Led分段調光電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種LED分段調光電路，包括：一調光檢測端，連接LED驅動芯片內的使能信號EN，用以檢測由調光開關導致的系統(tǒng)掉電與上電；一電源產生電路，用以為LED分段調光電路內部的電路提供電源；電源產生電路的輸出端連接環(huán)形計數器和譯碼器；一環(huán)形計數器，其輸入端連接調光檢測端，用以計算按調光開關的次數；一譯碼器，其輸入端連接環(huán)形計數器，對環(huán)形計數器的輸出信號進行譯碼，以控制選擇電路的輸出；一選擇電路，其選擇信號端連接譯碼器，輸入端接各段基準電壓，用以選擇需要的基準電壓作為輸出。本實用新型適用范圍廣，可應用于隔離、非隔離、浮地、以及帶PFC等多種架構的LED驅動電路。
【專利說明】LED分段調光電路

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及LED驅動電路，尤其是一種LED驅動電路中LED驅動芯片內部的分段調光電路。

【背景技術】
[0002]LED燈目前已廣泛應用于照明領域，并因其獨特的優(yōu)勢逐漸成為新一代的照明光源，人們對LED燈的工作模式也提出了要求，調光便是其中重要的一種。而在所有調光技術當中，分段調光是一種相對設計簡單，成本低，操作方便且實用的技術。
[0003]圖1為現有分段調光技術應用于LED驅動電路的原理圖，101為交流電源，102、103、104、105為橋式整流電路，106為大的濾波電容(常見取值幾個uF)，與整流電路一起將交流電信號整流濾波，輸出線電壓；107、108為分壓電阻，LED驅動芯片(下文簡稱芯片)引腳DM通過這兩個電阻采樣線電壓信息；109為小的濾波電容(nF級)；110、111為啟動電路；112為芯片；113為環(huán)路補償電容；114為供電二極管，連接在輔助繞組與芯片電源引腳VIN之間；117為變壓器，其中Np為原邊繞組、Ns為次邊繞組、NA為輔助繞組；115、116為輔助繞組采樣分壓電阻，與芯片引腳FB連接；118為功率管；119為采樣電阻；120為續(xù)流二極管；121為輸出電容；122為LED燈。
[0004]芯片內部設計有調光電路，調光電路連接引腳DM，芯片通過檢測引腳DM電壓信息的變化，來判斷是否需要進行調光。圖2為現有技術中的調光電路，201連接芯片引腳DM，采樣線電壓信息；202為一基準；203為檢測電路，通過檢測引腳DM的變化，來確定是否給環(huán)形計數器205輸出時鐘信號；204為時鐘信號；205、206分別為環(huán)形計數器和譯碼電路，共同組成移位寄存器；208為選擇電路；207為選擇電路的η個基準電壓；209為選擇電路的輸出，直接控制著LED輸出電流大小。調光電路的核心模塊為移位寄存器，系統(tǒng)每一次掉電上電，移位寄存器便輸出下一個狀態(tài)。系統(tǒng)掉電上電期間，整流橋后的線電壓快速響應，同時引腳DM通過分壓電阻采樣線電壓信息，該引腳電壓再與芯片內部基準電壓比較，即可判斷系統(tǒng)是否掉電上電。若判斷出系統(tǒng)經歷一次掉電上電，移位寄存器便能處理相關信號，使得控制輸出電流的基準電壓Vkefi變?yōu)閂KEF2，從而實現LED的調光。
[0005]然而，該調光電路存在如下缺點:
[0006]第一，對于帶PFC功能的應用方案，正常工作時，線電壓呈半波波形，線電壓的高低不能反映系統(tǒng)是否掉電上電，引腳DIM不能通過分壓電阻采樣線電壓信息來判斷系統(tǒng)是否掉電上電；
[0007]第二，對于浮地架構的應用方案，芯片的絕對電壓隨著功率管的開關在不斷變化，芯片內部無法選定一個基準值與引腳DM的采樣信息進行比較來判斷系統(tǒng)是否掉電上電，
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【發(fā)明內容】

[0008]本實用新型的目的在于克服充現有技術中存在的不足，提供一種LED分段調光電路，可應用于隔離、非隔離、浮地、以及帶PFC等多種電路架構。
[0009]本實用新型提供的是可通用的分段調光電路，其結構簡單，應用方案上僅需外接一個小電容，成本低，適用范圍廣，可應用于各種架構的LED驅動電路。
[0010]為了實現上述發(fā)明目的，本實用新型采用的技術方案是:
[0011 ] 一種LED分段調光電路,包括:
[0012]一調光檢測端，連接LED驅動芯片內的使能信號EN，用以檢測由調光開關導致的系統(tǒng)掉電與上電；
