控制电路、LED驱动芯片及LED驱动系统的制作方法

本实用新型涉及集成电路驱动技术领域，尤其涉及应用于需要调光的LED照明驱动行业的可以改善调光闪烁的控制电路、LED驱动芯片及LED驱动系统。

背景技术：

“可调光”是LED光源相对于传统光源很重要的一项优势，精确控制LED光源的发光强度，可以营造出不同的氛围，满足人们对照明的多样需求。在众多的LED驱动电源中，单级拓扑带功率因数校正(APFC)的恒流驱动器，因其功率因数和输入电流谐波满足相关要求，而系统外围相对双级拓扑较为简洁，具有很高的性价比。因此该类驱动电源获得了广泛的应用。

参考图1、图2A-2C，其中，图1为带APFC的隔离反激式LED恒流驱动系统示意图，图2A为图1所示系统的开关导通时机示意图，图2B为图1所示系统的导通时机对应的谷底切换示意图，图2C为图1所示系统的导通时机对母线电压干扰的响应示意图。

图1所示隔离反激式(Flyback)拓扑结构，交流电源AC(85～264Vrms)经过整流桥堆11和母线电容C1整流滤波后接到变压器T1的原边绕组T11。变压器T1的副边绕组T12、续流二极管D2、输出电容C4以及假负载R4组成副边，用于驱动LED负载19。分压电阻串R2及R3接入辅助绕组T13得到反馈信号FB。采样电阻Rcs采样MOS管M1导通时的电流并送到LED驱动芯片12的CS引脚，LED驱动芯片12的补偿脚COMP引脚到地之间需要接电容C3。电阻R1、电容C2及二极管D1组成RCD吸收回路跨接在变压器T1的原边绕组T11两端，用于抑制变压器T1漏感导致的MOS管M1漏端的电压尖峰。

LED驱动芯片12内的输出电流采样模块122通过CS引脚对流经MOS管的电流进行采样，获取输出电流采样信号并送入运算放大器EA的反向输入端，LED驱动芯片12内的参考电压产生模块Vr1通过DIM引脚获取调光信号VDIM，根据调光信号VDIM生成参考电压Vref并送入运算放大器EA的正向输入端。运算放大器EA输出端接COMP引脚，补偿信号COMP和斜坡信号进行比较，控制MOS管M1的导通时间Ton。当输出电流小于Vref时，EA流出电流使得COMP电压升高，增加Ton从而输出电流升高；当输出电流大于Vref时，EA流入电流使得COMP电压降低，减小Ton从而输出电流降低。系统最终处于闭环状态，输出电流等于设定参考电压值。

LED驱动芯片12通过DIM引脚的调光信号VDIM同时调节参考电压Vref以及最小关断时间Mot。LED驱动芯片12内的最小关断时间模块123通过DIM引脚获取调光信号VDIM，根据调光信号VDIM生成最小关断时间Mot。具体关系为：增加VDIM，Vref增加，Mot缩短；减小VDIM，Vref减小，Mot变长。调节Vref，则环路调节Ton，使得系统工作在闭环状态，输出电流也相应变化，从而实现调光的目的。但随着调光由亮到暗变化，Ton持续减小，而开关频率Fsw持续升高，当导通时间Ton<最小导通时间Tonmin后，系统会进入开环状态，调光功能失效。

为了避免上述状态的出现，调节最小关断时间Mot或设置最大开关频率Fsw_max使得在调光全程导通时间Ton>Tonmin，在调光到一定程度时，开关模式从临界导通模式(Boundary Conduction Mode，简称BCM)进入断续导通模式(Discontinuous Conduction Mode，简称DCM)。DCM意味着开关关断除了包含退磁时间外还有死区时间，在死区时间内，由于MOS管M1漏端寄生电容和变压器T1电感的谐振，副边电流Isec和反馈信号FB呈现如图2a所示波形。在t1时刻谐振开始，FB开始快速下降，Isec反向；t2时刻FB下降过零，Isec达到负向最大值；t3时刻FB达到最低点K2*Vin(K2为系统参数，Vin为母线电压)，Isec负向电流减小到零；t4时刻FB上升过零，Isec达到正向最大值；t5时刻FB达到顶点，Isec下降过零，开始下一个周期的谐振。

