CN206024175U - 输出开路时可智能切换的调色温芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种输出开路时可智能切换的调色温芯片，包括：一个电源输入脚，一个时钟信号输入脚即CLK脚，两个开关管驱动脚，一个外接电容脚；一供电模块，用以产生内部电源VDD和复位信号RST；内部电源VDD连接外接电容脚；一齐纳管Z1，用以钳位CLK脚电压；一开关检测模块，其输入端接CLK脚，输出端输出标志信号OK；用于检测调色温芯片应用电路中的开关是否导通；一环形移位寄存器，根据调色温芯片应用电路中开关是否导通的标志信号OK的输入，来选择输出信号S1、S2是否置高电平；一驱动模块，用以驱动S1、S2信号，在两个开关管驱动脚上相应产生SW1、SW2信号。本实用新型可以解决因某一路LED灯开路导致用户体验效果差的缺陷。

Description

输出开路时可智能切换的调色温芯片

技术领域

本实用新型涉及一种LED驱动电路，尤其涉及一种调色温控制器及驱动电路。

背景技术

在照明产品的历史舞台上，从早期的白炽灯发展到目前的LED照明产品，人们对照明产品的要求也从简单的照明功能逐渐向舒适型、智能型照明功能转变。近十年，各种LED技术如雨后春笋般出现，LED调色温技术也得到了快速发展，其中开关调色温技术因其应用成本低、操作简单、且无需改造现有开关照明系统而越来越受到关注。

图1为现有技术的开关调色温LED方案的简化示意图，如图所示，AC为输入交流电；K1为墙壁开关；d1～d4组成整流桥；C0为滤波电容，与整流桥一起将交流电整流滤波成直流电；IC1为LED恒流控制芯片；NP、NS组成变压器；MOSFET为功率管；R1为原边电流采样电阻；d5为单向导通二极管；C1为输出电容； IC2为调色温芯片；M1、M2为两路LED灯的控制开关管。

调色温原理：IC2能够检测开关是否导通。开关K1第一次导通，IC2启动并控制SW1为高，第一路灯LED1亮，第二路灯LED2灭；开关K1关断，IC2掉电（但内部的寄存器可保存状态），两路灯灭；开关K1第二次导通时， SW1为低，SW2为高，第一路灯灭，第二路灯亮；依此类推，第三次开关K1导通，两路灯亮；第四次开关K1导通，又回到第一路灯亮。

然而，调色温LED照明方案在家用时，有可能由于某种因素，其中一路LED灯开路了，假如是第一路。在第一次导通开关K1时，SW1为高，SW2为低，但由于LED1开路，LED1不亮，输出电容C1的电压会不断上升，直至触发IC1的OVP（输出过压保护）功能，IC1进入不断重启的模式，但是依然没有灯会亮。只有手动地第二次导通开关K1，才能切换到第二路灯，并点亮LED2。对于用户来说，仅仅坏了某一路LED灯时，并不一定希望立马更换灯管，而是希望能够使用另外一路灯进行照明，但是这样的话，每次开灯都必须按几次开关，显得很繁琐，不够智能，体验效果差。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种输出开路时可智能切换的调色温芯片，可以解决调色温方案中，因某一路LED灯开路导致用户体验效果差的缺陷。本实用新型采用的技术方案是：

一种输出开路时可智能切换的调色温芯片，包括：

一个电源输入脚，一个时钟信号输入脚即CLK脚，两个开关管驱动脚，一个外接电容脚；

一供电模块，用以产生内部电源VDD和复位信号RST；内部电源VDD连接外接电容脚；

一齐纳管Z1，用以钳位CLK脚电压；

一开关检测模块，其输入端接CLK脚，输出端输出标志信号OK；用于检测调色温芯片应用电路中的开关是否导通；

一环形移位寄存器，根据调色温芯片应用电路中开关是否导通的标志信号OK的输入，来选择输出信号S1、S2是否置高电平；

一驱动模块，用以驱动S1、S2信号，在两个开关管驱动脚上相应产生SW1、SW2信号，用于驱动外接的开关管。

具体地，

供电模块包括电阻R100、R101，二极管D101、齐纳管Z101、电容C100，反相器INV101和INV102；

电阻R101的一端接调色温芯片的电源输入脚，另一端接二极管D101的阳极，二极管D101的阴极接电阻R100的一端、齐纳管Z101的阴极，以及调色温芯片的外接电容脚；电阻R100的另一端接电容C100的正极和反相器INV101的输入端；齐纳管Z101的阳极和电容C100的负极接地；反相器INV101的输出端接反相器INV102的输入端，反相器INV102的输出端输出复位信号RST。

