Led驱动装置及用于其中的半导体芯片的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了LED驱动装置以及用于其中的半导体芯片。该LED驱动装置包括：整流桥，具有输出端，在输出端提供直流母线电压；母线电容器，耦接在整流桥的输出端与参考地之间；储能元件，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至整流桥的输出端；第一开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至储能元件的第二端；第二开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端，第二端耦接至参考地；泄放电路，耦接在第一开关管的第二端与参考地之间，为母线电容器提供泄放电流；续流开关管，耦接在储能元件与LED之间；以及输出电容器，与LED并联。
【专利说明】LED驱动装置及用于其中的半导体芯片
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子电路，特别地，涉及LED驱动装置及用于其中的半导体芯片。
【背景技术】
[0002]如今，以LED (发光二极管)取代传统的白炽灯已成为照明技术发展的一个主要趋势，然而如何使LED驱动装置与传统应用中的调光器兼容是一个难题。
[0003]常用的调光器有两种:前切调光器(leading edge dimmer)和后切调光器(trailing edge dimmer)。在某些情况下，调光器会被拆除，此时LED驱动装置并不连接至任何调光器。也就是说，存在三种不同的调光情况:前切调光、后切调光和无调光。由于各调光情况的工作原理截然不同，如果LED驱动装置不能区分这些调光情况并根据需要工作于不同的模式，它将不能很好地实现与调光器的兼容。
[0004]以WO 2005/115058号专利公开的LED驱动装置为例，如图1所示，耦接在整流桥BRl输出端之间的假负载40被用于提供泄放电流，以保证调光器的正常工作。然而，由于图1所示的LED驱动装置无法区分不同的调光情况，即使在无调光器的情况下，假负载40仍将持续消耗能量，这无疑会影响LED驱动装置的工作效率。此外，假负载40耦接于整流桥BRl的输出端之间，需要承受高压，高压器件的成本高且不易于集成。
实用新型内容
[0005]考虑到现有技术中的一个问题或者多个问题，提出了一种简单高效的LED驱动装置及用于其中的半导体芯片。
[0006]依据本实用新型实施例提出的一种LED驱动装置，包括:整流桥，具有输出端，在输出端提供直流母线电压；母线电容器，耦接在整流桥的输出端与参考地之间；储能元件，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至整流桥的输出端；第一开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至储能元件的第二端；第二开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端，第二端耦接至参考地；泄放电路，耦接在第一开关管的第二端与参考地之间，为母线电容器提供泄放电流；续流开关管，耦接在储能元件与LED之间；以及输出电容器，与LED并联。
[0007]在一个实施例中，泄放电路包括:泄放电流源，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端和第二开关管的第一端；以及泄放开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至泄放电流源的第二端，第二端耦接至参考地。
[0008]在一个实施例中，LED驱动装置还包括:电阻器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至整流桥的输出端；电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至电阻器的第二端和第一开关管的控制端，第二端耦接至参考地；以及齐纳二极管，具有阳极和阴极，其中阴极耦接至电容器的第一端，阳极耦接至参考地。
[0009]在一个实施例中，储能元件为变压器或电感器。
[0010]在一个实施例中，LED驱动装置还包括:电压采样电路，耦接至整流桥的输出端以接收直流母线电压，产生代表直流母线电压的电压采样信号；以及泄放控制电路，耦接至电压采样电路以接收电压采样信号，并基于电压采样信号产生泄放控制信号，以控制泄放电路。
[0011]在一个实施例中，LED驱动装置还包括:调光模式检测电路，具有输入端、第一输出端、第二输出端和第三输出端，其中输入端耦接至电压采样电路以接收电压采样信号，调光模式检测电路基于电压采样信号判断LED驱动装置是否连接至前切调光器或后切调光器，在第一输出端、第二输出端和第三输出端分别产生指示LED驱动装置工作模式的后切调光模式信号、前切调光模式信号和无调光模式信号；其中泄放控制电路还耦接至调光模式检测电路的第一输出端以接收后切调光模式信号，并基于后切调光模式信号，在后切调光模式下将泄放电路使能，在前切调光模式和无调光模式下将泄放电路无效。
