CN206490872U

CN206490872U - Led驱动芯片以及led模组装置

Info

Publication number: CN206490872U
Application number: CN201720172121.3U
Authority: CN
Inventors: 郑家强
Original assignee: SHENZHEN RUI ZHI CHEN TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN RUI ZHI CHEN TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2017-09-12
Anticipated expiration: 2027-02-24

Abstract

本实用新型揭示了一种LED驱动芯片，包括上电降压模块、带隙基准模块、开关采集计数模块、逻辑控制驱动模块、多个电流通道模块；所述上电降压模块为LED驱动芯片各模块提供所需内部电源电压；所述带隙基准模块通过分压生成驱动多个电流通道工作的参考电压；所述开关采集计数模块采集所述开关采样输入端的脉冲电压，并对脉冲电压整形、计数生成计数信息；所述逻辑控制驱动模块接收带隙基准模块输入的参考电压、接收所述开关采集计数模块的计数信息，通过逻辑运算输出驱动信号，控制多个电流通道模块的工作状态。本实用新型LED驱动芯片成本低，同时提供低功耗、开关高精度控制的工作方式，批量生产一致性好，市场性价比高。

Description

LED驱动芯片以及LED模组装置

技术领域

本实用新型涉及到LED驱动照明领域，特别是涉及到LED驱动芯片以及LED模组装置。

背景技术

由于LED光源具有环保节能且使用寿命长等优点，LED灯得到了广泛的推广。因环境、个人需要等因素，对LED的亮度、光的颜色也提出了不同的要求。因此，LED调光、调色技术成为行业内越来越受重视的技术竞争点。

现有LED调光、调色的方式主要通过可控硅来实现，但是调光、调色使用可控硅会带来如下缺点：第一，应用成本较高；第二，可控硅的使用会增大谐波系数并降低功率因素，第三，由于可控硅导致的非正弦信号在传输的过程中会产生较大的电磁干扰；第四，可控硅还需要提供维持电流，若维持电流不够，导通角不稳定会导致LED闪烁，第五，终端客户使用的可控硅调光器有差异，不利于批量生产。为解决上述问题，现有技术中也出现了使用开关来实现调光、调色的方案，但是必须在开关采样计数模块中使用电容，起到对电源滤波的作用。但开关采样计数模块中使用电容会带来如下缺点：第一，系统成本增加；第二，电容的使用会导致采样信号的延迟，进而影响采样的精度；第三，电容的误差会导致产品性能一致性降低。

因此，现有技术还有待改进。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种LED驱动芯片，旨在提供一种用开关控制实现高精度同时调光调色的低成本高性能的解决方案。

本实用新型提出一种LED驱动芯片，包括上电降压模块、带隙基准模块、开关采集计数模块、逻辑控制驱动模块、多个电流通道模块；

所述上电降压模块分别与所述带隙基准模块、开关采集计数模块、逻辑控制驱动模块、外部电源输入端相连；所述上电降压模块将外部电源输入端电压经降压处理后，为带隙基准模块、开关采集计数模块、逻辑控制驱动模块提供所需内部电源电压；

所述带隙基准模块与逻辑控制驱动模块相连，通过内部电源电压产生内部基准电压，并将所述内部基准电压分压生成驱动电流通道工作的参考电压，输出到逻辑控制驱动模块；

所述开关采集计数模块与芯片开关采样输入端、逻辑控制驱动模块相连，采集所述开关采样输入端的脉冲电压，并对脉冲电压整形、计数，将计数信息传输到逻辑控制驱动模块；

所述逻辑控制驱动模块与带隙基准模块、开关采集计数模块、多个电流通道模块相连，所述逻辑控制驱动模块接收带隙基准模块的输入的参考电压、接收所述开关采集计数模块的计数信息，通过逻辑运算发出驱动信号，调控所述多个电流通道模块的工作状态。

优选地，所述LED驱动芯片还包括节能保护模块，所述节能保护模块与开关采样输入端、开关采集计数模块和逻辑控制驱动模块相连，保护开关采集计数模块和逻辑控制驱动模块正常工作。

