CN114205952A - Led调光控制***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种LED调光控制***和方法。根据本发明实施例提供的LED调光控制***，可以包括：开关管；谷底控制模块，用于基于开关管的漏极电压、表征流过LED负载的输出电流的感测电压、以及用于控制LED负载的亮度的调光信号，生成第一控制信号；电压电流转换模块，用于将表征调光信号的调光基准电压转换为延迟电流；以及延时模块，用于基于延迟电流和第一控制信号，生成第二控制信号。根据本发明实施例提供的***，通过谷底控制模块可以对工作时的谷底个数进行锁定，减少了电流波动的可能性，并通过延时模块可以根据调光深度大小对第一控制信号进行延时得到第二控制信号，可以进一步降低调光的深度。

Description

LED调光控制***和方法

技术领域

本发明实施例总体上涉及集成电路领域，尤其涉及一种LED调光控制***和方法。

背景技术

随着开关电源技术的发展，准谐振(QR)调光控制技术被广泛利用。在LED照明和背光应用中，准谐振的降压(buck)***为一种常用的架构。准谐振控制利用了寄生器件，其核心就是一个由金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)的寄生电容Cds和电感L1组成的LC谐振腔。每次MOSFET关断后，控制芯片通过ZVS(零电压开关)引脚检测MOSFET的漏极端的电压，当主电感L1消磁结束时，ZVS引脚下降到低电平。主电感L1消磁结束后和电容Cds进入自由谐振状态时，***会在MOSFET漏极谐振电压波形的谷底中打开新的开关周期，这样***的开关损耗和EMI可以大大降低。由主电感L1和寄生电容Cds构成的谐振周期相对于开关周期而言较小，所以***近似于工作在临界导通模式。

然而，在现有技术中，当LED负载的输出电流降低到一定水平时，开关管的导通时间无法进一步降低，电流只能维持不变，无法进一步进行深度调光。

发明内容

本发明实施例提供了一种LED调光控制***和方法，能够通过谷底控制模块在LED负载的输出电流大于预设电流的情况下，确定工作时的谷底个数并对其进行锁定，以得到可以用于控制开关管的导通的第一控制信号，通过这种锁定可以降低电流波动的可能性，并且通过延时模块在LED负载的输出电流小于预设电流的情况下，可以根据调光深度大小对第一控制信号进行延时，以得到可以用于控制开关管的导通的第二控制信号，通过这种延时，可以进一步降低调光的深度。

一方面，本发明实施例提供了一种LED调光控制***，包括开关管，还包括：谷底控制模块，用于基于所述开关管的漏极电压、表征流过LED负载的输出电流的感测电压、以及用于控制所述LED负载的亮度的调光信号，生成用于控制所述开关管的导通的第一控制信号；第一电压电流转换模块，用于将表征所述调光信号的调光基准电压转换为延迟电流；以及延时模块，用于基于所述延迟电流和所述第一控制信号，生成用于控制所述开关管的导通的第二控制信号，其中，所述第二控制信号是相对于所述第一控制信号的延时信号

另一方面，本发明实施例提供了一种LED调光控制方法，用于LED调光控制***，所述LED调光控制***包括开关管，所述方法包括：基于所述开关管的漏极电压、表征流过LED负载的输出电流的感测电压、以及用于控制所述LED负载的亮度的调光信号，生成用于控制所述开关管的导通的第一控制信号；将表征所述调光信号的调光基准电压转换为延迟电流；以及基于所述延迟电流和所述第一控制信号，生成用于控制所述开关管的导通的第二控制信号，其中，所述第二控制信号是相对于所述第一控制信号的延时信号。

本发明实施例提供的LED调光控制***和方法，能够通过在调光亮度大于预设阈值时，对谷底个数进行锁定，并对谷底检测信号进行计数，当锁定的谷底个数等于检测到的谷底个数时，利用第一控制信号来控制开关管导通，当调光电路小于预设阈值时，对上述第一控制信号进行延时，得到第二控制信号，以利用该第二控制信号来控制开关管的导通，通过上述方案，可以降低电流波动的可能性，并且进一步降低了调光的深度，在***效率上，相比于常规方案进行了优化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了现有技术提供的BUCK架构的LED调光控制***的结构示意图；

图2示出了用于图1所示的LED调光控制***的开关控制单元的时序图；

图3示出了本发明实施例提供的LED调光控制***的结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的补偿电压与上钳频和下钳频之间的关系的示意图；