[0012]在一个实施例中，LED驱动装置还包括:第三开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端和第二开关管的第一端；二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至第三开关管的第二端；以及供电电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至二极管的阴极，第二端耦接至参考地。
[0013]依据本实用新型实施例提出的一种LED驱动装置，包括:整流桥，具有输出端，在输出端提供直流母线电压；母线电容器，耦接在整流桥的输出端与参考地之间；具有初级绕组和次级绕组的变压器，其中初级绕组和次级绕组均具有第一端和第二端，初级绕组的第一端耦接至整流桥的输出端以接收直流母线电压；第一开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至变压器初级绕组的第二端；第二开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端，第二端耦接至参考地；泄放电路，耦接在第一开关管的第二端与参考地之间，为母线电容器提供泄放电流；续流开关管，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至变压器次级绕组的第一端，第二端耦接至LED ;以及输出电容器，耦接在续流开关管的第二端和变压器次级绕组的第二端之间。
[0014]在一个实施例中，泄放电路包括:泄放电流源，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端和第二开关管的第一端；以及泄放开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至泄放电流源的第二端，第二端耦接至参考地。
[0015]在一个实施例中，LED驱动装置还包括:第三开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端和第二开关管的第一端；二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至第三开关管的第二端；以及供电电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至二极管的阴极，第二端耦接至参考地。
[0016]依据本实用新型实施例提出的一种LED驱动装置，包括:整流桥，具有输出端，在输出端提供直流母线电压；母线电容器，耦接在整流桥的输出端与参考地之间；电感器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至整流桥的输出端以接收直流母线电压；第一开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至电感器的第二端；第二开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端，第二端耦接至参考地；泄放电路，耦接在第一开关管的第二端与参考地之间，为母线电容器提供泄放电流；续流开关管，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至电感器的第二端，第二端耦接至LED ;以及输出电容器，耦接在续流开关管的第二端和电感器的第一端之间。
[0017]在一个实施例中，泄放电路包括:泄放电流源，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端和第二开关管的第一端；以及泄放开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至泄放电流源的第二端，第二端耦接至参考地。
[0018]在一个实施例中，LED驱动装置还包括:第三开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端和第二开关管的第一端；二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至第三开关管的第二端；以及供电电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至二极管的阴极，第二端耦接至参考地。
[0019]依据本实用新型实施例提出的一种用于LED驱动装置的半导体芯片，该LED驱动装置包括提供直流母线电压的整流桥、耦接在整流桥输出端与参考地之间的母线电容器、耦接至整流桥输出端的储能元件以及漏极耦接至储能元件的第一开关管，其特征在于，该半导体芯片包括:第二开关管，其漏极耦接至第一开关管的源极，第二端耦接至参考地；以及泄放电路，耦接在第一开关管的源极与参考地之间，为母线电容器提供泄放电流。
[0020]在一个实施例中，泄放电路包括:泄放电流源，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一开关管的源极和第二开关管的漏极；以及泄放开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至泄放电流源的第二端，第二端耦接至参考地。
