CN118019175A - 一种调光led驱动芯片、驱动电路和可调光led灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调光LED驱动芯片、驱动电路和可调光LED灯。所述调光LED驱动芯片包括内部电路；所述内部电路包括MCU、第一整流桥和调光电路；所述MCU包括供电输入端、调光信号输入端和控制信号输出端；所述第一整流桥将交流电转化为直流电输出至所述MCU的供电输入端；所述调光电路的第一端连接外部的按键开关电路，第二端连接所述MCU的调光信号输入端；当按动按键开关时，所述按键开关电路状态改变，导致所述MCU的调光信号输入端的电平状态改变；所述MCU根据所述调光信号输入端的电平状态计算出控制信号，并将所述控制信号通过所述控制信号输出端输出至所述LED灯主电路，实现LED灯无极调光。本发明的调光LED驱动芯片具有高度集成、体积较小的优点。

Description

一种调光LED驱动芯片、驱动电路和可调光LED灯

技术领域

本发明涉及LED芯片领域，特别是涉及一种调光LED驱动芯片、驱动电路和可调光LED灯。

背景技术

LED灯相比于白炽灯，具有发光效率高、使用寿命长、不含紫外线、体积小、无频闪等优点，在照明设备领域应用广泛。LED灯的无极调光指用户能够随意调节LED灯亮度的大小。用户可以随意增加或减小LED灯的亮度，直到调节到用户所期望的亮度为止。具有无极调光功能的LED灯，用户体验感和环境适应性都比较好，是照明行业发展的趋势之一。

然而，现有的可调光的LED灯，其调光驱动电路一般都是用分立的电子元件搭建而成的，具有电路搭建麻烦、体积较大、不够标准化的缺点。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种调光LED驱动芯片，其具有高度集成、体积较小的优点，采用本发明的调光LED驱动芯片，能够快速完成对LED驱动电路的搭建，方便快捷。

本发明提供一种调光LED驱动芯片，用于控制LED灯主电路，包括：内部电路；所述内部电路包括MCU、第一整流桥和调光电路；所述MCU包括供电输入端、调光信号输入端和控制信号输出端；所述第一整流桥将交流电转化为直流电输出至所述MCU的供电输入端；所述调光电路的第一端连接外部的按键开关电路，第二端连接所述MCU的调光信号输入端；当按动按键开关时，所述按键开关电路状态改变，导致所述MCU的调光信号输入端的电平状态改变；所述MCU根据所述调光信号输入端的电平状态计算出控制信号，并将所述控制信号通过所述控制信号输出端输出至所述LED灯主电路，实现LED灯无极调光。

本发明的调光LED驱动芯片将第一整流桥、调光电路、MCU和若干电容电阻都集成在一块体积较小的芯片中；采用本发明的调光LED驱动芯片，能够快速完成对LED驱动电路的搭建，不仅方便快捷，还大大缩小了LED灯驱动电路的体积，具有高度集成、体积较小的优点。

进一步地，所述内部电路还包括驱动器；所述MCU还包括烧录供电端；所述驱动器的一端连接外部的驱动器供电电压，另一端连接所述MCU的烧录供电端，用于在所述第一整流桥还没有接交流电但所述MCU需要烧录程序时，为所述MCU供电。

进一步地，所述第一整流桥的直流电输出端和所述MCU的供电输入端之间设有假负载电路端和EMC电路端；所述假负载电路端用于连接外部的假负载电路；所述EMC电路端用于连接外部的EMC电路。

进一步地，包括第一管脚至第十一管脚；所述MCU还包括程序输入端和时钟信号输入端；所述第一管脚连接交流电的火线；所述第二管脚连接交流电的零线；所述第一整流桥通过所述第一管脚和第二管脚连接交流电；所述第三管脚为所述假负载电路端；所述第四管脚为所述EMC电路端；所述第五管脚连接按键开关电路；所述调光电路的第一端通过所述第五管脚连接所述按键开关电路；所述第六管脚连接前切供电电压VDD-F；所述第七管脚连接所述MCU的程序输入端；外部的上位机通过所述第七管脚向所述MCU传输程序；所述第八管脚连接所述MCU的控制信号输出端，所述MCU通过所述第八管脚向所述LED灯主电路输出控制信号；所述第九管脚连接所述MCU的时钟信号输入端，外部的时钟信号发生器通过所述第九管脚向所述MCU提供时钟信号；所述第十管脚连接后切供电电压VDD-P；所述第十一管脚连接驱动器供电电压，所述驱动器通过所述第十一管脚连接驱动器供电电压。