图5示出了本发明实施例提供的LED调光控制***在模拟调光时工作的时序图；

图6示出了本发明实施例提供的谷底控制模块的结构示意图；

图7示出了本发明实施例提供的图6中的谷底锁定模块的结构示意图；

图8示出了本发明实施例提供的LED调光控制***中的电压电流转换模块的结构示意图；

图9示出了本发明实施例提供的电压电流转换模块的QR_delay时间与DIM_ref电压之间的关系示意图；以及

图10示出了本发明实施例提供的LED调光控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了更好地理解本发明实施例提供的LED调光控制***，以下首先对现有技术提供的LED调光控制***进行介绍，例如，参见图1，图1示出了现有技术提供的BUCK架构的LED调光控制***的结构示意图。

如图1所示，该***包括：BUCK架构准谐振开关变换单元102、退磁反馈单元104、以及开关控制单元106。BUCK架构准谐振开关变换电路102可以包括主电感L1、输出电容C1、续流二极管D1、开关管(例如，MOS管)M1，并且被配置为通过控制开关管M1的导通与关断向LED负载提供期望的电压或电流输出，例如，以便控制对LED负载的调光。退磁反馈电路104可以包括电容C2以及分压电阻R1和R2。退磁反馈电路104通过电容C2两端的电压不能突变的特性得到开关管M1的漏极电压，利用分压电路(例如，电阻R1和R2)进行分压产生较低的退磁反馈电压ZVS后，由开关控制单元106对该退磁反馈电压进行检测，可见，该退磁反馈电压可以表征开关管的漏极电压。

开关控制单元106可以包括退磁感测模块1061、峰值采样模块1062、误差放大器(EA)1063、PWM比较器1064、开关触发器1065、栅极驱动器1066、以及输出反馈(CS)放大器1067。

参考图1，退磁感测模块1061的输入端接收退磁反馈电压ZVS，其输出端连接到开关触发器1065。在一个实施例中，开关触发器1065是RS触发器，退磁感测模块1061的输出端连接到RS触发器的S端。峰值采样模块1062的输入端接收输出反馈信号VCS，其输出端连接到EA 1063的反相输入端，其中峰值采样模块1062到EA 1063的反相输入端的连接是基于退磁感测模块1061输出的退磁信号以及栅极驱动器1066输出的Gate信号的(例如，在峰值采样模块1062和EA 1063的反相输入端之间连接有开关，开关的导通和关断取决于上述退磁信号和Gate信号)。EA 1063的正相输入端用于接收基准电压Vref，并且EA 1063的输出端连接到PWM比较器1064的反相输入端，其中，EA 1063的输出端还外接补偿电容c_comp以对EA1063的输出信号进行补偿。PWM比较器1064的正相输入端连接到CS放大器1067的输出端，其中CS放大器1067的输入端用于接收输出反馈信号VCS。PWM比较器1064的输出端连接至触发器1065。例如，PWM比较器1064的输出端连接到例如RS触发器的R端。开关触发器1065的输出端(例如，RS触发器的Q端)连接到栅极驱动器1066的输入端，栅极驱动器1066用于输出用于控制开关管M1的导通和关断的栅极驱动信号，例如Gate On或Gate Off信号。

具体地，在开关管M1导通时，流经负载(例如，LED负载)的电流在与开关管M1的源极端串联的电阻R3上产生感测电压V_CS，该感测电压V_CS被输入到峰值采样模块1062以得到与流过LED负载的输出电流相关的输出采样信号，该输出采样信号被输入到误差放大器1063并与误差放大器1063另一输入端的基准电压Vref进行运算后产生输出信号，该输出信号通过外接电容c_comp被补偿并通过PWM比较器1064与输出反馈放大器1067的输出进行比较，其中，输出反馈(CS)放大器1067被配置为对感测电压Vcs进行放大。PWM比较器1064的输出信号被输入到开关触发器1065以控制开关管M1的关断。当开关管M1关断时，开关控制单元106的退磁感测模块1061基于用于表征开关管的漏极电压的退磁反馈电压ZVS产生退磁信号，该退磁信号被输入至开关触发器1065以控制开关管M1的导通。该***通过控制开关管M1的导通与关断来控制输出的峰值电流，从而实现对输出电流的调节。

