开关装置及所适用的LED驱动系统、LED控制芯片的制作方法

本申请涉及驱动电路领域，尤其涉及一种开关装置及所适用的LED驱动系统、LED控制芯片。

背景技术：

LED(发光二极管)由于其多种优良的特性在照明、装置、显示、指示等多个领域广泛应用。然而LED器件对驱动系统具有近乎苛刻的要求，例如为了确保LED在应用中反映出相应的特性，LED驱动系统需在效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容等方面具有非常高的要求。

其中，效率转换的指标之一反映在功率因数指标上，具有高功率因数指标的LED驱动系统能够提高市电供电利用率。目前应用在高功率因数指标的LED驱动系统架构中，为了能够提供有效的恒流输出，LED驱动系统中包含基于LC(电感电容)的谐振装置，借助LC震荡所产生的电流向LED负载提供恒流供电。进一步地，为了向谐振装置提供可供振荡的电流， LED驱动系统根据LC的不同工作模式分为基于BCM(临界连续电流工作模式)的开关装置和基于DCM(断续电流工作模式)的开关装置等。这些开关装置通过外围电路连接谐振装置，并致力于通过对谐振装置的检测而有效利用谐振提供符合高功率因数指标的恒流输出。

事实上，提高功率因数可通过改进开关装置而实现，同时技术人员希望利用半导体集成技术尽量减小开关装置的损耗和尺寸。故而，针对开关装置的研究日益深入。如图1所示，其描述了一种LED驱动系统的电路简化示意图，其中开关装置911和谐振装置912之间通过采样电阻RFBL和RFBH采集谐振装置中的电信号，并通过检测该电信号的谷值控制基于栅极驱动的开关装置911的导通和断开。在上述一类的开关装置中，由于谐振装置的振荡周期不必然与供电波动周期相关联，导致整个驱动系统的功率输出效率不高。

技术实现要素：

本申请提供一种开关装置及所适用的LED驱动系统、LED控制芯片，用于解决驱动系统的输出效率问题。

为实现上述目的及其他目的，本申请在第一方面提供一种开关装置，用于连接谐振装置及输入源，包括：开关单元，用于受控地通断谐振装置和输入源之间的通路；其中，所述开关单元包含具有第一驱动端的第一开关模块和具有采样端和第二驱动端的第二开关模块；所述第二开关模块通过所述第一驱动端连接所述第一开关模块；控制器，与所述采样端、第一驱动端和第二驱动端相连，且包含与所述第一驱动端相连的高通滤波模块；所述控制器用于检测来自所述采样端的第一电信号和基于检测所述高通滤波模块输出的第二电信号经由所述第二驱动端控制所述开关单元的导通和断开。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述控制器包括：检测单元，用于基于检测来自所述采样端的第一电信号设置所述谐振装置退磁开始时刻并输出第一检测信号，以及通过检测所述高通滤波模块输出的第二电信号设置所述谐振装置退磁结束时刻并输出第二检测信号；控制单元，与所述检测单元相连，用于基于所接收的第一检测信号和第二检测信号向所述第二驱动端输出用于驱动所述开关单元的控制信号。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述检测单元包括：退磁起始检测模块，与所述采样端和所述控制单元相连，用于当检测到所述控制单元导通开关单元时开始进行充磁计时，直至检测到一变化电压达到预设参考电压时输出第一检测信号；其中，所述参考电压为经检测所述第一电信号而产生的电压而定。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述退磁起始检测模块包括：参考电压生成电路，与所述采样端相连，用于通过检测所述第一电信号确定一参考电压；信号生成电路，与所述控制单元相连，用于当检测到开关单元导通时，生成一斜坡电信号；比较电路，与所述参考电压生成电路和信号生成电路相连，用于比较所述斜坡电信号的电压和所述参考电压，并在所述斜坡电信号的电压达到参考电压时输出第一检测信号。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述参考电压生成电路包括跨导积分器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端连接所述采样端，所述第二输入端连接一基准参考电压源，所述输出端输出所述参考电压；其中，所述输出端还用于连接一外部低通滤波单元。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述信号生成电路包括斜坡信号发生器，具有控制端和输出端，所述控制端连接所述控制单元，所述输出端连接所述比较电路。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述检测单元包括退磁结束检测模块，与所述高通滤波模块和控制单元相连，用于比较所述第二电信号与预设跳变门限参考电压，并当所述第二电信号的电压达到所述跳变门限参考电压时输出第二检测信号。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述跳变门限参考电压由所述开关单元中一基准电压端提供，其中，所述基准电压端所提供的电压还用于为所述开关单元提供电压偏置。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述控制单元包括：控制模块，连接所述检测单元，用于基于所接收的第一检测信号输出使所述开关装置断开的开关控制信号以及基于所接收的第二检测信号输出使所述开关单元导通的开关控制信号；驱动模块，连接所述控制模块，用于将所接收的开关控制信号转换成对应的开关驱动信号以驱动所连接的开关单元。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述控制器还包括：延迟单元，与检测单元连接，用于基于当检测所述开关单元断开时向所述检测单元输出一延时控制信号，以供所述检测单元基于所述延时控制信号延时检测所述第二电信号。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述第一开关模块基于源极驱动；所述第二开关模块通过所述源极连接第一开关模块，且通过所述采样端连接所述谐振装置。

本申请在第二方面提供一种LED驱动系统，包括：交直流转换装置，用于将交流电转换成直流；谐振装置，用于基于受控的能量变化向LED负载提供恒流供电；如上任一所述的开关装置，连接在所述交直流转换装置和谐振装置之间的通路上，用于基于检测自所述采样端采集的第一电信号和自所述第一驱动端采集的第二电信号来控制所述通路导通或断开。

