电源驱动器和电源驱动系统的制作方法

本实用新型涉及一种电源驱动系统，尤其是涉及一种具有环境感应功能的电源驱动器和电源驱动系统。

背景技术：

电源驱动系统可用来为各种电子设备的运作提供电力。一些电源驱动系统可以根据对环境感应的结果来决定驱动的模式。在一些示例中，可以根据对光线的感知来决定是否驱动设备运作。在另一些示例中，可以根据对生物体的感知来决定是否驱动设备运作。引入感知功能往往会提高系统的复杂度和成本，因此希望在保持低成本的情况下实现环境感应。

图1示例一种照明驱动系统的原理图。参考图1所示，光源照明驱动系统100可包括整流电路110和驱动器120，驱动器120连接红外感应器101。当红外感应器101在其感应范围内感应到移动的人或物体时，其输出控制信号的逻辑状态变为"逻辑高"，并通过驱动器120控制光源开启。在经过一段设定的延迟时间后，如果没有移动的人或物体再次触发，则输出控制信号的逻辑状态变为"逻辑低"，并通过驱动器120控制光源关闭。其它类型的感应器，例如多普勒雷达感应器及声光控感应器也实施类似上述的控制方式。

上述具有环境感应功能的电源驱动系统具有一个共同特点。也就是说，感应器输出控制信号的逻辑状态与光源的状态一一对应，控制器的一种逻辑状态唯一对应一种灯光状态，即单一控制模式。例如，感应器输出的控制信号有高电平和低电平两种逻辑状态，高电平唯一对应灯亮状态，低电平唯一对应灯灭状态。这种单一控制模式在某些应用场景中具有一定局限性。例如，在家用卫生间或者走廊处的灯具，人们希望在睡觉前家庭成员活动比较频繁时一直处于全亮状态；而在睡觉后处于感应模式：睡觉时，灯是灭的，只有感应到有人移动，灯才打开，方便起夜照明。上述这种单一模式的电源驱动系统无法满足这一需求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电源驱动系统，可以低成本地实现多模式感应。

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种电源驱动系统，包括电源驱动器和功率驱动电路。电源驱动器包括模式选择器、状态控制器、驱动控制器和功率开关。模式选择器配置为产生多个模式选择信号的其中一个模式选择信号。状态控制器具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端用于接收感应信号，所述第二输入端用于接收所述其中一个模式选择信号，所述状态控制器配置为根据所述感应信号和所述其中一个模式选择信号产生状态控制信号。驱动控制器连接所述状态控制器，配置为根据所述状态控制信号产生输出控制信号。功率开关的控制端连接所述驱动控制器，且用于根据所述输出控制信号产生输出驱动信号。功率驱动电路连接所述功率开关，配置为使用所述输出驱动信号来驱动负载。

在本实用新型的一实施例中，电源驱动系统还包括整流电路，适于连接交流电源，所述电源驱动器和所述功率驱动电路连接所述整流电路。

在本实用新型的一实施例中，所述模式选择信号为逻辑电平信号。

在本实用新型的一实施例中，所述模式选择器包括状态机，所述状态机的每个状态对应所述多个模式选择信号中的每个模式选择信号。

在本实用新型的一实施例中，所述多个模式选择信号包括：第一模式选择信号，当所述其中一个模式选择信号为所述第一模式选择信号时，所述状态控制信号的逻辑随所述感应信号变化；和/或第二模式选择信号，当所述其中一个模式选择信号为所述第二模式选择信号时，所述状态控制信号的逻辑保持恒定而无论所述感应信号如何变化。

在本实用新型的一实施例中，电源驱动系统还包括输入检测部件，适于连接到输入部件，且检测所述输入部件的输入而产生输入信号，其中所述模式选择器配置为根据所述输入信号输出所述其中一个模式选择信号。

在本实用新型的一实施例中，所述输入部件设在所述整流电路上。

在本实用新型的一实施例中，所述输入部件包括开关，所述输入检测部件包括开关采样网络。

本实用新型还提出一种电源驱动器，包括模式选择器、状态控制器、驱动控制器和功率开关。模式选择器配置为产生多个模式选择信号的其中一个模式选择信号。状态控制器具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端用于接收感应信号，所述第二输入端用于接收所述其中一个模式选择信号，所述状态控制器配置为根据所述感应信号和所述其中一个模式选择信号产生状态控制信号。驱动控制器连接所述状态控制器，根据所述状态控制信号产生输出控制信号。功率开关的控制端连接所述驱动控制器，且根据所述输出控制信号产生输出驱动信号。

