LED调色驱动电路及调色控制器的制作方法

本申请主要涉及led驱动电路，尤其涉及具有调色功能的led调色驱动电路及其调色控制器。

背景技术：

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，具备调光调色功能的led照明灯具应运而生。

图1是传统led调色驱动电路的示意图。如图1所示，传统led调色电路100使用诸如光耦ocep和mos管的分立元件实现。这样的电路元件多、结构复杂且功能单一。而且由于光耦ocep本身需要消耗较大的电流，效率不高。

中国专利公开号cn107567144a提出了一种led调色驱动电路。该电路中的调色控制器采用一颗高压芯片。在高压芯片内部集成了高压电平转换电路，精简了外围电路，提高了效率。该高压芯片需要在芯片内做一块全隔离的高压岛，用来隔离控制地gnd和驱动地vl之间的高压。这一隔离岛对制造工艺要求很高。

申请内容

本申请提供一种led调色驱动电路及调色控制器，可以降低对制造工艺的要求。

根据本申请的一个方面的提出一种led调色驱动电路，包括开关组件和调色控制器。所述开关组件具有第一开关和第二开关，所述第一开关和第二开关分别具有第一端、第二端和控制端，所述第一开关的第一端适于耦接第一led负载，所述第二开关的第一端适于耦接第二led负载。所述调色控制器包括第一控制器和第二控制器。所述第一控制器具有控制信号端、脉冲信号输出端及接地端，所述第一控制器的接地端耦接所述led调色驱动电路的接地端，所述第一控制器用于根据来自所述控制信号端的pwm信号产生脉冲信号，并经所述脉冲信号输出端输出。所述第二控制器具有脉冲信号输入端、第一驱动端、第二驱动端及参考电位端，所述脉冲信号输入端耦接所述脉冲信号输出端，所述第一驱动端耦接所述第一开关的控制端，所述第二驱动端耦接所述第二开关的控制端，所述参考电位端耦接所述第一开关的第二端和第二开关的第二端，所述第二控制器用于根据所述脉冲信号产生第一驱动信号和第二驱动信号且分别经所述第一驱动端和所述第二驱动端输出，所述参考电位端电位不同于所述第一控制器的接地端电位。

在本申请的一实施例中，所述第一控制器包括脉冲发生器，所述脉冲发生器耦接所述控制信号端和所述所述脉冲信号输出端，用于根据来自所述控制信号端的pwm信号产生脉冲信号，并经所述脉冲信号输出端输出。

在本申请的一实施例中，所述第二控制器包括触发器和预驱动器。所述触发器耦接所述脉冲信号输入端，且用于根据所述脉冲信号产生触发信号。所述预驱动器，耦接所述触发器、所述第一驱动端和所述第二驱动端，用于根据所述触发信号产生第一驱动信号和第二驱动信号且分别经所述第一驱动端和所述第二驱动端输出。

在本申请的一实施例中，所述第二控制器还包括电源端，所述电源端耦接至驱动所述led负载的直流母线，所述第一控制器还包括控制电源端，所述控制电源端接收一控制器电压，所述控制器电压低于所述直流母线上的电压峰值。

在本申请的一实施例中，所述第二控制器还包括电源端，所述电源端直接连接至所述直流母线。

在本申请的一实施例中，所述led调色驱动电路还包括整流桥，耦接至交流输入电源以提供所述直流母线上的电压。

在本申请的一实施例中，所述第二控制器还包括jfet器件和低压线性电源。所述jfet器件耦接所述第二控制器的电源端。所述低压线性电源耦接所述jfet器件，用于为所述第二控制器供电。

在本申请的一实施例中，所述第一控制器和第二控制器分别为独立裸芯且封装在同一芯片中。

在本申请的一实施例中，所述脉冲信号输入端通过引线键合耦接所述脉冲信号输出端。

在本申请的一实施例中，所述第一控制器和第二控制器分别为独立封装的芯片。

在本申请的一实施例中，所述开关组件为平面型场效应管功率器件，集成到所述第二控制器所在的裸芯或封装的芯片中。

本申请的另一方面提出一种调色控制器，用于led调色驱动电路，所述led调色驱动电路具有用于驱动第一led负载的第一开关和用于驱动第二led负载的第二开关。所述调色控制器包括第一控制器和第二控制器。所述第一控制器具有控制信号端、脉冲信号输出端及接地端，所述第一控制器的接地端耦接所述led调色驱动电路的接地端，所述第一控制器用于根据来自所述控制信号端的pwm信号产生脉冲信号，并经所述脉冲信号输出端输出。所述第二控制器具有脉冲信号输入端、第一驱动端、第二驱动端及参考电位端，所述脉冲信号输入端耦接所述脉冲信号输出端，所述第一驱动端耦接所述第一开关的控制端，所述第二驱动端耦接所述第二开关的控制端，所述参考电位端耦接所述第一开关的第二端和第二开关的第二端，所述第二控制器用于根据所述脉冲信号产生第一驱动信号和第二驱动信号且分别经所述第一驱动端和所述第二驱动端输出，所述参考电位端电位不同于所述第一控制器的接地端电位。