[0021]在一个实施例中，LED驱动装置还包括:电阻器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至整流桥的输出端；电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至电阻器的第二端和第一开关管的栅极，第二端耦接至参考地；以及齐纳二极管，具有阳极和阴极，其中阴极耦接至电容器的第一端，阳极耦接至参考地。
[0022]在一个实施例中，储能元件为变压器或电感器。
[0023]在一个实施例中，半导体芯片还包括:泄放控制电路，接收代表直流母线电压的电压采样信号，并基于电压采样信号产生泄放控制信号，以控制泄放电路。
[0024]在一个实施例中，半导体芯片还包括:调光模式检测电路，具有输入端、第一输出端、第二输出端和第三输出端，其中输入端耦接至电压采样电路以接收电压采样信号，调光模式检测电路基于电压采样信号判断LED驱动装置是否连接至前切调光器或后切调光器，在第一输出端、第二输出端和第三输出端分别产生指示LED驱动装置工作模式的后切调光模式信号、前切调光模式信号和无调光模式信号；其中泄放控制电路还耦接至调光模式检测电路的第一输出端以接收后切调光模式信号，并基于后切调光模式信号，在后切调光模式下将泄放电路使能，在前切调光模式和无调光模式下将泄放电路无效。
[0025]在一个实施例中，半导体芯片还包括:第三开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一开关管的源极和第二开关管的漏极；以及二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至第三开关管的第二端，阴极耦接至为半导体芯片提供供电电压的供电电容器。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1示出现有的LED驱动装置；
[0027]图2为根据本实用新型实施例的LED驱动装置100的示意性框图；
[0028]图3A为根据本实用新型实施例的图1所示LED驱动装置100在连接至前切调光器时的波形图；
[0029]图3B为图3A所示电压采样信号Vmult的局部放大图；
[0030]图4A为根据本实用新型实施例的图1所示LED驱动装置100在连接至后切调光器时的波形图；
[0031]图4B为图3A所示电压采样信号Vmult的局部放大图；
[0032]图5为根据本实用新型实施例的图1所示LED驱动装置100在未连接至调光器时的波形图；
[0033]图6为根据本实用新型实施例的图1所示LED驱动装置100的工作流程图；
[0034]图7为根据本实用新型实施例的用于LED驱动装置的控制器的示意性电路图；
[0035]图8为根据本实用新型实施例的图6所示控制器在LED驱动装置连接至前切调光器时的波形图；
[0036]图9为根据本实用新型实施例的图6所示控制器在LED驱动装置连接至后切调光器时的波形图；
[0037]图10为根据本实用新型实施例的图6所示控制器在LED驱动装置未连接至调光器时的波形图；
[0038]图11为根据本实用新型实施例的LED驱动装置1000的示意性框图；
[0039]图12为根据本实用新型实施例的LED驱动装置2000的示意性框图；
[0040]图13为根据本实用新型实施例的LED驱动装置3000的示意性框图。
【具体实施方式】
[0041]下面将详细描述本实用新型的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本实用新型。在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是:不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的电路、材料或方法。
[0042]在整个说明书中，对“ 一个实施例”、“实施例”、“ 一个示例”或“示例”的提及意味着:结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
[0043]图2为根据本实用新型实施例的LED驱动装置100的示意性框图。该LED驱动装置100包括整流桥、母线电容器Cbus、电压采样电路101、泄放电路102、开关变换器103、泄放控制电路104、调光模式检测电路105以及开关控制电路106。整流桥接收电压Vdim，在输出端提供直流母线电压Vbus。母线电容器Cbus耦接在整流桥的输出端与参考地之间。在一些实施例中，电压Vdim为交流输入电压Vac经调光器切相后产生的电压。在另一些实施例中，调光器被移除，电压Vdim与交流输入电压Vac相等。
[0044]电压采样电路101耦接至整流桥的输出端，采样直流母线电压Vbus，并产生代表直流母线电压Vbus的电压采样信号Vmult。在图2所示的实施例中，电压采样电路101包括由电阻器Rl和R2组成的电阻分压器。泄放电路102耦接至母线电容器Cbus，为母线电容器Cbus提供泄放电流。泄放电路102可以保证后切调光器在连接至LED驱动装置时能正常工作。开关变换器103耦接至整流桥的输出端，将直流母线电压Vbus转换为驱动信号以驱动LED。尽管图2中仅示出三个串联的LED，但本领域技术人员可知，LED驱动装置100可驱动包含任意数目LED的LED串，也可驱动多个并联连接的LED串。