进一步地，包括DBC板、顶部铜箔层和底部铜箔层；所述底部铜箔层设置在所述DBC板的底面，设置有第一基岛至第十二基岛；所述顶部铜箔层设置在所述DBC板的顶面，设置有所述内部电路；所述第一基岛至第十一基岛分别与所述第一管脚至第十一管脚连接；第六基岛与第十基岛连接；所述第一基岛至第十一基岛均分布在所述DBC板底面的边缘；所述第十二基岛为接地基岛，占据所述DBC板底面的中部的大部分空间。

进一步地，所述第一基岛、第二基岛和第十一基岛均位于所述DBC板底面的左侧边缘；所述第七基岛、第八基岛和第九基岛均位于所述DBC板底面的右侧边缘，被相连的第六基岛和第十基岛包围；所述第三基岛、第四基岛和第五基岛位于所述DBC板底面的上侧边缘。

进一步地，所述调光电路包括第一三极管；所述第一三级管的基极连接所述第五管脚；所述第一三级管的基极连接所述第一三级管的发射极；所述第一三级管的发射极接地；所述第一三级管的集电极连接所述第六管脚。

基于同一发明构思，本发明还提供一种调光LED驱动电路，包括：调光LED驱动芯片、LED灯主电路和按键开关电路；所述按键开关电路包括按键开关；所述调光LED驱动芯片包括内部电路；所述内部电路包括MCU、第一整流桥和调光电路；所述MCU包括供电输入端、调光信号输入端和控制信号输出端；所述第一整流桥将交流电转化为直流电输出至所述MCU的供电输入端；所述调光电路的第一端连接所述按键开关电路，第二端连接所述MCU的调光信号输入端；当按动按键开关时，所述按键开关电路状态改变，导致所述MCU的调光信号输入端的电平状态改变；所述MCU根据所述调光信号输入端的电平状态计算出控制信号，并将所述控制信号通过所述控制信号输出端输出至所述LED灯主电路，实现LED灯无极调光。

进一步地，所述按键开关电路包括按键开关；所述调光电路包括第一三极管；所述按键开关一端连接所述第一整流桥的直流电输出端，另一端连接所述第一三极管的基极；所述第一三级管的基极连接所述第一三级管的发射极；所述第一三级管的发射极接地；所述第一三级管的集电极连接前切供电电压和所述MCU的调光信号输入端；当按动按键开关时，按键开关闭合，导致所述第一三级管的集电极和发射极导通，所述第一三级管的集电极被置电平，所述MCU的调光信号输入端被至低电平；所述MCU根据所述调光信号输入端的低电平持续时间计算出控制信号，并将所述控制信号通过所述控制信号输出端输出至所述LED灯主电路。

基于同一发明构思，本发明还提供一种可调光LED灯，包括上述的任意一种调光LED驱动芯片。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为本发明的调光LED驱动芯片的封装示意图

图2为本发明的调光LED驱动芯片底层封装示意图；

图3为本发明的调光LED驱动芯片顶层封装示意图；

图4为本发明的调光LED驱动芯片的内部电路的模块示意图；

图5为本发明实施例1的调光LED驱动电路示意图。

具体实施方式

本发明将MCU、整流桥、驱动器和调光电路封装在一块高度集成的调光LED驱动芯片中，使用该芯片可以快捷地搭建出能够实现无极调光的LED驱动电路，从而克服了现有的可调光的LED灯电路搭建麻烦、体积较大、不够标准化的缺点。采用高度集成的调光LED驱动芯片搭建驱动电路，虽然能够缩小驱动电路的体积，但体积缩小同时也意味着电子元件之间的距离缩小，容易导致强弱电相互干扰。为此，本发明的芯片封装设计还充分考虑到的EMC(电磁兼容性)问题，使得芯片在高度集成的同时还能具备优秀的EMC性能。

本发明的调光LED驱动芯片，用于控制LED灯主电路，以实现无极调光的效果。请参阅图1，图1为本发明的调光LED驱动芯片的封装示意图。本发明的调光LED驱动芯片，包括第一管脚(1)至第十一管脚(11)。

其中，所述第一管脚(1)为火线输入端，用于连接220V、50/60Hz交流电的火线ACL；所述第二管脚(2)为零线输入端，用于连接220V、50/60Hz交流电的零线ACN；所述第三管脚(3)为假负载电路端，用于连接外部的假负载电路；所述第四管脚(4)为EMC电路端，用于连接外部的EMC电路；所述第五管脚(5)为按键输入端，用于连接外部的按键开关电路；所述第六管脚(6)为前切可控硅供电端，用于连接前切供电电压VDD-F；所述第七管脚(7)为MCU程序输入端，用于连接外部的上位机，以向芯片内部的MCU烧录程序；所述第八管脚(8)为控制信号输出端，用于连接所述LED灯主电路，以实现对LED灯亮度的无极调光；所述第九管脚(9)为时钟信号输入端，用于连接外部的时钟信号发生器，为芯片内部的MCU提高时钟信号；所述第十管脚(10)为后切可控硅供电端，用于连接后切供电电压VDD-P；所述第十一管脚(11)为驱动器供电端，用于连接驱动器供电电压VIN，为芯片内部的驱动器提供电压。

