具体地，请参照图9，图9为本发明提供的滤波模块和钳位电路的结构示意图。其中，滤波模块320采用RC滤波电路（R2和C2），此外，滤波模块320还包括开关S3和滤波时钟产生电路321，滤波模块320接收来自差值积分模块310的TIL信号，产生采样脉冲clk_int，控制开关S3对积分信号Vint采样，并经过R2和C2组成的RC滤波得到滤波后电压Vcomp。

可见，通过本申请中的方式，可以滤除积分后的电压中的高频分量，保证系统输出电流稳定，提高调光控制电路的可靠性。

作为一种优选的实施例，积分调制模块300还包括钳位电路330，钳位电路330设置于滤波模块320与幅度调制模块350的输入端之间，用于将积分电压钳位在预设范围内。

此外，考虑到积分后的电压可能会过大，可能会超过后级模块可以处理的电压的最大值，从而造成后级模块损坏；又或者，考虑到积分后的电压可能会过小，从而使后级模块可能不能正常运行。因此，本申请中还设置了钳位电路330，用于将积分后的电压钳位在一个预设范围内，以使后级模块可以正常处理。

具体地，请参照图9，将滤波模块320输出的Vcomp经过钳位电路330与最高钳位信号Vch（预设范围的最大值）和最低钳位信号Vcl（预设范围的最小值）作比较，得到信号Vcomp_clp，具体地，钳位运算逻辑为：Vcomp > Vch时，Vcomp_clp = Vch；Vch > Vcomp>Vcl时，Vcomp_clp = Vcomp；Vcomp < Vcl时，Vcomp_clp = Vcl。

通过实施例的方式，可以将积分后的电压钳位在一个预设范围内，以使后级模块可以基于此预设范围内的电压对LED灯进行调光，提高调光的准确性和可靠性。

作为一种优选的实施例，幅度调制模块350包括运算放大器AMP、第一比较模块和上沿屏蔽电路；

运算放大器AMP的输入端与幅度调制模块350的输出端连接，运算放大器AMP的输出端与第一比较模块的输入负端连接，第一比较模块的输入正端与采样模块200的输出端连接，第一比较模块的输出端与上沿屏蔽电路的输入端连接，上沿屏蔽电路的输出端为上沿屏蔽电路的输出端；

运算放大器AMP，用于将积分电压放大或缩小；

第一比较模块，用于在自身输入正端的采样电压大于自身输入负端的电压时，输出结束信号，以对LED灯上的峰值电流进行控制，以控制LED灯的平均电流为目标电流；

上沿屏蔽电路，用于滤除采样电压上的毛刺信号。

具体地，本实施例旨在提供一种幅度调制模块350的具体实现方式，请参照图10，图10为本发明提供的一种幅度调制模块的具体实现示意图。其中，包括增益为1/k的运放AMP，第一比较模块CMP1（电压比较器）和上沿屏蔽电路。具体地，在上述实施例的基础上，AMP输入来自钳位电路330输出的信号Vcomp_clp（用作对电感L1电流的峰值进行控制的信号），输出信号Vpk，即Vpk = Vcomp_clp/k（为了进行电压转换，以将积分后的通过放大或者缩小使其落在合适范围内，以保证后端CMP1和上沿屏蔽电路可以基于AMP输出的电压输出可靠的结束信号）。CMP1输入来自CS管脚信号（采样电压CS）和Vpk，输出ocp信号（将Vpk与CS比较，是为了防止Vpk大于CS，从而防止电感L1上的电流过大），再经上沿屏蔽电路（用于滤除采样电压中的毛刺，起到滤波的作用）得到信号PWM_rst，此时，逻辑控制模块400基于PWM_rst停止输出高电平，也即M1截止。其中，需要说明的是，由于Vcomp为Vch~Vc1中的电压值，因此，Vpk最大值为Vch/k，Vpk最小值为Vcl/k。

综上，通过本申请中的方式，可以实现对电感L1电流的峰值进行调节，从而实现对电感L1上的平均电流进行调节，进而实现对LED灯上的平均电流的调节，进而实现对LED灯的亮度的调节。