如图1所示，开关控制单元106可以被集成在控制芯片上。该控制芯片可以包括如下引脚：ZVS引脚，用于检测用于表征开关管M1的漏极电压的退磁反馈信号(例如，退磁反馈电压)；VCS引脚，用于检测反馈流经LED负载的输出电流的输出反馈信号；Gate引脚，用于输出栅极驱动器1066输出的驱动信号；以及COMP引脚，用于连接外部补偿电容c_comp以向EA1063的输出电压提供补偿。

图2示出了用于图1所示的LED调光控制***的开关控制单元的时序图。如图2所示，在开关管M1的关断阶段，随着开关管M1的电压Vds的下降，ZVS信号也跟随下降，当ZVS信号降到零时，产生退磁(dem)信号，退磁信号控制产生处于高电平的Gate信号，以控制开关管的导通，在开关管接通之后感测电压V_CS电压上升，当升高到闭环控制的CS峰值之后产生处于低电平的Gate信号，以再次控制开关管M1的关断。

在调光的应用中，随着负载的降低，***的工作频率逐渐增高，导致***的工作效率降低。在有些***中会在降低负载的同时加入降频曲线，随着负载的降低，降低上钳频的工作频率，但此时Gate不是在谷底打开，在***的工作频率降低的同时可能存在频率的剧烈变化，这导致调光的过程中可能会出现LED灯的闪烁。

鉴于上述问题，本发明的实施例提供了一种LED调光控制***和方法。例如，可以在调光的准谐振***中加入谷底锁定的技术，可以提高***的工作效率并解决频率来回波动的问题，从而保证调光时LED负载的输出电流稳定，防止闪灯现象的出现。

此外，在调光深度较高的时候，由于ZVS信号比较弱，所以可能存在无法进行谷底检测的问题，此时调光亮度受限，无法进一步降低流过LED负载(例如，LED灯)的输出电流的大小。本发明实施例提供的技术方案，可以通过在进行深度调光时，在对谷底锁定进行控制的同时，可以根据调光的深度来增加准谐振延时，以进一步增加开关管的关断时间，从而可以在提高LED调光控制***的效率的同时，实现更高的调光深度控制。

以下通过具体示例的方式对本发明的实施例提供的LED调光控制***进行详细介绍，如图3所示，图3示出了本发明实施例提供的LED调光控制***的结构示意图。应注意，图3是以BUCK架构准谐振模拟调光控制***为例进行说明的，这仅仅作为示例提供，而不应被解释为限制性的。

如图3所示，该***可以包括：BUCK架构准谐振开关变换单元302、退磁反馈单元304、以及开关控制单元306。BUCK架构准谐振开关变换电路302以及退磁反馈电路304可以与图1所示的BUCK架构准谐振开关变换电路102以及退磁反馈电路104具有类似的结构和功能，为了便于描述，在此不再赘述。

本发明实施例提供的LED调光控制***和现有技术提供的LED调光控制***之间的主要不同之处在于开关控制单元，因此，以下主要对本发明实施例提供的LED调光控制***中的开关控制单元306进行详细介绍。

如图3所示，该开关控制单元306可以包括退磁检测模块3061、谷底控制模块3062、峰值采样模块3063、调光控制模块3064、误差放大器(EA)3065、输出反馈(CS)放大器3066、PWM比较器3067、延时模块3068、电压电流转换模块3069、开关触发器3070以及栅极驱动器3071等。该开关控制单元306可以包括ZVS、VCS和HPWM引脚等。

作为一个示例，该谷底控制模块3062可以用于基于表征开关管M1的漏极电压的退磁反馈电压(来自ZVS引脚的信号，可称为ZVS信号)、表征流过LED负载的输出电流的感测电压(来自VCS引脚的信号，可称为VCS信号)、以及用于控制LED负载的亮度的调光信号(来自HPWM引脚的信号，可称为HPWM信号)，生成用于控制开关管M1的导通的第一控制信号IN。在一个实施例中，该HPWM引脚可以用于接收高频调光信号输入，也可以用于接收DC电压信号输入。

在一些实施例中，调光信号可以为模拟信号。在其他实施例中，调光信号可以为脉冲宽度调制信号。

作为一个示例，该电压电流转换模块3069可以用于将表征调光信号HPWM的调光基准电压DIM_ref转换为延迟电流I_delay。

作为一个示例，该延时模块3068可以用于基于延迟电流I_delay对第一控制信号IN进行延时，生成用于控制开关管的导通的第二控制信号ON，其中，第二控制信号ON是相对于第一控制信号IN的延时信号。

