可调亮度模块及可调亮度的led驱动系统的制作方法
【专利摘要】一种可调亮度模块，包括：第一状态检测比较器，其负输入端通过一分压单元接可调亮度模块的第一输入端，其输出端接状态机以输出第一状态信号至状态机；第二状态检测比较器，其正输入端通过分压单元接第一输入端，其输出端接至状态机以输出第二状态信号至状态机；峰值电流比较器，其负输入端接状态机，其正输入端接功率开关的源极以及外部检测单元，其输出端接状态机以输出第三状态信号至状态机；状态机通过驱动器接功率开关的栅极，功率开关的源极为可调亮度模块的输出端，状态机根据第一、第二状态信号输出控制信号控制功率开关的开通或关断，以及根据第三状态信号控制流过功率开关的电流峰值，从而通过功率开关控制负载LED工作于不同的亮度。
【专利说明】可调亮度模块及可调亮度的LED驱动系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及LED驱动领域，尤其涉及一种可调亮度模块及可调亮度的LED驱 动系统。
【背景技术】
[0002] 参见图1，现有技术的反激型LED驱动电路的简化示意图。如图1所示，输入AC 交流电源101连接到整流桥103的两个输入端；整流桥103将交流电整流后经输入电容器 C1滤波，产生一直流电压；启动电阻Rst和启动电容器C2产生一低压直流电使驱动芯片 105启动。变压器T1有二至三个绕组，包括一个原边绕组，连接于输入电容器C1和驱动芯 片105的漏极DRAIN之间；一个副边绕组，连接续流二极管D1的阳极和输出电容器C3的负 极之间，续流二极管D1的阴极和输出电容器C3的阳极相连接，负载LED并联于输出电容器 C3两?而。
[0003] 使用上述LED驱动电路的LED灯，灯光输出亮度单一且固定，无法使LED灯实现多 种亮度调节。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于，针对现有技术中LED驱动电路存在的问题，提供一种可 调亮度模块及可调亮度的LED驱动系统，通过对普通墙壁电源输入开关的控制，可以实现 负载LED多种亮度调节。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型提供了一种可调亮度模块，包括：一第一状态检测比 较器、一第二状态检测比较器、一状态机、一峰值电流比较器、一驱动器以及一功率开关；所 述第一状态检测比较器的负输入端通过一分压单元电学连接所述可调亮度模块的第一输 入端，所述第一状态检测比较器的输出端电学连接至所述状态机，所述第一状态检测比较 器通过所述第一输入端接收一第一电压信号并与一第一参考电压信号比较后输出第一状 态信号至所述状态机；所述第二状态检测比较器的正输入端通过所述分压单元电学连接所 述第一输入端，所述第二状态检测比较器的输出端电学连接至所述状态机，所述第二状态 检测比较器通过所述第一输入端接收所述第一电压信号并与一第二参考电压信号比较后 输出第二状态信号至所述状态机，其中所述第二参考电压信号的电压大于所述第一参考电 压信号的电压；所述峰值电流比较器的负输入端电学连接所述状态机，以接收所述状态机 根据所述第一状态信号以及第二状态信号输出的一调光信号，所述峰值电流比较器的正输 入端电学连接所述功率开关的源极以及一外部检测单元，所述峰值电流比较器的输出端电 学连接所述状态机，所述峰值电流比较器通过所述检测单元接收一检测电压信号并与所述 调光信号比较后输出第三状态信号至所述状态机；所述状态机通过所述驱动器电学连接至 所述功率开关的栅极，所述功率开关的源极为所述可调亮度模块的输出端，所述功率开关 的漏极电学连接外部输入电源，所述状态机根据第一、第二状态信号输出一控制信号控制 所述功率开关的开通或关断，以及根据所述第三状态信号控制流过所述功率开关的电流峰 值，从而通过所述功率开关控制负载LED工作于不同的亮度。