CN118317474A - 一种调光控制电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种调光控制电路及控制方法，通过调光信号量化模块将调光信号进行量化，产生随调光信号线性变化的控制信号，利用峰值控制模块对电感电流进行峰值控制，并输出指示MOS管的关断开始时间的信号至RS触发器的R端；利用退磁检测模块用于对电感进行退磁检测，并输出ZCD信号至关断时间控制模块，利用关断时间控制模块，根据ZCD信号以及控制信号，输出指示MOS管的闭合开始时间的信号至RS触发器的S端。该电路通过对电感电流的峰值控制以及MOS管的关断时间的控制，实现了CRM模式和DCM模式的切换控制，从而能够根据人眼对亮度变化的敏感程度进行不同模式的调光，满足人眼视觉对舒适调光的要求。

Description

一种调光控制电路及控制方法

技术领域

本申请涉及LED控制技术领域，具体而言，涉及一种调光控制电路及控制方法。

背景技术

目前调光技术只是单纯的实现了LED亮度的线性控制，或者具有简单的亮度渐变效果，但并不符合人眼视觉对亮度变化的非线性感受，造成较差的用户体验。医学研究表明人眼对亮度的变化感知是非线性的。大体来说，在亮度较低时很小的亮度变化给人的感觉会很大；在亮度较高时，较大的亮度变化给人的感觉反而较小。因此，现有调光技术亮度的线性控制难以满足人眼视觉对舒适调光的要求。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种调光控制电路及控制方法，用以解决现有调光技术亮度的线性控制难以满足人眼视觉对舒适调光的要求的问题。

本申请实施例提供的一种调光控制电路，包括调光信号量化模块、关断时间控制模块、退磁检测模块、峰值控制模块、RS触发器和驱动模块；

调光信号量化模块的输入端用于输入调光信号，调光信号量化模块的两个输出端分别连接到关断时间控制模块的第一输入端和峰值控制模块的第一输入端；关断时间控制模块的第二输入端连接退磁检测模块的输出端；关断时间控制模块的输出端连接RS触发器的S端；峰值控制模块的第二输入端连接至MOS管的源极，峰值控制模块的输出端连接RS触发器的R端；RS触发器的输出端连接驱动模块的输入端，驱动模块的输出端输出驱动信号至MOS管的栅极。

上述技术方案中，通过调光信号量化模块将调光信号进行量化，产生随调光信号线性变化的控制信号，利用峰值控制模块对电感电流进行峰值控制，并输出指示MOS管的关断开始时间的ON_END信号至RS触发器的R端；利用退磁检测模块用于对电感进行退磁检测，并输出ZCD信号至关断时间控制模块，利用关断时间控制模块，根据ZCD信号以及控制信号，输出指示MOS管的闭合开始时间的OFF_END信号至RS触发器的S端。该电路通过对电感电流的峰值控制以及MOS管的关断时间的控制，实现了CRM模式和DCM模式的切换控制，从而能够根据人眼对亮度变化的敏感程度进行不同模式的调光，满足人眼视觉对舒适调光的要求。其中，CRM模式：MOS管关断，电感电流减小，退磁检测模块检测电感电流减小到零，立刻控制闭合MOS管，电感电流增大。DCM模式：MOS管关断，电感电流减小，检测电感电流减小到零，不立刻控制闭合MOS管，而是通过关断时间控制模块增加MOS管的关断时间(TOFF_FREE)，TOFF_FREE时间结束，控制闭合MOS管。

