一种脉冲宽度调制控制信号调光控制电路、控制方法及LED驱动系统与流程

本发明涉及一种LED控制领域，特别是涉及一种脉冲宽度调制控制信号调光控制电路、控制方法及LED驱动系统。

背景技术：

随着国家对节能环保的大力提倡，LED照明作为一种新技术，具有绿色，节能，环保的特点而被广泛推广。随着LED照明技术的深入发展，各种智能照明控制的需求越来越多，包括墙壁开关调光，或是采用2.4G，蓝牙，zigbee，wifi，红外等无线控制的智能照明正处于爆发式发展的前夕。这些智能照明需求的发展同时也要求用于LED照明的LED驱动控制电路能够兼容这些无线控制模块，能够实现各种智能调光的需求。一个典型的带有无线控制器的智能LED照明系统包括：无线控制系统和LED驱动系统两大模块，其中无线控制系统根据用户的控制，输出脉冲宽度调制控制信号(PWM)到LED驱动系统，对LED进行调光。传统脉冲宽度调制控制信号(PWM)实现调光的原理是：当PWM为高电平时，LED驱动系统正常工作，当PWM为低电平时，PWM强制关闭功率控制开关模块，LED驱动系统停止工作。目前现有的LED驱动控制电路很难能够兼容各种无线智能控制器的控制，在调光的过程中，容易造成LED闪灯，或是不能实现真正的无极调光，对客户造成不好的调光体验。

鉴于此，如何找到一种给客户更好的调光体验的脉冲宽度调制控制信号调光控制方案就成了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种脉冲宽度调制控制信号调光控制电路、控制方法及LED驱动系统，用于解决现有技术中现有的LED驱动控制电路在调光的过程中，容易造成LED闪灯，对客户造成不好的调光体验的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种脉冲宽度调制控制信号调光控制电路，所述脉冲宽度调制控制信号调光控制电路包括：功率控制开关模块，用于控制LED驱动电路的开启和关闭；DIM控制模块，用于接收脉冲宽度调制控制信号，在脉冲宽度调制控制信号为低电平时，输出DIM_OFF信号以强制关闭所述功率控制开关模块，在脉冲宽度调制控制信号变成高电平时，输出DIM_ON信号以强制开启所述功率控制开关模块。

可选地，所述DIM_ON信号为由脉冲宽度调制控制信号上升沿产生的单脉冲控制信号。

可选地，所述DIM_ON信号通过LED恒流控制模块来强制开启所述功率控制开关模块。

可选地，所述DIM_OFF信号为脉冲宽度调制控制信号的反相信号。

可选地，所述DIM_OFF信号同时控制关闭零电检测模块，所述零电检测模块用于检测LED驱动系统的系统退磁时间。

可选地，所述脉冲宽度调制控制信号由无线控制系统生成。

本发明还提供一种LED驱动系统，所述LED驱动系统包括如上所述的脉冲宽度调制控制信号调光控制电路。

可选地，所述LED驱动系统还包括LED开路保护模块，所述LED开路保护模块用于当零电检测模块检测得到的系统退磁时间小于所述参考基准时间时，输出一个有效的初始开路保护信号；所述LED驱动系统还包括LED恒流控制模块，所述LED恒流控制模块用于当接收到所述开路保护控制电路输出的开路保护信号时，控制所述功率控制开关模块的重启。

可选地，所述LED驱动系统还包括储能模块，所述储能模块与所述功率控制开关模块形成所述LED驱动系统的功率管控制级。

可选地，所述功率管控制级包括Buck，Buck-Boost，Flyback中的任一种功率架构。

本发明提供一种脉冲宽度调制控制信号调光控制方法，所述脉冲宽度调制控制信号调光控制方法包括：接收脉冲宽度调制控制信号，并根据脉冲宽度调制控制信号的状态生成相应的信号以控制功率控制开关模块的开启和关闭；在脉冲宽度调制控制信号为低电平时，输出DIM_OFF信号强制关闭功率控制开关模块；在脉冲宽度调制控制信号变成高电平时，输出DIM_ON信号强制开启所述功率控制开关模块。