现有的开关导通时机为最小关断时间Mot和零电流检测信号ZCD同时为高(ZCD根据退磁检测信号获取)。LED驱动芯片12内的退磁检测模块121通过FB引脚的反馈信号FB进行退磁检测，并结合最小关断时间(Minimum off time，简称Mot)，通过栅极驱动模块129控制MOS管M1的导通时机。而零电流检测信号ZCD在反馈信号FB<0时为高，即开关可能在(t2-t4)时刻(第一个谷底，简称1谷)、(t6-t8)时刻(第二个谷底，简称2谷)甚至第n个谷导通。开关导通时刻不同，副边电流初值Isec0及下一个周期的原边电流初值Ipri0亦不同；例如，t1时刻的副边电流初值Isec0(1)与t2时刻的副边电流初值Isec0(2)不同，由公式Ipri0＝Isec0/Nps(Nps为原副边绕组的匝数比)，可知t1时刻的下一个周期的原边电流初值Ipri0(1)与t2时刻的下一个周期的原边电流初值Ipri0(2)亦不同。下一个周期的原边峰值电流Ipk＝(Vin/L)*Ton+Ipri0＝(Vin/L)*Ton+Isec0/Nps，比理想值(Vin/L)*Ton多了Isec0/Nps的偏差(L为变压器T1的电感值)。由图2A可知，该偏差在导通时机为t2或t6时刻为负向最大值，实际Ipk比理想值低；在导通时机为t4、t8时刻偏差为正向最大值，实际Ipk比理想值高。变压器T1退磁时间Tdis＝Ipk*L/(Nps*Vout)，VDRAIN＝Vin+Nps*Vout，Vout为输出电压，VDRAIN为MOS管M1漏端的电压。当母线电压Vin上升，原边峰值电流Ipk随之升高，因此Tdis也变大，开关的导通时机也逐渐从n谷切换为(n-1)谷，如图2B所示；相应的，母线电压Vin下降，使得导通时机从(n-1)谷切换为n谷。

以2谷切1谷再切2谷为例，2谷切1谷对应的DRAIN电压为V4，2谷最后一个开关导通时机为t6；1谷切2谷对应的DRAIN电压为V3，1谷最后一个导通时机为t4。由于切换点处Tdis相同，实际Ipk也相同，同时由VDRAIN＝Vin+Nps*Vout可得Vin＝VDRAIN-Nps*Vout。带入Ipk＝(Vin/L)*Ton+Isec0/Nps，可得(V4-Nps*Vout)*Ton/L+Isec0(t6)＝(V3-Nps*Vout)*Ton/L+Isec0(t4)，由于Isec0(t6)<Isec0(t4)，因此V4>V3。同理得到：n谷切(n-1)谷对应的Vin高于(n-1)谷切n谷对应的Vin，表现出谷底切换的非对称性。

