LED可調功率開關調色溫控制驅動電路的制作方法

本發明涉及led驅動技術領域，具體涉及一種led可調功率開關調色溫控制驅動電路。

背景技術：

目前在led開關調色溫控制系統中，大多都采用了3芯片控制，其中包括了兩顆led驅動芯片和一顆mcu。如申請號為201310057625.7的專利公開了一種可調光可調色溫的led驅動電路，用以驅動由n路led燈串組成的led照明裝置，n≥2，包括一buck型功率級電路，一控制和驅動電路以及n個可控開關；其中，每一所述led燈串與對應的一所述可控開關，以及所述buck型功率級電路中的續流二極管串聯連接在所述buck型功率級電路中的功率開關管和輸出電感的公共連接端和一地電位之間；所述控制和驅動電路根據所述led照明裝置的調光和色溫信息，來產生n+1個控制信號，來分別控制所述功率開關管和n個所述可控開關的開關動作，其單獨設置有了mcu，結構復雜。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種無須設置mcu控制芯片，且功率可調的的led調色溫控制驅動電路。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種led可調功率開關調色溫控制驅動電路，包括電源模塊、兩路led照明電路以及調光電路；所述led照明電路包括led燈管、電阻、電容以及電感；所述led調光電路包括通道選擇模塊、系統控制模塊、退磁時間檢測模塊、峰值檢測模塊、以及若干高功率mos管；系統控制模塊通過高功率mos管控制led照明電路通斷，并連接峰值檢測模塊和退磁時間檢測模塊；退磁時間檢測模塊連接led照明電路和系統控制模塊，退磁時間檢測模塊檢測led照明電路退磁信號，并通過系統控制模塊開啟高功率mos管，對led照明電路進行充磁；峰值檢測模塊連接系統控制模塊和led照明電路，用于設置led照明電路的峰值電流，且通過系統控制模塊關閉高功率mos管，對led照明電路進行退磁，通道選擇模塊根據母線掉電信號發出控制信號給系統控制模塊，用于照明電路的選擇，還包括led電流設定模塊以及led開路保護模塊，led開路保護模塊包括調節電阻r2用于設置電感最小退磁時間，所述led電流設定模塊包括一個調節電阻r1，led電流設定模塊根據電阻r1和調節電阻r2阻值設置電感電流，從而調節led功率。

進一步的，所述led電流設定模塊包括比較器、電容cap、電容充放電單元以及電容充電控制單元，所述比較器的輸出端連接系統控制模塊，電容cap一端連接比較器的正極，另一端接地，比較器的負極連接基準電壓，電容cap放電至比較器的基準電壓時，比較器產生翻轉信號至系統控制模塊，電容充放電單元的充電電流由電阻r2設定,放電電流由電阻r1設定，電容充電控制單元在照明電路退磁結束后將電容cap從充電狀態切換至放電狀態。

進一步的，所述電容充電控制單元包括共柵極連接的nmos管和pmos管以及邏輯控制模塊；所述邏輯控制模塊的輸出端連接nmos管以及pmos管的柵極，當照明電路退磁結束后，發出高電平信號，在電容放電結束后，發出低電平信號；nmos管的漏極與pmos管的源極相連，nmos管的源極連接電容放電電路，pmos管的漏極連接電容充電電路，電容充電電路的電流為i2，i2為電流i1的k倍，其中i1為經過電阻r2的電流大小，電容放電電電路的電流為i3，i3的電流為iset電流的j倍，其中iset為經過電阻r1的電流大小，電容cap連接nmos管的漏極或者pmos管的源極。

進一步的，所述邏輯控制模塊的輸入端接入兩個脈沖信號，其中一個為drv驅動信號，波形與高功率mos管的驅動波形相同，另一個為觸發信號，當照明電路退磁結束發出高電平觸發信號。

進一步的，所述通道選擇模塊包括ulvo模塊、計數時間檢測單元、母線掉電檢測單元以及通道選擇單元，所述uvlo模塊用于設置led照明電路開啟和關閉的上下電壓，防止反復開啟關閉；所述母線掉電檢測單元連接uvlo模塊和母線對母線電壓的掉電進行檢測，計數時間檢測單元檢測母線掉電時間，通道選擇單元根據計數時間檢測單元的母線掉電時間信號對系統控制模塊的控制信號進行切換。

