Led驱动芯片及led驱动电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种LED驱动芯片，连接于电源电路中，用于循环控制两组LED灯阵列的亮或灭，包括控制模块、采样模块、色温模块、开关模块以及若干引脚；所述若干引脚包括电源输入引脚、第一信号输入引脚、第二信号输入引脚、第一驱动信号输出引脚和第二驱动信号输出引脚。上述LED驱动芯片，由于芯片内部集成控制模块、采样模块、色温模块、开关模块，只需要极少的外围组件就可以达到优异的恒流特性，可以适用于85Vac～265Vac全范围输入电压的非隔离降压型LED恒流电源。而且无需MCU控制、辅助绕组供电和检测，系统成本极低，结构简单，可靠性高，同时还可以循环驱动控制两组LED灯阵列的亮或灭。
【专利说明】
LED驱动芯片及LED驱动电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及LED驱动控制技术领取，特别是涉及LED驱动芯片及LED驱动电路。
【背景技术】
[0002]LED以其高效、节能、环保及寿命长等优点受到越来越多的关注，LED灯具作为一种新型绿色光源逐步取代了传统的荧光灯。随着LED照明应用范围的不断扩大，LED照明也从最单一的照明功能逐渐向智能化、人性化和节能方向发展。为了满足人们在不同情景下对灯光的要求，具备开关调色温功能的LED照明灯具应运而生。
[0003]现在传统的具备开关调色温功能的LED照明灯主要是基于LED电源和开关控制芯片的组合控制;基于无线遥控器控制或基于其它外置调光器控制的各种调光调色温系统方案。但上述各种系统方案，外围结构复杂，元器件多，实现成本普遍较高，不利于LED调光调色温灯具的推广。
【实用新型内容】
[0004]基于此，有必要针对外围结构复杂、元器件多、实现成本高的问题，提供一种LED驱动芯片及LED驱动电路。
[0005]—种LED驱动芯片，连接于电源电路中，用于循环控制两组LED灯阵列的亮或灭，包括控制模块、采样模块、色温模块、开关模块以及若干引脚；
[0006]所述若干引脚包括电源输入引脚、第一信号输入引脚、第二信号输入引脚、第一驱动信号输出引脚和第二驱动信号输出引脚；
[0007]所述采样模块分别与所述第一信号输入引脚、第二信号输入引脚连接，用于周期性的采集两组LED灯阵列的信号并传输给所述控制模块；
[0008]所述色温模块分别与所述电源输入引脚、控制模块连接，用于根据当前电源电路中的开关动作产生驱动信号并传输给所述控制模块；
[0009]所述控制模块分别与所述采样模块、色温模块、开关模块连接，用于处理采集的两组LED灯阵列的信号和驱动信号输出恒流源并控制所述开关模块的通断；
[0010]所述开关模块分别与所述第一驱动信号输出引脚、第二驱动信号输出引脚连接，用于控制两组LED灯阵列的亮或灭。
[0011 ]在其中一个实施例中，所述开关模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；
[0012]所述第一开关管的输入端分别与所述第一信号输入引脚、采样模块的输入端连接，所述第一开关管的输出端分别与所述控制模块、第二开关管的输入端连接;所述第一开关管的控制端与所述控制模块连接；
[0013]所述第二开关管的输出端与所述第一驱动控制输出引脚连接;所述第二开关管的控制端与所述电源输入引脚连接；
[0014]所述第三开关管的输入端分别与所述第二信号输入引脚、采样模块的输入端连接，所述第三开关管的输出端分别与所述控制模块、第四开关管的输入端连接;所述第三开关管的控制端与所述控制模块连接；
[0015]所述第四开关管的输出端与所述第二驱动控制输出引脚连接;所述第四开关管的控制端与所述电源输入引脚连接。
[0016]在其中一个实施例中，所述采样模块包括电流比较器，所述电流比较器的正相输入端分别与所述第一信号输入引脚、第二信号输入引脚、第一开关管的输入端、第三开关管的输入端连接;所述电流比较器的负相输入端经400毫伏的电源接地;所述电流比较器的输出端与所述控制模块连接。
[0017]在其中一个实施例中，所述色温模块包括计时器，所述计时器的输入端与所述电源输入引脚连接，所述计时器的输出端与所述控制模块连接，用于记录所述电源电路中开关动作的时间。
[0018]在其中一个实施例中，LED驱动芯片还包括钳位模块，用于使所述电源输入引脚保持在钳位电压。
[0019]在其中一个实施例中，LED驱动芯片还包括保护模块，所述保护模块与所述控制模块连接。