本实用新型还提出一种电源驱动器，包括模式选择及状态控制器、驱动控制器和功率开关。模式选择及状态控制器，配置为产生多个模式选择信号的其中一个模式选择信号；接收感应信号，根据所述感应信号和所述其中一个模式选择信号产生状态控制信号。驱动控制器配置为根据所述状态控制信号产生输出控制信号。功率开关的控制端连接所述驱动控制器，且用于根据所述输出控制信号产生输出驱动信号。

本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，用户可以根据需求控制负载在不同的模式之间切换。感应器的输出控制信号可以对应多种驱动信号状态，即不同的灯光状态。这种新的控制系统及控制方式的优点是，在传统感应驱动的基础上进一步拓展了功能，使其应用范围更加广泛，使用更加灵活。

附图说明

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示例一种照明驱动系统的原理图。

图2是本实用新型一实施例的电源驱动系统的原理图。

图3是本实用新型一实施例的电源驱动系统的工作波形图。

图4是本实用新型一实施例的电源驱动系统的电路图。

图5是图4所示电源驱动系统的控制波形图。

图6是本实用新型另一实施例的电源驱动系统的电路图。

图7是图6所示电源驱动系统的控制波形图。

图8是本实用新型另一实施例的电源驱动系统的电路图。

具体实施方式

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

应当理解，当一个部件被称为“在另一个部件上”、“连接到另一个部件”、“耦合于另一个部件”或“接触另一个部件”时，它可以直接在该另一个部件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个部件，或者可以存在插入部件。相比之下，当一个部件被称为“直接在另一个部件上”、“直接连接于”、“直接耦合于”或“直接接触”另一个部件时，不存在插入部件。同样的，当第一个部件被称为“电接触”或“电耦合于”第二个部件，在该第一部件和该第二部件之间存在允许电流流动的电路径。该电路径可以包括电容器、耦合的电感器和/或允许电流流动的其它部件，甚至在导电部件之间没有直接接触。

本实用新型的实施例描述电源驱动系统和驱动方法。电源驱动系统可以是能够利用电力来驱动负载的系统。在此，电力可为交流电或直流电。在此，负载可为各种用电设备，包括但不限于，光源、扬声器以及摄像头等。

图2是本实用新型一实施例的电源驱动系统的原理图。参考图2所示，本实施例的电源驱动系统200可包括整流电路210、输入检测部件220、电源驱动器230以及功率驱动电路240。整流电路210用于将交流电ac整流为直流。在此示例中，整流电路210可包括4个二极管d1-d4组成的整流桥。整流桥可以是由分立的二极管组成，也可以是由整流桥芯片组成。整流电路210上可设置开关sw，作为输入部件。输入检测部件220连接到开关sw，并可检测开关sw的工作，从而产生输入信号wt。

电源驱动器230可包括模式选择器231、状态控制器232、驱动控制器233和功率开关nm0。模式选择器231配置为产生模式选择信号mt，例如多个模式选择信号的其中一个模式选择信号mtn，n＝1,2,3,…。在一个实施例中，模式选择器231可根据输入信号wt来产生模式选择信号mt，但并不以此为限。状态控制器231具有第一输入端和第二输入端，第一输入端连接感应器201，用于接收感应信号ir，第二输入端用于接收其中一个模式选择信号mtn。状态控制器232配置为根据感应信号ir和其中一个模式选择信号产生状态控制信号st。举例来说，状态控制器232可以使用感应信号ir和模式选择信号mt进行逻辑运算，从而产生状态控制信号st。状态控制器232可以是逻辑门的组合。根据实际的感应信号ir和模式选择信号mt与状态控制信号st的需求，可以容易地设计出状态控制器232所包含的逻辑门。

驱动控制器233连接状态控制器232，且配置为根据状态控制信号st产生输出控制信号ds。功率开关nm0的控制端连接驱动控制器233，且用于根据输出控制信号ds产生输出驱动信号drain。在图2的示例中，功率开关nm0是晶体管，其控制端为栅极，其输出端为漏极。驱动控制器233还可具有电流采样端cs，其连接电流采样电阻rs。另外，功率开关nm0的源极也连接电流采样电阻rs。在本实用新型的实施例中，功率开关nm0和/或电流采样电阻rs可以集成在驱动器230内部。在本实用新型的实施例中，电流采样电阻rs可以是一个mos管形式的电阻。