具体地，

开关检测模块包括与门AND201、AND202，开关管M200、反相器INV201、电阻R201、电容C201,D触发器DFF1和DFF2；

与门AND201的一个输入端接调色温芯片的CLK脚，另一个输入端接复位信号RST，输出端输出CLK1信号并接开关管M200的栅极；电阻R201的一端接内部电源VDD，另一端接开关管M200的漏极、电容C201的正极以及反相器INV201的输入端；开关管M200的源极接地，电容C201的负极接地；反相器INV201的输出端接与门AND202的一个输入端，与门AND202的另一个输入端接复位信号RST，输出端输出信号R；

D触发器DFF1的复位端接信号R，输出端QN接输入D端，D触发器DFF1的时钟输入端接CLK1信号；

D触发器DFF2的复位端接信号R，D触发器DFF2的时钟输入端 接D触发器DFF1的输出端QN；D触发器DFF2的输入D端接内部电源VDD，D触发器DFF2的输出端Q输出标志信号OK；

DFF1和DFF2的供电端均接内部电源VDD。

具体地，

所述环形移位寄存器，当内部电源VDD和复位信号RST产生后，输入信号OK第一次由低变高，输出S1为高电平；输入信号OK第二次由低变高，输出S2为高电平；输入信号OK第三次由低变高，输出S1、S2均为高电平；输入信号OK第四次由低变高，输出S1为高电平；依此类推；环形移位寄存器的复位端接复位信号RST，电源端接内部电源VDD。

本实用新型的优点：本实用新型提供的调色温芯片针对某一路LED灯开路可以实现智能地切换到另外一路LED灯点亮，无需多次按开关进行切换。

附图说明

图1 是现有技术的LED调色温应用方案简化示意图。

图2 是本实用新型的LED调色温芯片内部框架示意图。

图3 是本实用新型的LED调色温芯片应用方案简化示意图。

图4 是本实用新型的LED调色温芯片相关信号波形示意图。

图5 是用以说明开关切换和输出OVP两种方式对CLK脚产生波形示意图。

图6 是本实用新型的LED调色温芯片内部供电模块示意图。

图7 是本实用新型的LED调色温芯片内部开关检测模块示意图。

图8 是本实用新型的LED调色温芯片应用方案相关波形示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图2所示，本实用新型提供的输出开路时可智能切换的调色温芯片，包括：

一个电源输入脚（图2中的VCC脚），一个时钟信号输入脚即CLK脚，两个开关管驱动脚（图2中的SW1和SW2信号连接的管脚），一个外接电容脚（图2中的VDD脚）；

一供电模块，用以产生内部电源VDD和复位信号RST；内部电源VDD连接外接电容脚；

一齐纳管Z1，用以钳位CLK脚电压；

一开关检测模块，其输入端接CLK脚，输出端输出标志信号OK；用于检测调色温芯片应用电路中的开关是否导通；

一环形移位寄存器，根据开关是否导通的标志信号OK的输入，来选择输出信号S1、S2是否置高电平；当内部电源VDD和复位信号RST产生后，输入信号OK第一次由低变高，输出S1为高电平；输入信号OK第二次由低变高，输出S2为高电平；输入信号OK第三次由低变高，输出S1、S2均为高电平；输入信号OK第四次由低变高，输出S1为高电平；依此类推；环形移位寄存器的复位端（低电平有效）接复位信号RST，电源端接内部电源VDD；

一驱动模块，用以驱动S1、S2信号，在两个开关管驱动脚上相应产生SW1、SW2信号，用于驱动外接的开关管。

本实用新型提供的调色温芯片的应用架构如图3。AC为输入交流电；K1为墙壁开关；d1～d4组成整流桥；C0为滤波电容，与整流桥一起将交流电整流滤波成直流电；IC1为LED恒流控制芯片；初级绕组NP、次级绕组NS组成变压器；MOSFET为功率管；R1为原边电流采样电阻；IC2为本实用新型提出的调色温芯片；R2为IC2的供电电阻；R3为IC2的CLK脚的检测电阻，该电阻主要用于限流，电阻R3一端接次级绕组NS，另一端接调色温芯片的CLK脚；d5单向导通二极管；C1为输出电容；C2为IC2内部电源VDD的外挂电容； M1、M2为两路LED灯的控制功率管即开关管。

工作原理：第一次导通开关K1，输出电容C1的电压不断上升，并通过R2为IC2供电，供电模块产生内部电源VDD和复位信号RST；同时次级绕组NS不断通过R3为CLK引脚提供脉冲波，该脉冲波通过CLK脚内置的齐纳管Z1进行钳位，钳位电压与内部电源VDD电压相当；开关检测模块通过CLK脚检测到连续的脉冲波后，输出OK信号由低变高，环形移位寄存器的输出S1变高，控制第一路LED点亮。开关K1关断后，IC2的内部电源VDD由于外挂电容C2的存在而能保持电压一段时间（保持电压的时间受C2控制），环形移位寄存器可继续工作一段时间，并保存状态，但CLK脚检测不到连续脉冲信号，因而开关检测模块的输出信号OK变低，环形移位寄存器的两个输出信号都为低，两路LED灯都不亮。第二次导通开关K1，开关检测模块再次检测到连续脉冲信号，输出信号OK由低变高，环形移位寄存器输出S2变高，第二路LED灯点亮；依此类推，第三次导通开关K1，点亮两路LED灯，第四次导通开关K1，点亮第一路LED灯。