[0020]在其中一个实施例中，LED驱动芯片还包括过热调节模块，所述过热调节模块与所述控制模块连接，用于调节所述LED驱动芯片的温度，使保持在预设温度范围内。
[0021]此外，还提供一种LED驱动电路，包括上述的LED驱动芯片、整流单元、滤波电容、第一电容、第一电阻、第一 LED灯阵列单元和第二 LED灯阵列单元;所述整流单元的输入端与交流电连接;所述滤波电容串接在所述整流单元的两端;所述第一电容、第一电阻串联后与所述滤波电容并联，所述第一电容、第一电阻的公共连接端与所述LED驱动芯片的电源输入引脚连接，所述LED驱动芯片的第一驱动控制输出引脚与所述第一 LED灯阵列单元连接;所述LED驱动芯片的第二驱动控制输出引脚与所述第二 LED灯阵列单元连接。
[0022]在其中一个实施例中，所述第一LED灯阵列单元包括第一LED灯阵列、第一二极管、第二电容和第一电感;所述LED驱动芯片的第一驱动控制输出引脚依次经所述第一电感、第二电容与所述第一电阻的另一端连接;所述第一 LED灯阵列与所述第二电容并联，所述第一二极管的阳极与所述LED驱动芯片的第一驱动控制输出引脚连接，所述第一二极管的阴极与所述第一电阻的另一端连接；
[0023]所述第二LED灯阵列单元包括第二 LED灯阵列、第二二极管、第三电容和第二电感；所述LED驱动芯片的第二驱动控制输出引脚依次经所述第二电感、第三电容与所述第一电阻的另一端连接;所述第二 LED灯阵列与所述第三电容并联，所述第二二极管的阳极与所述LED驱动芯片的第二驱动控制输出引脚连接，所述第二二极管的阴极与所述第一电阻的另一端连接。
[0024]在其中一个实施例中，所述LED驱动电路还包括采样电阻，所述LED驱动芯片的信号输入端经所述采样电阻接地。
[0025]上述LED驱动芯片，由于芯片内部集成控制模块、采样模块、色温模块、开关模块，只需要极少的外围组件就可以达到优异的恒流特性，可以适用于85Vac?265Vac全范围输入电压的非隔离降压型LED恒流电源。而且无需MCU控制、辅助绕组供电和检测，系统成本极低，结构简单，可靠性高，同时还可以循环驱动控制两组LED灯阵列的亮或灭。
【附图说明】
[0026]图1为LED驱动芯片的结构示意图；
[0027]图2为LED驱动芯片的结构框架图；
[0028]图3为LED驱动电路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0029]为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
[0030]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0031]如图1所示为LED驱动芯片的结构示意图，LED驱动芯片10，其包括若干引脚100;在本实施例中，各引脚左右对称如图1所示，或者，各引脚中心对称。LED驱动芯片10为16引脚封装芯片，包括一个电源输入引脚VDD、第一信号输入引脚ISEN1、第二信号输入引脚ISEN2、两个第一驱动控制输出引脚DRN1、两个第二驱动控制输出引脚DRN2、开路保护电压调节引脚RADJ、若干接地弓I脚GND和若干空弓I脚NC。LED驱动芯片1可以设置为矩形，例如，长方形、正方形等;或者LED驱动芯片可以设置为非常规形状，例如圆形等。
[0032]如图2所示的为LED驱动芯片的机构框架图，连接于电源电路中，用于循环控制两组LED灯阵列的亮或灭。LED驱动芯片1还包括控制模块110、采样模块120、色温模块130、开关模块140。其中，采样模块120分别与第一信号输入引脚ISEN1、第二信号输入引脚ISEN2连接，用于周期性的采集两组LED灯阵列的信号并传输给控制模块110。色温模块130分别与电源输入引脚VDD、控制模块110连接，用于根据当前电源电路中的开关动作产生驱动信号并传输给控制模块110。控制模块110分别与采样模块120、色温模块130、开关模块140连接，用于处理采集的两组LED灯阵列的信号和驱动信号，输出恒流源信号并控制开关模块140的通断。开关模块140分别与第一驱动信号输出引脚DRN1、第二驱动信号输出引脚DRN2连接，用于控制两组LED灯阵列的亮或灭。
[0033]上述LED驱动芯片，可以适用于85Vac?265Vac全范围输入电压的非隔离降压型LED恒流电源。由于芯片内部集成控制模块110、采样模块120、色温模块130、开关模块140，只需要极少的外围组件就可以达到优异的恒流特性。而且无需MCU控制、辅助绕组供电和检测，系统成本极低，结构简单，可靠性高，同时还可以驱动控制两组LED灯阵列的亮或灭。
