一种IC芯片、驱动电路及灯具控制系统的制作方法

本发明涉及照明技术领域，特别是涉及一种ic芯片、驱动电路及灯具控制系统。

背景技术：

随着照明技术的不断发展，人们对照明的要求也越来越高。现有技术中的许多灯具具有变色温和调光的功能，而如果一个灯具内包含多灯具单元时，如何保证在各个灯具单元相互独立的前提下，有效地对灯具内各灯具单元进行单独控制，即通过单独对各灯具单元调光和调色，来实现对整体灯具单元的调光、调色，是目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种ic芯片、驱动电路及灯具控制系统。

依据本发明一方面，提供了一种ic芯片，其特征在于，包括控制模块、与所述控制模块分别连接的i²c通信协议模块、至少一个线性恒流电路，其中，所述ic芯片具有与所述i²c通信协议模块连接的dim引脚、与所述线性恒流电路连接的输出引脚，所述输出引脚用于连接led负载；

所述i²c通信协议模块，配置为利用所述dim引脚接收外部i²c通信协议控制器发送的i²c协议通信信号，依据所述i²c协议通信信号生成用于控制至少一个线性恒流电路输出电流大小的控制命令，并发送至所述控制模块；

所述控制模块，配置为依据所述控制命令生成相应的控制信号，利用所述控制信号控制所述至少一个线性恒流电路的输出电流大小，进而通过所述至少一个线性恒流电路控制与相应的输出引脚连接的led负载电流大小。

可选地，所述线性恒流电路包括与所述控制模块连接的恒流驱动模块，

对于一个线性恒流电路，所述控制模块利用控制信号控制该线性恒流电路中的恒流驱动模块的基准电压大小，进而控制该线性恒流电路的输出电流大小和对应的led负载电流大小；

其中，若所述恒流驱动模块的基准电压减小，则该线性恒流电路的输出电流和对应的led负载电流均减小。

可选地，所述线性恒流电路还包括输出电压采样模块和与其连接的有源元件，其中，

所述输出电压采样模块还与所述控制模块连接，所述有源元件还与所述恒流驱动模块连接；

对于一个线性恒流电路，所述输出电压采样模块，配置为采样该线性恒流电路的输出电压，将采样到的输出电压提供给控制模块，其中，若所述输出电压采样模块提供给所述控制模块的输出电压在预设周期内的最低输出电压值小于设定值，所述控制模块控制该线性恒流电路中的恒流驱动模块的基准电压减小，所述恒流驱动模块控制所述有源元件为放大状态，该线性恒流电路的输出电流减小，直到采样到的线性恒流电路的最低输出电压值大于所述设定值。

可选地，对于一个线性恒流电路，所述输出电压采样模块，还配置为将采样到的该线性恒流电路的输出电压提供给所述控制模块，若提供至所述控制模块的输出电压大于第一预设电压值，所述控制模块控制该线性恒流电路中的恒流驱动模块的基准电压减小，该恒流驱动模块控制所述有源元件工作在截止状态，所述线性恒流电路的输出电压增大，所述led负载电压减小。

可选地，所述线性恒流电路包括输出电流采样模块，所述ic芯片具有至少一个使能引脚，且一个使能引脚连接一个输出电流采样模块；

对于一个线性恒流电路，所述输出电流采样模块与该线性恒流电路中的所述恒流驱动模块、所述控制模块、所述有源元件、所述使能引脚分别连接；

所述输出电流采样模块，配置为采样与其连接的使能引脚处的电压值并提供至所在线性恒流电路中的恒流驱动模块，该恒流驱动模块依据接收到的电压值和其基准电压运算得到输出信号，利用所述输出信号控制对应的有源元件为放大状态时，为对应的led负载提供恒定电流；

所述输出电流采样模块，还配置为采样与其连接的使能引脚处的电压值，若采样到的电压值大于第二预设电压值，则控制所述控制模块减小对应的恒流驱动模块的基准电压，该恒流驱动模块控制对应的有源元件工作在截止状态，对应的线性恒流电路的输出电流减小至零。

可选地，ic芯片还包括：

过温保护电路，与所述控制模块连接，配置为检测所述ic芯片的温度；

若所述过温保护电路检测到ic芯片的温度高于预设温度范围，控制所述控制模块减小所述至少一个线性恒流电路中的恒流驱动模块的基准电压，所述至少一个线性恒流电路的输出电流减小，直到所述ic芯片的温度处于所述预设温度范围；