具体地，可以通过对调光信号的占空比进行调节来改变误差放大器EA的输入参考电压DIM_ref，同时可以基于参考电压DIM_ref通过电压电流转换模块3069来产生延时电流I_delay，从而控制QR_delay的时间。

作为一个示例，可以将补偿电容设置在芯片的内部，使得可以节约***器件的数量，从而可以节约***的成本。

具体地，退磁检测模块3061可以接收用于表征开关管的漏极电压的退磁反馈电压(例如，ZVS信号)，并且可以被配置为响应于接收到的退磁反馈电压降为零而生成谷底检测信号valley，并将所生成的谷底检测信号提供给谷底控制模块3062。谷底控制模块3062还接收补偿电压Vcomp，该补偿电压Vcomp是对来自误差放大器3065的误差放大电压进行补偿而得到的，并且该谷底控制模块3062可以被配置为基于从退磁感测模块3061接收到的谷底检测信号valley和从误差放大器3065接收到的补偿电压Vcomp来生成用于控制开关管M1的导通的第一控制信号IN。

作为一个示例，峰值采样模块3063可以接收表征流过LED负载的输出电流的感测电压(例如，VCS信号)，并且被配置为基于接收到的感测电压来生成输出采样信号，调光控制模块3064可以接收用于控制LED负载的亮度的调光信号(例如，HPWM信号)，并且被配置为基于该调光信号和参考信号Vref来产生调光基准电压DIM_ref，以及误差放大器3065的一个输入端(例如，负相输入端)可以接收来自峰值采样模块3063的输出采样信号，另一个输入端(例如，正相输入端)可以接收来自调光控制模块3064的调光基准电压DIM_ref，并且被配置为基于该输出采样信号和调光基准电压来产生误差放大电压，该误差放大电压被***的补偿电容补偿以得到补偿电压comp，其中，上钳频和下钳频与补偿电压有关。

作为一个示例，峰值采样模块3063的输出端到误差放大器3065的反相输入端的连接可以是基于谷底控制模块3062输出的退磁信号和/或栅极驱动器3071输出的Gate信号的。

在一个实施例中，模拟调光可以包括高频PWM转模拟调光或直流DC模拟调光。在高频PWM调光的实施例中，调光基准电压DIM_ref可以是由例如高频PWM调光控制模块3064基于接收到的参考信号Vref和高频PWM调光控制信号HPWM生成的。在DC调光的实施例中，调光基准电压DIM_ref可以是DC调光控制信号。尽管图3仅示出了高频PWM转模拟调光的示例，但是应该理解，误差放大器的正相输入端也可以直接接收DC调光控制信号。

作为一个示例，误差放大器3065的输出端还可以连接至PWM比较器3067的一个输入端(例如，反相输入端)，其中，误差放大器3065的输出端还可以连接补偿电容以对误差放大电压进行补偿，从而产生补偿电压Vcomp。PWM比较器3067的另一个输入端(例如，正相输入端)可以连接至CS放大器3066的输出端，其中CS放大器3066的输入端可以用于接收输出反馈信号VCS。PWM比较器3067的输出端可以连接至开关触发器3070以向其提供用于控制开关管M1的关断的信号。谷底控制模块3062和延时模块3068可以生成用于控制开关管M1的导通的信号。开关触发器3070的输入端可以连接至延时模块3068和PWM比较器3067的输出端，开关触发器3070的输出端可以连接至栅极驱动器3071的输入端，使得栅极驱动器3071可以基于开关触发器3070的输出信号来产生驱动信号Gate On或Off以控制开关管M1的导通与关断。

在一个实施例中，开关触发器3070可以是RS触发器，其中，S端可以连接至延时模块3068的输出端，R端可以连接至PWM比较器3067的输出端，Q端可以连接至栅极驱动器3071的输入端。

如图3所示，开关控制单元306可以被集成在控制芯片上。该控制芯片可以包括ZVS引脚，可以用于检测表征开关管的漏极电压的退磁反馈电压；VCS引脚，可以用于检测反馈流过LED负载的输出电流的感测电压；Gate引脚，可以用于输出栅极驱动器输出的驱动信号。在如图3所示的实施例中，该控制芯片还可以包括HPWM引脚，用于提供高频调光信号输入HPWM以通过调节占空比来改变误差放大器的参考电压。在一个实施例中，该控制芯片还可以包括DC引脚，用于提供DC调光信号输入。