在所述第二方面的某些实施方式中，所述驱动系统还包括低通滤波单元，与所述开关装置中的检测单元相连。

本申请在第三方面提供一种LED控制芯片，包括：如上任一所述的控制器，用于通过对采集自所述采样端的第一电信号和采集自所述第一驱动端的第二电信号进行退磁检测，并通过所述第二驱动端控制开关单元通断。

在所述第三方面的某些实施方式中，还包括如上任一所述的开关单元中的第二开关模块，其与所述第一驱动端和第二驱动端相连，用于基于来自所述第二驱动端的控制信号通过第一驱动端驱动所述第一开关模块导通。

在所述第三方面的某些实施方式中，还包括如上任一所述的开关单元。

本申请所提供的开关装置及所适用的LED驱动系统、LED控制芯片，自开关模块的驱动端采集输入源的第二电信号并通过检测第二电信号的跳变控制谐振装置的振荡周期，能最大化利用输入源的波形变化，实现对大功率负载提供具有高功率因数的驱动电路。

附图说明

图1为相关技术中LED驱动系统在一实施方式中的电路简化示意图。

图2为本申请开关装置在一实施方式中的结构示意图。

图3为本申请开关装置中的开关单元在一实施方式中的简化电路结构图。

图4为本申请开关装置在又一实施方式中的结构框架示意图。

图5为本申请开关装置在另一种实施方式中的简化电路示意图。

图6为本申请开关装置中退磁起始检测模块在一实施方式中的简化电路示意图。

图7为本申请开关装置在又一实施方式中的简化电路示意图。

图8为图7中退磁起始检测模块中COMP、RAMP、OFF_pulse端的信号波形图。

图9为本申请开关装置中退磁结束检测模块在一实施方式中的简化电路示意图。

图10为图9的开关装置中Vin、SW_DIV、VCC_DIV、COMP、RAMP、ZCD、ZCD_pulse、 OFF_pulse、GATE_ON端的信号波形图。

图11为本申请开关装置在又一实施方式中的简化电路示意图。

图12为图11的开关装置中Vin、SW_DIV、VCC_DIV、T_zcd_blank、COMP、RAMP、 ZCD、ZCD_pulse、OFF_pulse、GATE_ON端的信号波形图。

图13、14和15分别为本申请控制芯片的封装示意图。

图16为本申请LED驱动系统在一实施方式中的简化电路图。

图17为本申请开关控制方法在一实施方式中的流程图。

需要说明的是，图10和12中Vin为输入源所输出电压信号的包络波形图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，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申请的其他优点与功效。本申请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，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本申请可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本申请可实施的范畴。

受电路布局设计要求，一些使用功率管的开关装置需要采用源极驱动，为了使开关装置更灵敏且不增加外围电路的布置负担，开关装置中可能设有多级开关器件，如级联多个功率管等半导体器件，这样既能实现开关协作又有利于与其他控制电路相集成。在开关装置导通及断开过程中，半导体器件中寄生电容会影响电路中电流变化，采用图1的控制器虽然能够调整谐振装置的振荡过程，但由于其不必然与输入的电流波动周期相关，导致谐振装置所输出的恒流电压稳定性差。因此，本申请提供一种开关装置及适用的LED驱动。

需要说明的是，本申请所提供的开关装置技术方案不仅用于LED驱动系统中，还可以应用于其他包含开关装置的电路系统，如用于仪器仪表、医疗设备、空气净化设备中等。其中，所述开关装置可被集成为一种芯片、或由电子器件封装在如PCB板的载体上。

请参阅图2，其显示为开关装置在一实施方式中的结构示意图。所述开关装置包含：开关单元12、控制器11。

所述开关单元11用于接入输入源2与谐振装置3之间的通路上，通过导通及断开通路来实现对谐振装置3供电的控制。其中，所述开关单元12包含具有第一驱动端的第一开关模块 121和具有采样端和第二驱动端的第二开关模块122。其中，第二驱动端用于驱动第二开关模块122导通和断开，第一驱动端用于驱动第一开关模块121的导通和断开。所述第二开关模块122作为第一开关模块121的前级驱动，所述第二开关模块122通过所述第一驱动端连接所述第一开关模块121。换言之，所述第一开关模块121和第二开关模块122级联设置，且第一开关模块121和第二开关模块122同开同关。在一些实施方式中，所述第一开关模块121 和第二开关模块122都包含功率管，所述第一开关模块121可采用源极驱动，所述第二开关模块122可采用栅极驱动。例如，请参阅图3所示，其显示为所述开关单元的简化电路结构图。第一开关模块121包含基于源极驱动的功率管Q1，其中Q1的源极为所述第一驱动端SW， Q1的漏极作为开关单元输入端接入所述输入源2和谐振装置3之间的通路，Q1的栅极连接一基准电压源VCC；第二开关模块122中的功率管Q2的漏极连接Q1源极SW，Q2的栅极 GATE作为所述开关单元的第二驱动端，Q2的源极作为开关单元的输出端接入所述通路且作为控制器的采样端CS以作为控制器11检测谐振装置3退磁过程的第一电信号采集接入点。

在此，所述输入源包括市电和交直流转换装置。

所述控制器11与所述采样端、第一驱动端和第二驱动端相连，且包含与所述第一驱动端相连的高通滤波模块；所述控制器11用于检测来自所述采样端的第一电信号和检测所述高通滤波模块输出的第二电信号，并经由所述第二驱动端控制所述开关单元的导通和断开。其中，开关单元的导通和断开操作用于对所述谐振装置进行振荡控制。