[0034]米样模块120包括电流比较器Ul，电流比较器Ul的正相输入端(+)分别与第一信号输入引脚ISEN1、第二信号输入引脚ISEN2连接；电流比较器Ul的负相输入端(-)经400毫伏的电源接地;电流比较器Ul的输出端与控制模块110连接。
[0035]开关模块140包括第一开关管Ql、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4。第一开关管Ql的输入端分别与第一信号输入引脚ISENl、电流比较器Ul的正相输入端(+ )连接，第一开关管Ql的输出端分别与控制模块110、第二开关管Q2的输入端连接;第一开关管Ql的控制端与控制模块110连接。第二开关管Q2的输出端与第一驱动控制输出引脚DRNl连接;第二开关管Q2的控制端与电源输入引脚VDD连接。第三开关管Q3的输入端分别与第二输入引脚ISEN2、电流比较器Ul的正相输入端(+ )连接，第三开关管Q3的输出端分别与控制模块110、第四开关管Q4的输入端连接;第三开关管Q3的控制端与控制模块110连接。第四开关管Q4的输出端与第二驱动控制输出引脚SRN2连接;第四开关管Q4的控制端与电源输入引脚VDD连接。在本实施例中，开关管(Q1、Q2、Q3、Q4)为金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)，在其他实施例中，开关管(Q1、Q2、Q3、Q4)还可以为可控硅或其他类似的电子开关管。
[0036]LED驱动芯片逐周期检测两组LED灯阵列中电感的峰值电流，第一信号输入引脚ISEN1、第二信号输入引脚ISEN2分别连接到LED驱动芯片内部的峰值电流比较器Ul的输入端，与内部400mV阈值电压进行比较，当第一信号输入引脚ISENl、第二信号输入引脚ISEN2的电压达到内部检测阈值时，由控制模块110控制开关模块140中的开关管(Q1、Q2、Q3、Q4)，使其处于截止状态。
[0037]色温模块130包括计时器(图中未示)，计时器的输入端与电源输入引脚VDD连接，计时器的输出端与控制模块110连接，用于记录电源电路中的开关动作的时间。当电源电路第一次上电启动时，控制模块110控制开关模块140中的第一开关管Ql和第二开关管Q2导通，使其驱动芯片处于第一通道工作状态，控制第一 LED灯阵列点亮。当电源电路中的开关关闭，并且保持时间大于200ms，关闭的时间小于5S，开关重新打开，控制模块110控制开关模块140中的第三开关管Q3和第四开关管Q4导通，驱动芯片就会切换到第二通道工作状态，控制第二LED灯阵列点亮。此时，电源开关再次关闭，并且保持时间大于200ms，关闭的时间小于5S，开关重新打开，控制模块110控制开关模块140中的所有开关管(Q1、Q2、Q3、Q4)均导通，驱动芯片就会切换到第三通道工作状态，同时使得第一LED灯阵列、第二LED灯阵列均点亮。如此反复，通过控制开关管(Ql、Q2、Q3、Q4)的断通来实现冷光、暖光和混色的切换。如果电源电路中的开关关闭的时间大于5S，LED驱动芯片重启，初始化到第一通道工作状态。在其他实施例中，第一通道工作状态可以对应为控制第二LED灯阵列的点亮也可以对应为同时控制第一 LED灯阵列、第二 LED灯阵列点亮。也就是说，三个通道工作状态与LED灯阵列的对应关系可以根据需求做相应的调整，并不限定于本实施例的方案。
[0038]LED驱动芯片还包括钳位模块150，用于使电源输入引脚VDD保持在钳位电压。钳位模块150为稳压二极管Zl，稳压二极管Zl的稳压值为17伏，用于钳位电源输入引脚VDD的电压。驱动芯片通电后，当电源输入引脚VDD的电压达到LED驱动芯片的开启阈值时，驱动芯片内部控制电路开始工作。芯片正常工作时，需要的电源输入引脚VDD的电流极低，所以无需辅助绕组供电。
[0039]LED驱动芯片还包括保护模块160，保护模块160与控制模块110连接。保护模块160具有多重保护功能，包括LED开路/短路保护，CS电阻短路保护，欠压保护等。当外围的LED灯阵列开路时，控制模块110会触发保护模块160中的过压保护逻辑使开关管停止工作。当外围的LED灯阵列短路时，驱动芯片在5KHz的低频工作，第一信号输入引脚ISENl和第二信号输入引脚ISEN2的关断阈值降低到200mV，功耗低。当异常情况发生时，控制模块110会触发保护逻辑，使LED驱动芯片中的开关管马上停止工作。LED驱动芯片进入保护状态后，电源输入引脚VDD的电压开始下降；当电源输入引脚VDD的电压到达欠压保护阈值时，LED驱动芯片将重启。
