一种线性LED驱动电路、电源开关检测方法及调光控制方法与流程

一种线性led驱动电路、电源开关检测方法及调光控制方法
技术领域
1.本发明属于led驱动领域，涉及一种线性led驱动电路、电源开关检测方法及调光控制方法。


背景技术：

2.在线性发光二极管(led)驱动开关调光的应用中，通过检测开关sw的动作来做分段式调光的切换，例如第一次开为100％亮度，然后迅速开关一次变为50％亮度，再次开关变为另一个设定的亮度或者循环第一次的亮度变化(或者控制多路led驱动就可以实现调色的功能)，其中，图1显示为一种能实现上述调光控制的led驱动电路。
3.随着企业资源规划系统(erp)标准的推行，led驱动在满足功率因数pf、谐波、效率等要求下还增加了对频闪的要求，对此线性led驱动也做了一些优化，如图2所示，显示为另一种led驱动电路，其增加二极管d1将去频闪电容co与输入母线电压ln隔离，防止开关关断后co剩余的电压干扰母线电压的检测，输入母线电压ln经过开关检测模块判断开关sw的开关状态，然后再控制led驱动模块进行开关调光或调色的处理。
4.在图2的应用中，如果开关sw有漏电，开关检测电压ln可能会无法下降到检测值，导致开关检测失效。其次开关sw在接通和关断瞬间会有一些打火现象，导致母线电压有比较大的抖动，也会导致开关检测的误动作，在多灯一起工作时就会出现工作模式不一致的问题。此外还需要一个额外的二极管d1做隔离，增加了系统成本。
5.因此，如何可靠地检测电源开关的开关状态并降低系统成本，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。


技术实现要素：

6.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种线性led驱动电路、电源开关检测方法及调光控制方法，用于解决现有技术中电源开关检测失败、误动作及系统成本较高的问题。
7.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种线性led驱动电路，包括：
8.电源输入模块，输入端串联一电源开关，用于提供直流母线电压；
9.供电模块，连接所述电源输入模块的输出端，用于提供工作电压；
10.至少一驱动模块，连接于所述电源输入模块的输出端，用于驱动led发光；
11.电源开关检测模块，连接所述驱动模块并包括加减法计数器，基于所述加减法计数器的加法溢出信号的持续时间判断所述电源开关的导通或关断情况以进行调光控制。
12.可选地，所述驱动模块包括至少一驱动子模块，所述驱动子模块包括led灯段、第一功率开关管、第一采样单元、参考电压产生单元及第一驱动单元，其中：
13.所述led灯段的正极连接所述电源输入模块的输出端，负极连接所述第一功率开关管的漏极，所述第一功率开关管的源极经由所述第一采样单元接地；
14.所述参考电压产生单元的输入端连接所述电源开关检测模块，输出端连接所述第
一驱动单元的第一输入端；
15.所述第一驱动单元的第二输入端连接所述第一功率开关管的源极，输出端连接所述第一功率开关管的栅极。
16.可选地，所述驱动模块包括多个所述驱动子模块，至少两个所述驱动子模块共用一所述参考电压产生单元。
17.可选地，所述电源开关检测模块还包括参数检测模块、计时模块及模式选择模块，其中：
18.所述参数检测模块连接所述驱动模块及所述加减法计数器，用于检测所述驱动模块的预设参数并控制所述加减法计数器进行加法或减法运算；
19.所述计时模块连接所述加减法计数器的计数溢出端以对所述加减法计数器的加法溢出信号的持续时间进行计时；
20.所述模式选择模块连接所述计时模块及所述参考电压产生模块，用于当加法溢出信号持续计时超过预设值时产生开关状态切换信号。
21.可选地，所述加减法计数器的计数溢出端还连接所述参考电压产生单元以根据溢出信号控制所述参考电压产生单元调整参考电压的值。
22.可选地，所述参数检测模块包括电压检测模块，所述电压检测模块连接所述led灯段的负极及所述加减法计数器，以基于所述led灯段的负极电压控制所述加减法计数器进行加法或减法运算。
23.可选地，所述电压检测模块还连接所述第一功率开关管的栅极及所述模式选择模块。
24.可选地，所述参数检测模块包括电流检测模块，所述源极电流检测模块连接所述第一功率开关管的源极及所述加减法计数器，以基于所述第一功率开关管的源极电流控制所述加减法计数器进行加法或减法运算。