其中，所述前切可控硅供电端(第六管脚)与所述后切可控硅供电端(第十管脚)相互连接，之所以名称不相同是因为控制可控硅开闭的控制信号的输入时机不相同。由于所述前切可控硅供电端和所述后切可控硅供电端所连接的外部可控硅控制电路不属于本发明的调光LED驱动芯片的范畴，此处不对外部可控硅控制电路做限定。

请参阅图2和图3，图2为本发明的调光LED驱动芯片底层封装示意图，图3为本发明的调光LED驱动芯片顶层封装示意图。本发明的调光LED驱动芯片，采用双面DBC(DirectBonding Coppe，直接键合铜)工艺进行封装，包括DBC板、顶部铜箔层和底部铜箔层。

所述底部铜箔层设置在所述DBC板的底面，设置有12个导电基岛，分别为第一基岛至第十二基岛。其中，所述第一基岛至第十一基岛分别与所述调光LED驱动芯片的第一管脚(1)至第十一管脚(11)连接；第六基岛与第十基岛连接。所述第一基岛至第十一基岛均分布在所述DBC板底面的边缘，占据较小的空间。所述第十二基岛为接地基岛，占据所述DBC板底面的中部的大部分空间。

在本实施例中，连接220V、50/60Hz交流电的第一基岛和第二基岛、连接驱动器供电电压VIN的第十一基岛均位于所述DBC板底面的左侧边缘，外接外部电路的第三基岛、第四基岛和第五基岛位于所述DBC板底面的上侧边缘。传输信号的第七基岛、第八基岛和第九基岛位于所述DBC板底面上距离左侧边缘最远的右侧边缘，被相连的第六基岛和第十基岛包围。传输信号的基岛距离供电的基岛最远，实现了强弱电分离的效果，避免了电源干扰信号传输。相连的第六基岛和第十基岛包围传输信号的基岛，也近似形成了法拉第笼，进一步提高了信号传输的稳定性。在其他实施例中，基岛的具体布局可以不同，但基本的设计思路都是：供电侧尽可能远离信号传输侧，以及导体包围信号传输端口形成电磁屏蔽效果。

所述顶部铜箔层设置在所述DBC板的顶面，设置有内部电路。请参阅图4，图4为本发明的调光LED驱动芯片的内部电路的模块示意图。本发明的调光LED驱动芯片，其内部电路包括：MCU、第一整流桥、驱动器、调光电路、第一电阻R1和第二电阻R2。

所述MCU(Micro Controller Unit，微控制单元)包括程序输入端、时钟信号输入端、供电输入端、烧录供电端、调光信号输入端和控制信号输出端。所述MCU的程序输入端通过第七管脚(7)连接外部的上位机；所述上位机通过程序输入端向所述MCU传输程序，从而实现程序烧录。所述MCU的时钟信号输入端通过第九管脚(9)连接外部的时钟信号发生器。

所述第一整流桥通过第一管脚(1)、第二管脚(2)分别连接220V、50/60Hz交流电的火线ACL和零线ACN，并将交流电转化为直流电输出；所述第一整流桥输出的直流电，经过第一电阻R1、第二电阻R2分压后，连接所述MCU的供电输入端，为所述MCU供电。所述第三管脚(3)(即假负载电路端)和第四管脚(4)(即EMC电路端)均设置在所述第一整流桥的直流电输出端node1与所述MCU的供电输入端之间的电路中；具体地，设置在所述第一整流桥的直流电输出端node1与所述第一电阻R1之间。

所述驱动器的一端通过所述第十一管脚(11)连接外部的驱动器供电电压VIN；另一端为输出端VOUT，连接所述MCU的烧录供电端，用于在芯片的第一管脚(1)和第二管脚(2)还未通电、但所述MCU需要烧录程序时，为所述MCU供电。所述烧录供电端通过第十管脚(10)连接供电电压VDD-P，使得芯片通电后无需启动驱动器也能进行MCU程序烧录。

所述调光电路的第一端通过所述第五管脚(5)连接外部的按键开关电路，第二端连接所述MCU的调光信号输入端，第三端通过所述第六管脚(6)连接供电电压VDD-F。当用户按动外部的按键开关时，所述按键开关电路状态改变，导致所述MCU的调光信号输入端的电平状态改变；所述MCU根据所述调光信号输入端的电平状态，通过程序计算出控制信号，并将所述控制信号通过第八管脚(8)(即控制信号输出端)输出至LED灯主电路，从而实现LED灯无极调光。

