本實用新型涉及LED調(diào)光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有PWM和DIM調(diào)光的LED驅(qū)動芯片和調(diào)光電路。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的LED燈調(diào)光常用的有兩種方式：

1、線性調(diào)光；

線性調(diào)光主要基于簡單的分壓原理，其優(yōu)點是應(yīng)用簡單，不產(chǎn)生干擾，缺點在于不靈活、效率低下，同時可能會引起色譜偏移和產(chǎn)生過多的熱量導(dǎo)致溫度升高。

2、PWM調(diào)光方式

LED是一個二極管，它可以實現(xiàn)快速開關(guān)。它的開關(guān)速度可以高達微秒以上。是任何發(fā)光器件所無法比擬的。因此，只要把電源改成脈沖恒流源，用改變脈沖寬度的方法，就可以改變其亮度。

LED照明驅(qū)動芯片一般都要求具有PWM調(diào)光和模擬調(diào)光兩種調(diào)光方式，其實現(xiàn)方式多種多樣，模擬調(diào)光和PWM調(diào)光分別采用不同的接口，互不兼容，且外圍電路復(fù)雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不同，提供一種新兼容直流調(diào)光和PWM調(diào)光的LED驅(qū)動芯片。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種具有PWM和DIM調(diào)光的非隔離LED驅(qū)動芯片，包括高壓轉(zhuǎn)低壓模塊、退磁時間檢測模塊、開關(guān)控制模塊，峰值檢測模塊以及兩個調(diào)光信號輸入端DIM1、DIM2、兩個連接照明電路的端口DN1、DN2，兩個用于連接外部設(shè)備的端口VDD、VCC、兩個接地端口CS1、CS2；所述每個調(diào)光信號輸入端用于輸入直流信號和PWM信號；所述高壓轉(zhuǎn)低壓模塊連接端口DN1和DN2，輸出供外部設(shè)備或控制器使用的工作電壓到VDD，所述高壓轉(zhuǎn)低壓模塊的輸出端還連接5V電壓產(chǎn)生模塊，5V電壓產(chǎn)生模塊連接端口VCC用于MCU控制系統(tǒng)供電；所述開關(guān)控制模塊包括兩組控制通道，每個通道連接一個調(diào)光信號輸入端和一個高壓MOS管的柵極，兩個高壓MOS管的漏極分別連接DN1和DN2；所述退磁時間檢測模塊檢測照明電路的電感退磁時間，且根據(jù)輸入的直流信號調(diào)整高壓MOS管的關(guān)閉時間從而調(diào)整退磁時間；所述峰值檢測模塊用于檢測高壓MOS管的源極電壓，根據(jù)檢測到的源極電壓通過開關(guān)控制模塊控制高壓MOS管的關(guān)閉從而調(diào)整LED調(diào)光電路中電感放電的峰值；所述開關(guān)控制模塊根據(jù)輸入的PWM信號、退磁時間檢測模塊的輸出信號以及峰值檢測模塊的信號控制高壓MOS管的柵極。

進一步的，所述峰值檢測模塊包括峰值檢測比較器，峰值檢測比較器的一端連接高壓MOS管的源極，輸入基電壓，當高壓MOS管的源極電壓達到基準電壓時，峰值檢測比較器輸出控制信號給開關(guān)控制模塊關(guān)閉高壓MOS管。

進一步的，高壓轉(zhuǎn)低壓模塊包括高壓JFET，高壓JFET的源極連接MOS管M2的漏極，還通過一個電阻連接MOS管M1的漏極，MOS管M2和MOS管M1的柵極相連接，且MOS管M2的漏極和柵極相連接，MOS管M2的源極輸出供外部設(shè)備使用的直流電壓，MOS管M2連接的源極連接遲滯比較器，遲滯比較器輸入基準電壓，遲滯比較器再連接控制電路調(diào)控MOS管M2的的柵極。

進一步的，所述退磁時間檢測模塊包括一個放大器、邏輯控制模塊和電容，放大器的輸入端連接高壓MOS管的柵極，放大器連接邏輯控制模塊產(chǎn)生控制信號，控制信號控制對電容充電的電流大小，產(chǎn)生時間控制信號控制高壓MOS管柵極的關(guān)閉時間。

從上述技術(shù)方案可以看出本實用新型具有以下優(yōu)點：當設(shè)置多路調(diào)光時，一個驅(qū)動芯片即可滿足使用需求，之前增加高壓MOS管和和相應(yīng)的開關(guān)通道；外圍電路簡化，只用了幾個電阻電容；端口復(fù)用，只用一個輸入口實現(xiàn)了DIM和PWM調(diào)光功能。兼容了PWM和DIM調(diào)光。PWM調(diào)光比例為0.1％～100％。方便各種方案設(shè)計和應(yīng)用；輸出5V電壓，可以給控制系統(tǒng)的MCU、藍牙模塊，雷達模塊提供電源，無需額外的電源；芯片隔離度高，多路控制可單獨使用，相互不影響。