其中，由于所述第一电信号采自与谐振装置相连的采样端，故而第一电信号反映出谐振装置中电流或电压变化。所述控制器11可基于第一电信号控制开关单元断开。其中，所述控制器和谐振装置之间通过采样电路相连，所述采样电路包括采样电阻。在一些实施方式中，所述控制器内置有采样电阻且采样电阻的一端连接采样端，或谐振装置中内置有采样电阻且控制器的采样端连接该采样电阻，再或者控制器的采样端通过外置的采样电阻连接谐振装置。

另外，由于第一开关模块121的漏源极之间具有寄生电容，因此，输入源的电压变化通过寄生电容反映在第一驱动端上。故而利用高通滤波模块采集第二电信号能够反映出输入源所提供的电压或电流变化。其中，所述高通滤波模块对来自第一驱动端的电信号进行高通滤波以抑制流经第一驱动端的电流中受电容、电感、电阻等器件影响的部分，为检测开关导通时刻提供更准确的第二电信号。

在此，所述控制器11可被集成在一控制芯片中并通过外设的引脚与开关单元相连。或者，所述控制器与开关单元封装在如PCB板的载体上。

所述控制器11通过检测第一电信号控制谐振装置3开始退磁过程，以及通过检测第二电信号控制定谐振装置3开始充磁过程，并在退磁开始时刻控制开关单元12断开，以及在充磁开始时控制开关单元12导通。其中，所述第一电信号由于采自谐振装置侧，其能够反映谐振装置的平均输出信号，该平均输出信号可进一步反映负载侧供电信号。第二电信号由于采自开关单元的后级驱动端(即第一驱动端)，其能够反映输入电流的变化。为了最大化利用输入源的供电，所述控制器11通过检测第一电信号来控制谐振装置3的充磁过程，以及通过检测第二电信号来控制谐振装置的退磁过程。

例如，所述控制器11通过检测第一电信号变化的最高值确定退磁开始时刻。所述控制器 11通过检测第二电信号跳变变化确定充磁开始时刻。又如，控制器11通过检测第一电信号变化来确定谐振装置3的充磁情况，进而将充磁结束时刻确定为退磁开始时刻。

在一些实施方式中，请参阅图4，其显示为开关装置在一实施方式中的结构框架示意图。所述控制器11包括：高通滤波模块111、检测单元112和控制单元113。

所述检测单元111用于基于检测来自所述采样端的第一电信号设置所述谐振装置3退磁开始时刻并输出第一检测信号，以及通过检测所述高通滤波模块111输出的第二电信号设置所述谐振装置3退磁结束时刻并输出第二检测信号。

例如，所述检测单元112基于对利用所述第一电信号而设置的充磁时长进行计时，并设置在所述谐振装置3充磁结束时(即退磁开始时)输出第一检测信号；以及通过检测所述第二电信号发生预设跳变时设置所述谐振装置3的退磁结束，并输出第二检测信号。

在此，所述检测单元112通过与谐振装置连接的采样电阻来接收所述第一电信号，以及通过与开关装置连接的高通滤波器来获取所述第二电信号。所述检测单元112针对退磁开始时刻和退磁结束时刻执行分别检测，各检测方式可并行实时地进行；结合开关单元12导通及断开状态间隔进行；或者综合上述两种检测方式进行检测。例如，所述检测单元112可实时检测第二电信号的电压，并当第二电信号的电压发生由高到低的跳变时确定退磁结束时刻并输出第二检测信号。所述检测单元112在检测到退磁结束时刻时起，通过利用所述第一电信号而设置的充磁时长进行计时，并当所述充磁计时结束时确定退磁开始时刻输出第一检测信号。其中，所述检测单元112中可包含带有使能端的器件来检测退磁开始时刻，其使能端用以接收所述第一检测信号以供启动退磁开始时刻的检测。在此，所述第一检测信号和第二检测信号可为脉冲信号或使能信号。

在一些实施方式中，所述检测单元包含分别检测退磁起始时刻和退磁结束时刻的模块。请参阅图5，其显示出开关装置在一种实施方式中的简化电路示意图，所述检测单元包含退磁起始检测模块411和退磁结束检测模块412，其中，所述退磁起始检测模块411和退磁结束检测模块412分别连接采样端和第一驱动端并分别具有输出端以单独连接控制单元413，控制单元413的输出端连接开关单元42。

所述退磁起始检测模块用于当检测到开关单元导通时开始进行充磁计时，直至检测到一变化电压达到一参考电压时输出第一检测信号。其中，所述参考电压为经检测所述第一电信号所确定的电压。请参阅图6，其显示为所述退磁起始检测模块在一实施方式中的简化电路示意图，所述退磁起始检测模块包括：参考电压生成电路531。

所述参考电压生成电路531与所述采样端CS相连，用于通过检测所述第一电信号确定所述谐振装置的平均输出电流所对应的电压，并基于所确定的电压生成一参考电压。所述采样端CS通过采样电阻Rcs与谐振装置相连。所述跨导积分器将所述第一电信号与一参考电压阈值Vref之间的误差电压进行放大和积分处理，以得到并输出一参考电压。其中，由于所述第一电信号呈基本线性变化，所输出的参考电压基本稳定。在一些实施方式中，在所述参考电压生成电路531的输出端外接低通滤波单元可抑制参考电压的变化。

例如，所述参考电压生成电路531中的跨导积分器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端连接所述采样端CS，所述第二输入端连接一基准参考电压源，所述输出端COMP输出所述参考电压；其中，所述输出端还用于连接一外部低通滤波单元，使得所输出的参考电压Vcomp较为稳定。