在一些可选的实施方式中，峰值控制模块用于对电感电流进行峰值控制，并输出指示MOS管的关断开始时间的ON_END信号至RS触发器的R端。

在一些可选的实施方式中，调光信号量化模块用于将调光信号进行量化，产生随调光信号线性变化的控制信号。

在一些可选的实施方式中，退磁检测模块用于对电感进行退磁检测，并输出ZCD信号至关断时间控制模块；

关断时间控制模块，用于根据ZCD信号以及控制信号，输出指示MOS管的闭合开始时间的OFF_END信号至RS触发器的S端。

在一些可选的实施方式中，MOS管的D极通过电感后连接到LED负载的负端，MOS管的S极通过电阻Rs后接地。

本申请实施例提供的一种调光控制电路的控制方法，包括：

将调光信号进行量化，产生随调光信号线性变化的控制信号；

检测电感电流，并对电感电流进行峰值控制，控制MOS管的关断开始时间；

检测电感的退磁状态，根据退磁状态与控制信号，控制MOS管的闭合开始时间。

上述技术方案中，通过对电感电流的峰值控制以及MOS管的关断时间的控制，实现了CRM模式和DCM模式的切换控制，从而能够根据人眼对亮度变化的敏感程度进行不同模式的调光，满足人眼视觉对舒适调光的要求。其中，CRM模式：MOS管关断，电感电流减小，进行退磁检测，检测电感电流减小到零，立刻控制闭合MOS管，电感电流增大。DCM模式：MOS管关断，电感电流减小，检测电感电流减小到零时，不立刻控制闭合MOS管，而是增加MOS管的关断时间(TOFF_FREE)，直到TOFF_FREE时间结束，控制闭合MOS管。

在一些可选的实施方式中，该方法还包括：

通过控制MOS管的关断和闭合，使输出电流I0满足：

其中，k为模式切换系数，D为调光信号占空比，Ipk为峰值电流。

在一些可选的实施方式中，调光控制电路包括调光信号量化模块、关断时间控制模块、退磁检测模块、峰值控制模块、RS触发器和驱动模块；

调光信号量化模块的输入端用于输入调光信号，调光信号量化模块的两个输出端分别连接到关断时间控制模块的第一输入端和峰值控制模块的第一输入端；关断时间控制模块的第二输入端连接退磁检测模块的输出端；关断时间控制模块的输出端连接RS触发器的S端；峰值控制模块的第二输入端连接至MOS管的源极，峰值控制模块的输出端连接RS触发器的R端；RS触发器的输出端连接驱动模块的输入端，驱动模块的输出端输出驱动信号至MOS管的栅极。

上述技术方案中，通过调光信号量化模块将调光信号进行量化，产生随调光信号线性变化的控制信号，利用峰值控制模块对电感电流进行峰值控制，并输出指示MOS管的关断开始时间的ON_END信号至RS触发器的R端；利用退磁检测模块用于对电感进行退磁检测，并输出ZCD信号至关断时间控制模块，利用关断时间控制模块，根据ZCD信号以及控制信号，输出指示MOS管的闭合开始时间的OFF_END信号至RS触发器的S端。该电路通过对电感电流的峰值控制以及MOS管的关断时间的控制，实现了CRM模式和DCM模式的切换控制，从而能够根据人眼对亮度变化的敏感程度进行不同模式的调光，满足人眼视觉对舒适调光的要求。

在一些可选的实施方式中，将调光信号进行量化，产生随调光信号线性变化的控制信号，包括：

由调光信号量化模块，将调光信号进行量化，产生随调光信号线性变化的控制信号，将控制信号发送给峰值控制模块和关断时间控制模块。

在一些可选的实施方式中，检测电感电流，并对电感电流进行峰值控制，控制MOS管的关断开始时间，包括：

由峰值控制模块，在接收到控制信号时，对电感电流进行峰值控制，并输出指示MOS管的关断开始时间的ON_END信号至RS触发器的R端。

在一些可选的实施方式中，检测电感的退磁状态，根据退磁状态与控制信号，控制MOS管的闭合开始时间，包括：

由退磁检测模块，对电感进行退磁检测，并输出ZCD信号至关断时间控制模块；

由关断时间控制模块，根据ZCD信号以及控制信号，输出指示MOS管的闭合开始时间的OFF_END信号至RS触发器的S端。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种调光控制电路功能模块图；

图2为本申请实施例提供的一种调光控制电路的控制方法步骤流程图；

图3为本申请实施例提供的一种调光控制电路的电路框图；

图4为本申请实施例提供的信号波形图。

图标：1-调光信号量化模块，2-关断时间控制模块，3-退磁检测模块，4-峰值控制模块，5-RS触发器，6-驱动模块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

人眼视觉对光的感应，高亮时候不太敏感，低亮时候轻微变化就很容易感觉到。在LED照明智能调光应用中，也需要适配于人眼的对光的感应，在低亮时候，调光亮度变化幅度降低，即，在低亮时，配置为调节一个档位时，实际亮度的变化幅度低于高亮时的亮度变化，虽然低亮调节时亮度变化幅度减小，但是基于人眼对低亮度变化更为敏感的特性，在肉眼上，调光的使用感依然很好。为实现此种调光效果，本申请实施例提供一种调光控制电路及控制方法。