如上所述，本发明的一种脉冲宽度调制控制信号调光控制电路、控制方法及LED驱动系统，具有以下有益效果：在PWM信号为低电平时，输出DIM_OFF信号，强制关闭功率控制开关模块和零电流检测模块。在PWM信号为高电平时，输出DIM_ON信号，强制开启功率控制开关模块。这样做的目的既避免了：1，因功率控制开关模块被PWM信号强制关闭，导致系统的退磁时间(Tdmeg)错误的小于参考基准时间(Tovp)，从而错误的触发LED驱动系统中的LED开路保护OVP；2，避免了(PWM信号为零时，功率控制开关模块被PWM信号强制关闭，导致系统的退磁时间(Tdmeg)小于退磁信号的检测屏蔽时间(LEB)或是退磁信号ZXC根本不能被检测出来，导致在PWM信号变成高电平后，LED驱动系统不能开启下一个周期的问题。因而本发明的方案改进了无线控制系统输出的脉冲宽度调制信号PWM控制LED驱动系统的控制方式，突破了PWM信号最小高电平时间和最小低电平时间不能小于LED驱动系统一个开关周期的限制，可以实现PWM信号真正无极控制LED驱动。

附图说明

图1显示为现有技术的LED驱动系统的一实施例的模块示意图。

图2显示为现有技术的LED驱动系统的一实施例的信号时序示意图。

图3显示为本发明的脉冲宽度调制控制信号调光控制系统的一实施例的模块示意图。

图4显示为本发明的脉冲宽度调制控制信号调光控制系统的一实施例的DIM控制模块原理示意图。

图5显示为本发明的LED驱动系统的一实施例的模块示意图。

图6显示为本发明的LED驱动系统的一实施例的信号时序示意图。

图7显示为本发明的脉冲宽度调制控制信号调光控制方法的一实施例的流程示意图。

元件标号说明

1 脉冲宽度调制控制信号调

光控制系统

11 功率控制开关模块

12 DIM控制模块

S1～S2 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

对现有技术中在调光的过程中，容易造成LED闪灯的原因进行分析。在现有技术中，如图1所示，LED驱动系统包括连接交流电压的整流桥滤波模块、储能模块、LED负载、功率控制开关模块、电感峰值电流控制模块、零电流检测模块、LED开路保护模块，以及LED恒流控制模块。其中整流桥滤波模块将交流电压整形成一个近似的直流电压，储能模块和功率控制开关模块形成整个系统的功率管控制级，其中可以包括多种功率级架构，包括Buck， Buck-Boost，或是flyback等，其中储能模块中的电感电流信号为IL。电感峰值电流控制模块的功能是控制电感的峰值电流，通过检测电感峰值电流控制模块中的电流检测电阻上的电压信号Vcs，并反馈一个峰值电流信号CS_Peak。零电检测模块的功能是检测系统的退磁点，当电感电流下降为零达到退磁点时，输出退磁结束信号ZXC和退磁时间信号Tdmeg。

LED开路保护模块的功能是将零电检测模块输出的退磁时间(Tdmeg)与参考基准时间(Tovp)比较来实现LED开路保护，当Tdemg时间小于Tovp时，触发LED开路保护，LED开路保护模块输出信号为开路保护信号OVP。LED恒流控制模块的功能是接收退磁结束信号ZXC，峰值电流信号CS_Peak，开路保护信号OVP，输出功率控制开关模块的控制信号Ngate，实现LED的恒流控制。在正常工作时候，整个控制电路在峰值电流信号CS_Peak和退磁结束信号ZXC的共同作用下，实现周期性的控制，输出的LED负载电流为电感电流的平均值。

由于无线控制系统输出的脉冲宽度调制控制信号PWM的随机性与LED驱动系统中功率控制开关模块开启和关闭的无关性，特别是在PWM信号的高电平占空比非常大时，PWM为零的时间非常小，通常小于一个系统的开关周期时间。在特定情况下，现有技术中LED驱动控制电路的信号时序将如图2所示，在图2中，A点和B点LED驱动系统进入错误工作状态，而导致出现LED闪灯。下面对A点和B点的出现错误工作状态的原因进行分析。