[0013]一電源產生電路，用以為LED分段調光電路內部的電路提供電源；電源產生電路的輸出端連接環(huán)形計數器和譯碼器；
[0014]一環(huán)形計數器，其輸入端連接調光檢測端，用以計算按調光開關的次數；
[0015]一譯碼器，其輸入端連接環(huán)形計數器，對環(huán)形計數器的輸出信號進行譯碼，以控制選擇電路的輸出；
[0016]一選擇電路，其選擇信號端連接譯碼器，輸入端接各段基準電壓，用以選擇需要的基準電壓作為輸出。
[0017]上述調光檢測端直接利用LED驅動芯片(下文簡稱芯片)內部的使能信號EN來反映系統(tǒng)的掉電與上電，調光開關按一次，勢必導致系統(tǒng)產生一次掉電與上電，使能信號EN直接接環(huán)形計數器的時鐘信號。
[0018]電源產生電路的輸入端接芯片電源VIN以及芯片內部電源VDD，輸出為環(huán)形計數器和譯碼器提供電源。應用時，電源產生電路的輸出端單獨作一引腳，并外掛電容。
[0019]與現有技術相比，本實用新型提出的LED分段調光電路，應用于LED驅動電路中，一方面其結構簡單，在外圍只需外接一個小電容即可，大大降低了成本；另一方面，適用范圍廣，該分段調光電路可用于各種LED驅動電路的架構中，使得該分段調光電路更具實用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為現有技術下的分段調光LED驅動電路示意圖。
[0021]圖2為現有技術下分段調光電路的內部示意圖。
[0022]圖3為本實用新型第一實施例LED驅動電路的示意圖。
[0023]圖4為本實用新型的LED分段調光電路內部示意圖。
[0024]圖5為本實用新型的LED分段調光電路內部的電源產生電路示意圖。
[0025]圖6為本實用新型的LED分段調光電路內部的電源產生電路信號波形示意圖。
[0026]圖7為本實用新型的選擇電路示意圖。
[0027]圖8為本實用新型的第二實施例LED驅動電路的示意圖。

【具體實施方式】
[0028]下面結合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0029]為了解決現有技術存在的問題，本實用新型提出了一種應用于LED驅動電路的分段調光電路，一方面在外圍只需一個小電容，大大降低了成本；另一方面，該分段調光電路可用于各種LED驅動電路的架構中，使得該分段調光電路更具實用性。本實用新型僅僅以示例的方式被應用于AC/DC開關電源變換器中，但是應當認識到本實用新型具有更加廣闊的應用范圍。
[0030]圖3是本實用新型第一實施例LED驅動電路示意圖，該電路為隔離型帶PFC功能。301為交流電源；302?305為橋式整流器，306為小的濾波電容(如10nF),整流橋后的線電壓為半波波形；309、310為芯片啟動電路；311為LED驅動芯片(下文簡稱芯片)；307為環(huán)路補償電容，接在芯片COMP腳與GND腳之間；308為接在引腳V_DM與GND之間的電容；317為變壓器；313、314為分壓電阻，連接芯片的反饋引腳FB ；312為供電二極管；315為功率管，柵端接芯片DRV腳，源端與采樣電阻及CS腳相連；316為采樣電阻；318為續(xù)流二極管；319為輸出濾波電容；320為輸出LED。
[0031]對于該架構，整流橋后的線電壓為半波波形，也就是說線電壓本身就在O?
一之間變化，無法通過檢測線電壓的變化來判斷系統(tǒng)是否掉電。本實用新型實施例提供了一種LED分段調光電路，能夠很好地應對調光開關的變化實現輸出LED的分段調光功能。圖4是本實用新型所示出的分段調光電路的內部模塊圖，包括調光檢測端401，這里直接用芯片內部使能EN來反映調光開關是否按下，按一次調光開關意味著系統(tǒng)一次掉電上電，系統(tǒng)掉電，芯片使能EN消失，系統(tǒng)上電，芯片使能EN為高電平，因此使能EN可作調光電路的時鐘信號。電源產生電路402為移位寄存器(環(huán)形計數器和譯碼器)提供電源，這里稱作調光電源￥_0頂，將該電源信號V_DM單獨作一個引腳引出，并在該引腳外掛一電容至地，這樣，系統(tǒng)掉電時，芯片電源VIN及芯片使能EN都消失后，調光電源V_D頂仍然可以維持一段時間，等到系統(tǒng)下一次上電時，芯片使能再次產生，環(huán)形計數器403計數到下一狀態(tài)，譯碼器404也就相應給出下一狀態(tài)的輸出信號,該輸出信號控制選擇電路405輸出哪一路基準電壓406，基準電壓406為基準電壓405中V1、V2、……Vn中的一個，該基準電壓的大小決定了 LED的輸出電流大小，每次按下調光開關后，選擇電路都會選擇一個基準電壓VKEF，因而實現了分段調光功能。使能EN由芯片內部的基準&使能模塊產生。