從上述技術方案可以看出本發明具有以下優點：整個系統只有一顆控制芯片，減少外圍電路，節約了系統成本，并且可通過外置的電阻，調整在混色的情況下的led電流。

附圖說明

圖1為本發明的功能框圖；

圖2為本發明中led開路保護模塊；

圖3為本發明中電流設定模塊的電路原理圖；

圖4為本發明中各信號的波形圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細說明。

如圖1所示，本發明的led可調功率開關調色溫控制驅動電路，包括電源模塊、兩路led照明電路及調光電路；所述led照明電路、包括led燈管、電阻、電容以及電感，led燈管兩端并聯一個電容、電阻和電感，電感與led燈之間設置有肖特基管。電感通過肖特基管和led燈管放電，此放電時間為退磁時間；反之，為充磁時間。

所述led調光電路包括通道選擇模塊、系統控制模塊、退磁時間檢測模塊、峰值檢測模塊、led電流設定模塊、led開路保護模塊以及若干高功率mos管。母線還連接一個5v電壓產生模塊，用于給系統內部的低壓模塊供電，相當于一個線性穩壓器。

系統控制模塊為獨立的兩組開關通道，通過開啟和關閉高功率mos管控制led照明電路通斷，并連接峰值檢測模塊和退磁時間檢測模塊。

退磁時間檢測模塊連接led照明電路和系統控制模塊，退磁時間檢測模塊檢測led照明電路退磁信號，并通過系統控制模塊開啟高功率mos管，對led照明電路進行充磁；峰值檢測模塊連接系統控制模塊和led照明電路，用于設置led照明電路的峰值電流，且通過系統控制模塊關閉高功率mos管，對led照明電路進行退磁。電感電流為0時，則退磁結束，此時退磁檢測模塊根據高壓mos管柵極的信號反饋，通過系統控制模塊，打開高壓mos管，當柵極電壓達到了基準電壓，則峰值檢測模塊關閉了高壓mos管，此時系統進入退磁檢測狀態，如此反復。峰值檢測模塊的結構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，峰值比較器發送控制信號給系統控制模塊，進而關閉高壓mos管，此時電感開始退磁放電，退磁結束后，退磁時間檢測模塊開啟高壓mos管，如此循環往復。峰值檢測模塊通過設置基準電壓可以調整電感放電的峰值，控制高壓mosfet的關閉，從而控制電感的峰值電流，峰值電流設定為ip＝vref/rcs,其中vref為內部基準電壓，rcs為isen1或者isen2端口的外接采樣電阻，(一般我們設定此電阻相同)。

通道選擇模塊包括ulvo模塊、計數時間檢測單元、母線掉電檢測單元以及通道選擇單元，所述uvlo模塊用于設置led照明電路開啟和關閉的上下電壓，防止反復開啟關閉；所述母線掉電檢測單元連接uvlo模塊和母線對母線電壓的掉電進行檢測，計數時間檢測單元檢測母線掉電時間，通道選擇單元根據計數時間檢測單元的母線掉電時間信號對系統控制模塊的控制信號進行切換。

led開路保護模塊如圖2所示，主要包括比較器以及運算放大器，圖中v1是一個基準，內部設定為0.5v,v2也是一個基準，內部設定為2.5v，drv是驅動信號，當mofet導通則，拉低比較器的+端，當mofet關閉則比較器的+端開始充電到達v2電壓，則比較器翻轉，產生一個脈沖信號，此信號寬度有電阻radj端口的電阻大小來決定，此脈沖信號的寬度來決定led的退磁時間，從而對led進行過壓保護電壓。

如圖1和圖3所示，led電流設定模塊包括一個調節電阻r1，led電流設定模塊根據電阻r1和調節電阻r2阻值設置電感電流，從而調節led功率，調節電阻r2與電阻radj為同一電阻。led電流設定模塊包括比較器、電容cap、電容充放電單元以及電容充電控制單元，所述比較器的輸出端連接系統控制模塊，電容cap一端連接比較器的正極，另一端接地，比較器的負極連接基準電壓，電容cap放電至比較器的基準電壓時，比較器產生翻轉信號至系統控制模塊，電容充放電單元的充電電流由電阻r2設定,放電電流由電阻r1設定，電容充電控制單元在照明電路退磁結束后將電容cap從充電狀態切換至放電狀態。