在一些实施例中，电源驱动器230可以是一个集成电路芯片，模式选择器231、状态控制器232、驱动控制器233和功率开关nm0都集成在芯片中。在一些实施例中，电源驱动器230中的一部分电路或器件，例如功率开关nm0可以是独立的器件。

功率驱动电路240连接功率开关nm0和整流电路210，配置为使用输出驱动信号drain来驱动负载。在本实用新型的示例中，负载为led灯。

在本实用新型的实施例中，感应器201可以是红外感应器、多普勒雷达、声音感应器、可见光感应器等感应器。在本实用新型的实施例中，感应器201的数量可以是一个或者多个。在一个示例中，感应器201是红外感应器，可以感应人体或者其它生物体。

本实用新型上述实施例的一个优势是，模式选择器231可以通过多个模式选择信号，来改变感应器对状态控制器232及驱动控制器233的控制模式，由传统的单一模式感应控制变为多模式感应控制。并且，实现结构简单，只需额外增加模式选择器231。

下面描述本实用新型的一些方面的细节。可以理解的是，本领域技术人员可以在不违背本实用新型精神的条件下，用不同于下述示例的其他方式实施本实用新型，这些其他方式也在本实用新型的实施范围内。

如图2所示，电源驱动器230可具有两个输入控制信号。一个是开关sw切换产生的表征开关状态的输入信号wt，另一个是感应器201产生的感应信号ir。当切换开关sw时，所产生的输入信号wt被输入检测部件220所采样。如图2所示，输入检测部件220可以从整流电路210之前采样，也可以选择从整流电路210之后进行采样。被采样的信号输入电源驱动器230中的模式选择器231，模式选择器231对该信号进行处理，然后据此产生模式选择信号mt。模式选择信号mt可以是1bit或多bit的逻辑信号。模式选择器231可以是状态机形式的。模式选择器231对信号mt预设了n种逻辑状态组合。如果开关sw连续切换，则模式选择信号mt在n种预设的逻辑状态组合下循环往复变化。mt作为电源驱动器230中状态控制器232的一个输入信号输入到状态控制器232。状态控制器232中预设了m种驱动状态控制码。这些驱动状态控制码由状态控制器232输出的状态控制信号信号st所表示。例如，st可以是1bit或多bit的逻辑信号，其一共有m种逻辑组合对应m种驱动状态控制码。状态控制器的其中一输入信号，即模式选择信号mt的每一种逻辑状态对应一组驱动状态码，因此一共有n种驱动状态码组合，每一组驱动状态码可以包含一种或多种状态码，模式选择信号mt与驱动状态之间的对应关系由模式选择驱动芯片根据需求预先设置。表1示例了一种模式选择信号mt和状态控制码st之间的对应关系。表1仅是一个示例，实际的对应关系可以根据实际需求任意设定。

表1：模式选择状态表

状态控制器232的另一输入信号是感应器201输出的感应信号ir。感应信号ir可以是1bit或多bit的逻辑信号，其逻辑状态由感应器201所感应到的信号及感应器的内部逻辑决定。如表1所示，某一选定的模式对应状态控制器232中一组特定的状态码。而状态控制器232输出的状态控制信号st则由感应信号ir在这一组状态码中选择。在某一特定模式下，每一种状态控制信号st的逻辑状态可以对应一种或多种感应信号的逻辑状态。

就某种情况而言，模式选择信号可包括第一模式选择信号和第二模式选择信号。当模式选择信号为第一模式选择信号(如mt1)时，状态控制信号随感应信号ir变化，而有不同状态st1和st2。当模式选择信号为第二模式选择信号(如stm)时，状态控制信号保持恒定(为stm)而无论感应信号ir如何变化。如表1所示，除了mt1外，可以有其他的第一模式选择信号。

如图2所示，电流采样电阻rs所采样的负载电流信号输入到驱动控制器233，状态控制器232输出的状态控制信号也输入到驱动控制器233。驱动控制器对这两个信号进行处理，形成驱动信号ds。驱动控制器232预设了多种驱动方式。所谓驱动方式指驱动控制器232内部设定的对驱动信号的控制方式，通过这些控制方式对驱动信号的例如频率、占空比、电压幅度、导通态、关断态等特征进行控制，从而实现对负载的状态实施控制。模式控制信号mt和感应信号ir用来选择状态控制器232的状态控制信号，每一种状态控制信号对应一种驱动方式。