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型还提供了一种可调亮度的LED驱动系统，包括一整 流单元、一启动单元、一储能单元，一电源输入开关以及一本实用新型所述的可调亮度模 块；所述电源输入开关一端电学连接交流电源，另一端电学连接所述整流单元的一输入端， 所述整流单元的另一输入端电学连接所述交流电源，所述整流单元的两个输出端并联一输 入电容；所述启动单元一端与所述整流单元相连，另一端电学连接所述可调亮度模块的第 一输入端，所述可调亮度模块的第一状态检测比较器以及所述第二状态检测比较器分别通 过所述第一输入端接收一第一电压信号，通过所述电源输入开关的开通或关断控制所述第 一输入端接收不同电压值的所述第一电压信号；所述可调亮度模块的输出端通过一外部 检测单元电学连接所述可调亮度模块的参考地端，所述储能单元一端电学连接所述参考地 端，另一端电学连接负载LED;所述可调亮度模块的状态机根据第一、第二状态信号输出一 控制信号控制所述功率开关的开通或关断，以及根据所述第三状态信号控制流过所述功率 开关的电流峰值，从而通过所述功率开关控制所述负载LED工作于不同的亮度。
[0007] 本实用新型的优点在于：通过可调亮度模块控制功率开关的导通或断开，以及流 过的电流峰值，达到亮度选择的目的；使LED灯通过普通墙壁电源输入开关的控制，可以实 现多种亮度的调节。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1，现有技术中反激型LED驱动电路示意图；
[0009] 图2,本实用新型所述的可调亮度模块的架构示意图；
[0010] 图3,本实用新型所述的可调亮度的LED驱动系统一实施方式的示意图；
[0011] 图4为图3所示可调亮度的LED驱动系统的电路工作典型波形图；
[0012] 图5,本实用新型所述的可调壳度的LED驱动系统另一实施方式的不意图；
[0013] 图6,本实用新型所述的可调亮度的LED驱动系统再一实施方式的示意图。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图对本实用新型提供的可调亮度模块及可调亮度的LED驱动系统做 详细说明。
[0015] 首先结合附图2给出本实用新型所述的可调亮度模块的一实施方式。
[0016] 参考图2,本实用新型所述的可调亮度模块的架构示意图。所述可调亮度模块20 包括：一第一状态检测比较器CP1、一第二状态检测比较器CP2、一状态机22、一峰值电流比 较器CP5、一驱动器24以及一功率开关MP。
[0017] 所述第一状态检测比较器CP1的负输入端通过一分压单元21电学连接所述可调 亮度模块20的第一输入端VCC，所述第一状态检测比较器CP1的输出端电学连接至所述状 态机22 ;所述第一状态检测比较器CP1通过所述第一输入端VCC接收一第一电压信号并与 一第一参考电压信号Refl比较后输出第一状态信号Vctll至所述状态机22。
[0018] 在本实施方式中，所述分压单元21包括串联的一上分压电阻R1和一下分压电阻 R2 ;所述分压单元21通过上分压电阻R1电学连接所述可调亮度模块20的第一输入端，通 过下分压电阻R2电学连接所述可调亮度模块20的参考地端，上分压电阻R1和一下分压电 阻R2相接的一端电学连接所述第一状态检测比较器CP1的负输入端。所述可调亮度模块 20的第一输入端的电压VCC通过所述分压单兀21得到一低压信号作为第一电压信号DET， 分别输入所述第一状态检测比较器CP1的负输入端以及所述第二状态检测比较器CP2的正 输入端。