25.可选地，所述线性led驱动电路还包括电解电容及充电电流控制模块，其中：
26.所述电解电容的上极板连接led灯串的正极，用于在所述母线电压小于所述电解电容上的电压时向所述led灯串放电；
27.所述充电电流控制模块连接所述加减法计数器、所述电源输入模块的输出端及所述电机电容的下极板，基于所述加减法计数器的控制信号及所述电源输入模块的输出电压调整所述电解电容的充放电电流。
28.可选地，所述充电电流控制模块包括母线电压检测模块、补偿电压产生电路、数模转换单元、第二驱动单元、第二功率开关管、第二采样单元及第三采样单元，其中：
29.所述母线电压检测模块连接所述电源输入模块的输出端以对所述母线电压进行检测；
30.所述第二驱动单元的第一输入端连接所述补偿电压产生电路，所述第二驱动单元的第二输入端连接所述母线电压检测模块的输出端，所述第二驱动单元的输出端连接所述第二功率开关管的栅极；
31.所述数模转换单元连接于所述补偿电压产生电路与所述加减法计数器之间；
32.所述第二功率开关管的漏极连接所述电解电容的下极板，源极经由所述第二采样单元与所述第二驱动单元的第二输入端连接，并经由所述第三采样单元接地。
33.本发明还提供一种线性led驱动电路的电源开关检测方法，包括：对加减法计数器的加法溢出信号的持续时间进行计时，当加减法计数器的加法溢出信号的持续时间超过预设值时，判定电源开关关断。
34.可选地，检测所述线性led驱动电路中led灯串的负极电压，当所述led灯串的负极电压高于预设值时，所述加减法计数器进行减法运算；当所述led灯串的负极电压低于预设值时，所述加减法计数器进行加法运算。
35.可选地，当所述加减法计数器进行减法运算时，降低所述线性led驱动电路中电解电容的充电电流；当所述加减法计数器进行加法运算时，增加所述电解电容的充电电流。
36.可选地，当所述加减法计数器产生加法计数溢出时，减小所述线性led驱动电路中参考电压产生单元提供的参考电压；当所述加减法计数器产生减法计数溢出时，提高所述线性led驱动电路中参考电压产生单元提供的参考电压。
37.本发明还提供一种线性led驱动电路的调光控制方法，采用如上任意一项所述的线性led驱动电路的电源开关检测方法检测电源开关的状态，当检测到电源开关关断时，产生开关状态切换信号，并记忆当前工作状态。
38.可选的，当所述线性led驱动电路中电解电容完全放电之前，若所述电源开关打开，电源接通后所述线性led驱动电路中led灯段切换进入下个工作状态；当所述电解电容完全放电后，对内部工作状态清零，再次上电时所述led灯段进入默认工作状态。
39.可选地，根据相应工作状态输出对应的参考电压以实现调光操作。
40.如上所述，本发明的线性led驱动电路、电源开关检测方法及调光控制方法通过加减法计数器溢出信号来做电源开关状态检测及led工作状态切换控制，当led灯段的负极电压低于一定值时加减法计数器产生加法溢出信号，降低基准，并对加法溢出信号进行计时来实现电源开关状态检测及led工作状态切换控制。本发明不受电源开关漏电及打火的影响，可以可靠的实现检测。经过降基准的处理，低输入电压时输出仍然无频闪，并仍能实现电源开关状态的检测和led工作状态的切换，避免了输入从高电压降低到低电压时会误触发的问题。系统外部无需增加任何元件，使系统最简化并降低系统成本。
附图说明
41.图1显示为一种能实现分段式调光切换的led驱动电路的示意图。
42.图2显示为一种能够防止电容剩余电压干扰母线电压检测的led驱动电路的示意图。
43.图3显示为一种不含隔离二极管的led驱动电路的示意图。
44.图4显示为本发明的线性led驱动电路的示意图。
45.图5显示为通过环路加减法计数器溢出信号来做电源开关检测及切换控制的一种工作流程图。
46.元件标号说明
[0047]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电源输入模块
[0048]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
供电模块
[0049]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动模块
[0050]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电源开关检测模块
