本發(fā)明涉及l(fā)ed照明開關調色控制技術領域，尤其涉及一種應用于led串聯開關調色控制的開關調色控制電路、芯片、方法及開關調色led驅動系統。

背景技術：

led以其高效、節(jié)能、環(huán)保及壽命長等優(yōu)點受到越來越多的關注，led燈具作為一種新型綠色光源逐步取代了傳統的熒光燈。隨著led照明應用范圍的不斷擴大，led照明也從最單一的照明功能逐漸向智能化、人性化和節(jié)能方向發(fā)展。為了滿足人們在不同情景下對燈光的要求，具備開關調色溫功能的led照明燈具應運而生。

參考圖1-2，其中圖1為現有開關調色串聯led驅動電路的示意圖，圖2為圖1所示電路的相關節(jié)點波形圖。電路包括輸入開關101，恒流驅動電源102，開關調色控制電路103，串聯在恒流驅動電源102的正負輸出端之間的n個led燈串，圖例中示出為led燈串104和led燈串104’。其中開關調色控制電路103包括主控模塊1031，與串聯的led燈串所對應的驅動模塊1032、1032’和開關模塊1033、1033’。其工作原理是：主控模塊檢測輸入開關的開關動作并根據輸入開關的狀態(tài)及預設規(guī)則輸出控制信號至相應的驅動模塊。與每個led燈串相對應的驅動模塊將相應的控制信號轉換成相應驅動信號，與每個led燈串相對應的開關模塊根據相應驅動信號控制相應led燈串的點亮或關斷。

結合圖2所示的相關節(jié)點波形圖可知，不同的led燈串接入方式時，led總燈串兩端的電壓相差很大。s1的高電平代表輸入開關處于閉合狀態(tài)，低電平代表輸入開關處于斷開狀態(tài)。led燈串104驅動信號d1為高代表led燈串104串聯接入，為低代表led燈串104被關斷。led燈串104‘驅動信號d2為高代表led燈串104‘串聯接入，為低led燈串104‘被關斷。vin表示恒流驅動電源正、負輸出端之間的電壓，即led總燈串的正、負端的電壓。一般會有輸出電容并聯在led總燈串兩端，輸入開關閉合期間，若單led燈串104串聯接入時輸出電容上的電壓(即led總燈串的正、負端電壓)為v1，若單led燈串104’串聯接入時輸出電容上的電壓為v2(為方便圖示，此處假設v2>v1)，若led燈串104和led燈串104’均接入時輸出電容上的電壓為v3(即v1+v2)。輸入開關斷開期間，輸出電容無泄放通路，其電壓基本維持不變。故，從led燈串104和led燈串104’均接入到單led燈串104串聯接入切換時，即vin從v3到v1切換時，輸出電容上的電荷將瞬間放電，所產生的大電流將流過led燈串和控制芯片內部的功率開關管，容易導致led燈串和控制芯片損壞。

因此，亟需對現有的開關調色串聯led驅動進行改進，避免開關狀態(tài)切換時輸出電容瞬間放電引起的led燈串和/或控制電路損壞，提高開關調色控制電路的性能和可靠性。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種開關調色控制電路、芯片、方法及開關調色led驅動系統，通過在檢測到輸入開關的開關動作之后，先進行預處理操作，將輸出電容上儲存的電荷泄放至安全值，再改變開關狀態(tài)，以避免開關狀態(tài)切換時輸出電容瞬間放電對led燈串和/或控制電路的損傷。

為實現上述目的，本發(fā)明提供了一種開關調色控制電路，適用于開關調色led驅動系統，所述系統包括：交流電源、電性連接所述交流電源的輸入開關、電性連接所述交流電源以及所述輸入開關的恒流驅動器、led總燈串以及并聯在所述led總燈串的正、負端之間的輸出電容，所述led總燈串包括串聯的多個led燈串；所述電路分別電性連接所述恒流驅動器的一輸出端以及所述led總燈串的正、負端，所述電路包括：開關檢測模塊，用于檢測所述輸入開關的開關動作并輸出開關確認信號；控制模塊，用于接收所述開關確認信號，以根據每個led燈串的當前狀態(tài)和所述開關確認信號預判下一個狀態(tài)，并輸出開關狀態(tài)切換信號；預處理模塊，用于接收所述開關狀態(tài)切換信號，以根據所述開關狀態(tài)切換信號進行預處理動作并返回預處理完成信號至所述控制模塊，所述預處理動作包括將所述輸出電容上的電壓放電至一電壓閾值；所述控制模塊進一步用于在接收到所述預處理完成信號后，輸出相應的驅動信號，所述驅動信號用于將所述多個led燈串的至少一個點亮或關斷，以調節(jié)所述led總燈串的色溫。