例如，请参阅图7，其显示为开关装置在一实施方式中的简化电路示意图。其中，跨导积分器Gm的负向输入端(即第一输入端)连接功率管Q2的源极(即采样端CS)，Gm的正向输入端(即第二输入端)与一基准电压源相连以始终接收电压VREF，输出端COMP输出所述参考电压Vcomp。其中所述基准电压源可与所述开关装置集成在一起或通过芯片引脚相连。所述跨导积分器Gm对Vref和采样端CS所采集的第一电信号之间的误差进行误差放大和积分运算等处理并输出参考电压Vcomp。

如图6所示，所述退磁起始检测模块还包括信号生成电路532和比较电路533。

其中，所述信号生成电路532与所述控制单元54相连，用于当检测到所述开关单元55 导通时，生成一斜坡电信号。在此，所述信号生成电路532的控制端可连接在所述控制单元 54与开关单元之间，如连接在第一驱动端或第二驱动端，以接收使开关单元导通的控制信号。例如，所述信号生成电路532中包含功率管A1(未予图示)，功率管A1的驱动端连接第一驱动端，当功率管A1在接收到导通的控制信号时，控制所述信号生成电路532中的斜坡信号发生器生成斜坡信号。其中所述斜坡信号发生器可以是包含电容的电路，利用电容充电所需要的时长自开关单元导通时开始计时，在充电期间电容电压线性上升并将电容电压输出至比较电路。所述斜坡信号发生器的输出端输出RAMP信号至比较电路。

所述比较电路533与所述参考电压生成电路531和信号生成电路532相连，用于比较所述斜坡电信号的电压和所述参考电压，并在所述斜坡电信号的电压达到参考电压时输出第一检测信号。

以图6为例，并请参阅图8，其显示为RAMP、COMP和Off_pulse(比较电路的输出信号)各端的波形图。信号生成电路中的斜坡信号(RAMP信号)被输送至比较电路的正向输入端，同时Vcomp或基于Vcomp的分压电压被输送至比较电路的负向输入端，比较电路在 RAMP信号电压低于Vcomp电压(或Vcomp的分压)时，输出低电平，当RAMP信号电压达到甚至高于Vcomp电压(或Vcomp的分压)时，输出高电平。其中，在图6示例中，所述比较电路的Off_pulse端所输出的高电平即为第一检测信号，其说明Vramp电压已达到 Vcomp电压(或Vcomp的分压)。所述控制单元基于所接收的第一检测信号输出使开关单元断开的控制信号。

所述信号生成电路还包括泄放电路。所述泄放电路的控制端可与斜坡信号发生器的输出端共用。例如，泄放电路包括接地的受控开关(如功率管A2)并与斜坡信号发生器中的电容并联，其中功率管A2与功率管A1反向通断。所述控制单元基于所接收的第一检测信号输出使开关单元断开的控制信号还输出到所述信号生成电路的控制端。如功率管A2的栅极。在接收到断开的控制信号时，功率管A2导通并泄放掉斜坡信号发生器中电容所充电荷，使得斜坡信号发生器所输出的Vramp电压降低，当Vramp小于Vcomp电压(或Vcomp的分压)，所述比较电路所输出的Off_pulse信号电压自高电平转为低电平，控制单元由于未收到第二检测信号，故而仍然控制开关单元保持断开状态。

所述检测单元中的退磁结束检测模块与所述高通滤波模块和控制单元相连，用于比较所述第二电信号与预设跳变门限参考电压，并当所述第二电信号的电压达到所述跳变门限参考电压时输出第二检测信号。其中，所述跳变门限参考电压可略高接地电压。在一些实施方式中，所述跳变门限参考电压由所述开关单元中一基准电压端提供。其中，所述基准电压端所提供的电压还用于为所述开关单元提供电压偏置。

由于高通滤波模块所接收的电信号来自于受第二开关模块控制的第一开关模块，也就是说第二电信号并不直接采集自谐振装置。当第二开关模块断开时，第二电信号的变化依据于与第一开关模块相连的输入源的波形变化。例如，请参阅图9和图10，其中图9显示为开关装置在又一实施方式中的结构示意图，图10显示为输入至功率管Q1漏极电压、高通滤波模块输出端第二电信号SW_DIV、和比较器正向输入端VCC_DIV和输出端ZCD_pulse信号的波形图。图9中比较器621的正向输入端通过分压电阻65连接第一开关模块中功率管Q1的栅极，其中，由于功率管Q1的栅极由一基准电压VCC维持，故而比较器621的正向输入端的电压不变。比较器621的负向输入端通过高通滤波模块连接功率管Q1的源极(SW)。当第二开关模块中功率管Q2断开时，功率管Q1亦断开。受功率管Q1中漏源极之间的寄生电容续存的电能影响：SW端在功率管Q1断开瞬间从低电平升为高电平，如此，比较器621的负向输入端接收到的第二电信号为电压上升的跳变，跳变后的电压大于跳变门限参考电压，比较器621输出低电平，即未输出第二检测信号；当功率管Q1的漏极接收输入源的电压下降时，仍然受Q1的寄生电容影响，断开的功率管Q1的SW端电压下降，则比较器621的负向输入端接收到的第二电信号为电压下降的跳变，跳变后的电压小于跳变门限参考电压，比较器621输出一脉冲信号，所述脉冲信号为第二检测信号。控制单元64基于所接收的第二检测信好向第二开关模块中功率管Q2的栅极(GATE端)输出导通的控制信号。如此功率管 Q2和Q1均导通，使得输入源向谐振装置提供电能。在此，为了充分利用输入源的包络波形变化，实现所述开关装置所在的驱动系统能够驱动大功率负载，所述谐振装置中的电感电容的参数设计可基于市电工频频率、市电电压、输出电压和电流规格、充磁时长、退磁时长中的多种而确定，使得谐振装置的退磁时长与市电输出包络波形变化相吻合，即所述退磁结束检测模块可通过检测输入源输出波形的变化来确定谐振装置的退磁结束时刻。