本发明的调光LED驱动芯片在封装布局方面，令接地的第十二基岛面积尽可能大，使得第十二基岛所对应的区域基本覆盖了顶层的内部电路中的高压端的所在区域。内部电路中的高压端与所述第十二基岛之间形成了切面电容，从而有效抑制了电磁辐射干扰。进一步，本发明还使供电侧(第一基岛、第二基岛、第十一基岛)尽可能远离信号传输侧(第七基岛、第八基岛和第九基岛)，实现了强弱电分离；使相连的第六基岛和第十基岛包围信号传输侧，形成电磁屏蔽效果，进一步抑制了电磁辐射干扰。进一步，本发明的调光LED驱动芯片预留了连接外部EMC电路的第四管脚(4)，即使电磁辐射干扰(主要是220V、50/60Hz交流电引入的工频干扰)没有完全消除，也能够通过第四管脚(4)外接EMC电路，从而有效满足各种规格的EMC需求。

本发明的调光LED驱动芯片在封装工艺方面，首先对内部电路的若干电容和电阻进行破膜处理，然后将破膜处理后的若干电容和电阻安装在所述顶部铜箔层的设定位置上，与所述内部电路的其他组件一起进行二次塑封。为了不让焊脚氧化，现有的贴片式电容和电阻的表面会有一层保护油膜(属于一次塑封)，而这层油膜在二次塑封时，是不会与塑封料粘合的，导致保护油膜和二次塑封膜之间容易产生剥离与孔洞。因此本发明先对内部电路的若干电容和电阻进行破膜处理然后再进行二次塑封，使得电容和电阻能够与塑封料更好地粘合，从而保障了芯片二次塑封的强度和可靠性。

本发明的调光LED驱动芯片尺寸仅有8mm*8mm，内部电路的电子元件距离非常近，而且本发明的调光LED驱动芯片的电源为220V高压电源，因此非常容易发生高压击穿的现象。为了提高芯片的高压可靠性，避免高压击穿，本发明的调光LED驱动芯片对封装工艺有以下要求：1、要求塑封料为低应力、高绝缘的材料，电导率10^-9S/m以下；2、要求DBC板具有较强的附着力，附着力应大于0.4MPa；3、要求对塑封料进行保压抽真空的处理，不允许塑封料内部存在空洞。

由于本发明的调光LED驱动芯片所用到的DBC板薄而脆，在塑封时DBC板很容易因为塑封颗粒的冲击而损坏。因此本发明在塑封时采用了MGP模具，要求塑封颗料粒径小于10nm；采用多角度、单次少胶料的方式进行塑封，以避免塑封颗粒对DBC板的冲击力过大，从而提高了芯片生产的良品率。

实施例1

请参阅图5，图5为本发明实施例1的调光LED驱动电路示意图。本发明实施例1的调光LED驱动电路，包括本发明的调光LED驱动芯片、光耦模块、LED灯主电路、按键开关电路、假负载电路、EMC电路(图未示)、若干电阻和若干电容。

所述LED灯主电路通过所述光耦模块连接所述调光LED驱动芯片的第八管脚(8)。

所述按键开关电路一端连接所述调光LED驱动芯片的第五管脚(5)，另一端所述调光LED驱动芯片的第一整流桥的直流电输出端node1。

当用户按动所述按键开关电路中的按键开关SW1时，所述按键开关电路的状态改变，引起所述调光LED驱动芯片的第五管脚(5)的电平状态改变；所述调光LED驱动芯片的MCU根据第五管脚(5)的电平状态，通过程序计算出控制信号，并将所述控制信号通过第八管脚(8)输出至所述光耦模块；所述光耦模块的状态改变，引起所述LED灯主电路中LED灯的电流的变化，从而实现LED灯亮度的无极调光。

所述假负载电路连接所述调光LED驱动芯片的第三管脚(3)，用于泄放电路中多余的电荷，以防止电流剧烈波动损坏电路中的有源器件。

所述EMC电路(图未示)连接所述调光LED驱动芯片的第四管脚(4)，用于滤除电磁干扰。可以根据电路中主要的电磁干扰类型，按需要选择EMC电路。例如，当电路中工频干扰较多时，所述EMC电路可以为50/60Hz陷波器；当电路中高频干扰较多时，所述EMC电路可以为低通滤波器。由于各种类型的EMC电路均属于现有技术，本发明不对所述EMC电路的具体结构做限定。