[0045]泄放控制电路104耦接至电压采样电路101以接收电压采样信号Vmult，并基于电压采样信号Vmult产生泄放控制信号BLCTRL，以控制泄放电路102。在图2所示的实施例中，泄放电路102与母线电容器Cbus并联，包括串联连接的泄放电阻器Rb和泄放开关管Sb，泄放控制信号BLCTRL被提供至泄放开关管Sb的控制端。
[0046]调光模式检测电路105耦接至电压采样电路101以接收电压采样信号Vmult，基于电压采样信号Vmult判断LED驱动装置是否连接至前切调光器、后切调光器，或者根本未连接至调光器，并产生指示LED驱动装置工作模式的前切调光模式信号MODE_L、后切调光模式信号MODE_T和无调光模式信号MODE_N。调光模式检测电路105将电压采样信号Vmult自第二阈值电压Vth2增大至第一阈值电压Vthl所需的上升时间tr与第一时间阈值TTHl比较，以判断LED驱动装置是否连接至前切调光器，并将电压采样信号Vmult自第三阈值电压Vth3减小至第四阈值电压Vth4所需的下降时间tf与第二时间阈值TTH2进行比较，以判断LED驱动装置是否连接至后切调光器。若调光模式检测电路105在预设时长内，均未检测到LED驱动装置连接至前切调光器或后切调光器，则判断LED驱动装置未连接至调光器。
[0047]开关控制电路106电耦接至调光模式检测电路105，基于后切调光模式信号MODE_T、前切调光模式信号MODE_L和无调光模式信号MODE_N产生开关控制信号LEDCTRL，以控制开关变换器103。
[0048]在一些实施例中，为了减小功耗，泄放控制电路104还耦接至调光模式检测电路105以接收后切调光模式信号MODE_T，并基于后切调光模式信号MODE_T，在后切调光模式下将泄放电路102使能，在前切调光模式和无调光模式下将泄放电路102无效。在一个实施例中，在后切调光模式下，泄放控制电路104在电压采样信号Vmult减小至第三阈值电压Vth3时为母线电容器Cbus提供泄放电流，直至电压采样信号Vmult达到第四阈值电压Vth40
[0049]下面将结合图3A至图5对LED驱动装置100的调光模式检测作进一步说明。
[0050]图3A为根据本实用新型实施例的图2所示LED驱动装置100在连接至前切调光器时的波形图。图3B为图3A所示电压采样信号Vmult的局部放大图。如图3B所示，在前切调光器的作用下，电压采样信号Vmult具有一个相位随调光深度变化而变化的上升沿。与后切调光或无调光情形相比，前切调光下电压采样信号Vmult的上升速度要快得多。调光模式检测电路105计算电压采样信号Vmult从第二阈值电压Vth2上升至第一阈值电压Vthl所需的上升时间tr，并将上升时间tr与第一时间阈值TTHl进行比较，以判断LED驱动装置100是否连接至前切调光器。在一个实施例中，若上升时间tr小于第一时间阈值TTHl，则调光模式检测电路105判断LED驱动装置100连接至前切调光器，并使LED驱动装置100工作于前切调光模式。
[0051]图4A为根据本实用新型实施例的图2所示LED驱动装置100在连接至后切调光器时的波形图。图4B为图4A所不电压米样信号Vmult的局部放大图。如图4A所不，后切调光器在交流输入电压Vac过零时导通，在可控延时后关断。在后切调光器关断后，由于母线电容器Cbus的存在，直流母线电压Vbus缓慢下降，电压采样信号Vmult也缓慢下降。当电压采样信号Vmult减小至第三阈值电压Vth3时，泄放控制电路104将泄放开关管Sb导通，从而为母线电容器Cbus提供泄放电流，直至电压采样信号Vmult减小至第四阈值电压Vth4o电压采样信号Vmult在泄放电流的作用下快速下降。而对于前切调光或者无调光情形而言(参见图4B)，即使有泄放电流流过母线电容器Cbus，电压采样信号Vmult的下降速度仍然要慢得多。调光模式检测电路105计算电压采样信号Vmult从第三阈值电压Vth3下降至第四阈值电压Vth4所需的下降时间tf，并将下降时间tf与第二时间阈值TTH2进行比较，以判断LED驱动装置100是否连接至后切调光器。在一个实施例中，若下降时间tf小于第二时间阈值TTH2，则调光模式检测电路105判断LED驱动装置100连接至后切调光器，并使LED驱动装置100工作于后切调光模式。
[0052]图5为根据本实用新型实施例的图2所示LED驱动装置100在未连接至调光器时的波形图。如图5所示，当LED驱动装置100未连接至调光器时，电压Vdim等于交流输入电压Vac。电压采样信号Vmult为整流后的正弦波，其上升与下降均平滑而缓慢。调光模式检测电路105若在预设时长内，均未检测到LED驱动装置连接至前切调光器或后切调光器，例如，未检测到电压采样信号Vmult的上升时间tr小于第一时间阈值TTHl或下降时间tf小于第二时间阈值TTH2，则判断LED驱动装置未连接至调光器，并使LED驱动装置100工作于无调光模式。
[0053]图6为根据本实用新型一实施例的图2所示LED驱动装置100的工作流程图，包括步骤S501?S507。
[0054]在步骤S501，LED驱动装置启动。
[0055]在步骤S502，进入后切调光模式并使能泄放电路102。