优选地，所述LED驱动芯片所述节能保护模块包括过温保护单元以及过压保护单元，所述过压保护单元内部有高压二极管作为耐压泄放通道。

优选地，所述LED驱动芯片还包括电容，所述电容的负端接地，正端通过LED驱动芯片连接口与所述上电降压模块、开关采集计数模块、逻辑控制驱动模块、节能保护模块相连。

优选地，所述LED驱动芯片还包括多个电流设置电阻，所述多个电流设置电阻与多个电流通道模块相连。

优选地，所述LED驱动芯片所述多个电流通道模块中每个电流通道都是由相同的栅极驱动电路和高压功率MOS组成。

本实用新型还提出一种LED模组装置，包括上述的LED驱动芯片。

优选地，所述LED模组装置还包括整流桥电路模块，所述整流桥电路模块第一输入端与开关元件相连，所述整流桥电路模块的第二输入端与外部电源的连接，并与开关元件组成电回路；所述整流桥电路模块的输出负端接地，整流桥的输出正端与LED灯串相连。

优选地，所述LED模组装置还包括采样降压电阻，所述采样降压限流电阻的一端与整流桥的第一输入端相连，另一端与LED驱动芯片的开关采样输入端相连。

优选地，所述LED模组装置还包括输入供电降压限流电阻，所述输入供电降压限流电阻一端通过LED驱动芯片的接口与所述上电降压模块相连。

本实用新型有益效果：本实用新型以开关形式对LED调光、调色的技术效果，避免了使用可控硅对LED调光、调色时的一系列负面影响，而且同时降低LED模组装置的制造成本。而且本实用新型的LED模组装置中省却了开关采样计数模块处理前的滤波电容，通过改变开关采样计数模块的电路结构，确保在省却了开关采样计数模块处理前的滤波电容后，芯片可更精准的采集开关信息，同时为配合开关采样计数模块的程序参数设计，本实用新型中的LED驱动芯片采用了多电流通道模块设计，所述多电流通道模块中各电流通道可选择同时处于工作状态或某单一电流通道处于工作状态，以达到对LED调光调色的技术效果；同时LED模组装置存在多个电流设置电阻与多个电流通道模块相连，以调控所述多个电流通道模块的工作电流，达到对LED调光调色的技术效果。所以本实用新型中的LED驱动芯片、模组装置可同时满足调光、调色的技术效果。

附图说明

图1本实用新型一实施例中LED驱动芯片结构模块示意图；

图2本实用新型一实施例中LED模组装置结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1和图2，本实用新型实施例提出一种LED驱动芯片，包括上电降压模块101、带隙基准模块102、开关采集计数模块109、逻辑控制驱动模块104、多个电流通道模块105；

所述上电降压模块101分别与所述带隙基准模块102、开关采集计数模块109、逻辑控制驱动模块104、外部电源106输入端相连；所述上电降压模块101将外部电源106输入端电压经降压处理后，为带隙基准模块102、开关采集计数模块109、逻辑控制驱动模块104提供所需内部电源电压；

所述带隙基准模块102与逻辑控制驱动模块104相连，通过内部电源电压产生内部基准电压，并根据电流通道模块工作方式，将所述内部基准电压分压生成驱动多个电流通道工作的参考电压，输出到逻辑控制驱动模块104；

所述开关采集计数模块109与芯片开关采样输入端1、逻辑控制驱动模块104相连，采集所述开关采样输入端1的脉冲电压，并对脉冲电压整形、计数，将计数信息传输到逻辑控制驱动模块104；

所述逻辑控制驱动模块104与带隙基准模块102、开关采集计数模块109、多个电流通道模块105相连，所述逻辑控制驱动模块104接收带隙基准模块102输入的驱动多个电流通道模块105工作的参考电压、所述开关采集计数模块109的计数信息，通过逻辑运算生成驱动信号，调控多个电流通道模块105的工作状态。