若所述过温保护电路检测到ic芯片的温度低于所述预设温度范围，控制所述控制模块增大所述至少一个线性恒流电路中的恒流驱动模块的基准电压，所述至少一个线性恒流电路的输出电流增大，直到所述线性恒流电路的输出电流增大至预设最大电流，使所述ic芯片的温度处于所述预设温度范围。

可选地，所述有源元件包括三极管或场效应管；

其中，若所述有源元件采用场效应管，所述场效应管的栅极连接其所在线性恒流电路中的恒流驱动模块，源极连接其所在线性恒流电路中的输出电流采样模块，漏极连接其所在线性恒流电路中的输出电压采样模块。

可选地，所述ic芯片中所述ic芯片中还包括电源引脚vin、供电引脚vcc和内部电源电路，

所述电源引脚vin，与所述内部电源电路连接；

所述内部电源电路，与所述供电引脚vcc和所述控制模块连接，配置为为所述控制模块供电。

可选地，所述ic芯片包括两个线性恒流电路、两个输出引脚、两个使能引脚，其中，

一个线性恒流电路包含的输出电压采样模块连接一个输出引脚、且其包含的输出电流采样模块连接一个使能引脚；

另一个线性恒流电路包含的输出电压采样模块连接另一个输出引脚、且其包含的输出电流采样模块连接另一个使能引脚；

所述两个线性恒流电路的恒流驱动模块、输出电压采样模块以及输出电流采样模块还分别与所述控制模块连接。

依据本发明的另一方面，还提供了一种驱动电路，包括：开关元件、整流模块、电容元件c、至少一个采样电阻、i²c通信协议接口、如上文任意实施例中所述的ic芯片，其中，

所述整流模块与所述开关元件和所述电容元件c分别连接；

一个采样电阻的一端连接一个使能引脚，另一端接地，所述采样电阻，配置为将所述线性恒流电路的输出电流转换为电压值，并提供至所述输出电流采样模块；

所述i²c通信协议接口，与所述ic芯片的dim引脚和接地引脚分别连接，配置为接收外部i²c通信协议控制器发送的i²c协议通信信号，并将接收到的i²c协议通信信号发送至所述ic芯片中的i²c通信协议模块。

可选地，驱动电路还包括电容元件c2，所述电容元件c2，一端连接所述供电引脚vcc，另一端接地。

依据本发明的再一方面，还提供了一种灯具控制系统，包括：i²c通信协议控制器和与其连接的多个设置有上文任意实施例中驱动电路的灯具，其中，每个灯具的驱动电路所包含的i²c通信协议模块中预先配置有唯一i²c协议通信地址码；

所述灯具，配置为通过自身驱动电路中的i²c通信协议模块向所述i²c通信协议控制器发送预先配置的i²c协议通信地址码；

所述i²c通信协议控制器，配置为接收各灯具发送的i²c协议通信地址码并存储，以及接收用户发出的控制指令，依据所述控制指令生成i²c协议通信信号，将i²c协议通信信号发送至相应的i²c协议通信地址码对应的灯具中；

所述任一灯具包括led负载，所述led负载与其所在灯具中的ic芯片的输出引脚连接，所述灯具，还配置为利用接收到的i²c协议通信信号控制自身的led负载的电流大小。

在本发明实施例中，通过将控制模块、i²c通信协议模块和线性恒流电路集成在一个ic芯片上，不仅可以减少驱动的外围元件，节约元件成本和灯具的生产成本，还可以通过外部的i²c通信协议控制器更加方便的对ic芯片输出引脚连接的led负载实现相应的控制。进一步地，将多个ic芯片分别设置在不同灯具单元中，可以有效地实现对不同灯具单元的单独控制。而且，通过将各灯具单元随意组合来形成组合灯具，不仅可以节约灯具的生产成本，可以节约灯具的包装成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的ic芯片的内部结构示意图；

图2a示出了ic芯片中的输出电压采样模块包含的一种电路结构示意图；

图2b示出了ic芯片中的输出电压采样模块包含的另一种电路结构示意图；

图3示出了根据本发明另一个实施例的ic芯片的内部结构示意图；

图4示出了根据本发明一个实施例的驱动电路的结构示意图；

图5示出了根据本发明一个实施例的灯具控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种ic芯片。参见图1，ic芯片包括控制模块1、与控制模块1分别连接的i²c通信协议模块2、至少一个线性恒流电路。图1示出了ic芯片包含一个线性恒流电路10，当然这仅仅是示意性的，实际上ic芯片中可以包含其他数量的线性恒流电路，此处不做具体的限定。

ic芯片具有与i²c通信协议模块2连接的dim引脚、与线性恒流电路10连接的输出引脚out1，输出引脚out1用于连接led负载。

i²c通信协议模块2，配置为利用dim引脚接收外部i²c通信协议控制器(图1中未示出)发送的i²c协议通信信号，依据i²c协议通信信号生成用于控制至少一个线性恒流电路10输出电流大小的控制命令，并发送至控制模块1。