為實現上述目的，本發(fā)明還提供了一種開關調色控制芯片，適用于開關調色led驅動系統，所述系統包括：交流電源、電性連接所述交流電源的輸入開關、電性連接所述交流電源以及所述輸入開關的恒流驅動器、led總燈串以及并聯在所述led總燈串的正、負端之間的輸出電容，所述led總燈串包括串聯的多個led燈串；所述芯片的封裝體上設有det引腳、vin引腳、gnd引腳以及至少一sw引腳，所述芯片內部設有本發(fā)明所述的開關調色控制電路；所述開關調色控制電路的開關檢測模塊電性連接所述det引腳，通過所述det引腳檢測所述輸入開關的開關動作；所述開關調色控制電路的預處理模塊電性連接所述vin引腳，通過所述vin引腳將所述輸出電容上的電壓放電至一電壓閾值；當所述開關調色控制電路包括開關模塊時，所述開關模塊分別電性連接所述vin引腳、gnd引腳以及相應sw引腳，通過相應sw引腳控制相應led燈串的點亮或關斷。

為實現上述目的，本發(fā)明還提供了一種開關調色led驅動系統，所述系統包括：交流電源、電性連接所述交流電源的輸入開關、電性連接所述交流電源以及所述輸入開關的恒流驅動器、led總燈串以及并聯在所述led總燈串兩端的輸出電容，所述led總燈串包括串聯的多個led燈串；其特征在于，所述系統進一步包括本發(fā)明所述的開關調色控制電路；所述開關調色控制電路分別電性連接所述恒流驅動器的一輸出端以及所述led總燈串的正、負端。

為實現上述目的，本發(fā)明還提供了一種開關調色控制方法，適用于開關調色led驅動系統，所述系統包括：交流電源、電性連接所述交流電源的輸入開關、電性連接所述交流電源以及所述輸入開關的恒流驅動器、led總燈串以及并聯在所述led總燈串兩端的輸出電容，所述led總燈串包括串聯的多個led燈串；其特征在于，所述方法包括：(1)檢測所述輸入開關的開關動作并輸出開關確認信號；(2)接收所述開關確認信號，以根據每個led燈串的當前狀態(tài)和所述開關確認信號預判下一個狀態(tài)，并輸出開關狀態(tài)切換信號；(3)接收所述開關狀態(tài)切換信號，以根據所述開關狀態(tài)切換信號進行預處理動作并返回預處理完成信號，所述預處理動作包括將所述輸出電容上的電壓放電至一電壓閾值；(4)接收到所述預處理完成信號并輸出相應的驅動信號；(5)接收相應的驅動信號以將所述多個led燈串的至少一個點亮或關斷，以調節(jié)led總燈串的色溫。

本發(fā)明的優(yōu)點在于，在檢測到輸入開關的開關動作之后，先進行預處理操作，將輸出電容上儲存的電荷泄放至安全值，待預處理操作完成之后，再改變開關狀態(tài)，避免了開關狀態(tài)切換時輸出電容瞬間放電對led燈串和/或控制電路的損傷，提高了開關調色控制電路的性能和可靠性。

附圖說明

圖1，現有開關調色串聯led驅動電路的示意圖；

圖2為圖1所示電路的相關節(jié)點波形圖；

圖3，本發(fā)明所述的開關調色led驅動系統一實施例的架構示意圖；

圖4，本發(fā)明所述的預處理模塊一實施例的電路圖；

圖5為圖3所示系統的相關節(jié)點波形圖；

圖6，本發(fā)明所述的預處理模塊另一實施例的電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明提供的開關調色控制電路、芯片、方法及開關調色led驅動系統做詳細說明。

