LED可调功率开关调色温控制驱动电路的制作方法

本发明涉及led驱动技术领域，具体涉及一种led可调功率开关调色温控制驱动电路。

背景技术：

目前在led开关调色温控制系统中，大多都采用了3芯片控制，其中包括了两颗led驱动芯片和一颗mcu。如申请号为201310057625.7的专利公开了一种可调光可调色温的led驱动电路，用以驱动由n路led灯串组成的led照明装置，n≥2，包括一buck型功率级电路，一控制和驱动电路以及n个可控开关；其中，每一所述led灯串与对应的一所述可控开关，以及所述buck型功率级电路中的续流二极管串联连接在所述buck型功率级电路中的功率开关管和输出电感的公共连接端和一地电位之间；所述控制和驱动电路根据所述led照明装置的调光和色温信息，来产生n+1个控制信号，来分别控制所述功率开关管和n个所述可控开关的开关动作，其单独设置有了mcu，结构复杂。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种无须设置mcu控制芯片，且功率可调的的led调色温控制驱动电路。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种led可调功率开关调色温控制驱动电路，包括电源模块、两路led照明电路以及调光电路；所述led照明电路包括led灯管、电阻、电容以及电感；所述led调光电路包括通道选择模块、系统控制模块、退磁时间检测模块、峰值检测模块、以及若干高功率mos管；系统控制模块通过高功率mos管控制led照明电路通断，并连接峰值检测模块和退磁时间检测模块；退磁时间检测模块连接led照明电路和系统控制模块，退磁时间检测模块检测led照明电路退磁信号，并通过系统控制模块开启高功率mos管，对led照明电路进行充磁；峰值检测模块连接系统控制模块和led照明电路，用于设置led照明电路的峰值电流，且通过系统控制模块关闭高功率mos管，对led照明电路进行退磁，通道选择模块根据母线掉电信号发出控制信号给系统控制模块，用于照明电路的选择，还包括led电流设定模块以及led开路保护模块，led开路保护模块包括调节电阻r2用于设置电感最小退磁时间，所述led电流设定模块包括一个调节电阻r1，led电流设定模块根据电阻r1和调节电阻r2阻值设置电感电流，从而调节led功率。

进一步的，所述led电流设定模块包括比较器、电容cap、电容充放电单元以及电容充电控制单元，所述比较器的输出端连接系统控制模块，电容cap一端连接比较器的正极，另一端接地，比较器的负极连接基准电压，电容cap放电至比较器的基准电压时，比较器产生翻转信号至系统控制模块，电容充放电单元的充电电流由电阻r2设定,放电电流由电阻r1设定，电容充电控制单元在照明电路退磁结束后将电容cap从充电状态切换至放电状态。

进一步的，所述电容充电控制单元包括共栅极连接的nmos管和pmos管以及逻辑控制模块；所述逻辑控制模块的输出端连接nmos管以及pmos管的栅极，当照明电路退磁结束后，发出高电平信号，在电容放电结束后，发出低电平信号；nmos管的漏极与pmos管的源极相连，nmos管的源极连接电容放电电路，pmos管的漏极连接电容充电电路，电容充电电路的电流为i2，i2为电流i1的k倍，其中i1为经过电阻r2的电流大小，电容放电电电路的电流为i3，i3的电流为iset电流的j倍，其中iset为经过电阻r1的电流大小，电容cap连接nmos管的漏极或者pmos管的源极。

进一步的，所述逻辑控制模块的输入端接入两个脉冲信号，其中一个为drv驱动信号，波形与高功率mos管的驱动波形相同，另一个为触发信号，当照明电路退磁结束发出高电平触发信号。

进一步的，所述通道选择模块包括ulvo模块、计数时间检测单元、母线掉电检测单元以及通道选择单元，所述uvlo模块用于设置led照明电路开启和关闭的上下电压，防止反复开启关闭；所述母线掉电检测单元连接uvlo模块和母线对母线电压的掉电进行检测，计数时间检测单元检测母线掉电时间，通道选择单元根据计数时间检测单元的母线掉电时间信号对系统控制模块的控制信号进行切换。