[0051]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
充电电流控制模块
具体实施方式
[0052]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0053]
请参阅图3至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0054]
如图3所示，显示为一种led驱动电路，其改变检测方式，不再检测母线电压，而是通过开关管的漏极电压或电流来判断开关sw的动作方式来去掉隔离二极管，降低系统成本。在图3的应用中，开关sw关断后，母线hv电压会下降，导致outx电压也会下降，led无法恒流后csx电流也会同时减小，因此可以通过outx电压或csx电流来判断sw的开关状态。但是由于outx和csx必须设置一个阈值来判定，因此当输入电压比较低时正好维持在outx或csx的阈值附近时，就会导致误动作，如果低于阈值就会无法实现开关状态的切换，无法达到理想的工作状态。这种情况经常出现在较高的输入电压降到较低的输入电压时，如果outx电压或csx电流低于阈值时，此时就会切换进入下个工作状态，即使开关sw并没有被关断。本发明通过新的系统设计，基于所述加减法计数器的加法溢出信号的持续时间判断所述电源开关的导通或关断情况以进行调光控制，可以可靠地检测电源开关的开关状态并降低系统成本。下面通过具体的实施例来详述本发明的技术方案。
[0055]
实施例一
[0056]
请参阅图4，本实施例提供一种线性led驱动电路，包括电源输入模块1、供电模块2、至少一驱动模块3及电源开关检测模块4。
[0057]
具体的，所述电源输入模块1接收输入电源(ac输入)，将所述输入电源(ac输入)转化为直流母线电压hv，所述电源输入模块1的输入端串联一电源开关sw。
[0058]
作为示例，所述电源输入模块1的第一交流输入端连接零线，第二交流输入端经由所述电源开关sw连接相线。
[0059]
作为示例，所述电源输入模块1包括整流桥结构bd1及保险丝f1，所述整流桥结构bd1包括并联的两组二极管组，各二极管组包括串联的两个二极管，所述输入电源(ac输入)经所述保险丝f1后连接于各二极管组的两个二极管之间。所述母线电压hv为正弦电压整流后的整流电压。
[0060]
具体的，供电模块2连接所述电源输入模块1的输出端，基于所述母线电压hv为所述线性led驱动电路提供工作电压vdd。
[0061]
具体的，所述驱动模块3连接于所述电源输入模块1的输出端，用于驱动led发光。
[0062]
作为示例，所述驱动模块3包括至少一驱动子模块，所述驱动子模块包括led灯段、第一功率开关管、第一采样单元、参考电压产生单元及第一驱动单元，所述led灯段的正极连接所述电源输入模块的输出端，负极连接所述第一功率开关管的漏极，所述第一功率开
关管的源极经由所述第一采样单元接地；所述参考电压产生单元的输入端连接所述电源开关检测模块4，输出端连接所述第一驱动单元的第一输入端；所述第一驱动单元的第二输入端连接所述第一功率开关管的源极，输出端连接所述第一功率开关管的栅极。
[0063]
作为示例，所述第一采样单元包括但不限于采样电阻rcs，所述第一驱动单元包括但不限于运算放大器op。
[0064]
作为示例，当所述线性led驱动电路包括多个所述驱动子模块时，可至少有两个所述驱动子模块共用一所述参考电压产生单元。
[0065]
如图4所示，本实施例中，所述驱动模块3包括第一驱动子模块与第二驱动子模块，所述第一驱动子模块包括led灯段led1、功率开关管q1、采样单元rcs1、参考电压产生单元及驱动单元op1，其中，led灯段led1的正极连接所述电源输入模块1的输出端，负极连接功率开关管q1的漏极，功率开关管q1的源极经由采样单元rcs1接地；所述第二驱动子模块包括led灯段led2、功率开关管q2、采样单元rcs2、参考电压产生单元及驱动单元op2，其中，led灯段led2的正极连接所述电源输入模块1的输出端，负极连接功率开关管q2的漏极，功率开关管q2的源极经由采样单元rcs2接地。
[0066]
作为示例，所述第一驱动单元的正向输入端连接所述参考电压产生单元，反向输入短连接所述第一功率开关管的源极，在实际使用中，可通过增加反相器等器件实现所述第一驱动单元的输入信号与输入端的连接互换，能实现相应的驱动功能即可，不以本实施例为限。
[0067]