參考圖3-5，其中，圖3為本發(fā)明所述的開關調色led驅動系統一實施例的架構示意圖；圖4為本發(fā)明所述的預處理模塊一實施例的電路圖；圖5為圖3所示系統的相關節(jié)點波形圖。

如圖3所示，所述的開關調色led驅動系統包括：交流電源ac、電性連接所述交流電源ac的輸入開關s1、電性連接所述交流電源ac以及所述輸入開關s1的恒流驅動器31、led總燈串33以及并聯在所述led總燈串33的正、負端之間的輸出電容c0。交流電源ac一般為市電，輸入開關s1一端接在交流電源ac上，另外一端接恒流驅動器31；恒流驅動器31將輸入的交流電源轉化成恒定電流源，輸出至串聯的多個led燈串；恒流驅動器31的正、負輸出端之間一般并聯有輸出電容c0，也即輸出電容c0接在led總燈串33的正、負端之間；所述led總燈串33包括串聯的多個led燈串。本實施例以串聯的兩個led燈串led1、led2為例進行說明；在其它實施例中，led總燈串33可以包括串聯的兩個以上led燈串，其電路連接及控制方式可參照本實施例。

如圖3所示，所述的系統進一步包括開關調色控制電路32，所述開關調色控制電路32分別電性連接所述恒流驅動器31的一輸出端以及所述led總燈串33的正、負端；所述開關調色控制電路32包括：開關檢測模塊321、控制模塊322以及預處理模塊323。

所述開關檢測模塊321，用于檢測所述輸入開關s1的開關動作并輸出開關確認信號。例如，輸入開關s1的高電平代表輸入開關s1處于閉合狀態(tài)，開關確認信號為高電平；輸入開關s1的低電平代表輸入開關s1處于斷開狀態(tài)，開關確認信號為低電平。

所述控制模塊322，用于接收所述開關確認信號，以根據每個led燈串的當前狀態(tài)和所述開關確認信號預判下一個狀態(tài)，并輸出開關狀態(tài)切換信號。

所述預處理模塊323，用于接收所述開關狀態(tài)切換信號，以根據所述開關狀態(tài)切換信號進行預處理動作并返回預處理完成信號至所述控制模塊323，所述預處理動作包括將led總燈串33兩端電壓vin(即所述輸出電容c0上的電壓)放電至一電壓閾值。

所述控制模塊322，進一步用于在接收到所述預處理完成信號后，輸出相應的驅動信號，所述驅動信號用于將所述多個led燈串led1、led2的至少一個點亮或關斷，以調節(jié)所述led總燈串33的色溫。

由于在串聯的多個led燈串接入方式改變之前，預處理模塊323已經完成準備工作，所以改變串聯的多個led燈串接入方式之后不會導致輸出電容的大電流瞬間放電，避免了大電流導致led燈串和/或控制芯片損壞的可能性，提高了開關調色控制電路的性能和可靠性。

優(yōu)選的所述開關調色控制電路32還包括開關模塊324，所述開關模塊324包括多個開關子模塊，每一開關子模塊分別用于接收一相應的驅動信號以控制一相應的led燈串的點亮或關斷，從而實現多個led燈串的不同接入方式以調節(jié)led總燈串的色溫。

本實施例以串聯的兩個開關k1、k2為例進行說明；在其它實施例中，開關模塊324可以包括串聯的兩個以上開關，其電路連接及控制方式可參照本實施例。開關k1的第一端電性連接led燈串led1的第一端，控制端接收控制模塊322輸出的驅動信號d1；開關k2的第二端電性連接led燈串led2的第二端，控制端接收控制模塊322輸出的驅動信號d2；串聯的開關k1與開關k2的公共端電性連接串聯的led燈串led1、led燈串led2的公共端。開關k1、k2接收相應的驅動信號以閉合或關斷，實現led燈串led1、led2的不同接入方式。例如，驅動信號d1為高代表k1斷開，led1串聯接入被點亮，為低代表k1閉合，led1被關斷；驅動信號d2為高代表k2斷開，led2串聯接入被點亮，為低代表k2閉合，led2被關斷。具體的開關k1、k2可以為功率開關管，所述功率開關管根據接收的驅動信號閉合以控制相應led燈串點亮，或根據接收的驅動信號關斷以控制相應led燈串關斷。