从上述技术方案可以看出本发明具有以下优点：整个系统只有一颗控制芯片，减少外围电路，节约了系统成本，并且可通过外置的电阻，调整在混色的情况下的led电流。

附图说明

图1为本发明的功能框图；

图2为本发明中led开路保护模块；

图3为本发明中电流设定模块的电路原理图；

图4为本发明中各信号的波形图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

如图1所示，本发明的led可调功率开关调色温控制驱动电路，包括电源模块、两路led照明电路及调光电路；所述led照明电路、包括led灯管、电阻、电容以及电感，led灯管两端并联一个电容、电阻和电感，电感与led灯之间设置有肖特基管。电感通过肖特基管和led灯管放电，此放电时间为退磁时间；反之，为充磁时间。

所述led调光电路包括通道选择模块、系统控制模块、退磁时间检测模块、峰值检测模块、led电流设定模块、led开路保护模块以及若干高功率mos管。母线还连接一个5v电压产生模块，用于给系统内部的低压模块供电，相当于一个线性稳压器。

系统控制模块为独立的两组开关通道，通过开启和关闭高功率mos管控制led照明电路通断，并连接峰值检测模块和退磁时间检测模块。

退磁时间检测模块连接led照明电路和系统控制模块，退磁时间检测模块检测led照明电路退磁信号，并通过系统控制模块开启高功率mos管，对led照明电路进行充磁；峰值检测模块连接系统控制模块和led照明电路，用于设置led照明电路的峰值电流，且通过系统控制模块关闭高功率mos管，对led照明电路进行退磁。电感电流为0时，则退磁结束，此时退磁检测模块根据高压mos管栅极的信号反馈，通过系统控制模块，打开高压mos管，当栅极电压达到了基准电压，则峰值检测模块关闭了高压mos管，此时系统进入退磁检测状态，如此反复。峰值检测模块的结构包括两个峰值检测比较器，分别连接两个高压mos管的源极，输入端输入基准电压(本芯片的基准电压为0.4v，还可以为其他的电压)，系统上电后，mos管的源极电压缓慢上升，当达到基准电压时，峰值比较器发送控制信号给系统控制模块，进而关闭高压mos管，此时电感开始退磁放电，退磁结束后，退磁时间检测模块开启高压mos管，如此循环往复。峰值检测模块通过设置基准电压可以调整电感放电的峰值，控制高压mosfet的关闭，从而控制电感的峰值电流，峰值电流设定为ip＝vref/rcs,其中vref为内部基准电压，rcs为isen1或者isen2端口的外接采样电阻，(一般我们设定此电阻相同)。

通道选择模块包括ulvo模块、计数时间检测单元、母线掉电检测单元以及通道选择单元，所述uvlo模块用于设置led照明电路开启和关闭的上下电压，防止反复开启关闭；所述母线掉电检测单元连接uvlo模块和母线对母线电压的掉电进行检测，计数时间检测单元检测母线掉电时间，通道选择单元根据计数时间检测单元的母线掉电时间信号对系统控制模块的控制信号进行切换。

led开路保护模块如图2所示，主要包括比较器以及运算放大器，图中v1是一个基准，内部设定为0.5v,v2也是一个基准，内部设定为2.5v，drv是驱动信号，当mofet导通则，拉低比较器的+端，当mofet关闭则比较器的+端开始充电到达v2电压，则比较器翻转，产生一个脉冲信号，此信号宽度有电阻radj端口的电阻大小来决定，此脉冲信号的宽度来决定led的退磁时间，从而对led进行过压保护电压。

