一種非隔離型led驅(qū)動電路及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及LED驅(qū)動電路及其控制方法。本發(fā)明的LED驅(qū)動電路包括串聯(lián)的至少一個LED，與至少一個LED并聯(lián)的電容，與至少一個LED和電容串聯(lián)的電感L1，以CCM或CRM模式通過電感對至少一個LED供電的功率管，所述功率管在具有占空比的脈沖信號的控制下工作；其中還包括開路保護(hù)模塊，對非隔離型LED驅(qū)動電路的母線電壓采樣并且利用采樣后的電壓對第二電容充電，充電時長和所述脈沖信號的占空比有關(guān)，并且當(dāng)?shù)诙娙莸碾妷簼M足設(shè)定條件的時候關(guān)斷功率管。本發(fā)明的非隔離型LED驅(qū)動電路消除了LED開路時，電容電壓達(dá)到母線電壓，增加系統(tǒng)成本的問題。
【專利說明】—種非隔離型LED驅(qū)動電路及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路，尤其涉及非隔離型LED驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，非隔離型LED驅(qū)動電路是集成電路中廣泛使用的一種單元電路，在實際中有著廣泛的應(yīng)用，其基本原理是通過驅(qū)動電路中的比較器實時檢測電阻電壓從而控制功率管的開斷。
[0003]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的非隔離型LED驅(qū)動電路。在圖1中，Z⑶信號的上升沿觸發(fā)脈沖信號PWM變?yōu)楦唠娖剑_啟功率管Ml，其中一股電流從VM流到地，并且逐漸增大，當(dāng)該電流增大到使第三電阻兩端的電壓(即VCS電壓)大于基準(zhǔn)電壓Vref后，第二比較器輸出高電平，該高電平信號通過第三D觸發(fā)器，關(guān)斷功率管。此后電感LI開始放電，然后電流沿著若干LED、第一電容、二極管續(xù)流，直到電流降為零。此后，功率管Ml又在控制信號ZCD控制下重新開啟，電感L開始充電，如此反復(fù)。如果若干LED負(fù)載開路，參見圖2，則第一電容兩邊電壓逐周期增大，如果沒有開路保護(hù)設(shè)計，最終會使第一電容兩端電壓達(dá)到母線電壓值，這就要求第一電容Cl要有很高的耐壓值，其耐壓值至少要達(dá)到母線電壓VM的電壓值。但是在市面上，隨著電容耐壓值的增大，其價格也越高，從而導(dǎo)致整個電路的成本增加，這樣給系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用造成了很大的負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重的阻礙了 LED驅(qū)動電路的進(jìn)一步的開發(fā)及推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種能解決以上問題的非隔離型LED驅(qū)動電路及其控制方法。
[0005]在第一方面，本發(fā)明提供了一種非隔離型LED驅(qū)動電路。該電路包括串聯(lián)的至少一個LED，與至少一個LED并聯(lián)的第一電容，與至少一個LED和電容串聯(lián)的電感，以CCM或CRM模式通過電感對至少一個LED供電的功率管，所述功率管在具有占空比的脈沖信號的控制下工作；其中還包括開路保護(hù)模塊，對非隔離型LED驅(qū)動電路的母線電壓VM采樣并且利用采樣后的電壓對第二電容充電，充電時長和所述脈沖信號的占空比有關(guān)，并且當(dāng)?shù)诙娙莸碾妷簼M足設(shè)定條件的時候關(guān)斷功率管。
[0006]第二方面，本發(fā)明提供了一種非隔離型LED驅(qū)動電路的控制方法。該非隔離型LED驅(qū)動電路包括串聯(lián)的至少一個LED，與至少一個LED并聯(lián)的電容，與至少一個LED和電容串聯(lián)的電感，以CCM或CRM模式通過電感對至少一個LED供電的功率管，該功率管在具有占空比的脈沖信號的控制下工作；控制方法包括對線電壓采樣并且利用采樣后的電壓對第二電容充電，充電時長和所述脈沖信號的占空比有關(guān)，并且當(dāng)?shù)诙娙莸碾妷簼M足設(shè)定條件的時候關(guān)斷功率管。
[0007]本發(fā)明通過開路保護(hù)模塊，解決了傳統(tǒng)方法中周期性充電造成的電容兩端電壓過大的問題。電容電壓達(dá)到母線電壓值，需要耐壓值更高的電容，加大了系統(tǒng)成本的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】[0008]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的非隔離型LED驅(qū)動電路圖；