[0040]LED驱动芯片还包括过热调节模块(图中未示)，过热调节模块与控制模块连接，用于调节LED驱动芯片的温度，使保持在预设温度范围内，以提高系统的可靠性。驱动芯片内部设定过热调节温度点为150 °C。
[0041 ] 如图3所示的为LED驱动电路，包括上述LED驱动芯片10、整流单元20、第一电容Cl、第一电阻Rl、滤波电容C4、第一LED灯阵列单元30和第二LED灯单元40。整流单元20包括4个二极管，构成的整流桥，用于将交流电信号转换为直流电信号。整流单元20的输入端与交流电AC连接。滤波电容C4串接在整流单元20的两端。第一电容Cl、第一电阻Rl串联后与滤波电容C4并联，第一电容Cl、第一电阻Rl的公共连接端与LED驱动芯片10的电源输入引脚VDD连接。LED驱动芯片10的第一驱动控制输出引脚(DRN1)与第一 LED灯阵列单元30连接;LED驱动芯片10的第二驱动控制输出引脚(DRN2)与第二 LED灯阵列单元40连接。
[0042]第一LED灯阵列单元包括第一LED灯阵列、第一二极管Dl、第二电容C2和第一电感LI ;LED驱动芯片10的第一驱动控制输出引脚(DRNl)依次经第一电感L1、第二电容C2与第一电阻Rl的另一端连接。第一 LED灯阵列与第二电容C2并联，第一二极管Dl的阳极与LED驱动芯片的第一驱动控制输出引脚(DRNl)连接，第一二极管Dl的阴极与第一电阻Rl的另一端连接。
[0043]第二 LED灯阵列单元40包括第二 LED灯阵列、第二二极管D2、第三电容C3和第二电感L21ED驱动芯片10的第二驱动控制输出引脚(DRN2)依次经第二电感L2、第三电容C3与第一电阻Rl的另一端连接;第二 LED灯阵列与第三电容C3并联，第二二极管D2的阳极与LED驱动芯片的第二驱动控制输出引脚(DRN2)连接，第二二极管D2的阴极与第一电阻Rl的另一端连接。其中，第一 LED灯阵列的LED灯的灯光为暖色系，第二 LED灯阵列的LED灯的灯光为冷色系，LED灯阵列中LED灯的数量可以根据实际需求来设定，且各LED灯依次串联。
[0044]LED驱动电路还包括保护电阻R2，LED驱动芯片的开路保护电压调节引脚RAD J经保护电阻R2接地。LED驱动电路还包括采样电阻(R3、R4)，LED驱动芯片的信号输入引脚(ISENUISEN2)经采样电阻(R3、R4)接地。
[0045]当电源电路的开关S闭合时，通过第一电阻Rl对电源上的第一电容Cl充电，并初始化LED驱动芯片10，LED驱动芯片10处于第一通道工作状态，控制第一 LED灯阵列点亮。当电源电路中的开关S关闭，并且保持时间大于200ms，关闭的时间小于5S，开关S重新打开，LED驱动芯片10切换到第二通道工作状态，控制第二LED灯阵列点亮。此时，开关S再次关闭，并且保持时间大于200ms，关闭的时间小于5S，开关S重新打开，LED驱动芯片10切换到第三通道工作状态，同时使得第一LED灯阵列、第二LED灯阵列均点亮。如此反复，实现了冷光、暖光和混色的切换。如果电源电路中的开关S关闭的时间大于5S，LED驱动芯片10重启，始化到第一通道工作状态。在其他实施例中，第一通道工作状态可以对应为控制第二LED灯阵列的点亮也可以对应为同时控制第一 LED灯阵列、第二 LED灯阵列点亮。也就是说，三个通道工作状态与LED灯阵列的对应关系可以根据需求做相应的调整，并不限定于本实施例的方案。
[0046]在其他实施例中，LED驱动芯片10中的开关管可以设置在LED驱动电路中，相当于外置开关管，通过开关控制器控制开关管动作可以实现LED灯阵列的亮或灭。
[0047]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0048]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种LED驱动芯片，连接于电源电路中，用于循环控制两组LED灯阵列的亮或灭，其特征在于，包括控制模块、采样模块、色温模块、开关模块以及若干引脚； 所述若干引脚包括电源输入引脚、第一信号输入引脚、第二信号输入引脚、第一驱动信号输出引脚和第二驱动信号输出引脚； 所述采样模块分别与所述第一信号输入引脚、第二信号输入引脚连接，用于周期性的采集两组LED灯阵列的信号并传输给所述控制模块； 所述色温模块分别与所述电源输入引脚、控制模块连接，用于根据当前电源电路中的开关动作产生驱动信号并传输给所述控制模块； 所述控制模块分别与所述采样模块、色温模块、开关模块连接，用于处理采集的两组LED灯阵列的信号和驱动信号输出恒流源并控制所述开关模块的通断； 所述开关模块分别与所述第一驱动信号输出引脚、第二驱动信号输出引脚连接，用于控制两组LED灯阵列的亮或灭。