在一些实施方式中，例如图9和10中所示，开关单元包含功率管Q1和Q2，在所述开关单元断开后的瞬时期间，功率管Q1的源漏极之间存在寄生电容泄放情形。这使得包含有半导体器件的开关单元在断开后的一短暂延时时长内出现如图10所示的电压下降。所下降的电压被高通滤波模块输送至退磁结束检测模块进行退磁结束时刻检测时可能会误触发第二检测信号的产生逻辑，进而导致谐振装置在未完成退磁过程的情况下启动充磁操作，如此将导致整个驱动系统无法向负载提供稳定供电。为此，所述开关装置还包括延迟单元，与所述检测单元连接，用于基于当检测所述开关单元断开时向所述检测单元输出一延时控制信号，以供所述检测单元基于所述延时控制信号延时检测所述第二电信号。

在此，所述延迟单元可连接在所述开关单元和控制单元之间，例如连接所述第一驱动端、第二驱动端或控制模块的输出端，以接收控制开关单元导通及断开的控制信号。所述延迟单元可对开关单元的断开控制信号有效，锁存该断开控制信号一延时时长并向所述检测单元输出相应的延时控制信号。对应地，所述检测单元在该延时控制信号存续期间无论高通滤波模块所提供的第二电信号的电压是否降至跳变门限参考电压均不予输出第二检测信号，直至所述延时控制信号消失。

在此，所述延时单元举例包括锁存器和计时器。其中，锁存器基于第一驱动端的控制信号跳变锁存跳变后的状态并由所述计时器计时，当所述计时器计时结束时控制锁存器的状态再次改变。由此，所述延时单元在计时器计时期间内输出延时控制信号。其中所述计时器所计延时时长小于谐振装置的退磁时长。

在一些实施方式中，请参阅图11，其显示为包含延迟单元的开关装置的电路示意图。所述延迟单元76与退磁结束检测模块中比较器721的控制端相连。所述比较器721中包含逻辑器件，其用于对所接收的延时控制信号和第二电信号进行逻辑处理，当有延时控制信号时比较器所输出的电压始终高于跳变门限参考电压，当无延时控制信号时，比较器721基于比较跳变门限参考电压与第二电信号输出高电平或低电平。

所述控制单元用于基于所接收的第一检测信号和第二检测信号向所述第二驱动端输出用于驱动所述开关单元的控制信号。

当控制单元接收到表示退磁开始时刻的第一检测信号时，向与开关单元相连的第二驱动端输出断开的控制信号，以及当控制单元接收到表示退磁结束时刻的第二检测信号时，向所述开关单元输出导通的控制信号。其中，导通和断开的控制信号可以是脉冲信号或使能信号。例如，所述开关单元包含功率管Q1和功率管Q2，所述控制信号为使能信号，即持续的电平信号，并从所述功率管Q2的第二驱动端(Gate端)输入。当控制信号为高电平时，功率管 Q2的栅源之间压差不满足导通电压，功率管Q2的漏源极断开，导致功率管Q1的源极呈高阻态，则所述开关单元无供电输出。当控制信号为低电平时，功率管Q2的栅源之间压差满足导通电压，功率管Q2的漏源极导通，导致功率管Q1的源极电压降低，功率管Q1也导通，则输入源所提供的电流通过所述开关单元输送至谐振装置。

在此，所述控制单元可由包含逻辑器件的电路组成，其中，所述逻辑器件包括但不限于：模拟逻辑器件和数字逻辑器件。其中，所述模拟逻辑器件用于处理模拟电信号的器件，其包括但不限于：比较器、与门、或门等；所述数字逻辑器件用于处理由脉冲信号表示数字信号的器件，其包括但不限于：触发器、门电路、锁存器、选择器等。所述控制单元通过两个端口分别接收第一检测信号和第二检测信号，并利用逻辑配置表对所接收的信号进行逻辑处理，再基于处理结果输出导通或断开的控制信号。

在一些实施方式中，如图11所示，所述控制单元74包含控制模块741和驱动模块742。

所述控制模块连接检测单元，用于基于所接收的第一检测信号输出使所述开关单元断开的开关控制信号，以及基于所接收的第二检测信号输出使所述开关单元导通的开关控制信号。

其中，所述控制模块741包含两个输入端，其中一个输入端连接退磁起始检测模块，用于接收第一检测信号；另一个输入端连接退磁结束检测模块，用于接收第二检测信号。控制模块为基于所述第一检测信号和第二检测信号的波形、信号组合而配置的逻辑电路。例如，如图11，控制模块741包含触发器，触发器的复位端(R端)可直接或通过触发器的外围电路连接检测单元，用以接收第一检测信号；触发器的置位端(S端)可直接或通过触发器的外围电路连接检测单元，用以接收第二检测信号。所述第一检测信号和第二检测信号举例为脉冲信号。当R端接收到脉冲信号且S端为低电平信号时，基于触发器内部的逻辑组合，触发器输出断开的开关控制信号；当S端接收到脉冲信号且R端为低电平信号时，基于触发器内部的逻辑组合，触发器输出导通的开关控制信号。对于包含功率管的开关单元来说，所述开关控制信号需经由所述驱动模块742输出至开关单元。