在(A)点，PWM信号为零时，功率控制开关模块被PWM信号强制关闭，导致系统的退磁时间(Tdmeg)错误的小于参考基准时间(Tovp)，从而错误的触发LED驱动系统中的LED开路保护OVP，当PWM信号的低电平时间宽度大于Tovp时间的宽度时，PWM信号会在其低电平时间内，将错误的OVP保护信号清零，从而不会导致出现LED闪灯。即OVP保护信号在PWM信号的低电平区间产生不会出现闪灯。但如果PWM信号低电平的时间小于Tovp的时间，即OVP信号在PWM信号产生的清零信号结束之后产生，错误的OVP保护信号会导致LED闪灯。在(B)点，PWM信号为零时，功率控制开关模块被PWM信号强制关闭，导致系统的退磁时间(Tdmeg)小于退磁信号的检测屏蔽时间(LEB)或是退磁信号ZXC根本不能被检测出来，导致在PWM信号变成高电平后，LED驱动系统不能开启下一个周期，也会导致出现LED闪灯。由于以上的应用限制，传统的PWM调光控制系统要求PWM信号的最小低电平时间和最小高电平时间必须大于LED驱动系统的一个开关周期，因此不能够实现真正的PWM无极调光控制。

根据以上分析，本发明提供一种脉冲宽度调制控制信号调光控制电路。在一个实施例中，如图3所示，所述脉冲宽度调制控制信号调光控制电路1包括功率控制开关模块11以及DIM控制模块12。其中：

功率控制开关模块11用于控制LED驱动电路的开启和关闭。

DIM控制模块12与功率控制开关模块11相连，用于接收脉冲宽度调制控制信号，在脉冲宽度调制控制信号为低电平时，输出DIM_OFF信号以强制关闭所述功率控制开关模块，在脉冲宽度调制控制信号变成高电平时，输出DIM_ON信号以强制开启所述功率控制开关模块。在一个实施例中，所述DIM_ON信号通过LED恒流控制模块来强制开启所述功率控制开关模块。在一个实施例中，所述DIM_OFF信号同时控制关闭零电检测模块，所述零电检测模块用于检测LED驱动系统的系统退磁时间。所述脉冲宽度调制控制信号由无线控制系统生成。在一个实施例中，如图4所示，所述DIM_ON信号为由脉冲宽度调制控制信号(PWM)上升沿产生的单脉冲控制信号，由单脉冲产生电路生成。所述DIM_OFF信号为脉冲宽度调制控制信号(PWM)的反相信号。

本发明还提供一种LED驱动系统，所述LED驱动系统包括如上所述的脉冲宽度调制控制信号调光控制电路。所述LED驱动系统还包括LED开路保护模块，所述LED开路保护模块用于当零电检测模块检测得到的系统退磁时间小于所述参考基准时间时，输出一个有效的初始开路保护信号；所述LED驱动系统还包括LED恒流控制模块，所述LED恒流控制模块用于当接收到所述开路保护控制电路输出的开路保护信号时，控制所述功率控制开关模块的重启。在一个实施例中，所述LED驱动系统还包括储能模块，所述储能模块与所述功率控制开关模块形成所述LED驱动系统的功率管控制级。所述功率管控制级包括Buck，Buck-Boost，Flyback中的任一种功率架构。Buck架构采用降压式变换电路，是一种输出电压小于输进电压的单管不隔离直流变换电路。Buck-Boost架构采用了升降压式变换电路，是一种输出电压既可低于也可高于输进电压的单管不隔离直流变换电路，但其输出电压的极性与输进电压相反。Buck/Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。Flyback架构在主开关管导通期间，电路只储存而不传递能量；在主开关管关断期间，才向负载传递能量的一种电路架构。