具体地，在本实施例中，所述调光LED驱动芯片的MCU的型号为HM1030AA，包括管脚1-20。其中，所述MCU的程序输入端SWDIO为管脚2，连接所述调光LED驱动芯片的第七管脚(7)；所述时钟信号输入端SWCLR为管脚11，连接所述调光LED驱动芯片的第九管脚(9)；所述供电输入端为管脚3，通过第一电阻R1和第二电阻R2连接所述第一整流桥的直流电输出端node1；所述烧录供电端为管脚9，连接所述调光LED驱动芯片的第十管脚(10)以及所述驱动器的输出端Vout；所述调光信号输入端为管脚20，连接所述调光电路的第二端；所述控制信号输出端为管脚16，连接所述光耦模块。所述MCU的管脚4通过第三电阻R3连接所述调光LED驱动芯片的第十管脚(10)；管脚7接地；管脚8通过第一电容C1连接管脚7；其余管脚均悬空。

具体地，在本实施例中，所述第一整流桥包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4。所述第一二极管D1的阴极连接交流电火线ACL，阳极接地。所述第二二极管D2的阳极连接交流电火线ACL，阴极连接所述第一整流桥的直流电输出端node1。所述第三二极管D3的阳极接地，阴极连接交流电零线ACN。所述第四二极管D4的阳极连接交流电零线ACN，阴极连接直流电输出端node1。所述直流电输出端node1通过第一电阻R1和第二电阻R2连接所述MCU的管脚3。

具体地，在本实施例中，所述驱动器的型号为1117-3.3。所述驱动器包括输入端Vin、输出端Vout和接地端GND。所述输入端Vin连接所述调光LED驱动芯片的第十一管脚(11)，所述输出端Vout连接所述MCU的管脚9，所述接地端GND接地。所述输出端Vout的电压为3.3V。所述输出端Vout还通过第二电容C2接地，所述输入端Vin还通过第三电容C3接地。

具体地，在本实施例中，所述调光电路包括第一三极管Y1、第四电阻R4和第五电阻R5。所述第一三级管Y1的基极连接所述第五管脚(5)；所述第一三级管Y1的基极通过所述第四电阻R4连接所述第一三级管Y1的发射极；所述第一三级管Y1的发射极接地；所述第一三级管Y1的集电极通过第五电阻R5连接所述调光LED驱动芯片的第六管脚(6)。

具体地，所述按键开关电路包括按键开关SW1、第六电阻R6、第七电阻R7和第四电容C4。所述按键开关SW1一端连接直流电输出端node1，另一端通过第六电阻R6和第七电阻R7连接所述调光LED驱动芯片的第五管脚(5)，从而与所述三级管Y1的基极连接。所述第六电阻R6和第七电阻R7连接的一端通过所述第四电容C4接地。

具体地，在本实施例中，所述LED灯主电路包括第二整流桥、前级功率电路、变压器T1和次级直流电路。所述第二整流桥连接220V、50/60Hz交流电的火线ACL和零线ACN，并将交流电转化为直流电输出至所述前级功率电路。所述前级功率电路包括与变压器T1的前级电感耦合的开关器件Q3。所述开关器件Q3的开闭受到外部开关控制信号的控制。通过调节外部开关控制信号的频率，可以调节所述开关器件Q3开闭的频率。进一步地，所述开关器件Q3为MOS管，其栅极连接外部开关控制信号。通过调节外部开关控制信号的高电平、低电平交替的频率，可以调节所述开关器件Q3的漏极-源极的开闭频率。由于所述开关器件Q3与所述变压器T1的前级电感耦合，当所述开关器件Q3按一定频率开闭时，所述变压器T1的前级电感中产生交变的磁场，磁场的能量通过互感传递给所述变压器T1的次级电感。所述变压器T1的次级电感的第一输出端输出稳定的直流电压，第二输出端接地。

所述次级直流电路包括第五二极管D5、LED灯、调光MOS管M、稳压管DT1、第五电容C5和第八电阻R8。所述LED灯为发光二极管。所述第五二极管D5的阳极连接所述直流变压器T1的第一输出端，阴极连接所述LED灯的阳极。所述调光MOS管的g极连接DIM端，d极连接所述LED灯的阴极，s极接地。所述稳压管DT1的阴极通过第八电阻R8连接所述LED灯的阳极，阳极连接所述光耦模块。

具体地，所述光耦模块包括光耦器、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12。所述光耦器包括发光二极管和光敏三极管。所述发光二极管的阳极连接所述调光LED驱动芯片的第八管脚(8)，阴极通过阻值较小的第十电阻R10接地。所述调光LED驱动芯片的第八管脚(8)通过阻值较大的第九电阻R9接地。所述光敏三极管的集电极连接所述LED灯主电路的稳压管DT1的阳极；发射极通过阻值较小的第十一电阻R11连接DIM端，即连接所述调光MOS管的g极。所述光敏三极管的发射极还通过阻值较大的第十二电阻R12接地。在本实施例中，所述第九电阻R9的阻值为10KΩ，所述第十电阻的阻值为470Ω，所述第十一电阻R11的阻值为10Ω，所述第十二电阻R12的阻值为390Ω。

