LED频闪驱动芯片的制作方法

本发明涉及视频补光领域，尤其涉及一种LED频闪驱动芯片。

背景技术

LED补光灯在视频补光领域应用广泛，为了降低功耗，视频补光LED普遍采用频闪的方式工作。在图像成像阶段进行补光，而在不需要补光的时间关闭LED，从而降低系统功耗。在视频补光领域的LED驱动方案中，均是以常亮驱动芯片及外围电路，结合上通用控制器和外围电路组成频闪驱动电路；这样的方案中，有较大一部分核心电路的功能是重叠的，同时还有很大一部分电路是没有使用的。使用两个核心芯片组成的系统，不仅会增加系统的成本，也会增加系统的功耗和电路系统的体积，另外在大功率应用的情况下，也会引发系统不稳定的风险。

技术实现要素：

发明目的：本发明旨在提供一种小体积、低功耗、低成本的LED频闪驱动芯片。

技术方案：本发明所述的LED频闪驱动芯片，其特征在于包括电源模块、时钟模块、开关降压/升压控制模块、专用数字信号处理模块、电压电流取样采样模块、通讯接口、输入输出接口，在LED频闪驱动芯片内形成反馈控制环路；其中，

电源模块为芯片内各模块供电，并为电流电压取样采样模块和开关降压/升压控制模块提供参考电平；

时钟模块为电压电流取样采样模块、开关降压/升压控制模块、专用数字信号处理模块、通讯接口电路模块提供时钟信号；

开关降压/升压控制模块的输入端分别与专用数字信号处理模块的输出端、电压电流取样采样模块的输出端相连接；

专用数字信号处理模块的输入端连接电压电流取样采样模块的输出端；所述专用数字信号处理模块的输入端和输出端与通讯接口连接；所述专用数字信号处理模块输入端和输出端与输入输出接口连接。

电源模块可以转换输入电压提供给芯片内各模块，并为电流电压取样采样模块和开关降压/升压控制模块提供参考电平；时钟模块为电压电流取样采样模块、开关降压/升压控制模块、专用数字信号处理模块、通讯接口电路模块提供所需时钟信号；开关降压/升压控制模块集成了升压和降压电路；专用数字信号处理模块的输入端连接电源模块的输出端、时钟模块的输出端、电压电流取样采样模块的输出端；所述专用数字信号处理模块接收通讯接口传输的控制指令，将需要掉电保存的数据存入EEPROM之中，开机后读取EEPROM中的配置参数，根据配置参数对开关降压/升压控制模块进行设置，同时将需要反馈的应答数据传给通讯接口；所述专用数字信号处理模块获取输入接口的控制外部信号，再根据外部控制信号实时输出电压调控信号给开关降压/升压控制模块；同时所述专用数字信号处理模块，根据控制逻辑需要，对外输出MOS控制信号和外接电源电压调控信号；电压电流取样采样模块分别对开关降压/升压控制模块输出的驱动电压和电流，经阻容网络匹配后进行取样，将取样的模拟信号传送给开关降压/升压控制模块，将采样后的数字信号传送给专用数字信号处理模块；通讯接口可向外部设备发送专用数字信号处理模块的反馈数据，也可接收外部设备控制指令，并传输给专用数字信号处理模块；同时，通讯接口还具备控制外部通讯协议转换电路的功能；输入输出接口接收外部的控制信号，判断信号模式后将信号模式编码传送给专用数字信号处理模块；根据输出需求，将专用数字信号处理模块的控制信号转换为外部设备需要的信号。通过合理的结构设计以及控制逻辑的优化，将LED驱动电路、通用数字电路中均存在的电压电流取样采样模块、时钟模块、电源模块、输入输出接口等模块复用。高速的反馈控制环路，可提高产品的稳定性和可靠性。同时将升压和降压电路集成在一起，实现宽范围的输入电压和LED串并联方案。

所述开关降压/升压控制模块包括误差放大电路、温度保护电路、电流限幅电路、逻辑控制单元、斜率补偿电路、MOS驱动电路，所述逻辑控制单元的输入端分别连接误差放大电路的输出端、温度保护电路的输出端、电流限幅电路的输出端，所述斜率补偿电路的输入端连接逻辑控制单元的输出端，斜率补偿电路的输出端连接MOS驱动电路的输入端。