如圖4所示，所述預處理模塊323包括：電壓檢測單元401、運算放大器op1、放電控制單元402以及預處理完成單元403。所述電壓檢測單元401、運算放大器op1、放電控制單元402以及輸出電容c0組成反饋環(huán)路，使所述輸出電容c0上的電壓被鉗位在電壓閾值。

所述電壓檢測單元401，用于檢測所述輸出電容c0上的電壓并輸出電壓檢測信號。具體的，所述電壓檢測單元401包括串聯的第一電阻r1和第二電阻r2；所述第一電阻r1的第一端電性連接所述輸出電容c0，所述第二電阻r2的第二端接地，所述第一電阻r1與所述第二電阻r2的公共端電性連接所述運算放大器op1的正向輸入端，以檢測并采樣輸出電容c0上的電壓vin獲取電壓檢測信號。具體的，電壓檢測信號的電壓值為：vin*r2/(r1+r2)。

需要說明的是，由于輸出電容c0并聯在led總燈串33兩端，檢測并采樣輸出電容c0上的電壓vin，即為檢測并采樣led總燈串33兩端的電壓。

所述運算放大器op1，正向輸入端用于接收所述電壓檢測信號，反向輸入端用于接收基準電壓信號vref，使能輸入端en用于接收所述開關狀態(tài)切換信號，輸出端輸出放電控制信號。當控制模塊322輸出的開關狀態(tài)切換信號有效時(使能輸入端en使能)，運算放大器op1開始工作，輸出電容c0上的電壓vin被電壓檢測單元401檢測并采樣，并與基準電壓信號vref進行比較，以控制放電控制單元402開始或停止對輸出電容c0放電。

所述放電控制單元402，用于接收所述放電控制信號，以開始或停止對所述輸出電容c0放電。具體的，當電壓檢測信號的電壓值大于等于基準電壓信號vref的電壓值時，放電控制單元402開始對輸出電容c0放電；當電壓檢測信號的電壓值小于基準電壓信號vref的電壓值時，放電控制單元402停止對輸出電容c0放電。具體的，所述放電控制單元402包括功率mos管m1，所述功率mos管m1的第一端電性連接所述輸出電容c0，第二端接地，控制端電性連接所述運算放大器op1的輸出端；所述功率mos管m1用于根據接收的所述放電控制信號導通以開始對所述輸出電容c0放電，或根據接收的所述放電控制信號關斷以停止對所述輸出電容c0放電。

所述預處理完成單元403，用于在所述輸出電容c0上的電壓被鉗位在所述電壓閾值后，輸出預處理完成信號至所述控制模塊322?？蛇x的，所述預處理完成單元403包括一計時器t1，所述計時器t1在接收所述開關狀態(tài)切換信號后開始計時，并在計時結束時輸出預處理完成信號至所述控制模塊322。

也即，本實施例中，當控制模塊322輸出的開關狀態(tài)切換信號有效時，運算放大器op1開始工作，調節(jié)功率mos管m1的柵極電壓對輸出電容c0放電，同時計時器t1開始計時。輸出電容c0上的電壓vin被電壓檢測單元401檢測并采樣，并與預設的基準電壓信號vref進行比較。當vin*r2/(r1+r2)大于等于vref時(也即vin大于等于vref*(r1+r2)/r2時)，功率mos管m1導通，開始對輸出電容c0放電；當vin小于vref*(r1+r2)/r2時(也即vin小于vref*(r1+r2)/r2時)，功率mos管m1關斷，停止對輸出電容c0放電。反饋環(huán)路使輸出電容c0上的電壓最終被鉗位在vref*(r1+r2)/r2，也即所述電壓閾值為固定設定值：vref*(r1+r2)/r2；其中，vref為所述基準電壓信號的電壓值，r1為所述第一電阻的電阻值，r2為所述第二電阻的電阻值