请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种调光控制电路功能模块图，包括调光信号量化模块1、关断时间控制模块2、退磁检测模块3、峰值控制模块4、RS触发器5和驱动模块6。

其中，调光信号量化模块1的输入端用于输入调光信号，调光信号量化模块1的两个输出端分别连接到关断时间控制模块2的第一输入端和峰值控制模块4的第一输入端；关断时间控制模块2的第二输入端连接退磁检测模块3的输出端；关断时间控制模块2的输出端连接RS触发器5的S端；峰值控制模块4的第二输入端连接至MOS管的源极，峰值控制模块4的输出端连接RS触发器5的R端；RS触发器5的输出端连接驱动模块6的输入端，驱动模块6的输出端输出驱动信号至MOS管的栅极。

本申请实施例中，通过调光信号量化模块1将调光信号进行量化，产生随调光信号线性变化的控制信号，利用峰值控制模块4对电感电流进行峰值控制，并输出指示MOS管的关断开始时间的ON_END信号至RS触发器5的R端；利用退磁检测模块3用于对电感进行退磁检测，并输出ZCD信号至关断时间控制模块2，利用关断时间控制模块2，根据ZCD信号以及控制信号，输出指示MOS管的闭合开始时间的OFF_END信号至RS触发器5的S端。该电路通过对电感电流的峰值控制以及MOS管的关断时间的控制，实现了CRM模式和DCM模式的切换控制，从而能够根据人眼对亮度变化的敏感程度进行不同模式的调光，满足人眼视觉对舒适调光的要求。其中，CRM模式：MOS管关断，电感电流减小，退磁检测模块3检测电感电流减小到零，立刻控制闭合MOS管，电感电流增大。DCM模式：MOS管关断，电感电流减小，检测电感电流减小到零，不立刻控制闭合MOS管，而是通过关断时间控制模块2增加MOS管的关断时间(TOFF_FREE)，TOFF_FREE时间结束，控制闭合MOS管。

其中，峰值控制模块4用于对电感电流进行峰值控制，并输出指示MOS管的关断开始时间的ON_END信号至RS触发器5的R端。调光信号量化模块1用于将调光信号进行量化，产生随调光信号线性变化的控制信号。退磁检测模块3用于对电感进行退磁检测，并输出ZCD信号至关断时间控制模块2；关断时间控制模块2，用于根据ZCD信号以及控制信号，输出指示MOS管的闭合开始时间的OFF_END信号至RS触发器5的S端。

MOS管的D极通过电感后连接到LED负载的负端，MOS管的S极通过电阻Rs后接地。

请参照图2，图2为本申请实施例提供的一种调光控制电路的控制方法步骤流程图，具体包括：

步骤100、将调光信号进行量化，产生随调光信号线性变化的控制信号；

步骤200、检测电感电流，并对电感电流进行峰值控制，控制MOS管的关断开始时间；

步骤300、检测电感的退磁状态，根据退磁状态与控制信号，控制MOS管的闭合开始时间。

本申请实施例中，通过对电感电流的峰值控制以及MOS管的关断时间的控制，实现了CRM模式和DCM模式的切换控制，从而能够根据人眼对亮度变化的敏感程度进行不同模式的调光，满足人眼视觉对舒适调光的要求。其中，CRM模式：MOS管关断，电感电流减小，进行退磁检测，检测电感电流减小到零，立刻控制闭合MOS管，电感电流增大。DCM模式：MOS管关断，电感电流减小，检测电感电流减小到零时，不立刻控制闭合MOS管，而是增加MOS管的关断时间(TOFF_FREE)，直到TOFF_FREE时间结束，控制闭合MOS管。

其中，调光控制电路包括调光信号量化模块1、关断时间控制模块2、退磁检测模块3、峰值控制模块4、RS触发器5和驱动模块6；

调光信号量化模块1的输入端用于输入调光信号，调光信号量化模块1的两个输出端分别连接到关断时间控制模块2的第一输入端和峰值控制模块4的第一输入端；关断时间控制模块2的第二输入端连接退磁检测模块3的输出端；关断时间控制模块2的输出端连接RS触发器5的S端；峰值控制模块4的第二输入端连接至MOS管的源极，峰值控制模块4的输出端连接RS触发器5的R端；RS触发器5的输出端连接驱动模块6的输入端，驱动模块6的输出端输出驱动信号至MOS管的栅极。