[0009]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的LED開路的非隔離型LED驅(qū)動電路圖；
[0010]圖3為本發(fā)明一個實施例的非隔離型LED驅(qū)動電路原理結(jié)構(gòu)圖；
[0011]圖4為圖3中開路保護(hù)模塊實現(xiàn)電路圖；
[0012]圖5為圖4中第一比較器兩端電路結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖6為本發(fā)明一個實施例的PWM信號、PWMC信號、Al時鐘信號、第一比較器輸入電壓信號VD及VT、輸出信號C0UT、輸出電平RS波形圖。
【具體實施方式】
[0014]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0015]圖3為本發(fā)明一個實施例的非隔離型LED驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)圖。該驅(qū)動電路在非隔離型LED中控制開路電壓，使功率管導(dǎo)通或截止。
[0016]該驅(qū)動電路包括開路保護(hù)電路和現(xiàn)有驅(qū)動電路。該開路保護(hù)電路包括開路保護(hù)模塊、非門U5、與門U6。該現(xiàn)有驅(qū)動電路包括:功率管Ml、第二比較器U8、第三D觸發(fā)器U7、基準(zhǔn)電壓Vref、反饋電壓VCS和第三電阻RCS。
[0017]本發(fā)明實施例中，功率管Ml的漏極和第三電阻、第二比較器的連接點(diǎn)相連，第二比較器U8對該第三電阻RCS兩端電壓VCS和基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比較，依據(jù)該比較結(jié)果復(fù)位第三D觸發(fā)器U8，第三D觸發(fā)器的時鐘端elk連接至Z⑶信號，該Z⑶信號為PWM脈沖信號的開啟信號。非門U5和開路保護(hù)模塊相連；與門U6的第一輸入端和非門U5相連,第二輸入端和第三D觸發(fā)器的輸出Q端相連，該與門的輸出端與功率管Ml的柵極相連，通過PWMT控制信號，控制功率管的導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)。
[0018]當(dāng)LED驅(qū)動電路中，LED沒有發(fā)生開路時，開路保護(hù)模塊的輸出RS=0，RSB=I,功率管Ml的控制信號PWMT由脈沖信號PWM控制；當(dāng)LED發(fā)生開路時，開路保護(hù)模塊的輸出RS=I, RSB=O,功率管Ml的控制信號PWMT=O,這將直接關(guān)斷功率管M1，實現(xiàn)了對電容的保護(hù)。下面將詳細(xì)闡述開路保護(hù)模塊如何通過對輸出RS電平的控制，實現(xiàn)對功率管Ml的導(dǎo)通和截止。
[0019]圖4是本發(fā)明實施例的開路保護(hù)模塊的電路圖。其中開路保護(hù)模塊包括第一比較器U1、第一 D觸發(fā)器U2、第二 D觸發(fā)器U3、或非門U4 ;第一比較器Ul輸出端耦合至第一 D觸發(fā)器U2的D端；第二 D觸發(fā)器U3的Q端連接至或非門U4的第一輸入端，脈沖信號PWM作為該第二觸發(fā)器U3的時鐘端和或非門U4的第二輸入端，第二 D觸發(fā)器U3的輸入D端和輸出Q端相連；或非門U4輸出端連接至第一 D觸發(fā)器U2時鐘端。
[0020]第一 D觸發(fā)器U2的Reset端(復(fù)位端)、第二 D觸發(fā)器U3的Reset端(復(fù)位端)分別接收RS2和RSl信號，且該RS2和RSl信號由芯片內(nèi)部其他電路來提供，該第一 D觸發(fā)器U2用于產(chǎn)生RS信號，具體信號波形參見圖6，圖6是圖4電路中各模塊輸出信號波形關(guān)系示意圖。
[0021]下面結(jié)合圖5對圖4中開路保護(hù)模塊的工作過程作具體的描述。圖5是開路保護(hù)模塊的支路電路圖。開路保護(hù)模塊還包括第一支路和第二支路；第一支路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一電流產(chǎn)生器、第一開關(guān)SI。其中，第一電阻Rl連接至母線電壓VM，母線電壓VM為市電經(jīng)過整流橋整形后得到的電壓，該第一電阻R1、第二電阻R2相互串聯(lián)，該連接點(diǎn)作為該第一電流產(chǎn)生器的輸入端，第一電流產(chǎn)生器輸入端的電壓為
【權(quán)利要求】
1.一種非隔離型LED驅(qū)動電路，包括串聯(lián)的至少一個LED，與至少一個LED并聯(lián)的電容(Cl)，與至少一個LED和電容串聯(lián)的電感(LI)，以CCM或CRM模式通過電感(LI)對至少一個LED供電的功率管(M1)，所述功率管(Ml)在具有占空比的脈沖信號的控制下工作；其中還包括開路保護(hù)模塊，對非隔離型LED驅(qū)動電路的母線電壓(VM)采樣并且利用采樣后的電壓對第二電容(C2)充電，充電時長和所述脈沖信號的占空比有關(guān)，并且當(dāng)?shù)诙娙?C2)的電壓滿足設(shè)定條件的時候關(guān)斷功率管(Ml )。