如图2C所示，在现有的导通时机下，如果在母线电压Vin上升有一个正向的干扰，使得3谷提前进入2谷，那么由于上述非对称性的存在，将无法回到3谷。如图中箭头所示位置，母线干扰导致提前进入2谷，最后表现出相邻工频周期内2谷和3谷的工作时间存在dt1的差异，dt1对应Isec0的差异。由于不同谷底工作传输能量存在较大差异，工频周期间输出电流平均值也存在较大的差异，表现出人眼可见的闪烁。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，针对现有技术中LED驱动系统导通时机存在的谷底切换非对称的现象，造成人眼可见的闪烁的技术问题，提供一种控制电路、LED驱动芯片及LED驱动系统，消除了使用传统的开关导通时机在调光过程中存在的闪烁点，提升了用户的照明体验。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种开关装置的控制电路，与开关装置电连接，所述控制电路用于接收零电流检测信号以及调光信号，并根据所述零电流检测信号生成零电流检测窄脉冲信号，根据所述调光信号生成最小关断时间信号，并用于根据所述零电流检测窄脉冲信号和所述最小关断时间信号生成第一导通控制信号，并对所述第一导通控制信号进行逻辑处理生成开关控制信号并输出，以控制所述开关装置进入导通状态。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种LED驱动芯片，应用于LED驱动系统，所述LED驱动系统包括开关装置、电感或变压器；所述LED驱动芯片包括封装体，所述封装体上设有DIM引脚、CS引脚、FB引脚、COMP引脚以及GATE引脚，所述封装体内设有输出电流采样模块、退磁检测模块以及本实用新型所述的控制电路；所述输出电流采样模块，输入端电性连接所述CS引脚，输出端电性连接所述控制电路的第二输入端，用于对流经所述开关装置的电流进行采样，生成输出电流采样信号并输出；所述退磁检测模块，输入端电性连接所述FB引脚，输出端电性连接所述控制电路的第三输入端，用于对所述电感或变压器的反馈信号进行退磁检测，生成零电流检测信号并输出；所述控制电路，第一输入端电性连接所述DIM引脚以接收调光信号VDIM，输出端电性连接所述GATE引脚，用于根据所述零电流检测信号生成零电流检测窄脉冲信号，根据所述调光信号生成最小关断时间信号，并根据所述零电流检测窄脉冲信号和所述最小关断时间信号生成第一导通控制信号，以及用于根据所述调光信号生成第一参考电压，并根据所述第一参考电压和所述输出电流采样信号生成关断控制信号，并对所述关断控制信号和所述第一导通控制信号进行逻辑处理生成开关控制信号并输出，以控制所述开关装置进入导通或者关断状态。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种LED驱动芯片，应用于LED驱动系统，所述LED驱动系统包括开关装置、电感或变压器；所述LED驱动芯片包括封装体，所述封装体上设有DIM引脚、CS引脚、FB引脚、COMP引脚以及GATE引脚，所述封装体内设有输出电流采样模块、退磁检测模块以及本实用新型所述的控制电路；所述输出电流采样模块，输入端电性连接所述CS引脚，输出端电性连接所述控制电路的第二输入端，用于对流经所述开关装置的电流进行采样，生成输出电流采样信号并输出；所述退磁检测模块，输入端电性连接所述FB引脚，输出端电性连接所述控制电路的第三输入端，用于对所述电感或变压器的反馈信号进行退磁检测，生成零电流检测信号并输出；所述控制电路，第一输入端电性连接所述DIM引脚以接收调光信号VDIM，输出端电性连接所述GATE引脚，用于根据所述零电流检测信号生成零电流检测窄脉冲信号，根据所述调光信号生成最小关断时间信号，并根据所述零电流检测窄脉冲信号和所述最小关断时间信号生成第一导通控制信号，用于根据所述零电流检测信号生成零电流检测锁存信号，根据所述调光信号生成最小关断时间延迟信号，并根据所述零电流检测锁存信号和所述最小关断时间延迟信号生成第二导通控制信号，以及用于根据所述调光信号生成第一参考电压，并根据所述第一参考电压和所述输出电流采样信号生成关断控制信号，并对所述关断控制信号、所述第一导通控制信号和所述第二导通控制信号进行逻辑处理，生成开关控制信号并输出，其中，所述零电流检测锁存信号在所述开关控制信号为有效时复位。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种LED驱动系统，包括交流电源AC、整流桥堆、母线电容C1、电感或变压器、开关装置以及LED负载，所述交流电源AC经过所述整流桥堆和所述母线电容Cin整流滤波后接入所述电感或变压器以驱动所述LED负载，所述开关装置接入所述电感或变压器；所述系统进一步包括本实用新型所述的LED驱动芯片；所述LED驱动芯片的DIM引脚用于接收调光信号VDIM，COMP引脚通过一补偿电容CS接地，CS引脚通过一采样采样电阻Rcs获取流经所述开关装置的电流，FB引脚通过分压电阻串R2、R3接入所述电感或变压器获取反馈信号FB，以及GATE引脚接入所述开关装置以通过开关控制信号控制所述开关装置进入导通或者关断状态。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种LED驱动系统，包括交流电源、整流桥堆、母线电容、电感或变压器、开关装置以及LED负载，所述交流电源经过所述整流桥堆和所述母线电容整流滤波后接入所述电感或变压器以驱动所述LED负载，所述开关装置接入所述电感或变压器；所述系统进一步包括输出电流采样模块、退磁检测模块以及本实用新型所述的控制电路；所述输出电流采样模块，用于对流经所述开关装置的电流进行采样，生成输出电流采样信号并输出；所述退磁检测模块，用于对所述电感或变压器的反馈信号进行退磁检测，生成零电流检测信号并输出；所述控制电路，用于根据所述零电流检测信号生成零电流检测窄脉冲信号，根据所述调光信号生成最小关断时间信号，并根据所述零电流检测窄脉冲信号和所述最小关断时间信号生成第一导通控制信号，以及用于根据所述调光信号生成第一参考电压，并根据所述第一参考电压和所述输出电流采样信号生成关断控制信号，并对所述关断控制信号和所述第一导通控制信号进行逻辑处理生成开关控制信号并输出，以控制所述开关装置进入导通或者关断状态。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种LED驱动系统，包括交流电源、整流桥堆、母线电容、电感或变压器、开关装置以及LED负载，所述交流电源经过所述整流桥堆和所述母线电容整流滤波后接入所述电感或变压器以驱动所述LED负载，所述开关装置接入所述电感或变压器；其特征在于，所述系统进一步包括输出电流采样模块、退磁检测模块以及本实用新型所述的控制电路；所述输出电流采样模块，用于对流经所述开关装置的电流进行采样，生成输出电流采样信号并输出；所述退磁检测模块，用于对所述电感或变压器的反馈信号进行退磁检测，生成零电流检测信号并输出；所述控制电路，用于根据所述零电流检测信号生成零电流检测窄脉冲信号，根据所述调光信号生成最小关断时间信号，并根据所述零电流检测窄脉冲信号和所述最小关断时间信号生成第一导通控制信号，用于根据所述零电流检测信号生成零电流检测锁存信号，根据所述调光信号生成最小关断时间延迟信号，并根据所述零电流检测锁存信号和所述最小关断时间延迟信号生成第二导通控制信号，以及用于根据所述调光信号生成第一参考电压，并根据所述第一参考电压和所述输出电流采样信号生成关断控制信号，并对所述关断控制信号、所述第一导通控制信号和所述第二导通控制信号进行逻辑处理，生成开关控制信号并输出，其中，所述零电流检测锁存信号在所述开关控制信号为有效时复位。

本实用新型的优点在于：本实用新型提供的控制电路通过引入只在反馈信号下降穿越零的时候有效的零电流检测窄脉冲信号，开关导通的时刻对应的原边电流初值均相同，在导通时间固定的机制下，最终的原边电流峰值都相同，消除了传统导通时机谷底切换非对称导致的低频闪烁。通过引入零电流检测锁存信号以及最小关断时间延迟信号，在最小关断时间延迟信号为高后，只要零电流检测锁存信号为高，则强制开关导通，保障了深度调光无闪烁，消除了使用传统的开关导通时机在调光过程中存在的闪烁点，提升了用户的照明体验。