控制模块1，配置为依据控制命令生成相应的控制信号，利用控制信号控制至少一个线性恒流电路10的输出电流大小，进而通过至少一个线性恒流电路10控制与相应的输出引脚out1连接的led负载电流大小。

在本发明实施例中，通过将控制模块1、i²c通信协议模块2和线性恒流电路10集成在一个ic芯片上，不仅可以减少驱动的外围元件，节约元件成本和灯具的生产成本，还可以通过外部的i²c通信协议控制器更加方便的对ic芯片输出引脚out1连接的led负载实现相应的控制。

参见图1，在本发明一实施例中，线性恒流电路10还包括与控制模块1连接的恒流驱动模块11。对于线性恒流电路10，控制模块1通过利用控制信号控制该线性恒流电路10中的恒流驱动模块11的基准电压vref1大小，进而可以控制该线性恒流电路10的输出电流大小和对应的led负载电流大小。例如，若控制模块1控制所在线性恒流电路10中的恒流驱动模块11的基准电压vref1减小，则该线性恒流电路10的输出电流和对应的led负载电流均减小。

继续参见图1，在本发明一实施例中，线性恒流电路10还包括输出电压采样模块12和与其连接的有源元件(如图1中的mos1)。

其中，输出电压采样模块12还与控制模块1连接，有源元件还与恒流驱动模块11连接。对于线性恒流电路10，输出电压采样模块12，配置为采样该线性恒流电路10的输出电压，将采样到的输出电压提供给控制模块1。若输出电压采样模块12提供给控制模块1的输出电压在预设周期内的最低输出电压值小于设定值，则控制模块1控制该线性恒流电路10中的恒流驱动模块11的基准电压vref1减小，进而恒流驱动模块11控制有源元件为放大状态，线性恒流电路10的输出电流减小，直到采样到的线性恒流电路10的最低输出电压值大于设定值。

该实施例可以快速地调节线性恒流电路10的输出电流，以使输出电流无纹波，避免了电路所在的灯具出现频闪现象，也实现了对电路的过电流保护。当电网电压较低时，虽然线性恒流电路10输出电流减小，灯具的光通量减少，但灯具不会有频闪。

该实施例中的预设周期可以是任意的周期，例如在预设周期为t＝1/50hz，t＝1/100hz等等周期，本发明实施例对此不做具体的限定。

在本发明另一实施例中，输出电压采样模块12在将采样到的该线性恒流电路10的输出电压提供给控制模块1后，若提供至控制模块1的输出电压大于第一预设电压值，则控制模块1控制该线性恒流电路10中的恒流驱动模块11的基准电压vref1减小至指定的电压值，并且，该恒流驱动模块11控制有源元件工作在截止状态，线性恒流电路10的输出电压增大，led负载电压减小，从而实现ovp(overvoltageprotection，过电压保护)保护。

参见图1和图2a，在本发明一实施例中，输出电压采样模块12可以包括如图2a所示的比较器u、第一分压电阻r1’、第二分压电阻r2’。其中，第一分压电阻r1’一端连接第二分压电阻r2’，另一端连接有源元件(如图1所示的mos1)，第二分压电阻r2另一端接地。

比较器u具有正输入端(+)、负输入端(-)、输出端vo，正输入端连接于第一分压电阻r1’和第二分压电阻r2’之间，负输入端接收基准电压vref3，输出端vo连接控制模块1。

在该实施例中，比较器u可以配置为，采样线性恒流电路10的输出电压在第二分压电阻r2’上分得的电压(即vout点的电压)，并比较采样到的电压值与基准电压vref3的大小，若比较得知采样到的电压值小于基准电压vref3，则输出端vo向控制模块1输出低电平信号，控制模块1接收到低电平信号后，会控制恒流驱动模11的基准电压vref1减小，进而线性恒流电路10的输出电流减小。

此外，若比较器u比较得知采样到的电压值大于基准电压vref3，则输出端vo向控制模块1输出高电平信号，且高电平信号的幅值为vcc。

参见图2b，在本发明一实施例中，相对于图2a中比较器u的连接方式，比较器u还可以将其正输入端和负输入端反接，具体的，比较器u的负输入端连接于第一分压电阻r1’和第二分压电阻r2’之间，正输入端接收基准电压vref3，输出端vo连接控制模块1。