具体地，在本实施例中，所述假负载电路包括第二三极管Q1、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第二MOS管Q2、第十六电阻R16、第六二极管D6和第六电容C6。所述第二三极管Q1的集电极通过第十三电阻R13连接所述调光LED驱动芯片的第三管脚(3)；发射极接地；基极通过第十四电阻R14连接所述调光LED驱动芯片的第三管脚(3)，同时通过第十五电阻R15接地。所述第二MOS管Q2的源极连接所述调光LED驱动芯片的第三管脚(3)，漏极通过第十六电阻R16连接所述第二三极管Q1的发射极，栅极连接所述第二三极管Q1的集电极。所述第六二极管D6的阳极连接所述第二MOS管Q2的漏极，阴极连接所述第二三极管Q1的基极。所述第六电容C6的两端分别与所述第六二极管D6的阳极和阴极连接。

进一步地，为了提高所述供电输入端的电压的稳定性，所述第一电阻R1和第二电阻R2相互的连接的一端还通过第十七电阻R17接地。所述第十七电阻R17的两端接第七电容C7和第一极性电容C8；所述第一极性电容C8的正极连接所述第一电阻R1和第二电阻R2相互的连接的一端，负极接地。所述MCU的管脚3和管脚4还分别通过第九电容C9和第十电容C10接地。

进一步地，为了提高所述LED灯发光的稳定性，所述第五二极管D5的阴极和所述调光MOS管的源极之间，还连接有第二极性电容C11。所述第二极性电容C11的正极连接所述第五二极管D5的阴极，负极连接所述调光MOS管的源极。

下面结合图5所示的调光LED驱动电路的结构，说明本发明的调光LED驱动电路的工作原理。

220V、50/60Hz的交流电通过第二整流桥、调频模块和直流变压器T1后，在所述直流变压器T1的第一输出端输出直流电压。由于所述调光MOS管的栅极连接DIM端，当DIM端电压大于所述调光MOS管的截止电压时，“直流变压器T1的第一输出端→第五二极管D5→LED灯→调光MOS管的d-s沟道→地”形成闭合的导电回路，因此所述LED灯能够发光。

所述调光MOS管的d-s沟道的开放程度，能够影响流过所述LED灯的电流大小。如果所述调光MOS管的d-s沟道的开放程度越大，流过所述LED灯的电流就越大，所述LED灯就越亮。而所述调光MOS管的d-s沟道的开放程度，取决于所述调光MOS管的栅极电压，即取决于所述DIM端的电压。DIM端的电压越大，d-s沟道的开放程度越大，导电回路的电流越大，所述LED灯就越亮。

所述光敏三极管的集电极通过稳压管DT1和第八电阻R8连接所述第五二极管D5的阴极，由于所述直流变压器T1的第一输入端电压稳定、所述第五二极管D5的压降稳定，因此所述光敏二极管的集电极的电压稳定。而所述光敏三极管的集电极和发发射极的压降取决与所述发光二极管发光的强度。当所述发光二极管发光的强度越大，所述光敏三极管的导通程度越高，其集电极和发发射极的压降就越小。由于所述光敏三极管的集电极电压稳定，集电极和发发射极的压降越小，就意味着所述发发射极电压越大，即所述DIM端的电压越大。因此所述发光二极管发光的强度越大，所述DIM端的电压越大，所述LED灯就越亮。

所述按键开关SW1的一端连接所述第一整流桥的直流电输出端node1，另一端通过第六电阻R6、第七电阻R7连接所述第一三极管Y1的基极。当所述按键开关SW1断开时，由于“第一整流桥的直流电输出端node1→按键开关SW1→第六电阻R6→第七电阻R7→第一三极管Y1的基极”的导电通道断开，所述第一三极管Y1的基极为低电平，所以所述第一三极管Y1的集电极和发发射极之间不导通。而所述第一三级管Y1的集电极通过芯片的第六管脚(6)连接供电电压VDD-F、MCU的管脚20连接所述第一三级管Y1的集电极，因此当所述按键开关SW1断开时，所述MCU的管脚20常态高电平。

当所述按键开关SW1闭合时，“第一整流桥的直流电输出端node1→按键开关SW1→第六电阻R6→第七电阻R7→第一三极管Y1的基极”的导电通道闭合，所述第一三极管Y1的基极为高电平，所述第一三极管Y1的集电极和发发射极之间导通。而所述第一三极管Y1的发发射极接地，因此当所述集电极和发发射极之间导通时，所述第一三极管Y1的集电极也接地，所述MCU的管脚20从常态高电平变为低电平。