附图说明

图1，现有的带APFC的隔离反激式LED恒流驱动系统示意图；

图2A为图1所示系统的开关导通时机示意图；

图2B为图1所示系统的导通时机对应的谷底切换示意图；

图2C为图1所示系统的导通时机对母线电压干扰的响应示意图；

图3A，本实用新型所述的控制电路第一实施例的架构示意图；

图3B，本实用新型所述的LED驱动芯片第一实施例的电路示意图；

图4A，本实用新型所述的控制电路第二实施例的架构示意图；

图4B，本实用新型所述的LED驱动芯片第二实施例的电路示意图；

图5A，本实用新型所述的LED驱动系统的开关导通时机示意图；

图5B，本实用新型所述的LED驱动系统的导通时机对应的谷底切换示意图；

图5C，本实用新型所述的LED驱动系统的导通时机对母线电压干扰的响应示意图；

图6，本实用新型所述的LED驱动系统固定导通时间结合CS峰值控制的波形示意图；

图7，本实用新型所述的LED驱动系统适用的APFC控制拓扑的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的控制电路、LED驱动芯片及LED驱动系统做详细说明。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图3A，本实用新型所述的控制电路第一实施例的架构示意图。所述的控制电路34与开关装置39电连接，用于接收调光信号VDIM以及零电流检测信号ZCD，根据零电流检测信号ZCD生成零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot，根据调光信号VDIM生成最小关断时间信号Mot，并根据零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot和最小关断时间信号Mot生成第一导通控制信号并输出，以控制开关装置39进入导通状态。

具体的，所述控制电路34包括导通控制信号生成模块341以及第二逻辑单元342，导通控制信号生成模块341进一步包括：单脉冲产生器、最小关断时间单元以及第一逻辑单元。单脉冲产生器用于接收零电流检测信号ZCD，根据零电流检测信号ZCD生成零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot，并输出至第一逻辑单元的第一输入端。最小关断时间单元用于接收调光信号VDIM，根据调光信号VDIM生成最小关断时间信号Mot，并输出至第一逻辑单元的第二输入端。第一逻辑单元用于对零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot和最小关断时间信号Mot进行逻辑运算，生成第一导通控制信号输出至第二逻辑单元。第二逻辑单元用于对第一导通控制信号进行逻辑处理，生成开关控制信号Gate_ON并输出。

本实施例中，所述开关装置39包括驱动单元391和开关392；驱动单元391用于接收开关控制信号Gate_ON并生成开关驱动信号；开关392响应开关驱动信号进入导通或者关断的状态。开关可以由MOS管、三极管、晶闸管中的一个或者多个组成。

优选的，所述控制电路34进一步用于根据调光信号VDIM生成第一参考电压Vref，根据第一参考电压Vref和一采样反映流经开关装置的电流获取的输出电流采样信号生成关断控制信号，并对关断控制信号和第一导通控制信号进行逻辑处理，生成开关控制信号Gate_ON并输出。驱动单元39接收开关控制信号Gate_ON并生成开关驱动信号，驱动开关进入导通或者关断的状态。

本实用新型所述的逻辑单元(第一逻辑单元、第二逻辑单元)可以由包括逻辑器件的电路组成。具体的，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。

本实用新型还公开了采用图3A所示控制电路的LED驱动系统，包括交流电源、整流桥堆、母线电容、电感或变压器、开关装置以及LED负载，所述交流电源经过所述整流桥堆和所述母线电容整流滤波后接入所述电感或变压器以驱动所述LED负载，所述开关装置接入所述电感或变压器；所述系统进一步包括输出电流采样模块、退磁检测模块。所述输出电流采样模块，用于对流经所述开关装置的电流进行采样，生成输出电流采样信号并输出。所述退磁检测模块，用于对所述电感或变压器的反馈信号进行退磁检测，生成零电流检测信号并输出。所述控制电路，用于根据所述零电流检测信号生成零电流检测窄脉冲信号，根据所述调光信号生成最小关断时间信号，并根据所述零电流检测窄脉冲信号和所述最小关断时间信号生成第一导通控制信号；以及用于根据所述调光信号生成第一参考电压，并根据所述第一参考电压和所述输出电流采样信号生成关断控制信号，并对所述关断控制信号和所述第一导通控制信号进行逻辑处理，生成开关控制信号并输出，以控制开关装置进入导通或者关断状态。

参考图3B，本实用新型所述的LED驱动芯片第一实施例的电路示意图。LED驱动芯片包括封装体，封装体上设有DIM引脚、CS引脚、FB引脚、COMP引脚以及GATE引脚，封装体内设有输出电流采样模块31、退磁检测模块32以及控制电路34。开关装置的驱动单元391集成在LED驱动芯片中，用于接收开关控制信号Gate_ON并生成开关驱动信号，驱动开关装置的开关进入导通或者关断的状态。LED驱动芯片(可参照图1所示系统中LED驱动芯片的引脚连接方式)的DIM引脚用于接收调光信号VDIM，COMP引脚通过补偿电容C3接地，CS引脚通过采样电阻Rcs获取流经开关的电流，FB引脚通过分压电阻串R2、R3接入变压器获取反馈信号FB，GATE引脚接入开关。