附圖說明

圖1為本實用新型驅(qū)動芯片的功能框圖；

圖2為本實用新型中高壓轉(zhuǎn)低壓模塊的電路原理圖；

圖3為退磁時間檢測模塊的原理圖；

圖4為峰值檢測模塊的原理圖；

圖5為直流信號未接入時，電感的電流波形圖；

圖6為直流信號接入時，電感的電流波形圖。

圖7為本實用新型與LED照明電路的連接圖。

圖8為本實用新型驅(qū)動芯片的封裝管腳圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細說明。

如圖1、8所示，本實用的新型的具有PWM和DIM調(diào)光的非隔離LED驅(qū)動芯片主要包括高壓轉(zhuǎn)低壓模塊、退磁時間檢測模塊、開關(guān)控制模塊，峰值檢測模塊以及兩個調(diào)光信號輸入端DIM1、DIM2、兩個連接照明電路的端口DN1、DN2，兩個用于連接外部設(shè)備的端口VDD、VCC、兩個接地端口CS1、CS2；所述每個調(diào)光信號輸入端用于輸入直流信號和PWM信號；所述高壓轉(zhuǎn)低壓模塊連接端口DN1和DN2，輸出供外部設(shè)備或控制器使用的工作電壓到VDD，所述高壓轉(zhuǎn)低壓模塊的輸出端還連接5V電壓產(chǎn)生模塊，5V電壓產(chǎn)生模塊連接端口VCC用于MCU控制系統(tǒng)供電；所述開關(guān)控制模塊包括兩組控制通道，每個通道連接一個調(diào)光信號輸入端和一個高壓MOS管的柵極，兩個高壓MOS管的漏極分別連接DN1和DN2；所述退磁時間檢測模塊檢測照明電路的電感退磁時間，且根據(jù)輸入的直流信號調(diào)整高壓MOS管的關(guān)閉時間從而調(diào)整退磁時間；所述峰值檢測模塊用于檢測高壓MOS管的源極電壓，根據(jù)檢測到的源極電壓通過開關(guān)控制模塊控制高壓MOS管的關(guān)閉從而調(diào)整LED調(diào)光電路中電感放電的峰值；所述開關(guān)控制模塊根據(jù)輸入的PWM信號、退磁時間檢測模塊的輸出信號以及峰值檢測模塊的信號控制高壓MOS管的柵極。

本驅(qū)動芯片與LED照明電路的連接圖如圖7所示，照明電路包括兩路LED燈，每路燈管兩端并聯(lián)一個電容、電阻和電感，電感與LED燈之間設(shè)置有肖特基管。電感通過肖特基管和LED燈放電，此放電時間為退磁時間。

調(diào)光電路包括高壓轉(zhuǎn)低壓模塊、退磁時間檢測模塊、開關(guān)控制模塊、峰值檢測模塊以及兩個調(diào)光信號輸入端；每個調(diào)光信號輸入端兼容直流信號和PWM信號輸入；高壓轉(zhuǎn)低壓模塊連接LED照明電路的輸出端，即連接LED燈和電感之間的節(jié)點，高壓轉(zhuǎn)低壓模塊直接生成低壓7.5V電壓，輸出供外部設(shè)備或控制器使用的工作電壓，再通過5V電壓產(chǎn)生模塊，得到所需的5V電壓。7.5V電壓可以給藍牙接受控制模塊紅外接受控制模塊等供電，5V電壓則可以給雷達接受控制模塊和MCU控制系統(tǒng)等供電。

高壓轉(zhuǎn)低壓模塊的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，高壓轉(zhuǎn)低壓模塊包括高壓JFET，高壓JFET的源極連接MOS管M2的漏極，還通過一個電阻連接MOS管M1的漏極，MOS管M2和MOS管M1的柵極相連接，且MOS管M2的漏極和柵極相連接，MOS管M2的源極輸出供外部設(shè)備使用的直流電壓，MOS管M2連接的源極經(jīng)過電阻分壓后連接一個遲滯比較器，遲滯比較器輸入基準電壓，遲滯比較器再連接控制電路調(diào)控MOS管M2的的柵極。電感端部的高壓經(jīng)過高壓JFET后，轉(zhuǎn)換成中壓，大概在20至30V左右，然后通過MOS管M1和M2后轉(zhuǎn)換成低壓7.5V，當VDD超過7.5V則通過遲滯比較器來使信號S拉低，來關(guān)斷MOS管M2，當VDD電壓低于7.5V時，則信號S輸出高阻態(tài)，MOS管M2打開，對VDD充電。在控制電路的輸入端還可以介入DVR信號,在接入該模塊的DN1端口電壓為低電位時，拉低信號S，關(guān)閉MOS管M2，防止VDD電壓倒流到DN1端。