次级绕组NS及调色温芯片IC2内部相关信号的波形示意图如图4。次级绕组NS的电压波形有正有负，且具体值较大，但经过限流电阻R3和齐纳管Z1钳位后，CLK脚的电压波形的高电平为齐纳管击穿电压（约5.8V左右），最低值约为-0.5V左右，对IC2来说是安全的。经过若干个CLK脉冲延迟之后，OK信号产生，SW1信号产生，第二次开关的情况类推。

这种架构的调色温芯片IC2可以实现色温切换功能，但要实现输出开路的色温智能切换功能，电路还需进行专门的设计。先来看开关K1切换和发生输出OVP（IC1的输出过压保护）两种情况时，CLK引脚波形的相应变化，示意波形如图5所示。每一次开关K1导通时，CLK脚都能接收到无数个脉冲波形(由于IC1的PWM开关频率很高，此处用语“无数个”表示非常多个)，开关检测模块可以在CLK脚经过一定延迟之后进行判断开关K1是否导通；而假如两路LED都开路的情况下，每次发生OVP时，恒流控制芯片IC1处于不断重启状态，重启时间约几十至几百毫秒，重启后IC1的CLK脚只能接收到很少个数的脉冲波形，便又会触发OVP，IC1进行重启。如果仅第一路LED灯开路，开关K1导通后，IC2控制SW1为高，导通M1，但是由于LED1开路，灯不亮，输出电压升高，直至触发OVP，恒流控制芯片IC1重启，经过一百毫秒量级的时间，CLK脚再次接收到脉冲波形，如果IC2的开关检测模块能够在CLK脚仅接收到几个脉冲的条件下就使得输出标志信号OK变高，则SW2变高，第二路LED灯点亮，并稳住输出电压，不会再次因为第一路LED开路引起OVP；这样电源方案就实现了输出开路的色温智能切换，且无需多次按墙壁开关K1，用户能得到较好的体验效果。第一次导通开关K1，若第一路LED灯开路，可以智能地切换到另外一路LED灯点亮。

本实用新型提供的调色温芯片能够很好地实现输出开路色温智能切换。

图6示出了本实用新型调色温芯片的供电模块结构示意图；包括电阻R100、R101，二极管D101、齐纳管Z101、电容C100，反相器INV101和INV102；

电阻R101的一端接调色温芯片的电源输入脚（VCC脚），另一端接二极管D101的阳极，二极管D101的阴极接电阻R100的一端、齐纳管Z101的阴极，以及调色温芯片的外接电容脚（图2中的VDD脚）；电阻R100的另一端接电容C100的正极和反相器INV101的输入端；齐纳管Z101的阳极和电容C100的负极接地；反相器INV101的输出端接反相器INV102的输入端，反相器INV102的输出端输出环形移位寄存器的复位信号RST；电源VCC通过电阻R1101和二极管D101为内部电源VDD的外挂电容(图3中的C2)充电，内部电源VDD又通过齐纳管Z101进行钳位，VDD经过R100、C100延迟后得到复位信号RST，RST为环形移位寄存器的复位信号，内部电源VDD与RST关系如图6中示意波形，RST经过一段延迟之后跟随内部电源VDD。

图7为开关检测模块内部结构的示意图，包括与门AND201、AND202，开关管M200、反相器INV201、电阻R201、电容C201,D触发器DFF1和DFF2；

与门AND201的一个输入端接调色温芯片的CLK脚，另一个输入端接复位信号RST，输出端输出CLK1信号并接开关管M200的栅极；电阻R201的一端接内部电源VDD，另一端接开关管M200的漏极、电容C201的正极以及反相器INV201的输入端；开关管M200的源极接地，电容C201的负极接地；反相器INV201的输出端接与门AND202的一个输入端，与门AND202的另一个输入端接复位信号RST，输出端输出信号R；

D触发器DFF1的复位端（低电平有效）接信号R，输出端QN接输入D端，D触发器DFF1的时钟输入端接CLK1信号；D触发器DFF2的复位端（低电平有效）接信号R，D触发器DFF2的时钟输入端 接D触发器DFF1的输出端QN；D触发器DFF2的输入D端接内部电源VDD，D触发器DFF2的输出端Q输出标志信号OK；DFF1和DFF2的供电端均接内部电源VDD；