所述MCU的内置程序能够统计管脚20保持低电平的持续时间，当所述管脚20保持低电平的持续时间超过程序预设的阈值时，所述MCU判断进入调光模式。进入调光模式后，所述MCU根据所述管脚20保持低电平的持续时间，向管脚16输出控制信号。当所述管脚16输出的控制信号电压越高时，流过所述发光二极管的电流越大，所述发光二极管的发光强度越大，所述光敏三极管的导通程度越大，所述DIM端的电压越大，所述LED灯就越亮。

在一个实施例中，所述MCU在第一次检测到所述管脚20保持低电平的持续时间超过程序预设的阈值时，所述管脚20保持低电平的持续时间越长，所述管脚16输出的控制信号的电压越低，使得流过所述发光二极管的电流越小，所述发光二极管的发光强度越小，所述DIM端的电压越小，所述LED灯就越暗。所述MCU在第二次检测到所述管脚20保持低电平的持续时间超过程序预设的阈值时，所述管脚20保持低电平的持续时间越长，所述管脚16输出的控制信号的电压越高，使得流过所述发光二极管的电流越大，所述发光二极管的发光强度越大，所述DIM端的电压越大，所述LED灯就越亮。在其他实施例中，所述MCU根据所述管脚20保持低电平的持续时间向管脚16输出控制信号的逻辑可以不同，向所述MCU中烧录不同的程序，即可实现不同的控制逻辑。

使用时，用户长按按键开关SW1，便可实现对LED灯亮度的无极调光。长按按键开关SW1的持续时间越长，所述LED灯的亮度就越亮或越暗，从而可以自由地将LED灯的亮度调节至任何期望的亮度。采用两个本发明的调光LED驱动芯片，一个芯片控制冷光LED灯，另一个芯片控制暖光LED灯，再配合上判断应该进入冷光模式、暖光模式还是混合光模式的MCU程序，即可实现冷光、暖光、混合光三种不同模式的无极调光效果。

本发明具有以下技术效果：

1、高度集成、体积小：传统的LED调光电路基本通过分立的电路元件来实现，没有封装好的高度集成的调光LED驱动芯片，因此具有电路搭建麻烦、体积较大、不够标准化的缺点。而本发明的调光LED驱动芯片将第一整流桥、驱动器、调光电路、MCU和若干电容电阻都集成在一块体积较小(仅有8mm*8mm)的芯片中，不仅使用方便，还大大缩小了LED灯驱动电路的体积。

2、优秀的EMC性能：本发明在封装布局方面，令接地的第十二基岛面积尽可能大，使得第十二基岛所对应的区域基本覆盖了顶层的内部电路中的高压端的所在区域。内部电路中的高压端与所述第十二基岛之间形成了切面电容，从而有效抑制了电磁辐射干扰。进一步，本发明还使供电侧(第一基岛、第二基岛、第十一基岛)尽可能远离信号传输侧(第七基岛、第八基岛和第九基岛)，实现了强弱电分离；使相连的第六基岛和第十基岛包围信号传输侧，形成电磁屏蔽效果，进一步抑制了电磁辐射干扰。进一步，本发明的调光LED驱动芯片预留了连接外部EMC电路的第四管脚(4)，即使电磁辐射干扰(主要是220V、50/60Hz交流电引入的工频干扰)没有完全消除，也能够通过第四管脚(4)外接EMC电路，从而有效满足各种规格的EMC需求。进一步，本发明的调光LED驱动电路没有使MCU和LED灯主电路直接电连接，而是通过光耦模块间接连接，在保证控制信号有效传输的同时抑制了电磁干扰的产生。

3、较好的高压可靠性和较高的良品率：本发明通过改进封装工艺，在芯片尺寸较小、电源为高压电的条件下，有效降低了芯片内部的电子元件被高压击穿的概率；并且通过改进封装工艺，提高了芯片生产的良品率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种调光LED驱动芯片，用于控制LED灯主电路，其特征在于：

包括内部电路；所述内部电路包括MCU、第一整流桥和调光电路；所述MCU包括供电输入端、调光信号输入端和控制信号输出端；

所述第一整流桥将交流电转化为直流电输出至所述MCU的供电输入端；所述调光电路的第一端连接外部的按键开关电路，第二端连接所述MCU的调光信号输入端；

当按动按键开关时，所述按键开关电路状态改变，导致所述MCU的调光信号输入端的电平状态改变；所述MCU根据所述调光信号输入端的电平状态计算出控制信号，并将所述控制信号通过所述控制信号输出端输出至所述LED灯主电路，实现LED灯无极调光。