所述驱动模块742连接所述控制模块741，如图11所示，其用于将所接收的开关控制信号转换成对应的开关驱动信号以驱动所连接的开关单元。在此，所述驱动模块742可用来将开关控制信号放大，且输出具备一定驱动能力的电流以驱动开关单元中的功率管。所述驱动模块742的输出端连接开关单元中功率管Q2的栅极，使得功率管Q2被导通后功率管Q1也被导通。

需要说明的是，所述控制单元并非一定在接收到第二检测信号时立刻输出导通的控制信号。在谐振装置的断续工作模式下，所述控制单元可根据第二检测信号产生一延时计时，并在该延时计时结束时输出所述导通的控制信号。由此便于负载较轻的LED驱动系统的内耗，提高输出效率。

以图10为例，本申请所提供的开关装置的内部电路包含CS采样端、COMP端、ZCD端、 OFF_PULSE端、GATE端和SW端，其中，退磁起始检测模块和退磁结束检测模块分别与CS采样端和SW端连接用以接收第一电信号和第二电信号，并分别通过OFF_PULSE端和 ZCD端输出第一检测信号和第二检测信号；控制模块分别接收所述第一检测信号和第二检测信号并输出开关控制信号；驱动模块与所述控制模块相连用于放大开关控制信号以驱动后级电路。与所述控制器相连且受所述控制器控制的开关单元举例包含基于源极(SW端)驱动的开关电路，其中，所述开关电路包含源极驱动的功率管Q1和驱动Q1的功率管Q2。Q1的源极连接所述SW端、栅极维持一基准电压VCC、漏极接收输入源经整流后的电流，Q2的漏极连接Q1的源极、栅极(GATE端)为第二驱动端、源极通过CS采样端连接谐振装置。如此，所述开关单元连接在输入源和谐振装置之间。

如图11和12所示，现以T1至T2时间段为例来描述开关装置的工作过程。当控制器导通开关单元(对应T1时刻)时，CS端受谐振装置充磁影响产生电压升高的电信号，控制器中的退磁起始检测模块采集CS端的第一电信号CS输入至参考电压生成电路中的跨导积分器，由跨导积分器对第一电信号CS与电压Vref的误差电压放大并积分处理后，自COMP端输出Vcomp电压；与此同时，退磁起始检测模块中的信号生成电路在控制器导通开关单元时开始产生一斜坡信号，该斜坡信号的Vramp电压和Vcomp电压分别输出至比较电路的正向输入端和负向输入端，当Vramp电压达到Vcomp电压时，比较电路的输出端(OFF_PULSE 端)输出高电平(即第一检测信号)。由于导通开关单元，退磁结束检测模块所接收的第二电信号SW_DIV的电压始终低于跳变门限参考电压Vcc_div，故而退磁结束检测模块输出端 (ZCD_pulse端)在开关单元导通期间始终输出低电平，控制单元中的控制模块在复位端接收高电平且置位端接收低电平时自输出端(如Q端)输出断开的开关控制信号(GATE_ON 信号)，控制单元中的驱动模块将该GATE_ON信号放大至可驱动开关单元中的功率管Q2，使得功率管Q2的栅极(GATE端)接收到断开的控制信号并断开，从而导致功率管Q1断开。第一电信号CS据此随谐振装置电能的释放过程(即退磁过程)而产生电压降低的波形。

在退磁期间，一方面，当退磁起始检测模块接收到功率管Q2栅极的断开控制信号时，其中信号生成电路复位斜坡信号使得RAMP端的Vramp电压低于Vcomp电压，OFF_PULSE 端向控制单元的复位端输出低电平。另一方面，退磁结束检测模块检测第二电信号SW_DIV 因高阻态而产生高于Vcc_div的电压，从而输出高电平(即第二检测信号)。然而，受功率管 Q1源漏极寄生电容放电影响，第二电信号SW_DIV在开关单元断开后的一瞬时延时产生下探的电压变化，为防止该电压变化误触发退磁结束检测模块产生第二检测信号，延时单元在接收到开关单元的断开控制信号时产生一延时控制信号并维持一延时时长，该延时控制信号输送至退磁结束检测模块，使得退磁结束检测模块在延时控制信号存续期间不会因第二电信号SW_DIV下探到Vcc_div而产生第二检测信号，并在该延时控制信号消失后，通过比较第二电信号SW_DIV电压和Vcc_div电压来检测退磁结束时刻。

在退磁期间，控制单元中的控制模块在复位端接收低电平且置位端接收高电平时自输出端(如Q端)输出导通的开关控制信号(GATE_ON信号)，控制单元中的驱动模块将该GATE_ON信号放大至可驱动开关单元中的功率管Q2的栅极(GATE端)并通过功率管Q2 导通功率管Q1，如此导通输入源至谐振装置之间的供电路径，第一电信号CS据此随谐振装置电能的存储过程(即充磁过程)而产生电压升高的波形。所述控制器重复充磁和退磁过程，以便于谐振装置向负载提供恒流供电。

以所述控制器被配置在LED驱动系统中为例，本申请可提供一种包含所述控制器的LED 控制芯片。所述LED控制芯片包含与外部电路连接的引脚。其中，所述控制器可被单独封装或与其他电路(如基准电压源等)封装在一LED控制芯片中并外接所述开关单元。请参阅图 13，其显示为LED控制芯片在一种实施方式中的封装示意图。所述LED控制芯片包含COMP 引脚、CS引脚、GATE引脚、VCC引脚、SW引脚和GND引脚。其中，COMP引脚用于连接低通滤波单元，便于确保控制器中的Vcomp基本稳定。CS引脚与谐振装置和开关单元衔接处相连以获取第一电信号。GATE引脚连接开关单元中功率管Q2的栅极，用于对开关单元进行导通及断开控制。VCC引脚连接外部供电电源或外部电容，用于为LED控制芯片供电和基准电压源提供稳定电压；VCC引脚还可以连接开关单元中功率管Q1的栅极以提供稳定电压。SW引脚连接开关单元中功率管Q1的源极，用于采集第二电信号。GND引脚用于接地或接浮地电压。