[0056]在步骤S503，将电压采样信号Vmult的上升时间tr与第一时间阈值TTHl进行比较，以判断LED驱动装置是否连接至前切调光器。若LED驱动装置连接至前切调光器，则进入步骤S504，否则进入步骤S505。在一个实施例中，若上升时间tr小于第一时间阈值TTH1，则判断LED驱动装置连接至前切调光器。在另一个实施例中，若上升时间tr在连续多个(例如连续4个)母线周期内均小于第一时间阈值TTH1，方判断LED驱动装置连接至前切调光器。其中，母线周期是指直流母线电压Vbus的周期，等于交流输入电压Vac周期的一半。
[0057]在步骤S504，进入前切调光模式，并无效泄放电路。
[0058]在步骤S505，将电压采样信号Vmult的下降时间tf与第二时间阈值TTH2进行比较，以判断LED驱动装置是否连接至后切调光器。若是，则至步骤S506，否则至步骤S507。在一个实施例中，若下降时间tf小于第二时间阈值TTH2，则判断LED驱动装置连接至后切调光器。
[0059]在步骤S506，保持后切调光模式，并保持泄放电路102被使能。
[0060]在步骤S507，判断自启动起，是否已到达预设时长(例如32个母线周期)，是，则至步骤S508，否则至步骤S503。
[0061]在步骤S508，进入无调光模式，并无效泄放电路102。
[0062]图7为根据本实用新型实施例的用于LED驱动装置的控制器的示意性电路图。其中调光模式检测电路605包括比较器COMl?COM4、第一计时比较电路6051、第二计时比较电路6052以及模式信号产生电路6053。第一比较器COMl具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收电压采样信号Vmult，第二输入端接收第一阈值电压Vthl。第一比较器COMl将电压米样信号Vmult与第一阈值电压Vthl进行比较，在输出端产生第一比较信号COl。第二比较器COM2具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收电压采样信号Vmult，第二输入端接收第二阈值电压Vth2。第二比较器COM2将电压采样信号Vmult与第二阈值电压Vth2进行比较，在输出端产生第二比较信号C02。
[0063]第一计时比较电路6051具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至第一比较器COMl的输出端以接收第一比较信号COl，第二输入端耦接至第二比较器COM2的输出端以接收第二比较信号C02。第一计时比较电路6051基于第一比较信号COl和第二比较信号C02，计算电压采样信号Vmult的上升时间tr，并将上升时间tr与第一时间阈值TTHl进行比较，在输出端产生前切检测信号LD。
[0064]第三比较器COM3具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收第三阈值电压Vth3，第二输入端接收电压采样信号Vmult。第三比较器COM3将电压采样信号Vmult与第三阈值电压Vth3进行比较，在输出端产生第三比较信号C03。第四比较器COM4具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收第四阈值电压Vth4，第二输入端接收电压采样信号Vmult。第四比较器COM4将电压采样信号Vmult与第四阈值电压Vth4进行比较，在输出端产生第四比较信号C04。
[0065]第二计时比较电路6052具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至第三比较器COM3的输出端以接收第三比较信号C03，第二输入端耦接至第四比较器COM4的输出端以接收第四比较信号C04。第二计时比较电路6052基于第三比较信号C03和第四比较信号C04，计算电压采样信号Vmult的下降时间tf，并将下降时间tf与第二时间阈值TTH2进行比较，在输出端产生后切检测信号TD。
[0066]模式信号产生电路6053具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第一输出端、第二输出端和第三输出端，其中第一输入端接收启动信号INT，第二输入端耦接至第一计时比较电路6051的输出端以接收前切检测信号LD，第三输入端耦接至第二计时比较电路6052的输出端以接收后切检测信号TD。模式信号产生电路6053基于启动信号INT、前切检测信号LD和后切检测信号TD，在第一输出端、第二输出端和第三输出端分别产生后切调光模式信号M0DE_T、前切调光模式信号M0DE_L和无调光模式信号M0DE_N。
[0067]泄放控制电路604具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，其中第一输入端耦接至第三比较器COM3的输出端以接收第三比较信号C03，第二输入端耦接至第四比较器COM4的输出端以接收第四比较信号C04，第三输入端耦接至模式信号产生电路6053的第一输出端以接收后切调光模式信号M0DE_T。泄放控制电路604基于第三比较信号C03、第四比较信号C04和后切调光模式信号M0DE_T，在输出端产生泄放控制信号BLCTRL。在图7所示的实施例中，泄放控制电路包括触发器FFl以及与门ANDl。触发器FFl具有置位端S、复位端R和输出端Q，其中置位端S耦接至第三比较器COM3的输出端以接收第三比较信号C03，复位端R耦接至第四比较器COM4的输出端以接收第四比较信号C04。与门ANDl具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端親接至触发器FFl的输出端Q，第二输入端親接至模式信号产生电路6053的第一输出端以接收后切调光模式信号MODE_T，输出端提供调光控制信号BLCTRL。