在一个实施例中，如图5所示，所述LED驱动系统包括连接交流电压的整流桥滤波模块、储能模块、LED负载、功率控制开关模块、电感峰值电流控制模块、零电流检测模块、LED开路保护模块，LED恒流控制模块以及DIM控制模块。其中，DIM控制模块接收无线控制系统发出的脉冲宽度调制信号(PWM)并输出DIM_ON信号以及DIM_OFF信号。其中DIM_OFF信号输出到功率控制开关模块以关闭所述功率控制开关模块，同时DIM_OFF信号输出到零电检测模块以控制关闭零电检测模块。DIM_ON信号输出到LED恒流控制模块以控制输出Ngate信号来开启功率控制开关模块。

所述LED驱动系统在A、B两点的相应信号时序如图6所示。在图6中的A点，脉冲宽度调制信号PWM的低电平时间远小于LED驱动系统的一个开关周期。在脉冲宽度调制信号PWM变成低电平时，功率控制开关模块被脉冲宽度调制信号PWM提前关闭,在本周期内不是一个完整的开关周期，导致本周期的退磁时间会缩短。在PWM信号变成高电平以后，由PWM信号产生的DIM_ON信号会强制开启功率控制开关模块，而不会等到退磁信号ZXC产生而错误触发OVP保护。从而避开了LED驱动系统的退磁时间(Tdmeg)错误的小于参考基准时间(Tovp)，而错误的触发了OVP保护信号。在图6中的B点，脉冲宽度调制信号PWM的低电平时间远小于LED驱动系统的一个开关周期。在脉冲宽度调制信号PWM变成低电平时，功率控制开关模块被脉冲宽度调制信号PWM产生的DIM_OFF提前关闭，功率控制开关模块开启的时间非常短，在PWM信号变成高电平以后，零电流检测模块检测不到LED驱动系统的退磁信号，但是由PWM信号产生的DIM_ON会强制开启功率控制开关模块，直接进入到下一个正常的开关周期。

本发明提供一种脉冲宽度调制控制信号调光控制方法。在一个实施例中，如图7所示，所述脉冲宽度调制控制信号调光控制方法包括：

步骤S11，接收脉冲宽度调制控制信号，并根据脉冲宽度调制控制信号的状态生成相应的信号以控制功率控制开关模块的开启和关闭。

步骤S12，在脉冲宽度调制控制信号为低电平时，输出DIM_OFF信号强制关闭功率控制开关模块；在脉冲宽度调制控制信号变成高电平时，输出DIM_ON信号强制开启所述功率控制开关模块。

所述脉冲宽度调制控制信号调光控制方法在PWM信号为低电平时，输出DIM_OFF信号，强制关闭功率管控制开关模块和零电流检测模块。在PWM信号为高电平时，输出DIM_ON信号，强制开启功率控制开关模块。这样做的目的既避免了(A点)错误进入OVP模式，也避免了(B点)不能检测到退磁信号而无法进入下一个开关周期的问题。因而可以实现PWM无极调光控制。

综上所述，本发明的一种脉冲宽度调制控制信号调光控制电路、控制方法及LED驱动系统，具有以下有益效果：在PWM信号为低电平时，输出DIM_OFF信号，强制关闭功率控制开关模块和零电流检测模块。在PWM信号为高电平时，输出DIM_ON信号，强制开启功率控制开关模块。这样做的目的既避免了：1，因功率控制开关模块被PWM信号强制关闭，导致系统的退磁时间(Tdmeg)错误的小于参考基准时间(Tovp)，从而错误的触发LED驱动系统中的LED开路保护OVP；2，避免了(PWM信号为零时，功率控制开关模块被PWM信号 强制关闭，导致系统的退磁时间(Tdmeg)小于退磁信号的检测屏蔽时间(LEB)或是退磁信号ZXC根本不能被检测出来，导致在PWM信号变成高电平后，LED驱动系统不能开启下一个周期的问题。因而本发明的方案改进了无线控制系统输出的脉冲宽度调制信号PWM控制LED驱动系统的控制方式，突破了PWM信号最小高电平时间和最小低电平时间不能小于LED驱动系统一个开关周期的限制，可以实现PWM信号真正无极控制LED驱动。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。