作为一种优选的实施例，频率调制模块340包括第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第三电容C3、第四电容C4、第二比较模块、逻辑模块及时钟逻辑控制模块341逻辑控制模块400；

第四开关S4的第一端输入基准电压，第四开关S4的第二端分别与第六开关S6的第二端、第四电容C4的第一端及第二比较模块的输入正端连接，第四电容C4的第二端接地，第六开关S6的第一端分别与第五开关S5的第二端及第三电容C3的第一端连接，第三电容C3的第二端接地，第五开关S5的第一端输入预设范围的最小值，第二比较模块的输入负端为频率调制模块340的输入端，第二比较模块的输出端与逻辑模块的第一输入端连接，逻辑模块的第二输出端与差值积分模块310的第一输出端连接，逻辑模块的输出端为频率调制模块340的输出端；

第四开关S4，用于在电感L1上的电流不为零时闭合，并在电感L1上电流为零时断开；

时钟逻辑控制模块341逻辑控制模块400，用于在第二比较模块的输入正端的电压大于输入负端的电压时，控制第五开关S5和第六开关S6动作，以使第三电容C3和第四电容C4的电荷共享，以使第二比较模块的输入正端的电压在预设时间后小于输入负端的电压；

第二比较模块，用于在自身的输入正端的电压小于自身的输入负端的电压时，输出低电平信号；

逻辑模块，用于电感L1上的电流为零，且接收到低电平信号时，输出起始信号。

具体地，本实施例旨在提供一种频率调制模块340的具体实现方式，具体请参照图11、图12和图13，图11为本发明提供的一种频率调制模块的结构示意图，图12为本发明提供的频率调制模块对应的第一时序图，图13为本发明提供的频率调制模块对应的第二时序图。具体地，TIL控制S4，且S4连接基准电压Vrst和第二比较模块CMP的正输入端信号vpfm；时钟逻辑控制产生时钟信号ckb和ckd，其中，ckb控制S5连接信号Vcl和信号Vsh， ckd信号控制S6连接信号Vsh和信号vpfm；vpfm和Vcomp分别作为第二比较模块CMP2的“﹢（输入正端）”“-（输入负端）”输入信号；第二比较模块的输出和TIL作为或非门的两个输入，产生起始信号PWM_set。

如图12为Vcomp > Vrst时，频率调制模块340的相关信号示意图。此时，第二比较模块CMP2的输入正端小于输入负端，此时输出为低电平，此时，一旦电感L1电流下降为0（IL为零），触发TIL信号由高变低，此时，经过或非门，输出的PWM_set变为高，也即对应的第一PWM信号由低变高。

如图13为Vcomp < Vrst时，频率调制模块340的相关信号示意图。当电感L1电流不为0时（IL不为零），TIL为高，时钟逻辑控制输出信号ckd为低，控制S4和S5导通，S6断开，vpfm信号和Vrst信号相同，Vsh信号与Vcl信号相同。当电感L1电流下降到0，触发TIL信号由高变低，ckb和ckd信号分别控制开关S5和S6，使电容C3和C4不断进行电荷共享——S5导通时，C3上电压Vsh1 = Vcl，C4上电压为vpfm1；S6导通时，C4上电压vpfm2 = （vpfm1*C4+Vcl*C3）/（C3+C4）；ckd为分段变频开关信号——T1 -> T4变化过程中，ckd时钟频率随之降低，即vpfm的下降斜率降低，第一PWM信号的频率逐渐减小，IL减小，调节相同的变化量，所需要的时间越来越大，也即是，T4 ＞T3＞T2＞T1。直至vpfm下降至小于Vcomp时，第二比较模块CMP2输出低电平，此时输出起始信号PWM_set，下一周期开始。

综上，本申请中的频率控制模块主要是通过下一周期的第一PWM信号开始的时间，具体为通过延时调节第一PWM信号的周期/频率，以实现对电感L1上的平均电流进行调节，实现对LED灯亮度的调节。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种调光控制电路，其特征在于，应用于LED灯驱动系统，所述驱动系统还包括二极管、电感、第一电容、开关管和采样电阻，其中，采样电阻的第一端接地，所述采样电阻的第二端与所述开关管的第一端连接，所述开关管的第二端分别与所述电感的第一端及所述二极管的阳极连接，所述二极管的阴极分别与电源、所述第一电容的第一端及所述LED灯的第一端连接，所述电感的第二端分别与所述第一电容的第二端及所述LED灯的第二端连接，所述电路包括采样模块、退磁检测模块、积分调制模块及逻辑控制模块；