在一个实施例中，可以去除用于连接外部电容以向误差放大器EA提供补偿的COMP引脚，误差放大器EA的补偿电容可以被优化到芯片的内部，以利于节约***成本，如图3所示。

与图1所示的实施例相比，在图3所示的实施例中，主要增加了可以用于谷底锁定控制的谷底控制模块3062，用于对来自谷底控制模块3062的第一控制信号IN进行延时的延时模块3068，以及用于将调光基准电压DIM_ref转换为延时电流并将其提供给延时模块3068的电压电流转换模块3069。下面将对图3所示的谷底控制模块3062和延时模块3068进行详细描述。

作为一个示例，参考图3，当LED负载的输出电流大于预设电流的情况下，第二控制信号ON相对于第一控制信号IN没有延时，使得可以直接利用第一控制信号来控制开关管的导通；当LED负载的输出电流小于预设电流的情况下，第二控制信号ON相对于第一控制信号IN存在延时，使得可以利用第二控制信号来控制开关管的导通，以进一步降低调光的深度。

作为一个示例，谷底控制模块3062可以用于在LED负载的输出电流大于预设电流的情况下，对目标锁定谷底数量进行锁定，例如，误差放大器3065可以基于感测电压VCS和调光信号HPWM，来产生误差放大信号，该误差放大信号可以被补偿以得到补偿电压COMP，谷底控制模块3062可以基于该补偿电压COMP来确定增加谷底个数的上钳频和减少谷底个数的下钳频，然后可以基于开关管的开关频率(例如，***的工作频率)与上钳频和下钳频之间的关系，确定针对开关管的漏极电压的目标锁定谷底数量(这将在下面结合图4进行详细描述)，该目标锁定谷底数量可以表示在LED负载的输出电流大于预设电流的情况下，开关管的漏极电压在开关管处于关断状态期间下降到谷底电压的目标次数；以及在目标锁定谷底数量和实际锁定谷底数量一致时，生成可以用于控制开关管的导通的第一控制信号IN，其中，实际锁定谷底数量为所产生的valley的数量，该实际锁存谷底数量可以表示在LED负载的输出电流大于预设电流的情况下，开关管的漏极电压在开关管处于关断状态期间下降到谷底电压的实际次数，从而可以直接利用第一控制信号IN来控制开关管的导通。

作为一个示例，为了进一步降低调光的深度，本发明的实施例还提供了上述延时模块，该延时模块可以通过增加开关管的关断时间来进一步进行深度调光，例如，该延时模块还可以用于在LED负载的输出电流小于预设电流的情况下，对第一控制信号IN进行延时，得到第二控制信号ON，使得能够利用第二控制信号ON来控制开关管的导通。

可见，在LED负载的输出电流大于预设电流的情况下，可以直接利用第一控制信号IN来控制开关管的导通，而在LED负载的输出电流小于预设电流的情况下，可以利用第二控制信号ON来控制开关管的导通。

为了更好地理解图3所示的谷底控制模块3062的工作原理，以下结合图4对其进行介绍，图4示出了本发明实施例提供的补偿电压与上钳频和下钳频之间的关系的示意图。

如图4所示，Fup表示用于增加谷底个数的上钳频，并且Fdown表示用于减小谷底个数的下钳频，上钳频和下钳频的大小与补偿电压有关，即可以基于补偿电压得到相应的上钳频和下钳频，其中，Fup_max为增加谷底个数的最大切换频率，Fup_min为增加谷底个数的最小切换频率；Fdown_max为减小谷底个数的最大切换频率，Fdown_min为减小谷底个数的最小切换频率

参考图3和图4，随着高频PWM的占空比降低(在其他实施例中，随着输入DC电压的降低)，误差放大器3065的调光基准电压DIM_ref也逐渐下降，此时退磁的时间逐渐缩小导致***的工作频率(例如，开关管的开关频率)逐渐升高，当工作频率升高到如图4所示的Fup曲线时，控制器可以通过增加谷底的个数来实现降低工作频率的目的，在增加谷底数量之后***的工作频率会在Fup的频率和Fdown的频率之间，直至再次降低负载，工作频率上升，当工作频率大于Fup时会再次增加谷底的数量。如此时增加高频PWM信号的占空比，负载增加，***的工作频率下降，当工作频率下降到低于Fdown时，可以通过减小谷底的数量，提高芯片的工作频率。在确定谷底个数之后，谷底个数信息会被锁存，从而得到上述目标锁定谷底数量，使得每个开关周期都可以按照当前锁存状态进行谷底个数的精确控制。