输出电流采样模块31，输入端电性连接CS引脚，输出端电性连接控制电路34的第二输入端，用于对流经开关的电流进行采样，生成输出电流采样信号并输出。退磁检测模块32，输入端电性连接FB引脚，输出端电性连接控制电路34的第三输入端，用于对反馈信号FB进行退磁检测，生成零电流检测信号ZCD并输出。控制电路34，第一输入端电性连接DIM引脚以接收调光信号VDIM，输出端电性连接GATE引脚，用于根据零电流检测信号ZCD生成零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot，根据调光信号VDIM生成最小关断时间信号Mot，并根据所述零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot和所述最小关断时间信号Mot生成第一导通控制信号。所述控制电路34的架构参照图3A所示。

优选的，所述控制电路34进一步用于根据调光信号VDIM生成第一参考电压Vref，根据第一参考电压Vref和一采样反映流经开关装置的电流获取的输出电流采样信号生成关断控制信号，并对关断控制信号和第一导通控制信号进行逻辑处理，生成开关控制信号Gate_ON并输出。驱动单元391接收开关控制信号Gate_ON并生成开关驱动信号，驱动开关进入导通或者关断的状态。具体的，所述控制电路34进一步包括：关断控制信号生成模块343，关断控制信号生成模块343进一步包括参考电压产生单元Vr1、运算放大器EA和比较器。参考电压产生单元Vr1用于接收调光信号VDIM，根据调光信号VDIM生成第一参考电压Vref并输出至运算放大器EA。运算放大器EA用于根据第一参考电压Vref和一采样反映流经开关装置的电流获取的输出电流采样信号，生成补偿信号COMP并输出至比较器。比较器用于将补偿信号COMP和一斜坡信号进行比较，生成关断控制信号并输出至第二逻辑单元342。第二逻辑单元342进一步用于对第一导通控制信号和关断控制信号进行逻辑处理生成开关控制信号Gate_ON，输出端至驱动单元391，以通过开关控制信号控制开关装置进入导通或者关断状态。

本实施例中，所述第一逻辑单元采用第一与门AND1。第一与门AND1对零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot和最小关断时间信号Mot进行逻辑与运算，生成第一导通控制信号。也即，在零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot和最小关断时间信号Mot同时有效时生成第一导通控制信号输出至第二逻辑单元342。

本实施例中，所述第二逻辑单元342采用第一RS触发器RS1。第一RS触发器RS1的置位端S用于接收第一导通控制信号，复位端R用于接收关断控制信号，对第一导通控制信号和关断控制信号进行逻辑处理生成开关控制信号Gate_ON，输出端输出所述开关控制信号Gate_ON至驱动单元39。在第一导通控制信号为有效时，开关进入导通状态；在关断控制信号为有效时，第一RS触发器RS1被复位，开关进入关断状态。

本实用新型还公开了采用图3B所示LED驱动芯片的LED驱动系统，包括交流电源、整流桥堆、母线电容、变压器、开关装置、LED驱动芯片以及LED负载。交流电源经过整流桥堆和母线电容整流滤波后接入电感或变压器以驱动LED负载，开关装置接入电感或变压器。LED驱动芯片的DIM引脚用于接收调光信号，根据调光信号生成最小关断时间信号以及第一参考电压；COMP引脚通过一补偿电容接地，CS引脚通过一采样电阻获取流经所述开关装置的电流，通过对流经所述开关装置的电流进行采样生成输出电流采样信号，根据第一参考电压和输出电流采样信号生成关断控制信号；FB引脚通过分压电阻串接入电感或变压器获取反馈信号，通过对电感或变压器的反馈信号进行退磁检测，生成零电流检测信号；根据零电流检测信号生成零电流检测窄脉冲信号，根据零电流检测窄脉冲信号和最小关断时间信号生成第一导通控制信号，对关断控制信号和第一导通控制信号进行逻辑处理生成开关控制信号；以及GATE引脚接入开关装置，以通过开关控制信号控制所述开关装置进入导通或者关断状态。

所述开关装置包括驱动单元和开关；驱动单元用于接收所述开关控制信号并生成开关驱动信号；所述开关响应所述开关驱动信号进入导通或者关断的状态。驱动单元可以集成在LED驱动芯片中；开关可以由MOS管、三极管、晶闸管中的一个或者多个组成。

参考图4A，本实用新型所述的控制电路第二实施例的架构示意图。所述的控制电路44与开关装置49电连接，用于接收调光信号VDIM以及零电流检测信号ZCD，根据零电流检测信号ZCD生成零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot，根据调光信号VDIM生成最小关断时间信号Mot，并根据零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot和最小关断时间信号Mot生成第一导通控制信号；以及用于根据零电流检测信号ZCD生成零电流检测锁存信号ZCD_Latch，根据调光信号VDIM生成最小关断时间延迟信号Motdly，并根据零电流检测锁存信号ZCD_Latch和最小关断时间延迟信号Motdly生成第二导通控制信号，并对第二导通控制信号和第一导通控制信号进行逻辑处理，生成开关控制信号Gate_ON并输出，以控制开关装置49进入导通状态。所述零电流检测锁存信号ZCD_Latch在所述开关控制信号Gate_ON为有效时复位。其中，所述最小关断时间延迟信号Motdly比所述最小关断时间信号Mot延迟3us。