[0019] 所述第二状态检测比较器CP2的正输入端通过所述分压单元21电学连接所述第 一输入端，所述第二状态检测比较器CP2的输出端电学连接至所述状态机22 ;所述第二状 态检测比较器CP2通过所述第一输入端接收所述第一电压信号DET并与一第二参考电压信 号Ref2比较后输出第二状态信号Vctl2至所述状态机22。
[0020] 其中，所述第二参考电压信号Ref2的电压大于所述第一参考电压信号Refl的电 压。当第一输入端的电压VCC变化时，第一电压信号DET也随之变化，进而引起第一状态信 号Vctll以及第二状态信号Vctl2的变化。即，当DET电压低于Refl电压时，第一状态检 测比较器CP1输出状态翻转，输出的第一状态信号Vctll发生相应的改变；当DET电压低于 Ref2电压时，第二状态检测比较器CP2输出状态翻转，输出的第二状态信号Vctl2发生相 应的改变；由于Ref2电压大于Refl电压，故电压VCC下降时，第二状态检测比较器CP2先 发生输出状态翻转。因此根据电压VCC的变化，CPI、CP2会输出相应变化的第一状态信号 Vctll以及第二状态信号Vctl2。
[0021] 所述峰值电流比较器CP5的负输入端电学连接所述状态机22,以接收所述状态机 22根据所述第一状态信号Vctll以及第二状态信号Vctl2输出的一调光信号(不同调光信 号对应相应调光状态）；CP5的正输入端电学连接所述功率开关MP的源极以及一外部检测 单元；CP5的输出端电学连接所述状态机22。所述峰值电流比较器CP5通过所述检测单元 接收一检测电压信号Vcs并与所述调光信号比较后输出第三状态信号Vctl5至所述状态机 22,以控制流过功率开关MP的电流峰值，从而控制负载LED的亮度。在本实施方式中，所述 检测单元采用采样电阻Res通过检测负载电流获取检测电压信号Vcs输入至所述峰值电流 比较器CP5。
[0022] 作为可选的实施方式，所述可调亮度模块20进一步包括一调光控制单元25,所述 调光控制单元25的输入端电学连接所述状态机22,输出端电学连接所述峰值电流比较器 CP5的负输入端。所述调光控制单元25接收所述调光信号并与一基准电压Ref4相运算，以 输出一控制电压信号Ref5至所述峰值电流比较器CP5,通过不同第一状态信号Vctll以及 第二状态信号Vctl2组合，从而输出不同的调光信号（如图2所不Step〇-Step3,但并不限 于4种调光状态);所述峰值电流比较器CP5将所述检测电压信号Vcs与所述控制电压信号 Ref5比较后输出第三状态信号Vctl5至所述状态机22。所述调光控制单元25可以采用软 件编程方式实现，以将不同的调光信号与基准电压Ref4相运算输出相应的控制电压信号 Ref5。峰值电流比较器CP5输出的第三状态信号Vet 15将依据控制电压信号Ref5设定流 过功率开关MP的电流峰值。
[0023] 所述状态机22通过所述驱动器24电学连接至所述功率开关MP的栅极；所述功率 开关MP的源极为所述可调亮度模块20的输出端，通过所述检测单元电学连接所述可调亮 度模块的参考地端，所述功率开关MP的漏极用于连接外部输入电源。所述状态机22根据 第一、第二状态信号Vctll、Vctl2输出一控制信号PWN控制所述功率开关MP的开通或关 断，以及根据所述第三状态信号Vctl5控制流过所述功率开关MP的电流峰值，从而通过所 述功率开关MP控制负载LED工作于不同的亮度。具体为，所述状态机22接收第一状态检 测比较器CP1、第二状态检测比较器CP2输出的Vctll、Vctl2,经处理后分别输出控制信号 PWN以及调光信号；控制信号PWN传输至所述驱动器24,驱动器24再输出控制信号Ngate 至功率开关MP的栅极，控制功率开关MP的开通或关断；调光信号经峰值电流比较器CP5处 理后，输出的第三状态信号Vctl5反馈至状态机22,状态机22再根据第三状态信号Vctl5 控制流过功率开关MP的电流峰值；从而根据功率开关MP的开通或关断以及流过功率开关 MP的电流峰值，实现控制负载LED工作于不同的亮度。