在一些实施方式中，开关单元中的功率管Q2可被集成在LED控制芯片中。请参阅图14，其显示为LED控制芯片在又一实施方式中的封装示意图。所述LED控制芯片包含COMP引脚、CS引脚、VCC引脚、SW引脚和GND引脚。其中，COMP引脚用于连接低通滤波单元，便于确保控制器中的Vcomp基本稳定。CS引脚与谐振装置和开关单元衔接处相连以获取第一电信号。VCC引脚连接外部供电电源或外部电容，用于为LED控制芯片供电和基准电压源提供稳定电压；VCC引脚还可以连接开关单元中功率管Q1的栅极以提供稳定电压。SW 引脚连接开关单元中功率管Q1的源极，用于采集第二电信号。GND引脚用于接地或接浮地电压。

在又一些实施方式中，开关单元与控制器可被集成在LED控制芯片中。请参阅图15，其显示为LED控制芯片在又一实施方式中的封装示意图。所述LED控制芯片包含COMP引脚、CS引脚、Vd引脚和GND引脚。其中，COMP引脚用于连接低通滤波单元，便于确保控制器中的Vcomp基本稳定。CS引脚与谐振装置和开关单元衔接处相连以获取第一电信号。 Vd引脚用于接入输入源与谐振装置之间的通路。GND引脚用于接地或接浮地电压。

本申请还提供的一种采用上述开关装置而设计的LED驱动系统。请参考图16，其显示为所述LED驱动系统在一实施方式中的结构示意图。所述LED驱动系统包括：交直流转换装置81、开关装置82、和谐振装置83。

所述交直流转换装置81连接输入源，用于将交流电转换成直流。其中，所述输入源可为市电。所述LED驱动系统可根据输入源的电压和工频频率选择控制器中各器件的参数。所述交直流转换装置包括：与输入源相接的整流桥电路和低通滤波电路。例如，如图16所示，二极管D2、D3、D4和D5构成整流桥电路，在整流桥电路的输出端和地端之间设有包含电容 C1的低通滤波电路。

所述谐振装置83用于基于受控的能量变化向LED负载提供恒流供电。其中，所述谐振装置83包含LC振荡器及其外围电路，该外围电路包含与开关装置采样端相连的采样电阻。其中，所述LC振荡器的电感和电容的参数可基于市电工频频率、市电电压、输出电压和电流规格、充磁时长、退磁时长而确定。例如，谐振装置83处于临界连续电流工作模式下，谐振装置的充磁时间在某一固定的市电电压有效值和固定的输出电压规格下基本保持不变，以此使得整个LED驱动系统在临界连续电流工作模式下具有高功率因数。

所述开关装置82与所述交直流转换装置81和谐振装置83相连，用于基于检测自所述采样端采集的第一电信号和自所述第一驱动端采集的第二电信号来控制所述通路导通或断开。例如，所述开关装置的简化电路图可参见图4、5、6、7、9、11及其对应描述。

以图16为例，所述LED驱动系统驱动LED负载的工作过程如下：交直流转换装置将市电转换为准方形波并输出至开关装置，初始时开关装置导通并向谐振装置充磁，开关装置采集采样端CS的第一电信号，以及采集SW端的第二电信号。其中，开关装置中的退磁起始检测模块根据开关装置的导通控制信号产生一斜坡电信号，并根据第一电信号生成对应斜坡电信号的参考电压Vcomp，所述退磁起始检测模块基于斜坡电信号自初始电压升至参考电压 Vcomp所花费的时长进行充磁计时。开关装置中的退磁结束检测模块根据第二电信号始终大于跳变门限参考电压VCC_DIV而不予输出第二检测信号。当退磁起始检测模块的充磁计时结束，即Vramp大于等于Vcomp时，输出第一检测信号至开关装置中的控制单元，由控制单元控制开关装置中的开关单元断开，使得谐振装置开始退磁操作。当退磁操作开始时，受开关装置中的断开控制信号指示，斜坡信号复位使得退磁起始检测模块未输出第一检测信号；与此同时，SW_DIV电压高于VCC_DIV，当退磁结束检测模块判断SW_DIV电压低于VCC_DIV时，退磁结束检测模块向控制单元输出第二检测信号，所述控制单元据此控制开关装置中的开关单元导通，谐振装置进入充磁操作。

所述LED驱动系统还包括低通滤波单元，与所述开关装置中的检测单元相连。

其中，所述低通滤波单元为包含电容的电路，其中，所述电容与检测单元中的退磁起始检测模块相连。例如，如图16所示，所述低通滤波单元中的电容Ccomp连接控制器的COMP 端。所述低通滤波单元用于减少Vcomp电压的变动，使得RAMP信号自初始值升到Vcomp 电压所花费的时长基本维持不变，即充磁时长基本不变，如此在临界连续电流工作模式下得到高功率因数。

