[發明專利]一種數控分段式交流驅動LED芯片電路及其驅動方法

有效

• 申請號: 201611083468.7
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106604450B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 李國元;楊博新;梁志明;吳朝暉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H05B33/08
• 分類號: H05B33/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

1.一種數控分段式交流驅動LED芯片電路，其特征在于，包括：整流橋電路(1)、LED燈串(2)、同相位分壓電路(3)、零點檢測電路(4)、雙向移位寄存器(5)、通道選擇模塊(6)、采樣保持電路(7)、ONE_SHOT模塊(8)、電流檢測電路(9)、恒流電路(10)、第一采樣電阻(RS1)、第二采樣電阻(RS2)和選擇器(MUX2)；

同相位分壓電路(3)采用電阻分壓結構，對市電經過整流橋電路(1)全波整流后得到的脈動電壓進行降壓，得到一個峰值小于芯片電源電壓VDD的低壓脈動電壓LV_VBR；所述數控分段式交流驅動LED內部對LV_VBR的處理就相當于對HV_VBR的處理；零點檢測電路(4)檢測脈動電壓LV_VBR的零點，輸出脈沖電壓ZERO作為雙向移位寄存器(5)的置位信號RST；當檢測到零點，第一開關信號(S1)、第二開關信號(S2)和第三開關信號(S3)均置為1；

通道選擇模塊(6)包括功率MOS管，所述功率MOS管為LED燈串(2)在不同階段提供不同的通道，從而實現分段處理；第一通道、第二通道和第三通道的通道電流隨著脈動電壓HV_VBR的變化而變化，并由雙向移位寄存器(5)實現通道切換；第一通道、第二通道和第三通道全部切斷后，LED燈串(2)的電流流經第四通道，并由恒流電路(10)保持電流不變；

采樣保持電路(7)包括CMOS開關及其片內電容，并以通道選通第一開關信號(S1)、第二開關信號(S2)和第三開關信號(S3)作為開關控制信號；通道選通第一開關信號(S1)、第二開關信號(S2)和第三開關信號(S3)在控制通道打開的同時，對低壓脈動電壓LV_VBR進行采樣；通道關閉時，結束采樣并保持分段節點電壓，作為脈動電壓下降階段的分段依據；

在脈動電壓下降階段，每當LV_VBR下降到低于第一采樣保持電壓VSH1、第二采樣保持電壓VSH2和第三采樣保持電壓VSH3中的任何一個，ONE_SHOT模塊(8)輸出一個寬脈沖信號L_ONE_SHOT和一個窄脈沖信號S_ONE_SHOT，分別作為雙向移位寄存器(5)的移動方向選擇信號S和時鐘信號CLK；寬脈沖信號L_ONE_SHOT控制雙向移位寄存器(5)進行右移，并選擇窄脈沖信號S_ONE_SHOT作為移位的時鐘信號；沒有寬脈沖信號，雙向移位寄存器(5)進行右移，并選擇I_TEST作為移位的時鐘信號；

電流檢測電路(9)檢測流過第一通道、第二通道和第三通道的電流大小，達到電流閾值VREF1/RS1后，輸出脈沖信號I_TEST，作為通道切換的信號。

2.如權利要求1所述的數控分段式交流驅動LED芯片電路，其特征在于，所述寬脈沖信號L_ONE_SHOT的占空比大于窄脈沖信號S_ONE_SHOT的占空比。

3.如權利要求1所述的數控分段式交流驅動LED芯片電路，其特征在于，所述零點檢測電路(4)檢測到脈動電壓LV_VBR的零點，雙向移位寄存器(5)對通道選通第一開關信號(S1)、第二開關信號(S2)和第三開關信號(S3)均置為1；寬脈沖信號L_ONE_SHOT＝0，雙向移位寄存器(5)實現左移，最低位S1補0，選擇器選擇I_TEST信號作為移位的時鐘信號；寬脈沖信號L_ONE_SHOT＝1,雙向移位寄存器(5)實現右移，最高位補1，選擇器選擇窄脈沖信號S_ONE_SHOT信號作為移位的時鐘信號。

4.如權利要求1所述的數控分段式交流驅動LED芯片電路，其特征在于，所述LED燈串(2)包含4個LED子單元。

5.一種驅動權利要求1所述的數控分段式交流驅動LED芯片電路的驅動方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、通過整流橋電路(1)將市電全波整流,得到的脈動電壓HV_VBR直接用于驅動LED燈串(2)；

步驟2、通過同相位分壓電路(3)將脈動電壓降為同相位且峰值小于芯片電源電壓VDD的電壓LV_VBR；

步驟3、零點檢測電路(4)檢測低壓脈動電壓LV_VBR的零點，輸出檢測信號ZERO作為雙向移位寄存器(5)的置位信號RST；采樣保持電路(7)接受通道選通第一開關信號(S1)、第二開關信號(S2)和第三開關信號(S3)，對低壓脈動電壓LV_VBR進行采樣、保持第一分段點電壓SH1、第二分段點電壓SH2和第三分段點電壓SH3；每當LV_VBR下降到小于第一采樣保持電壓VSH1、第二采樣保持電壓VSH2和第三采樣保持電壓VSH3中的任何一個時，ONE_SHOT模塊(8)輸出一個寬脈沖信號L_ONE_SHOT和一個窄脈沖信號S_ONE_SHOT，分別作為雙向移位寄存器(5)的移動方向選擇信號S和時鐘信號CLK；

步驟4、電流檢測電路(9)監控第一通道、第二通道和第三通道的電流，當電流達到閾值VREF1/RS1，輸出檢測信號I_TEST，作為雙向移位寄存器(5)的時鐘信號CLK；

步驟5、在脈動電壓峰值附近，通過恒流電路(10)保持流過LED燈串(2)是恒流值VREF2/RS2；通過改變采樣電阻阻值，改變各通道電流的設定值，用于兼容不同特征電流的LED負載。