2.權(quán)利要求1所述的一種非隔離型LED驅(qū)動電路，其特征在于，開路保護(hù)模塊利用基準(zhǔn)電壓(Vref)在脈沖信號的整個周期導(dǎo)通使第三電容(C3)充電；所述設(shè)定條件是第二電容(C2)的電壓大于第三電容(C3)的電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的一種非隔離型LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述開路保護(hù)模塊包括第一支路和第二支路； 所述第一支路包括第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第一電流產(chǎn)生器、第一開關(guān)(SI);所述第一電阻(Rl)連接至線電壓(VM)，第一電阻(R1)、第二電阻(R2)相互串聯(lián)，且將該連接點(diǎn)作為該第一電流產(chǎn)生器的輸入端；所述第一開關(guān)(SI)在脈沖信號有效時導(dǎo)通使第二電容(C2)充電，得到第一支路電壓(VD)； 所述第二支路包括第二電流產(chǎn)生器、第二開關(guān)(S2)、第三電容(C3)，其中所述第二電流產(chǎn)生器2連接至基準(zhǔn)電壓(Vref);所述第二開關(guān)(S2)在脈沖信號的整個周期導(dǎo)通使第三電容(C3)充電，得到第二支路電壓(VT); 所述設(shè)定條件是指所述第一支路電壓(VD )大于第二支路電壓(VT )。
4.如權(quán)利要求1所述的一種非隔離型LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述開路保護(hù)模塊還包括第一比較器(U1)、第一 D觸發(fā)器(U2)、第二 D觸發(fā)器(U3)、或非門(U4)； 所述第一比較器(Ul)對第一支路電壓(VD)和第二支路電壓(VT)進(jìn)行比較，所述第一比較器(Ul)輸出端耦合至第一 D觸發(fā)器(U2)的輸入端； 所述第二 D觸發(fā)器(U3)的輸出端連接至或非門(U4)的第一輸入端，所述脈沖信號作為該第二觸發(fā)器(U3)的時鐘端和或非門(U4)的第二輸入端； 所述或非門(U4)輸出端連接至所述第一 D觸發(fā)器(U2)時鐘端。
5.如權(quán)利要求1所述的一種非隔離型LED驅(qū)動電路，其特征在于，該驅(qū)動電路還包括第三電阻(RCS)、第二比較器(U8)、第三D觸發(fā)器(U7)； 所述第三電阻(Rcs)與所述功率管(Ml)串聯(lián)，所述第二比較器(U8)對該第三電阻(RCS )兩端電壓(VCS )和基準(zhǔn)電壓(Vref )進(jìn)行比較； 所述第三D觸發(fā)器(U7 )接收所述第二比較器(U8 )的比較結(jié)果，并依據(jù)該比較結(jié)果復(fù)位第三D觸發(fā)器(U8)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種非隔離型LED驅(qū)動電路，其特征在于，滿足設(shè)定條件的所述



?1 + ||2LED和/或第一電容(Cl)兩端的電壓為Ml = Yref---^--:其中，VLED為若干LED燈和/或第一電容(Cl)兩端電壓，Vref為基準(zhǔn)電壓，Rl為第一電阻，R2為第二電阻。
7.一種非隔離型LED驅(qū)動電路的控制方法，該非隔離型LED驅(qū)動電路包括串聯(lián)的至少一個LED，與至少一個LED并聯(lián)的電容(Cl)，與至少一個LED和電容串聯(lián)的電感(LI )，以CCM或CRM模式通過電感(LI)對至少一個LED供電的功率管(M1)，功率管(Ml)在具有占空比的脈沖信號的控制下工作；其特征在于，所述方法包括對線電壓(VM)采樣并且利用采樣后的電壓對第二電容(C2)充電，充電時長和所述脈沖信號的占空比有關(guān)，并且當(dāng)?shù)诙娙?C2)的電壓滿足設(shè)定條件的時候關(guān)斷功率管(Ml )。
8.如權(quán)利要求7所述的一種非隔離型LED驅(qū)動電路的控制方法，其特征在于，所述方法還包括利用基準(zhǔn)電壓(Vref)在脈沖信號的整個周期導(dǎo)通使第三電容(C3)充電，得到第二支路電壓(VT);所述設(shè)定條.件是第二電容(C2)的電壓大于第二支路電壓(VT)。
【文檔編號】H05B37/02GK103428970SQ201310357321
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】郭越勇, 胡三亞, 劉柳勝 申請人:美芯晟科技（北京）有限公司