本申请还提供一种开关控制方法。所述开关控制方法可以由所述开关装置来执行，或者由可执行所述开关控制方法中各步骤的装置执行。

请参阅图17，其显示为所述开关控制方法在一实施方式中的流程图。所述开关控制方法包括：步骤S110、S120。

在步骤S110中，自谐振装置获取第一电信号，以及获取所述开关装置中第一驱动端的第二电信号。其中，所述开关装置控制输入源向所述谐振装置提供能量。

在此，谐振装置和开关装置之间可设置采样电路，所述谐振装置中电流或电压变化可藉由所述采样电阻一侧的第一电信号反射出来。其中，所述采样电路包含采样电阻。所述采样电阻可内置在控制器的退磁检测单元中，或内置在谐振装置中，再或位于退磁检测单元和谐振装置之间的通路上。例如，将开关装置的采样端通过采样电阻接入谐振装置与开关装置之间的电路节点处，以获取所述第一电信号。又如图3所示，开关装置包含多级开关器件构成的开关单元，其中开关单元中一功率管的源极连接谐振装置，可自所述开关装置中该功率管的源极获取所述第一电信号。

所述第二电信号采集自开关装置内部的第一驱动端。所述第一驱动端为开关装置中多级开关器件的驱动端，例如，图7所示，所述第一驱动端为功率管Q1的源极，采集功率管Q1 的源极的电信号作为所述第二电信号。

在步骤S120中，通过检测所述第一电信号控制所述开关装置断开；以及利用高通滤波过滤所述第二电信号，并通过检测过滤后的第二电信号控制所述开关装置导通。

通过检测所述第一电信号控制所述开关装置断开的步骤可采用以下步骤来执行：

在步骤S122中，当所述开关装置导通时，确定所述谐振装置的充磁起始时刻(未予图示)。

在此，当检测到开关装置导通时意味着电流流向所述谐振装置，谐振装置中的电感开始充磁，即开关装置由断开状态转入导通状态的时刻为所述谐振装置的充磁起始时刻。所述开关装置导通可通过检测开关装置中的开关控制信号或检测第一检测信号的电压而确定，并执行步骤S123(未予图示)。

在步骤S123中，自所述充磁起始时刻开始计时一斜坡信号的电压达到一参考电压的时长，并将所述斜坡信号的电压达到所述参考电压的时刻控制所述开关装置断开。其中，所述参考电压为基于检测所述第一电信号而产生的电压而定。例如，开关装置中的跨导积分器将所述电信号与一参考电压阈值Vref之间的误差电压进行放大和积分处理，以得到并输出一参考电压Vcomp。其中，由于所述电信号呈基本线性变化，所输出的参考电压Vcomp基本稳定。在一些实施方式中，在所述参考电压生成电路的输出端外接低通滤波单元可抑制参考电压的变化。

在此，当充磁起始时刻到达时，一斜坡信号发生器输出斜坡信号至比较电路与一参考电压Vcomp进行比较，所述斜坡信号的电压Vramp自初始值上升至该参考电压Vcomp所花费的时长即为谐振装置的充磁时长。当Vramp升至Vcomp时，设定谐振装置充磁结束即可进入退磁操作，故而，控制所述开关装置断开。例如，利用比较电路比较Vramp和Vcomp，当 Vramp大于等于Vcomp时控制所述开关装置断开。

通过检测过滤后的第二电信号控制所述开关装置导通的步骤可采用以下步骤来执行：

在步骤S124中，比较高通滤波后的第二电信号与预设跳变门限参考电压，并当所述过滤后的第二电信号的电压降至所述跳变门限参考电压时控制所述开关装置导通。

在此，如图11和12所示，开关装置中的第一驱动端在向谐振装置充磁期间(即开关装置导通期间)，受功率管Q2导通影响，SW维持低电平。在谐振装置退磁期间(即开关装置断开期间)，检测经整形的输入电源Vin的电压波形变化，当Vin出现下跳变时，功率管Q1 的源极SW端输出下跳沿的第二电信号。基于谐振装置退磁时长与Vin高电平维持时长相同，通过检测Vin信号变化设定退磁结束时刻。本步骤利用高通滤波模块及时提取第一驱动端中的电压跳变并通过比较器对包含电压跳变的第二电信号进行电压比较，当所述过滤后的第二电信号的电压降至所述跳变门限参考电压时确定退磁结束时刻。

对于包含半导体器件的开关装置，如图11和12所示的利用功率管Q1和Q2作为开关的开关装置来说，当开关装置导通起始瞬时期间，功率管Q1的源漏极的电容泄放会导致第二电信号出现下探变化，为防止该下探变化所对应的电压触发开关装置导通，所述方法在检测退磁结束期间，还包括当断开所述开关装置时延时检测所述第二电信号的步骤。

当开关装置断开时，锁存对应的断开控制信号一延时时长。在该延时时长存续期间无论高通滤波模块所提供的第二电信号的电压是否降至跳变门限参考电压均不予输出第二检测信号，直至所述延时计时结束。其中，所述延时计时时长小于输入源的高电平持续时长。

所述开关控制方法通过检测外部谐振装置的退磁过程用于实现对与所述谐振装置相连的开关装置进行通断控制，如此实现谐振装置的持续或断续振荡，以向负载提供恒流供电。

当谐振装置所接的负载为LED负载时，本申请再提供一种LED驱动方法，以实现LED 负载的恒流供电。所述LED驱动方法用于利用谐振装置对LED负载进行恒流供电的驱动系统。

所述LED驱动方法通过执行开关控制方法各步骤，当确定退磁开始时刻时，控制与所述谐振装置连接的开关装置断开，使得谐振装置中的电感进入退磁操作，谐振装置向LED负载输出恒流供电。当确定退磁结束时刻时，可控制开关装置导通，使得谐振装置中的电感进入充磁操作。如此基于所述开关装置的导通及断开对谐振装置的振荡控制驱动LED负载工作。

本申请虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本申请技术方案的保护范围。