与现有技术相比，本申请中第一控制器的接地端和第二控制器的参考电位端(其为接地端)是分离的。并且第一控制器可将控制信号传递到第二控制器。这样，实现了第一控制器和第二控制器间高压的天然隔离而不需要额外的隔离岛，从而降低了对制造工艺的要求，降低了成本。

附图说明

包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本说明书原理的作用。附图中：

图1是传统led调色驱动电路的示意图。

图2是本申请一实施例的led调色驱动电路示意图。

图3是本申请一实施例的调色控制器的示意图。

图4是本申请一实施例的逻辑控制电路和脉冲发生器的示意图。

图5是图2所示电路的工作波形图。

图6是图4所示电路的工作波形图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

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、耦接于或耦合于、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”、“直接耦接于”、“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。

图2是本申请一实施例的led调色驱动电路示意图。参考图2所示，led调色驱动电路200用于驱动第一led负载201和第二led负载202。每一led负载可包括串联和/或并联的一个或多个led灯。第一led负载201和第二led负载202可为不同颜色的led。led调色驱动电路200可包括整流桥210、恒流驱动电源220、调色控制器230以及开关组件240。整流桥210电性耦接至一交流输入电源ac，并提供电压v_bus至直流母线211。两路led负载201和202并联至整流桥210。开关组件240可具有第一开关m1和第二开关m2。在此，开关m1和m2的示例为mos功率管，但本领域技术人员可以理解，可以使用其他类型的器件。第一开关m1和第二开关m2分别具有第一端d、第二端s和控制端g。第一开关m1的第一端d适于耦接第一led负载201，第二开关m2的第一端d适于耦接第二led负载202。恒流驱动电源220电性耦接至开关组件240的开关m1和m2的第二端s。恒流驱动电源220接入第二脉冲宽度调制信号pwm2，并根据第二脉冲宽度调制信号pwm2控制流经led负载201和202的电流大小。调色控制器230电性耦接至整流桥210以获得电源，且电性耦接至开关组件240以控制其导通或者关断。具体地说，调色控制器230根据其接收的第一脉冲宽度调制信号pwm1生成第一控制信号g1和第二控制信号g2并分别输出至开关组件240的开关m1和m2。在一些实施例中，第一控制信号g1和第二控制信号g2可为互补的控制信号。开关组件240适于根据接收的控制信号g1和g2的导通或者关断，调整流经第一led负载201与第二led负载202的电流。

在本申请的实施例中，恒流驱动电源220可为开关型电源，也可以为线性恒流源，但不限于此。恒流驱动电源220用于控制流经第一led负载201和第二led负载202的总电流的大小，从而调节所述第一led负载201的光亮程度和第二led负载202的光亮程度。

调色控制器230可被配置为分配流经第一led负载201和第二led负载202的电流比例。第一led负载201和第二led负载202可为两种不同颜色的led负载。因此，在某一时间段内，当流经第一led负载201的电流比例大于流经第二led负载202的电流比例时，整个led负载所显示的颜色是以与第一led负载201对应所显示的颜色为主。举例来说，第一led负载201(例如由多个白光的led灯串组成)显示的颜色为白色，第二led负载202(例如由多个黄光的led灯串组成)显示的颜色为黄色。在某一时间段内，当流经第一led负载201的电流比例大于流经第二led负载202的电流比例时，整个led负载所显示的颜色是以白色为主。反之，整个led负载所显示的颜色是以黄色为主。

当然，在其他部分实施例中，在某一时间段内，如果流经第一led负载201的电流比例等于流经第二led负载201的电流比例时，整个led负载所显示的颜色为与第一led负载201对应所显示的颜色和与第二led负载202对应所显示的颜色的混合色。