結合圖3-5可知，不同的led燈串接入時，輸出電容c0上的電壓都會先下降到設定值v0＝vref*(r1+r2)/r2。圖示中，輸入開關s1的高電平代表輸入開關s1處于閉合狀態(tài)，低電平代表輸入開關s1處于斷開狀態(tài)。驅動led燈串led1的驅動信號d1為高代表開關k1斷開，led燈串led1串聯接入被點亮，為低代表開關k1閉合，led燈串led1被關斷。驅動led燈串led2驅動信號d2為高代表開關k2斷開，led燈串led2串聯接入被點亮，為低代表開關k2閉合，led燈串led2被關斷。vin表示輸出電容c0上的電壓(也即led總燈串的正、負端之間的電壓)。在輸入開關s1閉合期間，若僅有l(wèi)ed1串聯接入時，輸出電容c0上的電壓為v1；若僅有l(wèi)ed2串聯接入時，輸出電容c0上的電壓為v2(此處假設v2>v1)；若led1和led2均接入時，輸出電容c0上的電壓為v3(v3＝v1+v2)。在輸入開關s1斷開期間，預處理模塊323將輸出電容c0上的電壓預先放電至v0(v0＝vref*(r1+r2)/r2)，然后等待輸入開關s1再次閉合時，輸出電容c0上的電壓從v0上升至相應的目標值(相應電壓v1、v2、v3)。例如，從led1和led2均接入到僅有l(wèi)ed1串聯接入切換時(即vin從v3到v1切換時)，輸出電容c0上的電荷將預先從放電v3至v0，然后從v0上升至v1。也即，輸出電容c0的放電電流由預處理模塊323內部的放電控制單元402限制，不會產生大電流，保護led燈串和/或控制電路不易損壞。

參考圖6，為本發(fā)明所述的預處理模塊另一實施例的電路圖，與圖4所示實施例的不同之處在于，本實施例中，電壓閾值為根據開關狀態(tài)切換信號產生的特定值。具體的，所述預處理模塊323增設了基準電壓信號產生器601。所述基準電壓信號產生器601，輸入端接收所述開關狀態(tài)切換信號，輸出端電性連接所述運算放大器op1的反向輸入端，用于根據所述開關狀態(tài)切換信號產生相應基準電壓信號并輸出，使得所述電壓閾值為與開關狀態(tài)切換后的目標電壓相關的值。

本發(fā)明提供的開關調色led驅動系統中的開關調色控制電路，在檢測到輸入開關的開關動作之后，先進行預處理操作，將輸出電容上儲存的電荷泄放至安全值，待預處理操作完成之后，再改變開關狀態(tài)，避免了開關狀態(tài)切換時輸出電容瞬間放電對led燈串和/或控制電路的損傷，提高了開關調色控制電路的性能和可靠性。

本發(fā)明還提供了一種開關調色控制芯片，適用于開關調色led驅動系統，所述系統包括：交流電源ac、電性連接所述交流電源ac的輸入開關s1、電性連接所述交流電源ac以及所述輸入開關s1的恒流驅動器31、led總燈串33以及并聯在所述led總燈串33的正、負端之間的輸出電容c0，所述led總燈串33包括串聯的多個led燈串。所述芯片的封裝體上設有det引腳、vin引腳、gnd引腳以及至少一sw引腳，所述芯片內部設有本發(fā)明所述的開關調色控制電路32(可參照圖3所示)。

具體的，所述開關調色控制電路32的開關檢測模塊321電性連接所述det引腳，通過所述det引腳檢測所述輸入開關s1的開關動作；所述開關調色控制電路32的預處理模塊323電性連接所述vin引腳，通過所述vin引腳將所述輸出電容c0上的電壓放電至一電壓閾值。當所述開關調色控制電路32包括開關模塊324時，所述開關模塊324分別電性連接所述vin引腳、gnd引腳以及相應sw引腳，通過相應sw引腳控制相應led燈串的點亮或關斷。