[0032]圖5是本實用新型所示出的LED分段調光電路內部的電源產生電路，包括電阻R502，PMOS管Q504，NMOS管Q505 ；電阻R502的一端和NMOS管Q505的漏端接LED驅動芯片的電源VIN ；PM0S管Q504的柵端接LED驅動芯片內部電源VDD，漏端接LED驅動芯片的地引腳GND，襯底接源端；Q504的源端接電阻R502的另一端和NMOS管Q505的柵端；NM0S管Q505的襯底接LED驅動芯片的地引腳GND，源端作為引腳V_DM，用于連接一個外掛于LED驅動芯片的引腳V_DM和地引腳GND間的電容；NM0S管Q505的源端同時作為電源產生電路的輸出端，供電給環(huán)形計數器和譯碼器。
[0033]其中501為芯片的電源VIN ;R502為一高阻電阻，用以降低501、R502、Q504這一通路的電流；503為芯片內部電源VDD，由芯片內的基準&使能模塊產生；Q504為一高壓PM0S，用以抬高源端電壓至(VDD+1 Vgsp I )，襯底與源端相連；Q505為一高壓NM0S，襯底與地(此處的地實際上指芯片的地引腳GND)相連；506為一芯片外置電容，外掛于引腳V_DIM與引腳GND之間；507為高壓PMOS管Q504的源端(高壓NMOS管Q505的柵端)；508為引腳V_DM，連接于高壓NMOS管Q505源端與外置電容506之間，用以為環(huán)形計數器和譯碼器提供電源，具體數值為(VDD+1 Vesp 1-Vcsn)。
[0034]系統(tǒng)上電后，芯片電源501緩慢上升，芯片內部電源VDD也跟隨上升，當上升至一定值后，VDD穩(wěn)定住，不再上升，而芯片電源501繼續(xù)上升。這時，501、R502、Q504通路便存在電流，由于高阻電阻R502的限流作用，該漏電流可得到控制，高壓PMOS管Q504的源端(高壓NMOS管Q505柵端)507上升到VDD+1 VespI后也穩(wěn)定住，這時V_DM引腳508的電壓值可以計算得(VDD+1Vesp|-VesN)。若某時刻系統(tǒng)開始掉電，芯片電源501以及芯片內部電源503 (VDD)快速降至零電壓，芯片內部絕大部分模塊都停止工作，但是V_D頂引腳508由于外掛電容的存在，電壓可以繼續(xù)維持一段時間，具體時間長度可由電容506的大小來調節(jié)，也就是說，在芯片掉電的這段時間內，環(huán)形計數器和譯碼器仍能繼續(xù)工作，并保存了相應狀態(tài)，等到下一次系統(tǒng)上電時，環(huán)形計數器又可以輸出下一個狀態(tài)。這里需要注意的是，高壓NMOS管Q505的襯底與芯片的地引腳GND相連，而不能與源端相連，原因在于，當系統(tǒng)掉電時，高壓NMOS管Q505的漏端和柵端都變?yōu)榈碗娖?，防止源端電流倒灌入漏端而使源端迅速放電至零?br> [0035]圖6為本實用新型所示出的LED分段調光電路內部的電源產生電路的典型工作波形。系統(tǒng)上電，芯片電源VIN與芯片內部電源VDD上升，V_DM引腳電壓也上升；系統(tǒng)掉電，芯片電源VIN與芯片內部電源VDD迅速下降，V_DM引腳電壓能夠維持一段時間，從而保證環(huán)形計數器與譯碼器在系統(tǒng)掉電后仍能夠保持狀態(tài)，直至系統(tǒng)下一次上電。
[0036]環(huán)形計數器可以根據分段調光的分段數來設計，例如，四段調光只需兩個D觸發(fā)器即可設計，八段調光需三個D觸發(fā)器；譯碼器的設計只需保證環(huán)形計數器的每次時鐘輸出，譯碼器能輸出一個高電平；然后用譯碼器輸出的這個高電平來控制后續(xù)的選擇電路，使得輸出基準能夠得到希望的值。選擇電路可采用圖7所示的電路，包括多個NOMS管，Vl?Vn為各段基準電壓，分別接各個NOMS管的漏極，各NMOS管的柵極作為選擇信號端連接譯碼器，各NMOS管的源極接在一起作為輸出端，用以輸出一個需要的基準電壓Vref。