图3示例了这种电源驱动系统工作时的波形图。为了便于示例，ir信号以1bit逻辑信号为例。如图3所示，当系统启动后(pg＝逻辑“1”)，模式选择器231的输出信号mt被置位初态mt1，随着开关sw连续发生on/off切换，mt按照mt2，mt3，….mtn，mt1….的顺序循环往复地变化。图3中所示例的mt状态是在sw信号的上升沿切换，但也可以是下降沿切换。在某一模式下，状态控制信号st又受到感应信号ir的控制，当感应信号ir为逻辑高(irh)时，对应一种状态控制信号st的逻辑状态；当感应信号ir为逻辑低(irl)时，对应另一种状态控制信号的逻辑状态。

如前所述，本实用新型实施例的电源驱动系统可以很好地用于照明驱动系统。在照明领域，与传统的通用照明相比，智能感应照明在一些特定的应用场景具有无可替代的优点。例如，在车库、仓库、走廊以及洗手间等不需要长时间持续照明的场合，智能感应照明不仅使用更加方便，而且能起到更加显著的节能效果。

图4是本实用新型一实施例的电源驱动系统的电路图。该电源驱动系统可以是照明驱动系统。电源驱动系统200a可以为降压型(buck)双模式照明驱动器，其连接感应器201。虽然以降压型驱动系统为例说明，但本实用新型可以适用于不同的拓扑架构。电源驱动系统200a可包括：墙壁开关sw、整流电路210、开关采样网络220、输入滤波电容cin、电源驱动器230a、电流采样电阻rs、续流二极管dx以及功率电感l。开关采样网络220可包括电阻r1。续流二极管dx以及功率电感l组成功率驱动电路。

电源驱动器230a可包括模式选择器231、状态控制器232、pwm控制器233a、峰值电流比较器(ocp)234和功率开关nm0。

图4所示例的双模式感应照明驱动系统有两种工作模式，一种是感应模式，一种是全亮模式。当系统初次上电，模式选择器231被上电复位信号pg设定为感应模式，即mt1。在该模式下，感应信号ir控制状态控制器232输出的状态控制信号。当感应控制信号ir为逻辑“高”(irh)时，状态控制信号st也为逻辑“高”，这时pwm信号正常输出，led灯为“亮灯状态”；当感应控制信号ir为逻辑“低”(irl)时，状态控制信号st也为逻辑“低”，这时pwm信号被阻止，led灯为“灭灯状态”。再次切换墙壁开关sw，模式选择器231通过开关采样网络220感应到开关状态的切换，进而切换到“全亮模式”，即mt2。在该模式下，无论感应信号ir为逻辑“高”(irh)，还是逻辑“低”(irl)，其所对应的驱动状态控制信号st都为逻辑“高”，即led灯始终处于常亮状态。如果再次切换墙壁开关sw，则系统切换到感应模式mt1。

图5示例了该实施例的控制波形图。由图5中可见，系统一共有两种工作模式，即感应模式mt1和全亮模式mt2，这两种工作模式可以在墙壁开关sw的控制下，循环往复地切换。同时系统也预设了两种驱动状态，即有pwm驱动(灯亮)和无pwm驱动(灯灭)状态。在感应模式下，感应控制信号直接控制pwm信号的输出，即led灯的亮和灭；在全亮模式下，无论感应控制信号为高或低，始终有pwm输出，led灯始终保持亮灯状态。

图6是本实用新型另一实施例的电源驱动系统的电路图。图6示例的是一个双模式亮度可调感应驱动系统的实施例。该系统200b可以为降压型(buck)双模式照明驱动器，其连接感应器201。虽然以降压型驱动系统为例说明，但本实用新型是可以在不同的拓扑架构上实现的。电源驱动系统200b可包括：墙壁开关sw、整流电路210、开关采样网络220、输入滤波电容cin、电源驱动器230b、电流采样电阻rs、续流二极管dx以及功率电感l。开关采样网络220可包括电阻r1。续流二极管dx以及功率电感l组成功率驱动电路。