開關(guān)控制模塊連接包括兩組獨立的控制通道，每個通道連接一個調(diào)光信號輸入端和一個高壓MOS管的柵極，該高壓MOS管的漏極連接一路照明電路，連接在LED等和電感之間的節(jié)點；開關(guān)控制模塊根據(jù)輸入的PWM信號、退磁時間檢測模塊的輸出信號以及峰值檢測模塊的信號控制MOS柵極。

峰值檢測模塊的結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括兩個峰值檢測比較器，分別連接兩個高壓MOS管的源極，輸入端輸入基準電壓(本芯片的基準電壓為0.4V，還可以為其他的電壓)，系統(tǒng)上電后，MOS管的源極電壓緩慢上升，當達到基準電壓時，峰值比較器發(fā)送控制信號給開關(guān)控制模塊，進而關(guān)閉高壓MOS管，此時電感開始退磁放電，退磁結(jié)束后，退磁時間檢測模塊開啟高壓MOS管，如此循環(huán)往復(fù)。峰值檢測模塊通過設(shè)置基準電壓可以調(diào)整電感放電的峰值，控制高壓MOSFET的關(guān)閉，從而控制電感的峰值電流，峰值電流設(shè)定為Ip＝VREF/RCS,其中VREF為內(nèi)部基準電壓，RCS為CS1端口或者CS2端口的外接采樣電阻，(一般我們設(shè)定此電阻相同)。

退磁時間檢測模塊檢測照明電路的電感退磁時間，且根據(jù)輸入的直流信號調(diào)整高壓MOS管的關(guān)閉時間；退磁時間檢測模塊的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，退磁時間檢測模塊包括一個放大器、邏輯控制模塊和電容，通過端口DIM1接入直流電至邏輯控制模塊，放大器再連接邏輯控制模塊，產(chǎn)生控制信號K，控制信號K控制對電容充電的電流大小，產(chǎn)生時間控制信號TOFF至開關(guān)控制模塊，延長高壓MOS管的關(guān)閉時間。當高壓MOS管的源極電壓到達VREF后，峰值檢測模塊關(guān)閉高壓MOS管，這個時間是定值(電感不變，LED負載不變的情況下)，這個時候電感就開始退磁(也就是高壓MOS管關(guān)閉的時間)，控延遲磁時間來控制高壓MOS管的導(dǎo)通的占空比，來控制平均電流，從而調(diào)節(jié)LED燈的亮度。

當調(diào)光信號輸入端接入的DIM信號不起作用的情況下，其電感放電電流如圖5所示，圖中CS表高壓MOS管的源極電壓，VREF為設(shè)置的基準電壓。則電感電流為0時，則退磁結(jié)束，此時退磁檢測模塊根據(jù)高壓MOS管柵極的信號反饋，通過開關(guān)控制模塊，打開高壓MOS管，當CS電壓達到了VREF電壓，則峰值檢測模塊關(guān)閉了高壓MOS管，此時系統(tǒng)進入退磁檢測狀態(tài)，如此反復(fù)。退磁時間就是電感電流從設(shè)定值，放到電流為0的時間TFF，放電結(jié)束。

當DIM信號接入的話，電感放電電流如圖6所示，電感退磁結(jié)束后，DIM信號可以延遲高壓MOS管的開啟時間TDF,退磁時間TFF(DIM不起作用)再加上由于DIM起作用的時間TDF,這樣的話一共的退磁時間為TFF+TDF,從而調(diào)整電感放電的平均電流，進而調(diào)整LED燈的亮度。

系統(tǒng)工作原理如下：

1、由于芯片內(nèi)部集成了500V高壓器件，所以在線路內(nèi)部采用了“高壓轉(zhuǎn)低壓”模塊直接生成低壓7.5V電壓，并提供芯片供電，這樣就無需外部的啟動電阻，再通過5V電壓產(chǎn)生模塊，得到所需的5V電壓。端口DIM1和端口DIM2內(nèi)置上拉電阻，兼容PWM調(diào)光和直流電壓模擬調(diào)光。DIM口模擬調(diào)光的范圍是1V-3V,當DIM口電壓低于1V則LED電流為0，當DIM口的電壓高于3V，則LED的電流亮度為100％。DIM也可以采用PWM調(diào)光，輸入一個占空比0-100％的方波，則可以調(diào)整LED電流從0–100％，輸入方波的幅度為0V-5V。+

2、整個系統(tǒng)是這樣工作的：系統(tǒng)上電后VDD到達開啟電壓，此時系統(tǒng)開始工作，打開高壓MOS管，高壓MOS管源極電壓開始慢慢上升，當達到內(nèi)部限定值，則關(guān)閉高壓MOS管，此時電感通過肖特基管和LED燈放電，端口DIM連接MCU或者其他控制設(shè)備，則端口DIM在模擬調(diào)光的情況下，通過端口DIM的電壓來調(diào)整退磁時間，從而調(diào)整LED的電流。在端口DIM輸入PWM波形的情況下，則是通過輸入波形的占空比來調(diào)整LED電流，在端口DIM懸空的情況下，則退磁時間由電感和LED燈的電壓以及LED燈的電流來決定。