需要说明的是，所述驱动模块3的具体结构可根据需要进行设定，不限于本实施例所列举的架构。
[0068]
具体的，所述电源开关检测模块4连接所述驱动模块3并包括加减法计数器，基于所述加减法计数器的加法溢出信号的持续时间判断所述电源开关sw的导通或关断情况以进行调光控制。
[0069]
作为示例，所述电源开关检测模块4还包括参数检测模块、计时模块及模式选择模块，其中：所述参数检测模块连接所述驱动模块3及所述加减法计数器，用于检测所述驱动模块3的预设参数并控制所述加减法计数器进行加法或减法运算；所述计时模块连接所述加减法计数器的计数溢出端以对所述加减法计数器的加法溢出信号的持续时间进行计时；所述模式选择模块连接所述计时模块及所述参考电压产生模块，用于当加法溢出信号持续计时超过预设值时产生开关状态切换信号。
[0070]
如图4所示，本实施例中，所述参数检测模块采用电压检测模块，所述电压检测模块连接所述led灯段的负极及所述加减法计数器，以基于所述led灯段的负极电压控制所述加减法计数器进行加法或减法运算。本实施例中，所述电压检测模块还连接所述第一功率开关管的栅极及所述模式选择模块。
[0071]
在另一实施例中，所述参数检测模块也可采用源极电流检测模块，所述源极电流检测模块连接所述第一功率开关管的源极及所述加减法计数器，以基于所述第一功率开关管的源极电流控制所述加减法计数器进行加法或减法运算。
[0072]
作为示例，所述加减法计数器的计数溢出端还连接所述参考电压产生单元以根据溢出信号控制所述参考电压产生单元调整参考电压的值。
[0073]
作为示例，所述线性led驱动电路还包括电解电容co及充电电流控制模块5，其中：
所述电解电容co的上极板连接led灯串的正极，用于在所述母线电压小于所述电解电容co上的电压时向所述led灯串放电；所述充电电流控制模块5连接所述加减法计数器、所述电源输入模块1的输出端及所述电解电容的下极板，基于所述加减法计数器的控制信号及所述电源输入模块的输出电压调整所述电解电容co的充放电电流。
[0074]
作为示例，所述充电电流控制模块5包括母线电压检测模块、补偿电压产生电路、数模转换单元、第二驱动单元、第二功率开关管q3、第二采样单元及第三采样单元。本实施例中，所述第二驱动单元采用运算放大器op3，所述第二采样单元采用采样电阻rs1，所述第三采样单元采用采样电阻rs2。
[0075]
具体的，如图4所示，所述母线电压检测模块连接所述电源输入模块1的输出端以对所述母线电压进行检测；所述运算放大器op3的正向输入端连接所述补偿电压产生电路，所述运算放大器op3的负向输入端连接所述母线电压检测模块的输出端，所述运算放大器op3的输出端连接所述第二功率开关管q3的栅极；所述数模转换单元连接于所述补偿电压产生电路与所述加减法计数器之间；所述第二功率开关管q3的漏极连接所述电解电容co的下极板，源极经由所述采样电阻rs1与所述运算放大器op3的第二输入端连接，并经由所述采样电阻rs2接地。
[0076]
需要指出的是，在实际使用中，可通过增加反相器等器件实现所述第二驱动单元的输入信号与输入端的连接互换，能实现相应的驱动功能即可，不以本实施例为限。
[0077]
本实施例的线性led驱动电路的工作原理如下：
[0078]
当母线电压hv较高时，电解电容co充电电流减小，减小功率开关管q3的损耗以提高效率，输入电压低时电解电容co放电，维持led电流恒流。通过检测outx端(例如out1端或out2端)的电压，加减法计数器产生一个控制信号去控制电解电容co的充放电电流，使得outx电压保持合适的低值，维持ledx(例如led1或led2)恒流的同时确保功率开关管q1与功率开关管q2的损耗最小，提高系统效率并且输出无频闪。
[0079]
当母线电压hv比较低时，对应的outx电压也会比较低，加减法计数器会一直进行加法运算，增加电解电容co的充电电流来维持ledx电流恒流。当加减法计数器触发到加法溢出时，一方面加法溢出信号会减小参考电压产生单元产生的参考电压，降低ledx输出电流来维持计数器的正常工作(如果电解电容co的充电电流能满足减小的ledx电流的消耗，此时进入正常工作后加法溢出信号会消失，在工频周期内不会一直做加法而是有加有减)，实现低压输入降输出电流并且无频闪的功能。另一方面溢出信号会经过计时模块进行计时，当加法溢出信号持续计时超过设定值时说明输出电流已经小到无法维持的状态，可以判断电源开关sw关断，进入开关切换的下一个工作状态。此时led虽然无法导通，但是电解电容co仍然有比较高的电压，可以维持芯片的工作，记忆住当前工作状态。在电解电容co完全放电完之前如果电源开关sw打开，电源接通后led就会切换进入下个导通状态，一旦电解电容co完全放电后内部状态会清零，再次上电时系统会进入默认状态。