本实施例中的恒流驱动电源220和调色控制器230的工作可参考cn107567144a，在此不再详细展开。

图3是本申请一实施例的调色控制器的示意图。参考图3所示，调色控制器230可包括接地端相对独立的第一控制器310和第二控制器320。第一控制器310可具有控制电源端vcc、控制信号端pwm、脉冲信号输出端s1、r1及接地端gnd。控制电源端vcc可接收一控制器电压vcc。控制器电压vcc是基于接地端gnd的电位来设置。控制器电压vcc一般是一个额外电源提供的较低电压供电，例如5v或3.3v。控制器电压vcc小于直流母线211上的电压峰值。接地端gnd可耦接所述led调色驱动电路200的接地端agnd。控制信号端pwm可从外部pwm发生器获得第一脉冲宽度调制信号pwm1，并据此产生脉冲信号s、r，然后经脉冲信号输出端s1、r1输出。第二控制器320可具有电源端vh、脉冲信号输入端s2、r2、第一驱动端g1、第二驱动端g2及参考电位端vs。电源端vh可耦接整流桥210的正端以获得电源。脉冲信号输入端s2、r2耦接第一控制器310的脉冲信号输出端s1、r1。第一驱动端g1耦接第一开关m1的控制端g。第二驱动端g2耦接第二开关m2的控制端g。参考电位端vs耦接第一开关m1的第二端s和第二开关的第二端s。第二控制器320用于根据前述的脉冲信号产生第一驱动信号g1和第二驱动信号g2，且分别经第一驱动端g1和第二驱动端g2输出。

与已有方式不同的是，本实施例中，第一控制器310的接地端gnd和第二控制器320的参考电位端vs(其作为第二控制器320的接地端)是分离的。接地端gnd作为调色控制器230的控制地，连接的是led调色驱动电路200的控制接地端agnd。参考电位端vs作为调色控制器230的驱动地，连接的是led调色驱动电路200的驱动接地端pgnd。因此参考电位端vs的电位不同于第一控制器310的接地端gnd的电位。另外，第一控制器310可通过脉冲信号输出端s1、r1与脉冲信号输入端s2、r2的耦接，将脉冲信号作为控制信号传递到第二控制器320。这样，实现了第一控制器310和第二控制器320间高压的天然隔离而不需要额外的隔离岛，从而降低了对制造工艺的要求，降低了成本。

图5是图2所示电路的工作波形图。参考图2、图3和图5所示，第一控制器310可包括逻辑控制电路及脉冲发生器311和hvnmos管m3和m4，第二控制器320可包括触发器323和预驱动器324。pwm信号经第一控制器310的逻辑控制电路及脉冲发生器311后，在hvnmos管m3和m4的漏极产生脉冲信号r和s。这两个脉冲信号作为第二控制器320的rs触发器323，产生触发信号predriverin，作为预驱动器324的输入信号。预驱动器324的作用是将触发器323输出的单路数字开关信号，转化成互补的两路开关信号g1和g2，同时增强驱动能力来驱动功率管m1和m2。最后，在两路led负载201和202处产生开关电流i_led1和i_led2。

在本申请的一些实施例中，第一控制器310和第二控制器320可分别为独立裸芯(die)且封装在同一芯片(chip)中。在此情况下，脉冲信号输入端s2、r2通过引线330以引线键合方式耦接脉冲信号输出端s1、r1。

在本申请的另一些实施例中，第一控制器310和第二控制器320可分别为独立封装的芯片(chip)，二者安装在电路板上，通过电路板上的走线实现耦接。

在本申请的实施例中，第一开关m1和第二开关m2可以是平面型mos场效应管，例如ldmos(lateraldoublediffusemos，横向双扩散mos)场效应管。这类器件的主要优势是兼容平面工艺，从而可实现第二控制器320所在的裸芯完全采用通用的平面工艺，而无需考虑垂直器件的兼容集成问题。

在本实施例中，由于调色控制器230的制造工艺更加通用，因此可以集成更多的器件，例如可以功率管m1、m2和集成jfet器件。参考图3所示，功率管m1、m2可以集成在第二控制器320所在的裸芯中。在图未示的实施例中，功率管m1、m2也可以集成在第二控制器320所在的封装体中。

继续参考图3所示，第二控制器320还可包括jfet器件321及低压线性电源(ldo)322。jfet器件321耦接第二控制器320的电源端vh，用于将vh例如200v的高压(如led灯珠电压)转化成jfet器件321例如20v的夹断电压vj。ldo322耦接jfet器件321，用于将vj进一步转化成内部的基准电压vref比如5v，作为调色控制器230的电源。

进一步，由于jfet器件321的作用，第二控制器320的电源端vh可直接连接至直流母线211以输入整流桥210所提供的直流电源v_bus，而无需通过额外的电容或电阻连接。

后文将参考附图描述本申请的各单元/组件的更多细节，然而可以理解，本领域技术人员可以在阅读下述内容后，在不违背本申请的精神的情况下进行各种修改/替换。因此本申请的保护范围并不限于后文描述的实施例。

图4是本申请一实施例的逻辑控制电路和脉冲发生器的示意图。参考图4所示，逻辑控制电路可包括施密特触发器401。脉冲发生器410可包括第一反相器411、第一上升沿延迟电路412、第二上升沿延迟电路413、第二反相器414、第三反相器415、第一或门416以及第二或门417。脉冲发生器410可使用经过施密特触发器401触发的信号分别产生设置脉冲s和重置脉冲r。图6是图4所示电路的工作波形图。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述申请披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个申请实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

虽然本申请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申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请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。