所述采样模块的输入端与所述采样电阻的第二端连接，所述采样模块的输出端与所述积分调制模块的第一输入端连接，所述退磁检测模块的输出端与所述积分调制模块的第二输入端连接，所述积分调制模块的第三输入端与信号输出装置的输出端连接，所述逻辑控制模块的输出端分别与所述开关管的控制端及所述积分调制模块的第四输入端连接，所述积分调制模块的输出端与所述逻辑控制模块的输入端连接；

所述采样模块，用于采集所述采样电阻的第二端的电压，得到采样电压；

所述退磁检测模块，用于检测所述电感上的电流，并在所述电感上的电流为零时输出退磁结束脉冲信号；

所述积分调制模块，用于基于所述信号输出装置输出的控制信号、所述采样电压、所述退磁结束脉冲信号及当前PWM信号输出下一PWM信号的起始信号及结束信号；

所述逻辑控制模块，用于在系统上电时输出初始PWM信号，并在系统上电后基于所述起始信号和所述结束信号生成第一PWM信号，以对所述开关管进行控制，以使所述LED灯的平均电流稳定在与所述控制信号对应的目标电流；

基于所述起始信号和所述结束信号生成第一PWM信号，包括：

在接收到所述起始信号时，输出第一电平，并在接收到所述结束信号时，输出与所述第一电平相反的第二电平；

所述第一PWM信号的周期为当前起始信号与下一个起始信号之间的时间段；

所述积分调制模块包括差值积分模块、频率调制模块及幅度调制模块；

所述差值积分模块的第i输入端为所述积分调制模块的第i输入端，1≤i≤4，且i为整数，所述频率调制模块的输入端与所述差值积分模块的第一输出端连接，所述幅度调制模块的输入端与所述差值积分模块的第二输出端连接，所述频率调制模块的输出端为所述积分调制模块的第一输出端，所述幅度调制模块的输出端为所述积分调制模块的第二输出端；

所述差值积分模块用于基于所述退磁结束脉冲信号及所述第一PWM信号生成电感电流非零信号，并基于所述退磁结束脉冲信号、所述第一PWM信号、所述控制信号及所述采样电压的最大值生成积分电压；

所述频率调制模块，用于基于所述电感电流非零信号及积分电压生成起始信号，以使所述逻辑控制模块基于所述起始信号对所述第一PWM信号的频率进行调节，所述第一PWM信号的频率与所述LED灯的亮度呈正相关；

所述幅度调制模块，用于基于所述积分电压和采样电压生成结束信号，以对所述LED灯上的峰值电流进行调节，以使所述LED灯的平均电流稳定在与所述控制信号对应的目标电流。

2.如权利要求1所述的调光控制电路，其特征在于，所述积分调制模块还包括滤波模块，所述滤波模块设置于所述差值积分模块的第二输出端与所述幅度调制模块的输入端之间，用于滤除所述积分电压中的高频分量。

3.如权利要求2所述的调光控制电路，其特征在于，所述积分调制模块还包括钳位电路，所述钳位电路设置于所述滤波模块与所述幅度调制模块的输入端之间，用于将所述积分电压钳位在预设范围内。

4.如权利要求1所述的调光控制电路，其特征在于，所述信号输出装置输出的控制信号为第二PWM信号；

所述差值积分模块包括第一跨导放大器、第二跨导放大器、第一开关、第二开关、RS触发器及积分电容；

所述第一跨导放大器的输出端与所述第一开关的第一端连接，所述第一跨导放大器的输入端输入基准电压，所述第二跨导放大器的输出端与所述第二开关的第一端连接，所述第一开关的第二端分别与所述第二开关的第二端及所述积分电容的第一端连接，并作为所述差值积分模块的第二输出端，所述积分电容的第二端接地，所述第二跨导放大器的输入端为所述差值积分模块的第一输入端，所述RS触发器的R引脚为所述差值积分模块的第二输入端，所述第一开关的控制端为所述差值积分控制模块的第三输入端，所述RS触发器的S引脚为所述差值积分模块的第四输入端，所述RS触发器的Q引脚与所述第二开关的控制端连接，并作为所述差值积分模块的第一输出端；