所述时钟模块的振荡电路是RC振荡器，且所述时钟模块具有温度补偿功能。RC振荡器输出频率为4.92MHz或其分频频率。

所述电压电流取样采样模块有模数转换单元，最快单次转换时间不超过500us，分辨率最高为8比特。

所述通讯接口模块是串行通讯接口，具有控制IO，可以控制外部电平转换芯片进行收发模式切换。

所述专用数字信号处理模块根据当前的EEPROM配置的工作模式，设置处理速度。从而在满足功能要求的情况下，实现低功耗。

所述输入输出接口可以匹配多种电平信号、开关量信号和混合信号。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、减小产品体积。2、降低产品功耗及生产成本，提高产品可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图2为本发明的开关降压/升压控制模块的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明包括电源模块、时钟模块、开关降压/升压控制模块、专用数字信号处理模块、电压电流取样采样模块、通讯接口、输入输出接口，在LED频闪驱动芯片内形成反馈控制环路；其中，

电源模块为芯片内各模块供电，并为电流电压取样采样模块和开关降压/升压控制模块提供参考电平；

时钟模块为电压电流取样采样模块、开关降压/升压控制模块、专用数字信号处理模块、通讯接口电路模块提供时钟信号；

开关降压/升压控制模块的输入端分别与专用数字信号处理模块的输出端、电压电流取样采样模块的输出端相连接；

专用数字信号处理模块的输入端连接电压电流取样采样模块的输出端；所述专用数字信号处理模块的输入端和输出端与通讯接口连接；所述专用数字信号处理模块输入端和输出端与输入输出接口连接。

电源模块为整个芯片提供供电，输出电压有：专用数字信号处理模块、时钟模块、通讯接口使用的3.3V电压；电流电压取样模块使用的5V电压及1.8V参考电压；开关降压/升压控制模块使用的5V、12V电压以及0.8V参考电压；输入输出接口使用3.3V、12V电压。

时钟模块分别为电压电流取样采样模块提供1.23MHz时钟，为开关降压/升压控制模块提供615kHz时钟，为专用数字信号处理模块提供4.92MHz时钟，为通讯接口提供76.8kHz时钟；

当芯片通电后，电源开始为各模块供电。当时钟模块稳定输出时钟信号后，专用数字信号处理模块先读取EEPROM内存储的芯片工作参数。所述芯片工作参数包括输出电压、输出电流、输出频率与输入信号的关系、输出脉宽与输入信号的关系等数据。然后专用数字信号处理模块根据电压和电流参数，生成PWM波形，最后将所生成的PWM波形传送至开关降压/升压控制模块。

当开关降压/升压控制模块初始化工作后，其逻辑控制单元，根据设定的工作模式和工作参数，判断是工作为升压模式还是降压模式，然后根据对应模式产生PWM波，经过斜率补偿修正后，送到MOS驱动电路。

在开关降压/升压模块工作过程中，电流限幅电路一直处于MOS驱动电流检测中，当连续监测到MOS驱动电流超过MOS的上限电流0.5us时，会产生过流保护信号给逻辑控制单元，逻辑控制单元立即关闭MOS驱动，保护芯片不会因过流导致失效。温度保护电路一直监测芯片的温度，当芯片温度超过上限工作温度时，会产生温度保护信号给逻辑控制单元，逻辑控制单元立即关闭MOS驱动，保护芯片不会因过温导致失效。误差放大电路会一直保持当前输出电流、电压和目标电流、电压的误差，并通过适当放大后进行判决，将判决结果传递给逻辑控制单元，逻辑控制单元会根据目标电压电流与实际输出电压电流的差异大小，判决是否调节以及用何种速度调节输出电压电流，以保证输出的频闪驱动电压稳定，同时稳定驱动电流。

在芯片在工作过程中，通讯接口始终处于接收数据的状态，当外部设备通过通讯接口发送设置或者查询工作参数指令后，通讯接口实时将通讯数据传输给专用数字信号处理模块；专用数字信号处理模块，经过数据解析后，根据设置或者查询的内容，再根据通信协议规范产生相应的应答数据，并通过通讯接口发出，通讯接口在接收到发送数据的要求后，同时会将外部控制IO拉高。通讯接口模块是串行通讯接口，其波特率为9600，具有一个控制IO，可控制外部RS485电平转换芯片进行收发模式切换。

在芯片工作过程中，输入输出接口始终保持对输入信号的检测和判断，当有符合驱动标准的频闪触发信号输入后，接口电路将输入信号转换为3.3V的标准TTL电平信号输出给专用数字信号处理模块。专用数字信号处理模块，接收到转换后的频闪触发信号，会根据设定的输出频率和输入信号的关系，进行判决，是否对输入信号进行倍频处理；同时，根据输出脉宽和输入信号的关系，计算出传给开关降压/升压控制模块的电压调控信号，并使能其工作；同时，还会将LED频闪驱动信号传送给输入输出接口。