本申请实施例中，通过调光信号量化模块1将调光信号进行量化，产生随调光信号线性变化的控制信号，利用峰值控制模块4对电感电流进行峰值控制，并输出指示MOS管的关断开始时间的ON_END信号至RS触发器5的R端；利用退磁检测模块3用于对电感进行退磁检测，并输出ZCD信号至关断时间控制模块2，利用关断时间控制模块2，根据ZCD信号以及控制信号，输出指示MOS管的闭合开始时间的OFF_END信号至RS触发器5的S端。该电路通过对电感电流的峰值控制以及MOS管的关断时间的控制，实现了CRM模式和DCM模式的切换控制，从而能够根据人眼对亮度变化的敏感程度进行不同模式的调光，满足人眼视觉对舒适调光的要求。

在一些可选的实施方式中，步骤100，将调光信号进行量化，产生随调光信号线性变化的控制信号，包括：由调光信号量化模块1，将调光信号进行量化，产生随调光信号线性变化的控制信号，将控制信号发送给峰值控制模块4和关断时间控制模块2。

在一些可选的实施方式中，步骤200，检测电感电流，并对电感电流进行峰值控制，控制MOS管的关断开始时间，包括：由峰值控制模块4，在接收到控制信号时，对电感电流进行峰值控制，并输出指示MOS管的关断开始时间的ON_END信号至RS触发器5的R端。

在一些可选的实施方式中，步骤300，检测电感的退磁状态，根据退磁状态与控制信号，控制MOS管的闭合开始时间，包括：由退磁检测模块3，对电感进行退磁检测，并输出ZCD信号至关断时间控制模块2；由关断时间控制模块2，根据ZCD信号以及控制信号，输出指示MOS管的闭合开始时间的OFF_END信号至RS触发器5的S端。

具体地，请参照图3，图3为本申请实施例提供的一种调光控制电路的电路框图。调光信号量化模块1接受调光信号进行量化，并控制关断时间控制模块2和峰值控制模块4，退磁检测模块3输出ZCD信号至关断时间控制模块2，关断时间控制模块2输出OFF_END信号至RS触发器5的S极。峰值控制模块4还检测电感L1的电感电流，并进行峰值控制，峰值控制模块4输出ON_END信号至RS触发器5的R极，RS触发器5的输出端连接驱动模块6，驱动模块6的输出DRV驱动信号至MOS管的栅极，MOS管的S极通过电阻Rs后接地，MOS管的D极通过电感L1连接到LED负载的负端，MOS管的D极还通过二极管D1连接到LED负载的正端，LED负载的正负端还并联有电容C0。驱动模块6输出的DRV信号，电感L1的电感电流Il1，关断时间控制模块2输出的OFF_END信号，退磁检测模块3输出的ZCD信号，峰值控制模块4输出的ON_END信号，如图4所示。

本实施例中关断时间控制模块2包括积分电容C1、积分电容C2和比较器。一个PWM开关周期内，比较器负向输入端电压，最大值等于IR×T1/C2，IR是基准电流，若在T1时间内，比较器正向输入端电压小于IR×T1/C2，则退磁结束，比较器输出也不会翻转，本次开关周期MOS管的关断时间仍然继续，直到IDIM×T2/C1大于IR×T1/C2为止，IDIM是正比于占空比的电流，开启下一个开关周期，因此，电感上电流就处于断续模式，即DCM模式。相反，在退磁结束前，比较器正向输入端电压始终大于等于负向输入端电压，即比较器输入始终为逻辑高，则电感电流减小到零，即退磁结束，立刻控制进入下一个开关周期，电感上电流处于临界连续，即所谓CRM模式。

通过控制MOS管的关断和闭合，使输出电流I0满足：

其中，k为模式切换系数，D为调光信号占空比，Ipk为峰值电流。

也就是说，在k×D≥1时，输出电流I0随占空比D线性变化，此时为CRM模式，在CRM模式下，MOS管关断，电感电流减小，检测电感电流减小到零，立刻控制闭合MOS管关，电感电流增大。

在k×D<1时，输出电流I0随占空比D二次函数变化，近似指数变化，此时为DCM模式，在DCM模式下，MOS管关断，电感电流减小，检测电感电流减小到零，不立刻控制闭合MOS管，而是增加MOS管关断时间(TOFF_FREE)，TOFF_FREE时间结束，控制闭合MOS管。