在该实施例中，比较器u还可以配置为，采样线性恒流电路10的输出电压在第二分压电阻r2’上分得的电压，并比较采样到的电压值与基准电压vref3的大小，若比较得知采样到的电压值小于基准电压vref3，则输出端vo向控制模块1输出高电平，控制模块1控制恒流驱动模块11的基准电压vref1减小，进而线性恒流电路10的输出电流减小。

在本发明实施例中，线性恒流电路10的输出端out1还可以与比较器u的正输入端直接连接，即省略第一分压电阻r1’，此时第二分压电阻r2’上的压降为线性恒流电路10的输出引脚out1的输出电压。此外，本发明实施例中，输出电压采样模块12还可以采用如运算放大器等其它电路实现电压采样，本发明实施例对此不做具体的限定。

继续参见图1，在本发明一实施例中，线性恒流电路10还包括输出电流采样模块13，ic芯片具有至少一个使能引脚，且一个使能引脚连接一个输出电流采样模块。图1的ic芯片中包含一个线性恒流电路10，因此ic芯片具有一个使能引脚cs1。

对于线性恒流电路10，输出电流采样模块13与该线性恒流电路10中的恒流驱动模块11、控制模块1、有源元件(如mos1)、使能引脚分别连接。

输出电流采样模块13配置为，采样与其连接的使能引脚处的电压值并提供至所在线性恒流电路10中的恒流驱动模块11，该恒流驱动模块11依据接收到的电压值和其基准电压vref1运算得到输出信号，利用输出信号控制对应的有源元件为放大状态时，为对应的led负载提供恒定电流。

此外，输出电流采样模块13还配置为，采样与其连接的使能引脚处的电压值，若采样到的电压值大于第二预设电压值，则控制控制模块1减小对应的恒流驱动模块11的基准电压vref1，该恒流驱动模块11控制对应的有源元件工作在截止状态，对应的线性恒流电路10的输出电流减小至零，从而实现ocp(overcurrentprotection，过电流保护)保护。该实施例中，控制模块1可以减小恒流驱动模块11的基准电压vref1到一个特定的电压值。

在本发明一实施例中，有源元件可以包括三极管或场效应管，图1所示实施例中的有源元件采用的是场效应管，场效应管mos1的栅极连接线性恒流电路10中的恒流驱动模块11，源极连接线性恒流电路10中的输出电流采样模块13，漏极连接线性恒流电路10中的输出电压采样模块12。

继续参见图1，ic芯片中还包括过温保护电路3，过温保护电路3与控制模块1连接，配置为检测ic芯片的温度。

若过温保护电路3检测到ic芯片的温度高于预设温度范围，控制控制模块1减小至少一个线性恒流电路10中的恒流驱动模块11的基准电压vref1，至少一个线性恒流电路10的输出电流减小，直到ic芯片的温度处于预设温度范围。

若过温保护电路3检测到ic芯片的温度低于预设温度范围，控制控制模块1增大至少一个线性恒流电路10中的恒流驱动模块11的基准电压vref1，至少一个线性恒流电路10的输出电流增大，直到线性恒流电路10的输出电流增大至预设最大电流，使ic芯片的温度处于预设温度范围。

图3示出了ic芯片包含两个线性恒流电路(即线性恒流电路10和线性恒流电路20)，相应的，ic芯片也包含两个输出引脚(即输出引脚out1和输出引脚out2)、两个使能引脚(即使能引脚cs1和使能引脚cs2)，其中，线性恒流电路10包含的输出电压采样模块12连接输出引脚out1、其包含的输出电流采样模块13连接使能引脚cs1。线性恒流电路20包含的输出电压采样模块22连接另输出引脚out2、其包含的输出电流采样模块23连接使能引脚cs2。并且，线性恒流电路10的恒流驱动模块11、输出电压采样模块12、输出电流采样模块13分别与控制模块1连接。线性恒流电路20的恒流驱动模块21、输出电压采样模块22、输出电流采样模块23也分别与控制模块1连接。在该实施例中，两个线性恒流电路中的每个线性恒流电路中的各模块的工作过程可以参见上文实施例，此处不再赘述。

该实施例中，ic芯片可以基于外部i²c通信协议控制器(图3中未示出)发送的i²c协议通信信号来控制各路线性恒流电路的输出电流，进而控制流过led负载的电流。例如，若i²c通信协议模块2依据i²c协议通信信号生成的控制命令为控制线性恒流电路10输出最大电流、线性恒流电路20不输出电流，那么，控制模块1依据控制命令生成相应的控制信号后，利用控制信号控制线性恒流电路10的输出引脚out1输出最大电流(对应的led负载可以变亮)、线性恒流电路20的输出引脚out2不输出电流(对应的led负载不发光)。当然，依据不同的i²c协议通信信号，ic芯片还可以控制各路线性恒流电路的输出电流为其他状态，如任一路线性恒流电路的输出电流减小等等，此处不做具体的限定。