本实用新型实施例中的LED驱动芯片中通过对开关采样计数模块109进行了耐压泄放通道设计，确保LED驱动芯片内部器件不会因为过压而损坏。，由于省却了开关滤波电容，使LED驱动芯片可更精准的控制开关，同时为配合开关采样计数模块109的程序参数设计，本实用新型实施例中的LED驱动芯片采用了多电流通道模块105设计，所述多电流通道模块105中各电流通道可选择同时处于工作状态或某单一电流通道处于工作状态，以达到对LED调色的技术效果；同时LED驱动芯片存在多个电流设置电阻与多个电流通道模块105相连，以调控所述多个电流通道模块105的工作电流，达到对LED调光的技术效果。所以本实用新型实施例中的LED驱动芯片可同时满足调光、调色的技术效果。

进一步地，所述LED驱动芯片还包括节能保护模块103，所述节能保护模块103与开关采样输入端1、开关采集计数模块109和逻辑控制驱动模块104相连，保护开关采集计数模块109和逻辑控制驱动模块104正常工作。

进一步地，所述LED驱动芯片所述节能保护模块103包括过温保护单元以及过压保护单元。

所述节能保护模块包括过温保护以及过压保护，当系统非正常工作时，节能保护模块生成使能信号，分别输出给逻辑控制驱动模块和开关采样计数模块。使能信号类似一个触发信号，主要是为保证电路或者器件正常工作的开关，即可以通过这个信号打开或关闭IC电路中的某个功能。本实用新型实施例中节能保护模块生成使能信号，提供给开关采样计数模块109和逻辑控制驱动模块104。当节能保护模块103判断出过压保护和过温保护中的一种或者两种发生时，开关采集计数模块109和逻辑控制驱动模块104都将停止正常工作状态，处于低功耗待机状态。

进一步地，所述LED模组装置还包括电容113，所述电容113的负端接地，正端通过LED驱动芯片连接口3与所述上电降压模块101、开关采集计数模块109、逻辑控制驱动模块104、节能保护模块103相连。外部电源106断开后可维持内部电源电压存在一定时间，使开关采样计数模块109、逻辑控制驱动模块104和节能保护模块103正常工作。

进一步地，所述LED模组装置还包括多个电流设置电阻105，所述多个电流设置电阻通过LED驱动芯片连接口5与多个电流通道模块105相连。电流设置电阻114和115为可调电阻，以调控所述多个电流通道模块105的工作电流。

本实用新型实施例中所述的带隙基准模块102产生驱动电流通道的多个参考电压。本实用新型实施例以LED驱动芯片中设置两个电流通道为例，带隙基准模块102产生驱动电流通道的两个参考电压，对应双电流通道导通和单通道导通的两种工作模式，所述两个参考电压假设为VF₁和VF₂，且VF₁和VF₂不随内部电源电压以及芯片温度发生变化,在本实施例中假设VF2＝N*VF1,其中(N>1)。本实用新型实施例中以两个电流通道1051、1052匹配两个电流设置电阻114、115，调控电流通道1051、1052的工作状态。假设系统电流设置电阻114和115的阻值分别为R₁和R₂。逻辑控制驱动模块104发出驱动信号只使电流通道1052导通，则电流通道1052的电流值为VF₂/R₂，而电流通道1051模块的电流值为0；逻辑控制驱动模块104发出驱动信号使电流通道1051、1052均处于导通状态，则电流通道1051、1052的电流值都等于VF₁/R₂；逻辑控制驱动模块104发出驱动信号只使电流通道1051导通，电流通道1051的电流值为VF₂/(R₁+R₂)，而电流通道1052模块的电流值为0。逻辑控制驱动模块104发出的交互驱动信号可实现调控与电流通道相连的LED灯的工作电流，进而调控LED灯的光强亮度。

进一步地，所述LED驱动芯片所述多个电流通道模块中每个电流通道都是由相同的栅极驱动电路和高压功率MOS管组成。所述高压功率MOS管导通电阻小以调高LED模组的工作效率，同时降低了芯片内部温度提高了芯片的稳定性。

