[實(shí)用新型]一種數(shù)控分段式交流驅(qū)動(dòng)LED芯片電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201621302472.3
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN207219085U
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國元;楊博新;梁志明;吳朝暉
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H05B33/08
• 分類號(hào): H05B33/08
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種利用市電全波整流得到的脈動(dòng)電壓直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)，特別涉及一種數(shù)控分段式交流驅(qū)動(dòng)LED芯片電路。

背景技術(shù)

LED作為新一代的照明光源，是一種將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體器件，它與白熾燈、節(jié)能燈相比，具有體積小、功耗低、亮度高等優(yōu)勢。目前，各國都在大力研究LED照明技術(shù)。

早期的LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)多采用直流驅(qū)動(dòng)，在使用中，必須在LED燈珠與市電電源之間加入AC-DC轉(zhuǎn)換器，這無疑增加了LED燈泡的體積和成本。在轉(zhuǎn)換過程中，存在著較大的能量損失，LED系統(tǒng)效率很難達(dá)到90％。AC-DC轉(zhuǎn)換器老化比較嚴(yán)重，壽命遠(yuǎn)低于LED的壽命，在使用過程中往往是由于轉(zhuǎn)換器損壞導(dǎo)致燈泡故障。由于以上原因，LED照明在早期不太被市場接受。

隨著技術(shù)的發(fā)展，一些公司采取交流驅(qū)動(dòng)LED技術(shù)。利用LED的單向?qū)ㄌ匦裕瑢ED燈珠排列成類似整流橋結(jié)構(gòu)，就可以直接接入到市電中，如圖1所示。這種驅(qū)動(dòng)方法的結(jié)構(gòu)簡單，但是LED燈串是交替發(fā)光的，所以LED燈串的利用率低下，閃爍效應(yīng)較大。為了提高燈珠的利用率，出現(xiàn)了分段式交流驅(qū)動(dòng)LED技術(shù)。市電經(jīng)過全波整流得到的脈動(dòng)電壓VBR直接驅(qū)動(dòng)高壓LED(HV_LED)，并通過分段控制和恒流處理，控制LED電流在每個(gè)波段內(nèi)都是恒定的，并且隨著電壓的增大而增大，工作波形如圖2所示。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的首要目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的直流驅(qū)動(dòng)LED電路體積大、成本高、低效等問題，提供一種數(shù)控分段式交流驅(qū)動(dòng)LED芯片電路。

本實(shí)用新型的另一目在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷與不足，提供一種驅(qū)動(dòng)數(shù)控分段式交流驅(qū)動(dòng)LED芯片電路的驅(qū)動(dòng)方法，該驅(qū)動(dòng)方法為進(jìn)一步提高現(xiàn)有分段式交流驅(qū)動(dòng)LED電路的系統(tǒng)效率而提供一種全新的驅(qū)動(dòng)方法。

本實(shí)用新型的首要目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種數(shù)控分段式交流驅(qū)動(dòng)LED芯片電路，包括：整流橋電路1、LED燈串2、同相位分壓電路3、零點(diǎn)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(jié)構(gòu)，對(duì)市電經(jīng)過整流橋電路1全波整流后得到的脈動(dòng)電壓進(jìn)行降壓，得到一個(gè)峰值小于芯片電源電壓VDD的低壓脈動(dòng)電壓LV_VBR；所述數(shù)控分段式交流驅(qū)動(dòng)LED內(nèi)部對(duì)LV_VBR的處理就相當(dāng)于對(duì)HV_VBR的處理；零點(diǎn)檢測電路4檢測脈動(dòng)電壓LV_VBR的零點(diǎn)，輸出脈沖電壓ZERO作為雙向移位寄存器5的置位信號(hào)RST；當(dāng)檢測到零點(diǎn)，第一開關(guān)信號(hào)S1、第二開關(guān)信號(hào)S2和第三開關(guān)信號(hào)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(shí)現(xiàn)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(dòng)電壓HV_VBR的變化而變化，并由雙向移位寄存器5實(shí)現(xiàn)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(jīng)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(guān)及其片內(nèi)電容，并以通道選通第一開關(guān)信號(hào)S1、第二開關(guān)信號(hào)S2和第三開關(guān)信號(hào)S3作為開關(guān)控制信號(hào)；通道選通第一開關(guān)信號(hào)S1、第二開關(guān)信號(hào)S2和第三開關(guān)信號(hào)S3在控制通道打開的同時(shí)，對(duì)低壓脈動(dòng)電壓LV_VBR進(jìn)行采樣；通道關(guān)閉時(shí)，結(jié)束采樣并保持分段節(jié)點(diǎn)電壓，作為脈動(dòng)電壓下降階段的分段依據(jù)。

在脈動(dòng)電壓下降階段，每當(dāng)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(gè)，ONE_SHOT模塊8輸出一個(gè)寬脈沖信號(hào)L_ONE_SHOT和一個(gè)窄脈沖信號(hào)S_ONE_SHOT，分別作為雙向移位寄存器5的移動(dòng)方向選擇信號(hào)S和時(shí)鐘信號(hào)CLK；寬脈沖信號(hào)L_ONE_SHOT控制雙向移位寄存器5進(jìn)行右移，并選擇窄脈沖信號(hào)S_ONE_SHOT作為移位的時(shí)鐘信號(hào)；沒有寬脈沖信號(hào)，雙向移位寄存器5進(jìn)行右移，并選擇I_TEST作為移位的時(shí)鐘信號(hào)。

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(dá)到電流閾值VREF1/RS1后，輸出脈沖信號(hào)I_TEST，作為通道切換的信號(hào)。

所述寬脈沖信號(hào)L_ONE_SHOT的占空比大于窄脈沖信號(hào)S_ONE_SHOT的占空比。一是為了避免通道切換瞬間可能出現(xiàn)的通道電流略大于電流檢測電路(9)的閾值時(shí)導(dǎo)致開關(guān)信號(hào)紊亂；二是為S_ONE_SHOT信號(hào)提供足夠的建立時(shí)間安和保持時(shí)間。