[0024] 作为可选的实施方式，所述可调亮度模块20进一步包括一运算放大器EA1、一第 一 M0S晶体管Ml、一电流镜27、一第三状态检测比较器CP3以及一第四状态检测比较器 CP4。
[0025] 所述运算放大器EA1的负输入端为所述可调亮度模块20的第二输入端SEL，其电 学连接一外部档位控制单元以接收一档位控制信号；所述运算放大器EA1的负输入端同时 电学连接所述第一 M0S晶体管Ml的源极；所述运算放大器EA1的正输入端电学连接一第三 参考电压源Ref3。所述运算放大器EA1和所述第一 M0S晶体管Ml组成反馈闭环以控制所 述可调亮度模块20的第二输入端接收的电压与所述第三参考电压源Ref3的电压相等。
[0026] 所述档位控制单元根据设置的档位不同输出相应的信号，从而使第二输入端SEL 处于不同状态，比如第二输入端SEL开路、短路或是外接一负载，从而可以表征三种不同的 调光状态，每一调光状态对应一负载LED的亮度可调档位数。在本实施方式中，所述档位 控制单元可以采用一可变电阻器Rsel，通过调整阻值，以设置不同档位，从而使第二输入端 SEL处于不同状态。例如，调整可变电阻Rsel阻值大于500K欧姆至开路，可以设置档位控 制单元为4档。调整可变电阻Rsel阻值小于20K欧姆至短路，可以设置档位控制单元为3 档。调整可变电阻Rsel阻值在预设范围内（比如小于300K欧姆、大于50K欧姆)，可以设置 档位控制单元为2档。
[0027] 所述第一 M0S晶体管Ml的漏极电学连接所述电流镜27的输入端；从而所述档位 控制单元上的电流通过第二输入端SEL流经Ml和电流镜27,电流镜27上的电流和所述档 位控制单元上的电流成比例关系。所述第三状态检测比较器CP3的输入端电学连接所述 电流镜27的第一输出端以及一第一负载电流源Isl，所述第三状态检测比较器CP3的输出 端电学连接至所述状态机22,以根据第二输入端SEL接收的档位控制信号输出一第三状态 信号Vctl3至所述状态机22。所述第四状态检测比较器CP4的输入端电学连接所述电流 镜27的第二输出端以及一第二负载电流源Is2,所述第四状态检测比较器CP4的输出端电 学连接至所述状态机22,以根据第二输入端SEL接收的档位控制信号输出一第四状态信号 Vctl4至所述状态机22。所述状态机22根据第三、第四状态信号Vctl3、Vctl4控制负载 LED的亮度可调档位数，以实现对负载LED亮度的不同控制方式。根据第二输入端SEL所处 的状态所表征的三种负载LED不同亮度控制方式如表1所示。
[0028]
【权利要求】
1. 一种可调亮度模块，其特征在于，包括：一第一状态检测比较器、一第二状态检测比 较器、一状态机、一峰值电流比较器、一驱动器以及一功率开关； 所述第一状态检测比较器的负输入端通过一分压单元电学连接所述可调亮度模块的 第一输入端，所述第一状态检测比较器的输出端电学连接至所述状态机，所述第一状态检 测比较器通过所述第一输入端接收一第一电压信号并与一第一参考电压信号比较后输出 第一状态信号至所述状态机； 所述第二状态检测比较器的正输入端通过所述分压单元电学连接所述第一输入端，所 述第二状态检测比较器的输出端电学连接至所述状态机，所述第二状态检测比较器通过所 述第一输入端接收所述第一电压信号并与一第二参考电压信号比较后输出第二状态信号 至所述状态机，其中所述第二参考电压信号的电压大于所述第一参考电压信号的电压； 所述峰值电流比较器的负输入端电学连接所述状态机，以接收所述状态机根据所述第 一状态信号以及第二状态信号输出的一调光信号，所述峰值电流比较器的正输入端电学连 