2.根据权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述开关模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管； 所述第一开关管的输入端分别与所述第一信号输入引脚、采样模块的输入端连接，所述第一开关管的输出端分别与所述控制模块、第二开关管的输入端连接;所述第一开关管的控制端与所述控制模块连接； 所述第二开关管的输出端与所述第一驱动控制输出引脚连接;所述第二开关管的控制端与所述电源输入引脚连接； 所述第三开关管的输入端分别与所述第二信号输入引脚、采样模块的输入端连接，所述第三开关管的输出端分别与所述控制模块、第四开关管的输入端连接;所述第三开关管的控制端与所述控制模块连接； 所述第四开关管的输出端与所述第二驱动控制输出引脚连接;所述第四开关管的控制端与所述电源输入引脚连接。3.根据权利要求2所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述采样模块包括电流比较器，所述电流比较器的正相输入端分别与所述第一信号输入引脚、第二信号输入引脚、第一开关管的输入端、第三开关管的输入端连接;所述电流比较器的负相输入端经400毫伏的电源接地;所述电流比较器的输出端与所述控制模块连接。4.根据权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述色温模块包括计时器，所述计时器的输入端与所述电源输入引脚连接，所述计时器的输出端与所述控制模块连接，用于记录所述电源电路中开关动作的时间。5.根据权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，LED驱动芯片还包括钳位模块，用于使所述电源输入引脚保持在钳位电压。6.根据权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，LED驱动芯片还包括保护模块，所述保护模块与所述控制模块连接。7.根据权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，LED驱动芯片还包括过热调节模块，所述过热调节模块与所述控制模块连接，用于调节所述LED驱动芯片的温度，使保持在预设温度范围内。8.—种LED驱动电路，包括如权利要求1-7任一项所述的LED驱动芯片、整流单元、滤波电容、第一电容、第一电阻、第一 LED灯阵列单元和第二 LED灯阵列单元;所述整流单元的输入端与交流电连接;所述滤波电容串接在所述整流单元的两端;所述第一电容、第一电阻串联后与所述滤波电容并联，所述第一电容、第一电阻的公共连接端与所述LED驱动芯片的电源输入引脚连接，所述LED驱动芯片的第一驱动控制输出引脚与所述第一 LED灯阵列单元连接;所述LED驱动芯片的第二驱动控制输出引脚与所述第二 LED灯阵列单元连接。9.根据权利要求8所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一LED灯阵列单元包括第一LED灯阵列、第一二极管、第二电容和第一电感;所述LED驱动芯片的第一驱动控制输出引脚依次经所述第一电感、第二电容与所述第一电阻的另一端连接;所述第一 LED灯阵列与所述第二电容并联，所述第一二极管的阳极与所述LED驱动芯片的第一驱动控制输出引脚连接，所述第一二极管的阴极与所述第一电阻的另一端连接； 所述第二 LED灯阵列单元包括第二 LED灯阵列、第二二极管、第三电容和第二电感;所述LED驱动芯片的第二驱动控制输出引脚依次经所述第二电感、第三电容与所述第一电阻的另一端连接;所述第二 LED灯阵列与所述第三电容并联，所述第二二极管的阳极与所述LED驱动芯片的第二驱动控制输出引脚连接，所述第二二极管的阴极与所述第一电阻的另一端连接。10.根据权利要求8所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括采样电阻，所述LED驱动芯片的信号输入端经所述采样电阻接地。
【文档编号】H05B33/08GK205648096SQ201620358774
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】顾南昌
【申请人】无锡恒芯微科技有限公司, 叶淑琼