[0037]基于本實用新型的LED分段調光電路，本實用新型的第一實施例的調光工作原理為:圖3中，系統(tǒng)上電時，半波形的線電壓通過309與310的RC電路對芯片充電，芯片電源VIN電壓逐漸升高，同時芯片內部電源VDD與引腳V_DM電壓也逐漸升高，并穩(wěn)定于某一值，引腳V_DIM為調光電路內部的環(huán)形計數器與譯碼器提供了電源，當芯片電源VIN升到芯片啟動電壓VIN_0N后，芯片使能信號EN產生，調光電路內部的環(huán)形計數器便得到第一次時鐘信號，計數器的輸出經譯碼器和選擇電路處理后，得到第一個基準電壓(該電壓的大小直接控制輸出電流)，LED獲得第一個亮度；某一時刻，調光開關按下，系統(tǒng)掉電，芯片電源VIN、芯片內部電源VDD、芯片使能EN信號迅速掉為零，然而引腳V_DM電壓由于外置電容308的存在會維持一段時間，從而保證環(huán)形計數器與譯碼器在系統(tǒng)掉電期間仍能保持內部狀態(tài)；然后調光開關彈起，系統(tǒng)再次上電，芯片電源VIN、芯片內部電源VDD、芯片使能EN再次產生，環(huán)形計數器獲得第二個時鐘信號，并輸出下一狀態(tài)的信號，該信號經譯碼器和選擇電路處理，得到第二個基準電壓，輸出LED得到第二個亮度；LED第η個亮度的工作原理以此類推，第η個亮度后，系統(tǒng)再來一次掉電上電，又會回到第一個亮度。
[0038]圖8為本實用新型的第二實施例LED驅動電路示意圖，采用非隔離浮地型架構，并帶PFC功能。601為交流電源；602?605為橋式整流器，606為小的濾波電容(10nF,濾除高頻雜波，但基本不會對50Hz交流電壓進行平滑)，整流橋后的線電壓為半波波形；607、608為啟動電路，為芯片電源VIN充電；609為COMP腳補償電容；610為引腳V_DIM外掛電容；611為芯片內部框圖；616為功率管，柵端接芯片的DRV引腳，源端接CS引腳和617采樣電阻；618為電感，619為輸出；620為續(xù)流二極管；621為輸出濾波電容；612、613為分壓電阻，與FB引腳相連；614、615為芯片供電。
[0039]對于浮地架構，芯片地GND與系統(tǒng)地隔離。功率管導通時，芯片GND電壓接近于線電壓，芯片內部的絕對電壓甚至高于線電壓；功率管關斷時，芯片GND的電壓接近于系統(tǒng)地，芯片內部的絕對電壓遠低于導通時?，F有的調光檢測電路無法通過檢測線電壓來判斷系統(tǒng)的掉電與上電。本實用新型的分段調光電路能夠適用于該架構。系統(tǒng)具體的調光工作原理可參照第一實施例。
[0040]以上所述僅為本實用新型的典型實施例而已，不用以限制本實用新型。凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種LED分段調光電路，其特征在于，包括: 一調光檢測端，連接LED驅動芯片內的使能信號EN，用以檢測由調光開關導致的系統(tǒng)掉電與上電； 一電源產生電路，用以為LED分段調光電路內部的電路提供電源；電源產生電路的輸出端連接環(huán)形計數器和譯碼器； 一環(huán)形計數器，其輸入端連接調光檢測端，用以計算按調光開關的次數； 一譯碼器，其輸入端連接環(huán)形計數器，對環(huán)形計數器的輸出信號進行譯碼，以控制選擇電路的輸出； 一選擇電路，其選擇信號端連接譯碼器，輸入端接各段基準電壓，用以選擇需要的基準電壓作為輸出。
2.如權利要求1所述的LED分段調光電路，其特征在于:所述電源產生電路包括電阻R502, PMOS 管 Q504，NMOS 管 Q505 ； 電阻R502的一端和NMOS管Q505的漏端接LED驅動芯片的電源VIN ；PM0S管Q504的柵端接LED驅動芯片內部電源VDD，漏端接LED驅動芯片的地弓I腳GND，襯底接源端；Q504的源端接電阻R502的另一端和NMOS管Q505的柵端；NM0S管Q505的襯底接LED驅動芯片的地引腳GND，源端作為引腳V_DM，用于連接一個外掛于LED驅動芯片的引腳V_DM和地引腳GND間的電容； NMOS管Q505的源端同時作為電源產生電路的輸出端，供電給環(huán)形計數器和譯碼器。
3.如權利要求1所述的LED分段調光電路，其特征在于:所述選擇電路包括多個NOMS管，各個NOMS管的漏極分別接各段基準電壓，各NMOS管的柵極作為選擇信號端連接譯碼器，各NMOS管的源極接在一起作為輸出端。
【文檔編號】H05B37/02GK203934078SQ201420360491
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權日:2014年7月1日
【發(fā)明者】涂才根, 黃飛明, 趙文遐, 丁國華, 勵曄, 朱勤為 申請人:無錫硅動力微電子股份有限公司