具体的，所述控制电路44包括导通控制信号生成模块441以及第二逻辑单元442，导通控制信号生成模块441进一步包括：单脉冲产生器、最小关断时间单元、第一逻辑单元、第三逻辑单元和第四逻辑单元。单脉冲产生器用于接收零电流检测信号ZCD，根据零电流检测信号ZCD生成零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot，并输出至第一逻辑单元的第一输入端。最小关断时间单元用于接收调光信号VDIM，根据调光信号VDIM生成最小关断时间信号Mot，并输出至第一逻辑单元的第二输入端。第一逻辑单元用于对零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot和最小关断时间信号Mot进行逻辑运算，生成第一导通控制信号输出至第二逻辑单元442。第三逻辑单元用于接收零电流检测信号ZCD以及开关控制信号Gate_ON，根据零电流检测信号ZCD生成零电流检测锁存信号ZCD_Latch输出至第四逻辑单元的第一输入端，并在开关控制信号Gate_ON为有效时复位。最小关断时间单元进一步用于根据调光信号VDIM生成所述最小关断时间延迟信号Motdly，输出至第四逻辑单元的第二输入端。第四逻辑单元用于对零电流检测锁存信号ZCD_Latch和最小关断时间延迟信号Motdly进行逻辑运算，生成第二导通控制信号输出至所述第二逻辑单元442。第二逻辑单元442用于对第一导通控制信号和第二导通控制信号进行逻辑处理，生成开关控制信号Gate_ON并输出，以控制开关装置49进入导通状态。

本实施例中，所述开关装置49包括驱动单元491和开关492；驱动单元491用于接收开关控制信号Gate_ON并生成开关驱动信号；开关492响应开关驱动信号进入导通或者关断的状态。开关可以由MOS管、三极管、晶闸管中的一个或者多个组成。

优选的，所述控制电路44进一步用于根据调光信号VDIM生成第一参考电压Vref，根据第一参考电压Vref和一采样反映流经开关装置的电流获取的输出电流采样信号生成关断控制信号，并对关断控制信号、第一导通控制信号和第二导通控制信号进行逻辑处理，生成开关控制信号Gate_ON并输出，以控制开关装置进入导通或者关断状态。

本实用新型所述的逻辑单元(第一逻辑单元、第二逻辑单元、第三逻辑单元、第四逻辑单元)可以由包括逻辑器件的电路组成。具体的，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。

本实用新型还公开了采用图4A所示控制电路的LED驱动系统，包括交流电源、整流桥堆、母线电容、电感或变压器、开关装置以及LED负载，所述交流电源经过所述整流桥堆和所述母线电容整流滤波后接入所述电感或变压器以驱动所述LED负载，所述开关装置接入所述电感或变压器；所述系统进一步包括输出电流采样模块、退磁检测模块。所述输出电流采样模块，用于对流经所述开关装置的电流进行采样，生成输出电流采样信号并输出。所述退磁检测模块，用于对所述电感或变压器的反馈信号进行退磁检测，生成零电流检测信号并输出。所述控制电路，用于根据所述零电流检测信号生成零电流检测窄脉冲信号，根据所述调光信号生成最小关断时间信号，并根据所述零电流检测窄脉冲信号和所述最小关断时间信号生成第一导通控制信号；用于根据所述零电流检测信号生成零电流检测锁存信号，根据所述调光信号生成最小关断时间延迟信号，并根据所述零电流检测锁存信号和所述最小关断时间延迟信号生成第二导通控制信号；以及用于根据所述调光信号生成第一参考电压，并根据所述第一参考电压和所述输出电流采样信号生成关断控制信号，并对所述关断控制信号、所述第一导通控制信号和所述第二导通控制信号进行逻辑处理，生成开关控制信号并输出，以控制开关装置进入导通或者关断状态。其中，所述零电流检测锁存信号在所述开关控制信号为有效时复位。

参考图4B，本实用新型所述的LED驱动芯片第二实施例的电路示意图。本实施例开关装置的开关采用MOS管，开关装置的驱动单元采用栅极驱动模块，集成在LED驱动芯片中，用于接收开关控制信号Gate_ON并生成栅极驱动信号，驱动MOS管进入导通或者关断的状态。

如图4B所示，LED驱动芯片包括封装体，封装体上设有DIM引脚、CS引脚、FB引脚、COMP引脚以及GATE引脚，封装体内设有输出电流采样模块41、退磁检测模块42以及控制电路44。LED驱动芯片(可参照图1所示系统中LED驱动芯片的引脚连接方式)的DIM引脚用于接收调光信号VDIM，COMP引脚通过补偿电容C3接地，CS引脚通过采样电阻Rcs获取流经MOS管M1的电流，FB引脚通过分压电阻串R2、R3接入变压器T1获取反馈信号FB，GATE引脚接入MOS管M1。