接所述功率开关的源极以及一外部检测单元，所述峰值电流比较器的输出端电学连接所述 状态机，所述峰值电流比较器通过所述检测单元接收一检测电压信号并与所述调光信号比 较后输出第三状态信号至所述状态机； 所述状态机通过所述驱动器电学连接至所述功率开关的栅极，所述功率开关的源极为 所述可调亮度模块的输出端，所述功率开关的漏极电学连接外部输入电源，所述状态机根 据第一、第二状态信号输出一控制信号控制所述功率开关的开通或关断，以及根据所述第 三状态信号控制流过所述功率开关的电流峰值，从而通过所述功率开关控制负载LED工作 于不同的亮度。
2. 根据权利要求1所述的可调亮度模块，其特征在于，所述可调亮度模块进一步包括 一调光控制单元，所述调光控制单元的输入端电学连接所述状态机，输出端电学连接所述 峰值电流比较器的负输入端，所述调光控制单元接收所述调光信号并与一基准电压相运 算，输出一控制电压信号至所述峰值电流比较器，所述峰值电流比较器将所述检测电压信 号与所述控制电压信号比较后输出第三状态信号至所述状态机。
3. 根据权利要求1所述的可调亮度模块，其特征在于，所述可调亮度模块进一步包括 一运算放大器、一第一 MOS晶体管、一电流镜、一第三状态检测比较器以及一第四状态检测 比较器；所述运算放大器的负输入端为所述可调亮度模块的第二输入端，电学连接一外 部档位控制单元以接收一档位控制信号，所述运算放大器的负输入端同时电学连接所述 第一 MOS晶体管的源极，所述运算放大器的正输入端电学连接一第三参考电压源，所述运 算放大器和所述第一 MOS晶体管组成反馈闭环以控制所述可调亮度模块的第二输入端接 收的电压与所述第三参考电压源的电压相等；所述第一 MOS晶体管的漏极电学连接所述 电流镜的输入端；所述第三状态检测比较器的输入端电学连接所述电流镜的第一输出端 以及一第一负载电流源，所述第三状态检测比较器的输出端电学连接至所述状态机，以根 据所述可调亮度模块的第二输入端接收的档位控制信号输出一第三状态信号至所述状态 机；所述第四状态检测比较器的输入端电学连接所述电流镜的第二输出端以及一第二负 载电流源，所述第四状态检测比较器的输出端电学连接至所述状态机，以根据所述可调亮 度模块的第二输入端接收的档位控制信号输出一第四状态信号至所述状态机；所述状态 机根据第三、第四状态信号控制负载LED的亮度可调档位数。
4. 根据权利要求3所述的可调亮度模块，其特征在于，所述电流镜由一第二MOS晶体 管、一第三M0S晶体管以及一第四M0S晶体管组成，第二、第三、第四M0S晶体管的源极相连 接；所述第二M0S晶体管的漏极以及栅极相连作为所述电流镜的输入端电学连接所述第 一 M0S晶体管的漏极；所述第三M0S晶体管的栅极电学连接所述第二M0S晶体管的栅极 同时电学连接所述第一 M0S晶体管的漏极，所述第三M0S晶体管的漏极作为所述电流镜的 第一输出端电学连接所述第三状态检测比较器的输入端以及第一负载电流源；所述第四 M0S晶体管的栅极电学连接所述第三M0S晶体管的栅极同时电学连接所述第一 M0S晶体管 的漏极，所述第四M0S晶体管的漏极作为所述电流镜的第二输出端电学连接所述第四状态 检测比较器的输入端以及第二负载电流源。
5. -种可调亮度的LED驱动系统，包括一整流单元、一启动单元以及一储能单元，其特 征在于，还包括一电源输入开关以及一权利要求1所述的可调亮度模块； 所述电源输入开关一端电学连接交流电源，另一端电学连接所述整流单元的一输入 端，所述整流单元的另一输入端电学连接所述交流电源，所述整流单元的两个输出端并联 一输入电容； 所述启动单元一端与所述整流单元相连，另一端电学连接所述可调亮度模块的第一输 入端，所述可调亮度模块的第一状态检测比较器以及所述第二状态检测比较器分别通过所 述第一输入端接收一第一电压信号，通过所述电源输入开关的开通或关断控制所述第一输 入端接收不同电压值的所述第一电压信号； 所述可调亮度模块的输出端通过一外部检测单元电学连接所述可调亮度模块的参考 地端，所述储能单元一端电学连接所述参考地端，另一端电学连接负载LED; 所述可调亮度模块的状态机根据第一、第二状态信号输出一控制信号控制所述功率开 关的开通或关断，以及根据所述第三状态信号控制流过所述功率开关的电流峰值，从而通 过所述功率开关控制所述负载LED工作于不同的亮度。