本实用新型实施例还提出一种LED模组装置，包括上述的LED驱动芯片。

进一步地，所述LED模组装置还包括整流桥电路模块110，所述整流桥电路模块110第一输入端与开关元件116相连，所述整流桥电路模块110的第二输入端与外部电源106连接，并与开关元件116组成电回路；所述整流桥电路模块110的输出负端接地，整流桥电路模块110的输出正端与LED灯串107、108相连。所述整流桥电路模块110将外部电源106的交流电能转换成LED模组装置工作所需的直流电能。

本实用新型实施例中LED模组装置中电流通道为两个，通过LED芯片上两个相同的接口4分别连接LED灯串107、108。所述开关采样计数模块109，从节能保护模块103获得使能信号；当外置采样降压限流电阻112设置合理且芯片内的温度工作在温度保护点范围内的情况下，开关采样计数模块109正常采集并计数开关电压信号，产生的逻辑信号输出到逻辑控制驱动模块104。所述逻辑控制驱动模块104包括逻辑控制单元。带隙基准模块102将内部基准电压VF₁和VF₂传输到逻辑控制驱动模块104，逻辑控制驱动模块104的逻辑控制单元根据节能保护模块103输出电平以及开关采样计数模块109输出的逻辑电平，通过逻辑运算决定是否输出使能信号控制相关模块关闭以及带隙基准电压VF₁和VF₂的选择。逻辑控制驱动模块104产生的信号控制驱动电流通道1051和电流通道1052的导通状态，以及选择参考电压VF₁和VF₂。

所述电流通道1051和电流通道1052，分别从逻辑控制驱动模块104获得驱动信号，同时分别从经过LED灯串107和LED灯串108压降后输入到LED驱动芯片，得到电流通道1051和电流通道1052内功率NMOS的漏端电压。驱动电流通道1051和电流通道1052的工作状态，电流通道1051和电流通道1052的输出端分别通过LED驱动芯片接口与系统电流设置电阻114和115相连。

当第一次打开开关，LED驱动芯片上电、触发系统，上电降压模块101和带隙基准模块102工作，系统初始化完成。系统完成初始化后，节能保护模块103工作，判断是否过压，系统是否过温，如果过温或者过压则系统处理结果为节能保护处理。如果未进入过温或过压保护，表示系统无故障情况，开关采样计数模块109，逻辑驱动控制模块104，电流通道模块105正常工作，系统工作状态为单一指定电流通道打开，如只打开电流通道1052，选择指定内部基准电压，如VF₂；系统第一次打开开关动作处理结果完成。

第一次打开开关处理完成后，第一次关闭开关后第二次打开开关，系统进入开关元件106开与关间隔时间是否小于设定时间的判断，所述设定时间由维持电容113设定。如果间隔时间大于设定时间，则系统处理结果和第一次打开开关动作处理结果相同；如果间隔时间小于设定时间，则系统处理结果为选择另一基准电压，如VF₁，同时打开电流通道1051、1052，系统第二次打开开关处理结果完成。

第二次打开开关处理完成后，如果第二次关开关后第三次打开开关动作发生，同样系统要先判断开关元件106的开与关间隔时间是否小于设定时间。如果间隔时间大于设定时间，则系统处理结果和第一次打开开关动作处理结果相同；如果间隔时间小于设定时间，则系统处理结果为选择打开不同于第一次打开开关时的另一电流通道1051，参考电压选择VF₂，系统第三次打开开关处理结果完成。

当第三次开关处理结果完成后，第三次关闭开关后第四次打开开关动作发生，系统此时循环到第一次打开开关动作处理结果一致。系统第四次打开开关处理结果完成。

假设系统电流设置电阻114和115的阻值分别为R₁和R₂，所述第一次打开开关后电流通道1051的电流值为0，电流通道1052的电流值为VF₂/R₂；第一次关闭开关与第二次打开开关小于设定时间情况下，第二次打开开关后电流通道1051和电流通道1052的电流值都等于VF₁/R₂，第二次关闭开关与第三次打开开关小于设定时间情况下，第三次打开开关后电流通道1051的电流值为VF₂/(R₁+R₂)，而电流通道1052的电流值为0。