[0068]开关控制电路606电親接至模式信号产生电路6053，基于后切调光模式信号MODE_T、前切调光模式信号MODE_L和无调光模式信号MODE_N产生开关控制信号LEDCTRL。
[0069]图8为根据本实用新型实施例的图7所示控制器在LED驱动装置连接至前切调光器时的波形图。如图8所示，在LED驱动装置刚启动时，在启动信号INT的作用下，后切调光模式信号MODE_T为高电平，前切调光模式信号MODE_L和无调光模式信号MODE_N均为低电平，LED驱动装置工作于后切调光模式。当模式信号产生电路6053基于前切检测信号LD,检测到电压采样信号Vmult的上升时间tr在连续4个母线周期内均小于第一时间阈值TTHl时，前切调光模式信号MODE_L变为高电平，后切调光模式信号MODE_I^P无调光模式信号MODE_N变为低电平，LED驱动装置进入前切调光模式。
[0070]图9为根据本实用新型实施例的图7所示控制器在LED驱动装置连接至后切调光器时的波形图。如图9所示，在LED驱动装置刚启动时，在启动信号INT的作用下，后切调光模式信号MODE_T为高电平，前切调光模式信号MODE_L和无调光模式信号MODE_N均为低电平，LED驱动装置工作于后切调光模式。由于电压采样信号Vmult的下降时间tf小于第二时间阈值TTH2，在后切检测信号TD的作用下，后切调光模式信号MODE_T保持高电平，前切调光模式信号MODE_L和无调光模式信号MODE_N保持低电平，LED驱动装置持续工作于后切调光模式。
[0071]图10为根据本实用新型实施例的图7所示控制器在LED驱动装置未连接至调光器时的波形图。如图10所示，在LED驱动装置刚启动时，在启动信号INT的作用下，后切调光模式信号MODE_T为高电平，前切调光模式信号MODE_L和无调光模式信号MODE_N均为低电平，LED驱动装置工作于后切调光模式。在32个母线周期结束后，由于未检测到前切调光器，也未检测到后切调光器，无调光模式信号MODE_N变为高电平，前切调光模式信号MODE_L和后切调光模式信号MODE_T均为低电平，LED驱动装置进入无调光模式。
[0072]图11为根据本实用新型实施例的LED驱动装置1000的示意性框图。如图11所示，开关变换器采用反激拓扑结构，包括变压器Tl、开关管S1、S2、二极管Dl以及输出电容器Cout。变压器Tl具有初级绕组和次级绕组，其中初级绕组和次级绕组均具有第一端和第二端，初级绕组的第一端耦接至整流桥的输出端以接收直流母线电压Vbus。第一开关管SI具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至变压器初级绕组的第二端。第二开关管S2具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一开关管SI的第二端，第二端耦接至参考地，控制端耦接开关控制电路1006以接收开关控制信号LEDCTRL。
[0073]二极管Dl具有阳极和阴极，其中阳极耦接至变压器次级绕组的第一端。输出电容器Cout耦接在二极管Dl的阴极与变压器次级绕组的第二端之间。虽然图11所示的实施例将二极管Dl用作续流开关管来对流过变压器Tl的电流进行续流，但本领域技术人员可知，二极管Dl也可由其他可控开关管(例如M0SFET)代替。
[0074]泄放电路1002包括泄放电流源Ib和泄放开关管Sb。泄放电流源Ib具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一开关管SI的第二端和第二开关管S2的第一端。泄放开关管Sb具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至泄放电流源Ib的第二端，第二端耦接至参考地，控制端耦接至泄放控制电路1004以接收泄放控制信号BLCTRL。
[0075]在一个实施例中，图11所示的开关变换器1000还包括电阻器R3、电容器Cl和齐纳二极管ZD1。电阻器R3具有第一端和第二端，其中第一端耦接至整流桥的输出端和变压器初级绕组的第一端。电容器Cl具有第一端和第二端，其中第一端耦接至电阻器R3的第二端和第一开关管SI的控制端，第二端耦接至参考地。齐纳二极管ZDl具有阳极和阴极，其中阴极耦接至电容器Cl的第一端，阳极耦接至参考地。
[0076]泄放开关管Sb和第二开关管S2耦接在第一开关管SI和参考地之间，无需承受高电压。因此，在一些实施例中，泄放电路1002、泄放控制电路1004、调光模式检测电路1005、开关控制电路1006和第二开关管S2被制作在同一半导体芯片上。
[0077]上述泄放电路的连接方式并不局限于图11所示的实施例。本领域技术人员可以理解，如图12所示，耦接在第一开关管与地之间的泄放电路可以单独应用，而无需与调光检测电路等配合使用。
[0078]尽管图11和12所示的开关变换器均采用反激拓扑结构，但本实用新型并不局限于反激变换器，而同样适用于其他合适的拓扑结构，例如，图13所示的升降压变换器。除了泄放电路之外，图13所示的开关变换器3000还包括耦接在第一开关管SI与地之间的供电电路，该供电电路包含串联连接的开关管S3、二极管D2与供电电容器C2。