如图1和图3所示，led电流设定模块包括一个调节电阻r1，led电流设定模块根据电阻r1和调节电阻r2阻值设置电感电流，从而调节led功率，调节电阻r2与电阻radj为同一电阻。led电流设定模块包括比较器、电容cap、电容充放电单元以及电容充电控制单元，所述比较器的输出端连接系统控制模块，电容cap一端连接比较器的正极，另一端接地，比较器的负极连接基准电压，电容cap放电至比较器的基准电压时，比较器产生翻转信号至系统控制模块，电容充放电单元的充电电流由电阻r2设定,放电电流由电阻r1设定，电容充电控制单元在照明电路退磁结束后将电容cap从充电状态切换至放电状态。

电容充电控制单元包括共栅极连接的nmos管和pmos管以及逻辑控制模块；所述逻辑控制模块的输出端连接nmos管以及pmos管的栅极，当照明电路退磁结束后，发出高电平信号，在电容放电结束后，发出低电平信号；nmos管的漏极与pmos管的源极相连，nmos管的源极连接电容放电电路，pmos管的漏极连接电容充电电路，电容充电电路的电流为i2，i2为电流i1的k倍，其中i1为经过电阻r2的电流大小，电容放电电电路的电流为i3，i3的电流为iset电流的j倍，其中iset为经过电阻r1的电流大小，电容cap连接nmos管的漏极或者pmos管的源极。

逻辑控制模块的输入端接入两个脉冲信号，其中一个为drv驱动信号，波形与高功率mos管的驱动波形相同，另一个为触发信号，当照明电路退磁结束发出高电平触发信号。

系统工作原理如下：当系统上电后vdd电压上升到uvlo的上电压，则系统开始工作，此时系统默认选择通道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)关闭。通道1所对应的led灯亮，通道2所对应的led灯灭。此时关断开关，并保持时间大于75ms小于5s，重新打开开关，则通道1所对应的led灯灭，通道2所对应的led灯亮。此时再关断开关，并使保持时间大于75ms小于5s，再打开开关，则通道1和通道2所对应的led灯全亮。当通道1接白光(黄光)。通道2接黄光(白光)，则在切换的过程中实现了白光，黄光，混色，或者是黄光，白光，混色这样的效果。

混色可调功率原理：正常的调色温驱动模块，各个通道在单色的情况下和混色的情况下，功率是不会发生变化的，也就是说，单色情况下时a瓦，那么在混色的情况下则是2*a瓦。此发明通过调整rset脚电阻，则可以调整在混色的情况下的led电流，则可以调整混色功率。

在单路的情况下，系统工作于bcm模式下，此时电感上的电流波形如图1所示，那么led电流就是

本发明则是通过设定rset管脚电阻r1和radj管脚电阻r2的比例，来调整led电流的。具体的计算公式如下：

其中iadj由radj脚的电阻r2设定，iset由rset脚的电阻r1设定(详细见系统框图)。通过电流源的比例来获取比例电流，则i2＝iadj*n*k,i3＝iset*j.

具体的工作流程如下所述：drv驱动信号，打开系统的输出管，使整个系统开始工作，电感电流开始增加，此时a点电位为低电位，电流源i2对b点电容cap充电，当电感电流增加到设定的ip，则高压nmos管关闭，系统开始退磁，此时a点电位依旧为低电位，电流源i2对b点电容保持充电。当系统退磁结束后，此时电感电流为0，zcd信号输出一个高电位脉冲，使a点电位跳变为高电位，则b点电容开始放电，放电电流为i3,此时电感电流保持为0，当b点电容放电至vref电位，则比较器翻转，c点输出高电位脉冲打开输出管高压nmos,则系统开始重新工作。如此反复。具体各个信号见图4。

在图4中，电感电流的波形，t1的时间是ton+toff,其中ton是高压nmosfet的导通时间，toff则是电感的退磁时间。t2是电感电流为0的时间，则输出的led灯的电流为计算t1,t2的时间如下：

cap×vcap＝i2×t1＝i3×t2

i2＝iadj×n×k

i3＝iset×j

在本设计中，其中n＝k＝j＝1,vadj＝vset.

则计算得到的

在应用中，可以先设定radj的电阻，通过设定ovp电压来设定radj电阻，然后再根据所需要的电流来设定rset的电阻。