电源驱动器230b可包括模式选择器231、状态控制器232b、pwm控制器233b、峰值电流比较器(ocp)234和功率开关nm0。图6所示例的双模式亮度可调照明驱动系统有两种工作模式，一种是夜灯感应模式，一种是全亮模式。如图6所示，状态控制器232b输出的状态控制信号是2bit的逻辑信号st1,st0。该状态控制信号设定了三种逻辑状态：“11”，“01”，“10”。其中，“11”对应pwm控制器233b的低频驱动状态；“01”对应pwm控制器233b的高频驱动状态；“10”对应无驱动信号状态。当系统初次上电，模式选择器231被上电复位信号pg设定为夜灯感应模式，即mt1。在该模式下，当感应信号ir为逻辑“高”(irh)时，状态控制信号st1，st0的逻辑状态为“11”，这时pwm控制器233b输出低频脉冲调制(pwm)信号，led灯为“夜灯状态”；当感应信号ir为逻辑“低”(irl)时，状态控制信号st1，st0的逻辑状态为“10”，这时pwm控制器233b无pwm信号输出，led灯为“灭灯状态”。再次切换墙壁开关sw，模式选择器231通过开关采样网络220感应到开关状态的切换，进而切换到“全亮模式”，即mt2。在该模式下，无论感应信号ir为逻辑“高”(irh)，还是逻辑“低”(irl)，其所对应的驱动状态控制信号st1，st0的逻辑状态都为“01”，pwm控制器233b输出高频pwm信号，即led灯处于“全亮状态”。如果再次切换墙壁开关sw，则系统切换到感应模式mt1。

在此，状态控制器232b可以包括反相器和或门。或门的一个输入端输入信号ir，另一个输入端输入经过反相器反向的信号mt，或门的输出端输出信号st0。另外，信号st1直接使用信号mt。

图7示例了该实施例的控制波形图。由图7中可见，系统一共有两种工作模式，即感应模式mt1和全亮模式mt2。在墙壁开关sw的控制下，这两种工作模式可以循环往复地切换。同时系统也预设了三种驱动状态，即全亮状态(输出高频pwm信号，此时led灯亮度最高)，夜灯状态(输出低频pwm信号，此时led灯亮度最低)，灭灯状态(无pwm信号)。在感应模式mt1下，当感应控制信号ir为逻辑高(irh)，状态控制信号st1,st0的逻辑状态被设定为“11”，其控制pwm控制器输出低频pwm信号，灯光状态为夜灯状态(亮度远低于全亮状态)；当感应控制信号ir为逻辑低(irl)，状态控制信号st1,st0的逻辑状态被设定为“10”，其控制pwm控制器输出低电平，灯光状态为灭灯状态。在全亮模式下mt2下，无论感应控制信号为高或低，状态控制信号st1,st0的逻辑状态都被设定为“01”，其控制pwm控制器输出高频pwm信号，led灯始终保持全亮状态。

图8是本实用新型另一实施例的电源驱动系统的电路图。图8所示例系统200c的功能和图2所示例系统的功能实质相同，主要的区别是：图8中的模式选择器231和状态控制器232可以通过一个独立于驱动控制器233的单独的模式选择及状态控制芯片230c实现。在这一实施例中，模式选择及状态控制芯片可以配置为：产生多个模式选择信号的其中一个模式选择信号；接收感应信号，根据感应信号和其中一个模式选择信号产生状态控制信号。这一过程的细节可以参考前述的实施例，在此不再展开。

从另一角度看，本实用新型描述了一种电源驱动方法，包括以下步骤：产生多个模式选择信号的其中一个模式选择信号；接收感应信号，且根据感应信号和其中一个模式选择信号产生状态控制信号；根据状态控制信号产生输出控制信号；以及根据输出控制信号产生用于驱动负载的输出驱动信号。这一描述方法可以在图2、4、6或图8所示的电路中由各个相应的部件来实施。

在一些实施例中，模式选择信号为逻辑电平信号。逻辑电平信号可以包括一位或多位。在一些实施例中，多个模式选择信号包括第一模式选择信号和第二模式选择信号。当其中一个模式选择信号为第一模式选择信号时，逻辑状态控制信号随感应信号变化。当其中一个模式选择信号为第二模式选择信号时，逻辑状态控制信号保持恒定而无论感应信号如何变化。

在一些实施例中，可以检测输入部件的输入而产生输入信号，然后根据输入信号输出多个模式选择信号的其中一个模式选择信号。

如上述描述，通过以上的方法和系统，用户可以根据需求控制负载在不同的模式之间切换。传统的单一控制模式感应驱动系统中，感应器输出控制信号的逻辑状态与负载的状态唯一对应，即一种逻辑状态对应唯一的一种灯光状态。而本实用新型提出的多模式智能感应驱动系统中，感应器的输出控制信号可以对应多种驱动信号状态，即不同的灯光状态。这种新的控制系统及控制方式的优点是，在传统感应驱动的基础上进一步拓展了功能，使其应用范围更加广泛，使用更加灵活。

虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。