[0079]虽然已参照几个典型实施例描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种LED驱动装置，其特征在于，包括: 整流桥，具有输出端，在输出端提供直流母线电压； 母线电容器，耦接在整流桥的输出端与参考地之间； 储能元件，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至整流桥的输出端； 第一开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至储能元件的第二端；第二开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端，第二端耦接至参考地； 泄放电路，耦接在第一开关管的第二端与参考地之间，为母线电容器提供泄放电流； 续流开关管，耦接在储能元件与LED之间；以及 输出电容器，与LED并联。
2.如权利要求1所述的LED驱动装置，其特征在于，泄放电路包括: 泄放电流源，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端和第二开关管的第一端；以及 泄放开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至泄放电流源的第二端，第二端耦接至参考地。
3.如权利要求1所述的LED驱动装置，其特征在于，还包括: 电阻器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至整流桥的输出端； 电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至电阻器的第二端和第一开关管的控制端，第二端耦接至参考地；以及 齐纳二极管，具有阳极和阴极，其中阴极耦接至电容器的第一端，阳极耦接至参考地。
4.如权利要求1所述的LED驱动装置，其特征在于，储能元件为变压器或电感器。
5.如权利要求1所述的LED驱动装置，其特征在于，还包括: 电压采样电路，耦接至整流桥的输出端以接收直流母线电压，产生代表直流母线电压的电压采样信号；以及 泄放控制电路，耦接至电压采样电路以接收电压采样信号，并基于电压采样信号产生泄放控制信号，以控制泄放电路。
6.如权利要求5所述的LED驱动装置，其特征在于，还包括: 调光模式检测电路，具有输入端、第一输出端、第二输出端和第三输出端，其中输入端耦接至电压采样电路以接收电压采样信号，调光模式检测电路基于电压采样信号判断LED驱动装置是否连接至前切调光器或后切调光器，在第一输出端、第二输出端和第三输出端分别产生指示LED驱动装置工作模式的后切调光模式信号、前切调光模式信号和无调光模式信号; 其中泄放控制电路还耦接至调光模式检测电路的第一输出端以接收后切调光模式信号，并基于后切调光模式信号，在后切调光模式下将泄放电路使能，在前切调光模式和无调光模式下将泄放电路无效。
7.如权利要求1所述的LED驱动装置，其特征在于，还包括: 第三开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端和第二开关管的第一端； 二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至第三开关管的第二端；以及 供电电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至二极管的阴极，第二端耦接至参考地。
8.一种LED驱动装置，其特征在于，包括: 整流桥，具有输出端，在输出端提供直流母线电压； 母线电容器，耦接在整流桥的输出端与参考地之间； 具有初级绕组和次级绕组的变压器，其中初级绕组和次级绕组均具有第一端和第二端，初级绕组的第一端耦接至整流桥的输出端以接收直流母线电压； 第一开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至变压器初级绕组的第二端； 第二开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端，第二端耦接至参考地； 泄放电路，耦接在第一开关管的第二端与参考地之间，为母线电容器提供泄放电流；续流开关管，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至变压器次级绕组的第一端，第二端耦接至LED;以及 输出电容器，耦接在续流开关管的第二端和变压器次级绕组的第二端之间。
9.如权利要求8所述的LED驱动装置，其特征在于，泄放电路包括: 泄放电流源，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端和第二开关管的第一端；以及 泄放开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至泄放电流源的第二端，第二端耦接至参考地。
10.如权利要求7所述的LED驱动装置，其特征在于，还包括: 第三开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端和第二开关管的第一端； 二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至第三开关管的第二端；以及供电电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至二极管的阴极，第二端耦接至参考地。