2.根据权利要求1所述的调光LED驱动芯片，其特征在于：

所述内部电路还包括驱动器；所述MCU还包括烧录供电端；所述驱动器的一端连接外部的驱动器供电电压，另一端连接所述MCU的烧录供电端，用于在所述第一整流桥还没有接交流电但所述MCU需要烧录程序时，为所述MCU供电。

3.根据权利要求2所述的调光LED驱动芯片，其特征在于：

所述第一整流桥的直流电输出端和所述MCU的供电输入端之间设有假负载电路端和EMC电路端；所述假负载电路端用于连接外部的假负载电路；所述EMC电路端用于连接外部的EMC电路。

4.根据权利要求3所述的调光LED驱动芯片，其特征在于：

包括第一管脚至第十一管脚；所述MCU还包括程序输入端和时钟信号输入端；

所述第一管脚连接交流电的火线；所述第二管脚连接交流电的零线；所述第一整流桥通过所述第一管脚和第二管脚连接交流电；所述第三管脚为所述假负载电路端；所述第四管脚为所述EMC电路端；所述第五管脚连接按键开关电路；所述调光电路的第一端通过所述第五管脚连接所述按键开关电路；所述第六管脚连接前切供电电压VDD-F；所述第七管脚连接所述MCU的程序输入端；外部的上位机通过所述第七管脚向所述MCU传输程序；所述第八管脚连接所述MCU的控制信号输出端，所述MCU通过所述第八管脚向所述LED灯主电路输出控制信号；所述第九管脚连接所述MCU的时钟信号输入端，外部的时钟信号发生器通过所述第九管脚向所述MCU提供时钟信号；所述第十管脚连接后切供电电压VDD-P；所述第十一管脚连接驱动器供电电压，所述驱动器通过所述第十一管脚连接驱动器供电电压。

5.根据权利要求4所述的调光LED驱动芯片，其特征在于：

包括DBC板、顶部铜箔层和底部铜箔层；所述底部铜箔层设置在所述DBC板的底面，设置有第一基岛至第十二基岛；所述顶部铜箔层设置在所述DBC板的顶面，设置有所述内部电路；所述第一基岛至第十一基岛分别与所述第一管脚至第十一管脚连接；第六基岛与第十基岛连接；所述第一基岛至第十一基岛均分布在所述DBC板底面的边缘；所述第十二基岛为接地基岛，占据所述DBC板底面的中部的大部分空间。

6.根据权利要求5所述的调光LED驱动芯片，其特征在于：

所述第一基岛、第二基岛和第十一基岛均位于所述DBC板底面的左侧边缘；所述第七基岛、第八基岛和第九基岛均位于所述DBC板底面的右侧边缘，被相连的第六基岛和第十基岛包围；所述第三基岛、第四基岛和第五基岛位于所述DBC板底面的上侧边缘。

7.根据权利要求6所述的调光LED驱动芯片，其特征在于：

所述调光电路包括第一三极管；所述第一三级管的基极连接所述第五管脚；所述第一三级管的基极连接所述第一三级管的发射极；所述第一三级管的发射极接地；所述第一三级管的集电极连接所述第六管脚。

8.一种调光LED驱动电路，其特征在于：

包括调光LED驱动芯片、LED灯主电路和按键开关电路；所述按键开关电路包括按键开关；所述调光LED驱动芯片包括内部电路；所述内部电路包括MCU、第一整流桥和调光电路；所述MCU包括供电输入端、调光信号输入端和控制信号输出端；

所述第一整流桥将交流电转化为直流电输出至所述MCU的供电输入端；所述调光电路的第一端连接所述按键开关电路，第二端连接所述MCU的调光信号输入端；

当按动按键开关时，所述按键开关电路状态改变，导致所述MCU的调光信号输入端的电平状态改变；所述MCU根据所述调光信号输入端的电平状态计算出控制信号，并将所述控制信号通过所述控制信号输出端输出至所述LED灯主电路，实现LED灯无极调光。

9.根据权利要求8所述的调光LED驱动电路，其特征在于：

所述按键开关电路包括按键开关；所述调光电路包括第一三极管；所述按键开关一端连接所述第一整流桥的直流电输出端，另一端连接所述第一三极管的基极；

所述第一三级管的基极连接所述第一三级管的发射极；所述第一三级管的发射极接地；所述第一三级管的集电极连接前切供电电压和所述MCU的调光信号输入端；

当按动按键开关时，按键开关闭合，导致所述第一三级管的集电极和发射极导通，所述第一三级管的集电极被置电平，所述MCU的调光信号输入端被至低电平；

所述MCU根据所述调光信号输入端的低电平持续时间计算出控制信号，并将所述控制信号通过所述控制信号输出端输出至所述LED灯主电路。

10.一种可调光LED灯，其特征在于：包括权利要求1-7所述的任意一种调光LED驱动芯片。