電容充電控制單元包括共柵極連接的nmos管和pmos管以及邏輯控制模塊；所述邏輯控制模塊的輸出端連接nmos管以及pmos管的柵極，當照明電路退磁結束后，發出高電平信號，在電容放電結束后，發出低電平信號；nmos管的漏極與pmos管的源極相連，nmos管的源極連接電容放電電路，pmos管的漏極連接電容充電電路，電容充電電路的電流為i2，i2為電流i1的k倍，其中i1為經過電阻r2的電流大小，電容放電電電路的電流為i3，i3的電流為iset電流的j倍，其中iset為經過電阻r1的電流大小，電容cap連接nmos管的漏極或者pmos管的源極。

邏輯控制模塊的輸入端接入兩個脈沖信號，其中一個為drv驅動信號，波形與高功率mos管的驅動波形相同，另一個為觸發信號，當照明電路退磁結束發出高電平觸發信號。

系統工作原理如下：當系統上電后vdd電壓上升到uvlo的上電壓，則系統開始工作，此時系統默認選擇通道1(dn1和isen1所形成的工作回路)工作，通道2(dn2和isen2所形成的工作回路)關閉。通道1所對應的led燈亮，通道2所對應的led燈滅。此時關斷開關，并保持時間大于75ms小于5s，重新打開開關，則通道1所對應的led燈滅，通道2所對應的led燈亮。此時再關斷開關，并使保持時間大于75ms小于5s，再打開開關，則通道1和通道2所對應的led燈全亮。當通道1接白光(黃光)。通道2接黃光(白光)，則在切換的過程中實現了白光，黃光，混色，或者是黃光，白光，混色這樣的效果。

混色可調功率原理：正常的調色溫驅動模塊，各個通道在單色的情況下和混色的情況下，功率是不會發生變化的，也就是說，單色情況下時a瓦，那么在混色的情況下則是2*a瓦。此發明通過調整rset腳電阻，則可以調整在混色的情況下的led電流，則可以調整混色功率。

在單路的情況下，系統工作于bcm模式下，此時電感上的電流波形如圖1所示，那么led電流就是

本發明則是通過設定rset管腳電阻r1和radj管腳電阻r2的比例，來調整led電流的。具體的計算公式如下：

其中iadj由radj腳的電阻r2設定，iset由rset腳的電阻r1設定(詳細見系統框圖)。通過電流源的比例來獲取比例電流，則i2＝iadj*n*k,i3＝iset*j.

具體的工作流程如下所述：drv驅動信號，打開系統的輸出管，使整個系統開始工作，電感電流開始增加，此時a點電位為低電位，電流源i2對b點電容cap充電，當電感電流增加到設定的ip，則高壓nmos管關閉，系統開始退磁，此時a點電位依舊為低電位，電流源i2對b點電容保持充電。當系統退磁結束后，此時電感電流為0，zcd信號輸出一個高電位脈沖，使a點電位跳變為高電位，則b點電容開始放電，放電電流為i3,此時電感電流保持為0，當b點電容放電至vref電位，則比較器翻轉，c點輸出高電位脈沖打開輸出管高壓nmos,則系統開始重新工作。如此反復。具體各個信號見圖4。

在圖4中，電感電流的波形，t1的時間是ton+toff,其中ton是高壓nmosfet的導通時間，toff則是電感的退磁時間。t2是電感電流為0的時間，則輸出的led燈的電流為計算t1,t2的時間如下：

cap×vcap＝i2×t1＝i3×t2

i2＝iadj×n×k

i3＝iset×j

在本設計中，其中n＝k＝j＝1,vadj＝vset.

則計算得到的

在應用中，可以先設定radj的電阻，通過設定ovp電壓來設定radj電阻，然后再根據所需要的電流來設定rset的電阻。