11.一种LED驱动装置，其特征在于，包括: 整流桥，具有输出端，在输出端提供直流母线电压； 母线电容器，耦接在整流桥的输出端与参考地之间； 电感器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至整流桥的输出端以接收直流母线电压； 第一开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至电感器的第二端； 第二开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端，第二端耦接至参考地； 泄放电路，耦接在第一开关管的第二端与参考地之间，为母线电容器提供泄放电流；续流开关管，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至电感器的第二端，第二端耦接至LED ；以及 输出电容器，耦接在续流开关管的第二端和电感器的第一端之间。
12.如权利要求11所述的LED驱动装置，其特征在于，泄放电路包括: 泄放电流源，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端和第二开关管的第一端；以及 泄放开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至泄放电流源的第二端，第二端耦接至参考地。
13.如权利要求11所述的LED驱动装置，其特征在于，还包括: 第三开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端和第二开关管的第一端； 二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至第三开关管的第二端；以及 供电电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至二极管的阴极，第二端耦接至参考地。
14.一种用于LED驱动装置的半导体芯片，该LED驱动装置包括提供直流母线电压的整流桥、耦接在整流桥输出端与参考地之间的母线电容器、耦接至整流桥输出端的储能元件以及漏极耦接至储能元件的第一开关管，其特征在于，该半导体芯片包括: 第二开关管，其漏极耦接至第一开关管的源极，第二端耦接至参考地；以及 泄放电路，耦接在第一开关管的源极与参考地之间，为母线电容器提供泄放电流。
15.如权利要求14所述的半导体芯片，其特征在于，泄放电路包括: 泄放电流源，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一开关管的源极和第二开关管的漏极；以及 泄放开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至泄放电流源的第二端，第二端耦接至参考地。
16.如权利要求14所述的半导体芯片，其特征在于，LED驱动装置还包括: 电阻器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至整流桥的输出端； 电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至电阻器的第二端和第一开关管的栅极，第二端耦接至参考地；以及 齐纳二极管，具有阳极和阴极，其中阴极耦接至电容器的第一端，阳极耦接至参考地。
17.如权利要求14所述的半导体芯片，其特征在于，储能元件为变压器或电感器。
18.如权利要求14所述的半导体芯片，其特征在于，还包括: 泄放控制电路，接收代表直流母线电压的电压采样信号，并基于电压采样信号产生泄放控制信号，以控制泄放电路。
19.如权利要求18所述的半导体芯片，其特征在于，还包括: 调光模式检测电路，具有输入端、第一输出端、第二输出端和第三输出端，其中输入端耦接至电压采样电路以接收电压采样信号，调光模式检测电路基于电压采样信号判断LED驱动装置是否连接至前切调光器或后切调光器，在第一输出端、第二输出端和第三输出端分别产生指示LED驱动装置工作模式的后切调光模式信号、前切调光模式信号和无调光模式信号; 其中泄放控制电路还耦接至调光模式检测电路的第一输出端以接收后切调光模式信号，并基于后切调光模式信号，在后切调光模式下将泄放电路使能，在前切调光模式和无调光模式下将泄放电路无效。
20.如权利要求14所述的半导体芯片，其特征在于，还包括: 第三开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一开关管的源极和第二开关管的漏极；以及 二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至第三开关管的第二端，阴极耦接至为半导体芯片提供供电电压的供电电容器。
【文档编号】H05B37/02GK204231732SQ201420802159
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】邝乃兴, 蔡家利, 冯林 申请人:成都芯源系统有限公司