CLK脚无脉冲波形时，即CLK恒为低，则信号R为低，信号R为触发器DFF1、DFF2的复位信号，R为低时，标志OK信号为低；

一旦CLK脚接受到脉冲波形，CLK1脚脉冲信号变高，开关管M200导通，电容C201电压迅速拉低，信号R变为高电平；

当CLK脚脉冲信号的电压变低，M200关断，VDD通过电阻R201对电容C201充电，这里R201和C201的值要足够大，保证CLK脚在脉冲波的低电平期间，C201电压不会升到足够高，因此INV201不会翻转，这时信号R仍为高电平。也就是说合理设计R201和C201，保证CLK端有脉冲信号时，信号R为高电平；CLK脚无脉冲信号时，信号R为低电平。

对于DFF1和DFF2，保证CLK脚在有脉冲信号时，在CLK的脉冲信号第二个上升沿，输出信号OK变高电平。该结构针对开关切换产生的CLK脉冲信号和输出OVP产生的CLK脉冲信号都能够进行检测，实现色温的切换。

图8给出了本实用新型调色温应用方案的主要信号的波形示意图。示意图上标的是第二、三次开关导通控制色温切换，根据前面的分析，其实某一路发生OVP也会控制色温切换。第一次开关k1导通后，次级绕组NS立马产生脉冲波形；CLK脚同时产生脉冲波形；内部电源VDD缓慢上升，至5.8V后，RST信号产生，并跟随VDD；此后OK信号产生，SW1产生。开关K1关断后，次级绕组NS和CLK脚的脉冲消失，内部电源VDD由于外挂电容C2的存在，而继续维持一段时间，RST信号跟随VDD。第二次开关导通后，OK信号在CLK脚第二个上升沿时变高电平，并控制SW2变高；依此类推。

Claims (4)

1.一种输出开路时可智能切换的调色温芯片，其特征在于，包括：

一个电源输入脚，一个时钟信号输入脚即CLK脚，两个开关管驱动脚，一个外接电容脚；

一供电模块，用以产生内部电源VDD和复位信号RST；内部电源VDD连接外接电容脚；

一齐纳管Z1，用以钳位CLK脚电压；

一开关检测模块，其输入端接CLK脚，输出端输出标志信号OK；用于检测调色温芯片应用电路中的开关是否导通；

一环形移位寄存器，根据调色温芯片应用电路中开关是否导通的标志信号OK的输入，来选择输出信号S1、S2是否置高电平；

一驱动模块，用以驱动S1、S2信号，在两个开关管驱动脚上相应产生SW1、SW2信号，用于驱动外接的开关管。

2.如权利要求1所述的输出开路时可智能切换的调色温芯片，其特征在于，

供电模块包括电阻R100、R101，二极管D101、齐纳管Z101、电容C100，反相器INV101和INV102；

电阻R101的一端接调色温芯片的电源输入脚，另一端接二极管D101的阳极，二极管D101的阴极接电阻R100的一端、齐纳管Z101的阴极，以及调色温芯片的外接电容脚；电阻R100的另一端接电容C100的正极和反相器INV101的输入端；齐纳管Z101的阳极和电容C100的负极接地；反相器INV101的输出端接反相器INV102的输入端，反相器INV102的输出端输出复位信号RST。

3.如权利要求1或2所述的输出开路时可智能切换的调色温芯片，其特征在于，

开关检测模块包括与门AND201、AND202，开关管M200、反相器INV201、电阻R201、电容C201,D触发器DFF1和DFF2；

与门AND201的一个输入端接调色温芯片的CLK脚，另一个输入端接复位信号RST，输出端输出CLK1信号并接开关管M200的栅极；电阻R201的一端接内部电源VDD，另一端接开关管M200的漏极、电容C201的正极以及反相器INV201的输入端；开关管M200的源极接地，电容C201的负极接地；反相器INV201的输出端接与门AND202的一个输入端，与门AND202的另一个输入端接复位信号RST，输出端输出信号R；

D触发器DFF1的复位端接信号R，输出端QN接输入D端，D触发器DFF1的时钟输入端接CLK1信号；

D触发器DFF2的复位端接信号R，D触发器DFF2的时钟输入端接D触发器DFF1的输出端QN；D触发器DFF2的输入D端接内部电源VDD，D触发器DFF2的输出端Q输出标志信号OK；

DFF1和DFF2的供电端均接内部电源VDD。

4.如权利要求1或2所述的输出开路时可智能切换的调色温芯片，其特征在于，

所述环形移位寄存器，当内部电源VDD和复位信号RST产生后，输入信号OK第一次由低变高，输出S1为高电平；输入信号OK第二次由低变高，输出S2为高电平；输入信号OK第三次由低变高，输出S1、S2均为高电平；输入信号OK第四次由低变高，输出S1为高电平；依此类推；环形移位寄存器的复位端接复位信号RST，电源端接内部电源VDD。