[0080]
另外，只有当outx电压持续为低时加减法计数器才会一直产生加法溢出信号，经过持续计时一段设定的时间后才会产生开关状态切换信号，因此只有当电源开关sw完全关断后才会触发开关状态切换的动作，可以有效避免电源开关sw打火或漏电造成的干扰。由于加法溢出信号还有一个降基准的动作，因此即使输入电压低时outx电压维持在一个低电平而不是完全掉电的情况下，加法溢出信号不会一直持续，而会不断的触发直到环路进入
平衡状态，没有持续计时的信号从而避免开关状态切换的误触发。
[0081]
当outx电压过高时，加减法计数器会一直进行减法，减小电解电容co充电电流降低放电电压，从而降低outx电压。加减法计数器出现减法溢出时，减法溢出信号会加大参考电压来增加ledx输出电流并维持计数器的正常工作，直至参考电压恢复至正常值。
[0082]
实施例二
[0083]
本实施例中提供一种线性led驱动电路的电源开关检测方法，该电源开关检测方法可基于实施例一中的线性led驱动电路实现，也可基于其它任意可检测电源开关导通状态的线性led驱动电路实现。
[0084]
具体的，所述线性led驱动电路的电源开关检测方法包括：对加减法计数器的加法溢出信号的持续时间进行计时，当加减法计数器的加法溢出信号的持续时间超过预设值时，判定电源开关关断。
[0085]
作为示例，检测所述线性led驱动电路中led灯串的负极电压，当所述led灯串的负极电压高于预设值时，所述加减法计数器进行减法运算；当所述led灯串的负极电压低于预设值时，所述加减法计数器进行加法运算。
[0086]
作为示例，当所述加减法计数器进行减法运算时，降低所述线性led驱动电路中电解电容的充电电流；当所述加减法计数器进行加法运算时，增加所述电解电容的充电电流。
[0087]
作为示例，当所述加减法计数器产生加法计数溢出时，减小所述线性led驱动电路中参考电压产生单元提供的参考电压；当所述加减法计数器产生减法计数溢出时，提高所述线性led驱动电路中参考电压产生单元提供的参考电压。
[0088]
实施例三
[0089]
本实施例中提供一种线性led驱动电路的调光控制方法，可基于实施例二中所述的线性led驱动电路的电源开关检测方法检测电源开关的状态，当检测到电源开关关断时，产生开关状态切换信号，并记忆当前工作状态。
[0090]
作为示例，当所述线性led驱动电路中电解电容完全放电之前，若所述电源开关打开，电源接通后所述线性led驱动电路中led灯段切换进入下个工作状态；当所述电解电容完全放电后，对内部工作状态清零，再次上电时所述led灯段进入默认工作状态。
[0091]
作为示例，根据相应工作状态输出对应的参考电压以实现调光操作。
[0092]
请参阅图5，显示为通过环路加减法计数器溢出信号来做电源开关检测及切换控制的一种工作流程图，包括以下步骤：
[0093]
(1)开始检测电源开关导通状态；
[0094]
(2)加减法计数器工作；
[0095]
(3)判断加减法计数器状态是否加法溢出；
[0096]
(4)若是，降低基准，若否，则返回上述步骤(2)；
[0097]
(5)判断溢出计时是否大于设定值；
[0098]
(6)若是，则判断电源开关关断，进入下一状态，若否，则返回上述步骤(2)。
[0099]
综上所述，本发明的线性led驱动电路、电源开关检测方法及调光控制方法通过加减法计数器溢出信号来做电源开关状态检测及led工作状态切换控制，当led灯段的负极电压低于一定值时加减法计数器产生加法溢出信号，降低基准，并对加法溢出信号进行计时来实现电源开关状态检测及led工作状态切换控制。本发明不受电源开关漏电及打火的影
响，可以可靠的实现检测。经过降基准的处理，低输入电压时输出仍然无频闪，并仍能实现电源开关状态的检测和led工作状态的切换，避免了输入从高电压降低到低电压时会误触发的问题。系统外部无需增加任何元件，使系统最简化并降低系统成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0100]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。