本实用新型实施例中的LED模组装置通过对开关采样计数模块109进行上述程序设计，调控不同电流通道的LED基色灯的工作状态，红、绿和黄LED基色灯交互作用，调控LED模组装置中LED灯的颜色。

进一步地，所述LED模组装置还包括采样降压电阻，所述采样降压限流电阻的一端与整流桥的第一输入端相连，另一端与LED驱动芯片的开关采样输入端1相连。所述采样降压限流电阻为可变电阻，对整流桥电路模块产生脉冲信号进行降压处理，同时起到限流作用，以保护LED驱动芯片中的模块免受高压损坏。

进一步地，所述LED模组装置还包括输入供电降压限流电阻，所述输入供电降压限流电阻一端通过LED驱动芯片的接口2与所述上电降压模块相连。所述输入供电降压限流电阻为可变电阻，对整流桥电路模块转换输出的直流电能进行降压处理，同时起到限流作用，以保护LED驱动芯片中的模块免受高压损坏。

本实用新型实施例以开关形式对LED调光、调色的技术效果，避免了使用可控硅对LED调光、调色时的一系列负面影响，而且同时降低LED模组装置的制造成本。而且本实用新型实施例的LED模组装置中省却了开关采样计数模块前的滤波电容，通过改变开关采样计数模块的电路结构，确保在省却了开关采样计数模块前的滤波电容后，芯片可更精准的控制开关，同时为配合开关采样计数模块的程序参数设计，本实用新型实施例中的LED驱动芯片采用了多电流通道模块设计，所述多电流通道模块中各电流通道可选择同时处于工作状态或某单一电流通道处于工作状态，以达到对LED调色的技术效果；同时LED模组装置存在多个电流设置电阻与多个电流通道模块相连，以调控所述多个电流通道模块的工作电流，达到对LED调光的技术效果。所以本实用新型实施例中的LED驱动芯片、模组装置可同时满足调光、调色的技术效果，而且本实用新型实施例中的LED模组装置成本低，同时提供低功耗、开关高精度控制的工作方式，批量生产一致性好，市场性价比高。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种LED驱动芯片，其特征在于，包括上电降压模块、带隙基准模块、开关采集计数模块、逻辑控制驱动模块、多个电流通道模块；

2.根据权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，还包括节能保护模块，所述节能保护模块与开关采样输入端、开关采集计数模块和逻辑控制驱动模块相连，保护开关采集计数模块和逻辑控制驱动模块正常工作。

3.如权利要求2所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述节能保护模块包括过温保护单元以及过压保护单元，所述过压保护单元内部有高压二极管作为耐压泄放通道。

4.根据权利要求2所述的LED驱动芯片，其特征在于，还包括电容，所述电容的负端接地，正端通过LED驱动芯片连接口与所述上电降压模块、开关采集计数模块、逻辑控制驱动模块、节能保护模块相连。

5.根据权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，还包括多个电流设置电阻，所述多个电流设置电阻与多个电流通道模块相连。

6.根据权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述多个电流通道模块中每个电流通道都是由相同的栅极驱动电路和高压功率MOS组成。

7.一种LED模组装置，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的LED驱动芯片。

8.根据权利要求7所述的LED模组装置，其特征在于，还包括整流桥电路模块，所述整流桥电路模块第一输入端与开关元件相连，所述整流桥电路模块的第二输入端与外部电源的连接，并与开关元件组成电回路；所述整流桥电路模块的输出负端接地，整流桥的输出正端与LED灯串相连。

9.根据权利要求8所述的LED模组装置，其特征在于，还包括采样降压电阻，所述采样降压限流电阻的一端与整流桥的第一输入端相连，另一端与LED驱动芯片的开关采样输入端相连。

10.根据权利要求9所述的LED模组装置，其特征在于，还包括输入供电降压限流电阻，所述输入供电降压限流电阻一端通过LED驱动芯片的接口与所述上电降压模块相连。