所述第一开关，用于基于所述第二PWM信号动作，以使所述积分电容的充电电流为所述目标电流；

所述第二开关，用于基于所述电感电流非零信号动作，以使所述积分电容的放电电流等于所述充电电流。

5.如权利要求4所述的调光控制电路，其特征在于，所述信号输出装置输出的控制信号包括模拟电压信号及第三PWM信号；

所述第一跨导放大器的输出端与所述第一开关的第一端连接，所述第一跨导放大器的输入端与所述信号输出装置中输出所述模拟电压信号的第一输出端连接，所述第二跨导放大器的输出端与所述第二开关的第一端连接，所述第一开关的第二端分别与所述第二开关的第二端及所述积分电容的第一端连接，并作为所述差值积分模块的第二输出端，所述积分电容的第二端接地，所述第二跨导放大器的输入端为所述差值积分模块的第一输入端，所述RS触发器的R引脚为所述差值积分模块的第二输入端，所述第一开关的控制端与所述信号输出装置中输出所述第三PWM信号的第二输出端连接，所述RS触发器的S引脚为所述差值积分模块的第四输入端，所述RS触发器的Q引脚与所述第二开关的控制端连接，并作为所述差值积分模块的第一输出端；

所述第一开关，用于在所述模拟电压信号变化时闭合，并在所述模拟电压信号不变时，基于所述第三PWM信号动作，以使所述积分电容的充电电流为所述目标电流；

所述第二开关，用于基于所述电感电流非零信号动作，以使所述积分电容的充电电流等于所述充电电流。

6.如权利要求1所述的调光控制电路，其特征在于，所述幅度调制模块包括运算放大器、第一比较模块和上沿屏蔽电路；

所述运算放大器的输入端与所述幅度调制模块的输出端连接，所述运算放大器的输出端与所述第一比较模块的输入负端连接，所述第一比较模块的输入正端与所述采样模块的输出端连接，所述第一比较模块的输出端与所述上沿屏蔽电路的输入端连接，所述上沿屏蔽电路的输出端为所述上沿屏蔽电路的输出端；

所述运算放大器，用于将所述积分电压放大或缩小；

所述第一比较模块，用于在自身输入正端的采样电压大于自身输入负端的电压时，输出所述结束信号，以对所述LED灯上的峰值电流进行控制，以控制所述LED灯的平均电流为所述目标电流；

所述上沿屏蔽电路，用于滤除所述采样电压中的毛刺信号。

7.如权利要求3所述的调光控制电路，其特征在于，所述频率调制模块包括第四开关、第五开关、第六开关、第三电容、第四电容、第二比较模块、逻辑模块及时钟逻辑控制模块；

所述第四开关的第一端输入基准电压，所述第四开关的第二端分别与所述第六开关的第二端、所述第四电容的第一端及所述第二比较模块的输入正端连接，所述第四电容的第二端接地，所述第六开关的第一端分别与所述第五开关的第二端及所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端接地，所述第五开关的第一端输入所述预设范围的最小值，所述第二比较模块的输入负端为所述频率调制模块的输入端，所述第二比较模块的输出端与所述逻辑模块的第一输入端连接，所述逻辑模块的第二输出端与所述差值积分模块的第一输出端连接，所述逻辑模块的输出端为所述频率调制模块的输出端；

所述第四开关，用于在所述电感上的电流不为零时闭合，并在所述电感上电流为零时断开；

所述时钟逻辑控制模块，用于在所述第二比较模块的输入正端的电压大于所述输入负端的电压时，控制所述第五开关和第六开关动作，以使所述第三电容和第四电容的电荷共享，以使所述第二比较模块的输入正端的电压在预设时间后小于所述输入负端的电压；

所述第二比较模块，用于在自身的输入正端的电压小于自身的输入负端的电压时，输出低电平信号；

所述逻辑模块，用于所述电感上的电流为零，且接收到所述低电平信号时，输出所述起始信号。

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