在该实施例中，当过温保护电路3工作时，控制模块1在减小至少两个线性恒流电路中的恒流驱动模块的基准电压的过程中，可以按照预定的规则减小各恒流驱动模块的基准电压，例如，控制模块1减小线性恒流电路10中的恒流驱动模块11的基准电压vref1和线性恒流电路20中的恒流驱动模块21的基准电压vref2时，可以等比例减小vref1与vref2。

此外，控制模块1在增大线性恒流电路10中的恒流驱动模块11的基准电压vref1和线性恒流电路20中的恒流驱动模块21的基准电压vref2的过程中，可以等比例增大vref1与vref2。

继续参见图1和图2，在本发明一实施例中，ic芯片中还包括电源引脚vin和内部电源电路4。其中，电源引脚vin与内部电源电路4连接。内部电源电路4还与控制模块1连接，从而为控制模块1直接供电，进而为恒流驱动模块11间接供电。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种驱动电路，参见图4，驱动电路包括开关元件s、整流模块(图4中采用整流桥db)、电容元件c、至少一个采样电阻、i²c通信协议接口、如上文任意实施例中的ic芯片，其中，采样电阻的数量与ic芯片中的线性恒流电路的数量一致，图4所示实例中示出了两个采样电阻，相应的ic芯片包括两个线性恒流电路(图4中未示出)，两个线性恒流电路分别连接一路led负载，其中，两路led负载可以采用相同的颜色，也可以采用不同的颜色。

在该实施例中，整流模块(如整流桥db)与开关元件s和电容元件c分别连接。并且，一个采样电阻的一端连接一个使能引脚，另一端接地。例如，图3和图4中，采样电阻r3连接使能引脚cs1，采样电阻r4连接使能引脚cs2。采样电阻r3，配置为将线性恒流电路10的输出电流转换为电压值，并提供至输出电流采样模块13。采样电阻r4，配置为将线性恒流电路20的输出电流转换为电压值，并提供至输出电流采样模块23。

i²c通信协议接口，与ic芯片的dim引脚和接地引脚gnd分别连接，配置为接收外部i²c通信协议控制器发送的i²c协议通信信号，并将接收到的i²c协议通信信号发送至ic芯片中的i²c通信协议模块2。

在本发明另一实施例中，还可以将至少一个采样电阻设置在ic芯片的内部，以将线性恒流电路的输出电流转换为电压值，并提供给输出电流采样模块采样。

继续参见图4，在本发明另一实施例中，驱动电路还包括电容元件c2，电容元件c2一端连接供电引脚vcc，另一端接地。电容元件c2的容量主要考滤在开关元件s断开与电网的连接后，ic芯片能维持工作的时间。

本发明实施例还提供了一种灯具控制系统，在图1、图3、图4的基础上参见图5，灯具控制系统包括：i²c通信协议控制器30和与其连接的多个设置有如上文任意实施例中的驱动电路的灯具(如图5中的灯具1、灯具2……灯具n)，其中，每个灯具的驱动电路所包含的i²c通信协议模块2(如图1所示)中预先配置有唯一i²c协议通信地址码。

任一个灯具，可以配置为通过自身驱动电路中的i²c通信协议模块2向i²c通信协议控制器30发送预先配置的i²c协议通信地址码。即将唯一的i²c协议通信地址码告诉i²c通信协议控制器30。

i²c通信协议控制器30，配置为接收各灯具发送的i²c协议通信地址码并存储。并且，还可以接收用户发出的控制指令，依据控制指令生成i²c协议通信信号，将i²c协议通信信号发送至相应的i²c协议通信地址码对应的灯具中。其中，用户发出的控制指令中会携带想要控制的灯具信息，i²c通信协议控制器30通过分析这些信息，从而可以确定出需要控制的灯具对应的i²c协议通信地址码，进而将i²c协议通信信号发送至确定的i²c协议通信地址码对应的灯具中。

任一灯具包括led负载(图5未示出)，led负载与其所在灯具中的ic芯片的输出引脚(如输出引脚out1、out2)连接。各灯具可以利用接收到的i²c协议通信信号控制自身的led负载的电流大小，从而实现对灯具的调光、调色。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本发明的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本发明的保护范围。