输出电流采样模块41，输入端电性连接CS引脚，输出端电性连接控制电路44的第二输入端，用于对流经MOS管M1的电流进行采样，生成输出电流采样信号并输出。

退磁检测模块42，输入端电性连接FB引脚，输出端电性连接控制电路44的第三输入端，用于对反馈信号FB进行退磁检测，生成零电流检测信号ZCD并输出。

控制电路44，第一输入端电性连接DIM引脚以接收调光信号VDIM，输出端电性连接GATE引脚，用于根据零电流检测信号ZCD生成零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot，根据调光信号VDIM生成最小关断时间信号Mot，并根据所述零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot和所述最小关断时间信号Mot生成第一导通控制信号；根据所述零电流检测信号ZCD生成零电流检测锁存信号ZCD_Latch，根据所述调光信号VDIM生成最小关断时间延迟信号Motdly，并根据所述零电流检测锁存信号ZCD_Latch和所述最小关断时间延迟信号Motdly生成第二导通控制信号；并对所述第二导通控制信号和所述第一导通控制信号进行逻辑处理，生成开关控制信号Gate_ON并输出；所述零电流检测锁存信号ZCD_Latch在所述开关控制信号Gate_ON为有效时复位。其中，所述最小关断时间延迟信号Motdly比所述最小关断时间信号Mot延迟3us。所述控制电路44的架构参照图4A所示。

优选的，所述控制电路44进一步用于根据调光信号VDIM生成第一参考电压Vref，根据第一参考电压Vref和一采样反映流经开关装置的电流获取的输出电流采样信号生成关断控制信号，并对关断控制信号和第一导通控制信号进行逻辑处理，生成开关控制信号Gate_ON并输出，以控制开关装置进入导通或者关断状态。具体的，所述控制电路44进一步包括：关断控制信号生成模块443，关断控制信号生成模块443进一步包括参考电压产生单元Vr1、运算放大器EA和比较器。参考电压产生单元Vr1用于接收调光信号VDIM，根据调光信号VDIM生成第一参考电压Vref并输出至运算放大器EA。运算放大器EA用于根据第一参考电压Vref和一采样反映流经开关装置的电流获取的输出电流采样信号，生成补偿信号COMP并输出至比较器。比较器用于将补偿信号COMP和一斜坡信号进行比较，生成关断控制信号并输出至第二逻辑单元442。第二逻辑单元442进一步用于对所述关断控制信号、所述第一导通控制信号和所述第二导通控制信号进行逻辑处理，生成开关控制信号Gate_ON并输出。

本实施例中，所述第一逻辑单元采用第一与门AND1。第一与门AND1对零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot和最小关断时间信号Mot进行逻辑与运算，生成第一导通控制信号。也即，在零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot和最小关断时间信号Mot同时有效时生成第一导通控制信号以用于触发开关导通。

在本实施例中，所述第三逻辑单元采用第二RS触发器RS2。第二RS触发器RS2的置位端S用于接收零电流检测信号ZCD，根据零电流检测信号ZCD生成零电流检测锁存信号ZCD_Latch；复位端R用于接收开关控制信号Gate_ON，在开关控制信号Gate_ON为有效时复位；输出端输出零电流检测锁存信号ZCD_Latch。

在本实施例中，所述第四逻辑单元采用第二与门AND2。第二与门AND2对零电流检测锁存信号ZCD_Latch和最小关断时间延迟信号Motdly进行逻辑与运算，生成第二导通控制信号。也即，在零电流检测锁存信号ZCD_Latch和最小关断时间延迟信号Motdly同时有效时生成第二导通控制信号以用于触发开关导通。

在本实施例中，所述第二逻辑单元442包括第一或门OR1和第一RS触发器RS1。第一或门OR1对第二导通控制信号和第一导通控制信号进行逻辑或运算，并输出或运算结果至第一RS触发器RS1的置位端S。第一RS触发器RS1的复位端R用于接收关断控制信号，对或运算结果和关断控制信号进行逻辑处理生成开关控制信号Gate_ON，输出端输出开关控制信号Gate_ON至栅极驱动模块49。在第一导通控制信号或第二导通控制信号任一为有效时，开关进入导通状态；在关断控制信号为有效时，第一RS触发器RS1被复位，开关进入关断状态。

本实用新型还公开了采用图4B所示LED驱动芯片的LED驱动系统，包括交流电源、整流桥堆、母线电容、变压器、开关装置、LED驱动芯片以及LED负载。交流电源经过整流桥堆和母线电容整流滤波后接入电感或变压器以驱动LED负载，开关装置接入电感或变压器。LED驱动芯片的DIM引脚用于接收调光信号，根据调光信号生成最小关断时间信号以及第一参考电压；COMP引脚通过一补偿电容接地，CS引脚通过一采样电阻获取流经所述开关装置的电流，通过对流经所述开关装置的电流进行采样生成输出电流采样信号，根据第一参考电压和输出电流采样信号生成关断控制信号；FB引脚通过分压电阻串接入电感或变压器获取反馈信号，通过对电感或变压器的反馈信号进行退磁检测，生成零电流检测信号；根据零电流检测信号生成零电流检测窄脉冲信号，根据零电流检测窄脉冲信号和最小关断时间信号生成第一导通控制信号；根据零电流检测信号生成零电流检测锁存信号，根据调光信号生成最小关断时间延迟信号，并根据零电流检测锁存信号和最小关断时间延迟信号生成第二导通控制信号；对关断控制信号、第一导通控制信号和第二导通控制信号进行逻辑处理，生成开关控制信号并输出。其中，所述零电流检测锁存信号在所述开关控制信号为有效时复位。

所述开关装置包括驱动单元和开关；驱动单元用于接收所述开关控制信号并生成开关驱动信号；所述开关响应所述开关驱动信号进入导通或者关断的状态。驱动单元可以集成在LED驱动芯片中；开关可以由MOS管、三极管、晶闸管中的一个或者多个组成。