因此，根据模式切换系数k，确定亮度控制线对应的占空比，在亮度低于亮度控制线时，即低亮时候，输出电流I0随占空比D线性变化，调光亮度变化幅度较低，与人眼在低亮时候很容易感觉到轻微亮度变化的特性吻合。在亮度高于亮度控制线时，即高亮时候，输出电流I0随占空比D二次函数变化，近似指数变化，在高亮时候，调光亮度变化幅度较高，与人眼在高亮时候对亮度变化不太敏感的特性吻合。本实施例在低亮时，调节一个档位时，实际亮度的变化幅度低于高亮时的亮度变化，虽然低亮调节时亮度变化幅度减小，但是基于人们对低亮度变化更为敏感的特性，在肉眼上，提高了调光的使用感，从而提高了用户体验。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

在本文中，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。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种调光控制电路，其特征在于，包括调光信号量化模块、关断时间控制模块、退磁检测模块、峰值控制模块、RS触发器和驱动模块；

所述调光信号量化模块的输入端用于输入调光信号，所述调光信号量化模块的两个输出端分别连接到关断时间控制模块的第一输入端和峰值控制模块的第一输入端；所述关断时间控制模块的第二输入端连接退磁检测模块的输出端；所述关断时间控制模块的输出端连接所述RS触发器的S端；所述峰值控制模块的第二输入端连接至MOS管的源极，所述峰值控制模块的输出端连接所述RS触发器的R端；所述RS触发器的输出端连接驱动模块的输入端，所述驱动模块的输出端输出驱动信号至MOS管的栅极。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述峰值控制模块用于对电感电流进行峰值控制，并输出指示MOS管的关断开始时间的ON_END信号至所述RS触发器的R端。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述调光信号量化模块用于将调光信号进行量化，产生随调光信号线性变化的控制信号。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述退磁检测模块用于对电感进行退磁检测，并输出ZCD信号至所述关断时间控制模块；

所述关断时间控制模块，用于根据ZCD信号以及控制信号，输出指示MOS管的闭合开始时间的OFF_END信号至所述RS触发器的S端。

5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述MOS管的D极通过电感后连接到LED负载的负端，所述MOS管的S极通过电阻Rs后接地。

6.一种调光控制电路的控制方法，其特征在于，包括：

将调光信号进行量化，产生随调光信号线性变化的控制信号；

检测电感电流，并对电感电流进行峰值控制，控制MOS管的关断开始时间；

检测电感的退磁状态，根据退磁状态与控制信号，控制MOS管的闭合开始时间。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

通过控制MOS管的关断和闭合，使输出电流I0满足：

其中，k为模式切换系数，D为调光信号占空比，Ipk为峰值电流。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述调光控制电路包括调光信号量化模块、关断时间控制模块、退磁检测模块、峰值控制模块、RS触发器和驱动模块；

所述调光信号量化模块的输入端用于输入调光信号，所述调光信号量化模块的两个输出端分别连接到关断时间控制模块的第一输入端和峰值控制模块的第一输入端；所述关断时间控制模块的第二输入端连接退磁检测模块的输出端；所述关断时间控制模块的输出端连接所述RS触发器的S端；所述峰值控制模块的第二输入端连接至MOS管的源极，所述峰值控制模块的输出端连接所述RS触发器的R端；所述RS触发器的输出端连接驱动模块的输入端，所述驱动模块的输出端输出驱动信号至MOS管的栅极；

所述将调光信号进行量化，产生随调光信号线性变化的控制信号，包括：

由所述调光信号量化模块，将调光信号进行量化，产生随调光信号线性变化的控制信号，将控制信号发送给所述峰值控制模块和关断时间控制模块。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述检测电感电流，并对电感电流进行峰值控制，控制MOS管的关断开始时间，包括：

由所述峰值控制模块，在接收到控制信号时，对电感电流进行峰值控制，并输出指示MOS管的关断开始时间的ON_END信号至所述RS触发器的R端。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述检测电感的退磁状态，根据退磁状态与控制信号，控制MOS管的闭合开始时间，包括：

由所述退磁检测模块，对电感进行退磁检测，并输出ZCD信号至所述关断时间控制模块；

由所述关断时间控制模块，根据ZCD信号以及控制信号，输出指示MOS管的闭合开始时间的OFF_END信号至所述RS触发器的S端。