優(yōu)選的，所述開關模塊324包括多個串聯的開關子模塊，第一個開關子模塊的第一端電性連接所述vin引腳，最后一個開關子模塊的第二端電性連接所述gnd引腳，相鄰兩個開關子模塊的公共端電性連接一sw引腳。參照圖3所示，串聯的兩個開關k1、k2中，開關k1的第一端電性連接vin引腳，以通過vin引腳電性連接led燈串led1的第一端(也即led總燈串的正端)，控制端接收控制模塊322輸出的驅動信號d1；開關k2的第二端電性連接gnd引腳，以通過gnd引腳電性連接led燈串led2的第二端(也即led總燈串的負端)，控制端接收控制模塊322輸出的驅動信號d2；串聯的開關k1與開關k2的公共端電性連接sw引腳，以通過sw引腳電性連接串聯的led燈串led1、led燈串led2的公共端。開關k1、k2接收相應的驅動信號以閉合或關斷，實現led燈串led1、led2的不同接入方式。

本發(fā)明還提供了一種開關調色控制方法，適用于開關調色led驅動系統，所述系統包括：交流電源、電性連接所述交流電源的輸入開關、電性連接所述交流電源以及所述輸入開關的恒流驅動器、led總燈串以及并聯在所述led總燈串兩端的輸出電容，所述led總燈串包括串聯的多個led燈串；所述開關調色控制方法包括：(1)檢測所述輸入開關的開關動作并輸出開關確認信號；(2)接收所述開關確認信號，以根據每個led燈串的當前狀態(tài)和所述開關確認信號預判下一個狀態(tài)，并輸出開關狀態(tài)切換信號；(3)接收所述開關狀態(tài)切換信號，以根據所述開關狀態(tài)切換信號進行預處理動作并返回預處理完成信號，所述預處理動作包括將所述輸出電容上的電壓放電至一電壓閾值；(4)接收到所述預處理完成信號并輸出相應的驅動信號；(5)接收相應的驅動信號以將所述多個led燈串的至少一個點亮或關斷，以調節(jié)led總燈串的色溫。

在一實施例中，接收所述開關狀態(tài)切換信號，以根據所述開關狀態(tài)切換信號進行預處理動作并返回預處理完成信號的方法進一步為：(31)檢測所述輸出電容上的電壓并輸出電壓檢測信號；(32)分別接收所述電壓檢測信號、基準電壓信號、所述開關狀態(tài)切換信號，進行運算放大后輸出放電控制信號；(33)根據所述放電控制信號開始或停止對所述輸出電容放電，使所述輸出電容上的電壓被鉗位在所述電壓閾值；(34)在所述輸出電容上的電壓被鉗位在所述電壓閾值后，輸出預處理完成信號。

在一實施例中，檢測所述輸出電容上的電壓并輸出電壓檢測信號的方法進一步為：通過串聯的第一電阻和第二電阻檢測所述輸出電容上的電壓并輸出電壓檢測信號，其中所述第一電阻的第一端電性連接所述輸出電容，所述第二電阻的第二端接地，所述第一電阻與所述第二電阻的公共端輸出電壓檢測信號。相應的，所述電壓閾值為：vref*(r1+r2)/r2其中，vref為所述基準電壓信號的電壓值，r1為所述第一電阻的電阻值，r2為所述第二電阻的電阻值。

在一實施例中，所述基準電壓信號進一步根據所述開關狀態(tài)切換信號產生，使得所述電壓閾值為與開關狀態(tài)切換后的目標電壓相關的值。

在一實施例中，根據所述放電控制信號開始或停止對所述輸出電容放電，使所述輸出電容上的電壓被鉗位在所述電壓閾值的方法進一步為：通過功率mos管根據接收的所述放電控制信號導通以開始對所述輸出電容放電，或通過功率mos管根據接收的所述放電控制信號關斷以停止對所述輸出電容放電；其中所述功率mos管的第一端電性連接所述輸出電容，第二端接地，控制端用于接收的所述放電控制信號。

在一實施例中，在所述輸出電容上的電壓被鉗位在所述電壓閾值后，輸出預處理完成信號的方法進一步為：通過一計時器在接收所述開關狀態(tài)切換信號后開始計時，并在計時結束時輸出預處理完成信號。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。