6. 根据权利要求5所述的可调亮度的LED驱动系统，其特征在于，所述储能单元包括一 电感、一输出电容以及一续流二极管；所述电感一端电学连接所述参考地端，同时通过所 述续流二极管接地，所述电感另一端电学连接负载LED，同时通过所述输出电容接地。
7. 根据权利要求5所述的可调亮度的LED驱动系统，其特征在于，所述可调亮度模块进 一步包括一调光控制单元，所述调光控制单元的输入端电学连接所述状态机，输出端电学 连接所述峰值电流比较器的负输入端，所述调光控制单元接收所述调光信号并与一基准电 压相比较，输出一控制电压信号至所述峰值电流比较器，所述峰值电流比较器将所述检测 电压信号与所述控制电压信号比较后输出第三状态信号至所述状态机。
8. 根据权利要求5所述的可调亮度的LED驱动系统，其特征在于，所述可调亮度模块 进一步包括一运算放大器、一第一 M0S晶体管、一电流镜、一第三状态检测比较器以及一第 四状态检测比较器；所述运算放大器的负输入端为所述可调亮度模块的第二输入端，电 学连接一外部档位控制单元以接收一档位控制信号，所述运算放大器的负输入端同时电学 连接所述第一 M0S晶体管的源极，所述运算放大器的正输入端电学连接一第三参考电压 源，所述运算放大器和所述第一 M0S晶体管组成反馈闭环以控制所述可调亮度模块的第二 输入端接收的电压与所述第三参考电压源的电压相等；所述第一 M0S晶体管的漏极电学 连接所述电流镜的输入端；所述第三状态检测比较器的输入端电学连接所述电流镜的第 一输出端以及一第一负载电流源，所述第三状态检测比较器的输出端电学连接至所述状态 机，以根据所述可调亮度模块的第二输入端接收的档位控制信号输出一第三状态信号至所 述状态机；所述第四状态检测比较器的输入端电学连接所述电流镜的第二输出端以及一 第二负载电流源，所述第四状态检测比较器的输出端电学连接至所述状态机，以根据所述 可调亮度模块的第二输入端接收的档位控制信号输出一第四状态信号至所述状态机；所 述状态机根据第三、第四状态信号控制负载LED的亮度可调档位数。
9. 根据权利要求8所述的可调亮度的LED驱动系统，其特征在于，所述电流镜由一第二 MOS晶体管、一第三MOS晶体管以及一第四MOS晶体管组成，第二、第三、第四MOS晶体管的 源极相连接；所述第二MOS晶体管的漏极以及栅极相连作为所述电流镜的输入端电学连 接所述第一MOS晶体管的漏极；所述第三MOS晶体管的栅极电学连接所述第二MOS晶体管 的栅极同时电学连接所述第一 MOS晶体管的漏极，所述第三MOS晶体管的漏极作为所述电 流镜的第一输出端电学连接所述第三状态检测比较器的输入端以及第一负载电流源；所 述第四MOS晶体管的栅极电学连接所述第三MOS晶体管的栅极同时电学连接所述第一 MOS 晶体管的漏极，所述第四MOS晶体管的漏极作为所述电流镜的第二输出端电学连接所述第 四状态检测比较器的输入端以及第二负载电流源。
10. 根据权利要求8所述的可调亮度的LED驱动系统，其特征在于，所述档位控制单元 为一可变电阻器。
【文档编号】H05B37/02GK204090231SQ201420476815
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】杜磊, 孙顺根, 于得水 申请人:上海晶丰明源半导体有限公司