接下来结合图5A-5C对本实用新型所述的LED驱动系统的控制效果作进一步说明。其中，图5A为本实用新型所述的LED驱动系统的开关导通时机示意图，图5B为本实用新型所述的LED驱动系统的导通时机对应的谷底切换示意图，图5C为本实用新型所述的LED驱动系统的导通时机对母线电压干扰的响应示意图。

如图5A所示，零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot只在反馈信号FB下降穿越零的时候有效，即t2、t6时刻。零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot和最小关断时间信号Mot同时为高的时刻开关导通。在这种导通机制下，开关导通的时刻对应的原边电流初值Ipri0均相同，为负向最大值。在导通时间Ton固定的机制下，最终的原边峰值电流Ipk都相同，避免了传统导通时机存在的谷底切换非对称的现象。但进入深度调光后，Mot变长，导通时机对应的谷底数变多，退磁检测的难度加大，ZCD_Shot可能无法正确输出，正常导通机制丢失，开关无法连续工作，导致输出LED灯串闪烁。因此，本实用新型所述的LED驱动系统根据零电流检测信号ZCD生成零电流检测锁存信号ZCD_Latch；最小关断时间单元除输出最小关断时间信号Mot外还输出最小关断时间延迟信号Motdly，Motdly较Mot延迟3us。零电流检测锁存信号ZCD_Latch和最小关断时间延迟信号Motdly同时为高的时刻强制开关导通，作为正常的导通机制的补充，保障了深度调光无闪烁。

如图5B所示，2谷切1谷以及1谷切2谷对应的VDRAIN(MOS管M1漏端的电压)都为V3，3谷切2谷以及2谷切3谷对应的VDRAIN都为V1。也即，在本实用新型所述的LED驱动系统的开关导通机制下，n谷切(n-1)谷对应的VDRAIN和(n-1)谷切n谷对应的VDRAIN相同。

如图5C所示，在3谷切2谷时，在图中箭头所示位置，母线干扰仅会导致短暂的2谷，但干扰尖峰消失后导通时机重新回到3谷。相邻工频周期内的传输能量差异很小，因此每个工频周期内的输出电流平均值差异很小，因此本实用新型所述的LED驱动系统并不会造成可见的闪烁。

本实用新型所述的LED驱动系统引入新的零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot、零电流检测锁存信号ZCD_Latch以及最小关断时间延迟信号Motdly，实现了两种开关导通时机：谷底导通机制、强制开关导通机制。正常情况下，由于退磁结束后的寄生LC振荡周期小于2us，而最小关断时间延迟信号Motdly相比最小关断时间信号Mot有3us的延迟，在这个延迟内，零电流检测窄脉冲信号ZCD_Shot基本都会出现一个窄脉冲，触发开关导通；开关导通的时刻对应的原边电流初值Ipri0均相同，在导通时间Ton固定的机制下，最终的原边电流峰值Ipk都相同。该机制即为新型谷底导通机制，改变开关导通时机，使得开关仅在FB下降过零的时刻导通，消除了传统导通时机谷底切换非对称导致的低频闪烁。在最小关断时间延迟信号Motdly为高后，只要零电流检测锁存信号ZCD_Latch为高，则判断正常的导通机制丢失，强制开关导通，该机制即为强制开关导通机制，作为正常的谷底导通机制的补充，保障了深度调光无闪烁，消除了使用传统的开关导通时机在调光过程中存在的闪烁点，提升了用户的照明体验。

参考图6，本实用新型所述的LED驱动系统固定导通时间结合CS峰值控制的波形示意图。本实用新型所述的LED驱动系统适用的APFC控制方式不限于上述固定导通时间Ton控制，也可以是固定导通时间Ton结合CS峰值控制，前者可以实现(0.9～0.99)的PF，后者可以实现(0.7～0.9)的PF。固定导通时间结合CS峰值控制具体为：当母线电压Vin较低时采用固定导通时间Ton控制，当母线电压Vin较高时采用CS峰值控制。

本实用新型所述的LED驱动系统调光控制方式也不限于调节最小关断时间信号Mot，也适用于限制最高开关频率Fsw_max或是调节开关死区时间(退磁结束后的寄生LC振荡时间)。通过获取最大开关频率信号Fsw_max，根据最大开关频率信号Fsw_max与零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot，控制开关装置的导通时机。通过计时退磁结束后的寄生LC振荡时间，获取开关死区时间信号，根据开关死区时间信号与零电流检测窄脉冲信号ZCD_shot，控制开关装置的导通时机。

参考图7，本实用新型所述的LED驱动系统适用的APFC控制拓扑的示意图。本实用新型所述的LED驱动系统不仅适用于带功率因数校正(APFC)的隔离反激式(Flyback)拓扑结构(如图7中a所示)，还适用于带功率因数校正(APFC)的非隔离升降压(buck-boost)拓扑结构(如图7中b所示)、带功率因数校正(APFC)的非隔离升压(boost)拓扑结构(如图7中c所示)以及带功率因数校正(APFC)的非隔离降压(buck)拓扑结构(如图7中d所示)。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。