为了更好地理解本发明实施例提供的LED调光控制***的调光原理，以下参考图5对其进行介绍，图5示出了本发明实施例提供的LED调光控制***在模拟调光时工作的时序图。在一个实施例中，模拟调光可以是HPWM转模拟调光。在另一实施例中，模拟调光可以是DC模拟调光。

作为一个示例，在LED负载的输出电流大于预设电流的情况下，谷底控制模块可以确定目标锁定谷底数量并对其进行锁定，以在目标锁定谷底数量等于实际锁定谷底数量时，生成第一控制信号IN，并利用该第一控制信号IN来控制开关管的导通。

具体地，参考图5，当调光亮度大于预设深度调光阈值vth1时，调光基准电压DIM_ref跟随下降，同时LED负载的输出电流ILED也跟随进行相应的下降，退磁反馈电流ZCS的谷底数量随着输出电流的降低而增加，例如从1个谷底逐渐增加到N(例如，N＝7)个谷底，并最终可以在电流ILED很低的情况下稳定在N(例如，N＝7)个谷底，也就是说，目标锁定谷底数量可以为7个。此时，图5中的valley信号出现的次数为实际锁定谷底数量，当目标锁定谷底数量与实际锁定谷底数量一致时，便产生dem信号来控制开关管的导通。

应注意的是，当负载电流降低到一定水平时，谷底个数维持在N(例如，N＝7)个谷底，此时开关管的导通时间继续降低，然而，当该导通时间降低到最小导通时间时，导通时间无法进一步降低，在这种情况下，电流只能维持不变，无法进一步进行深度调光。

为了解决上述问题，本发明实施例提供的LED调光控制***中的延时模块，在LED负载的输出电流小于预设电流的情况下，可以对第一控制信号IN进行延时，得到第二控制信号ON，使得能够利用第二控制信号ON来控制开关管的导通。

具体地，当调光基准电压DIM_ref降低到低于预设深度调光阈值Vth1时(例如，5％)，电压电流转换模块3069可以基于调光基准电压DIM_ref来产生延时电流I_delay，该延时模块3068利用延时电流I_delay对第一控制信号IN延时时间T2，进而可以得到相对于第一控制信号IN存在延时T2的第二控制信号ON，进而通过增加开关管的关断时间(T1+T2)的方法来进一步降低调光的深度。

综上，本发明实施例提供的LED调光控制***可以在***效率上以及调光深度上都相比于传统的***进行了优化，并且由于调光时谷底的锁定，也进一步降低了电流发生波动的可能性。

以下通过具体示例的方式对本发明实施例提供的图3中的谷底控制模块3062进行详细介绍，参考图6，图6示出了本发明实施例提供的谷底控制模块的结构示意图。

作为一个示例，该谷底控制模块3062可以包括电压电流转换模块101、电流精度控制模块102、频率比较器103以及谷底锁定模块104等。

具体地，电压电流转换模块101可以接收补偿电压comp，并将该补偿电压转换为补偿电流I_comp，转换后通过电流精度控制模块102，该电流精度控制模块102可以用于确保如图4所示的补偿电压与上钳频和下钳频之间的对应关系保持在一定范围内，以保证上下钳频判断的精度。频率比较器103可以接收来自电流精度控制模块的电流I_trim，其可以检测开关管的开关频率，并将其与如图4所示的上下钳频的曲线进行比较，如果当前周期的开关管的开关频率高于上钳频时，产生第一比较结果F_up，如果当前周期的开关管的开关频率低于下钳频时，产生第二比较结果F_down。谷底锁定模块104可以根据F_up和F_down的数量来确定需要锁定的谷底数量，即目标锁定谷底数量，并且当实时检测到谷底信号valley时，可以得到实际锁定谷底数量，在目标锁定谷底数量等于实际锁定谷底数量时生成第一控制信号IN。

作为一个示例，电压电流转换模块3069可以接收调光基准电压DIM_ref并对其进行转换，产生延时电流I_delay，并将该延时电流I_delay提供至延时模块3068，使得延时模块3068基于该延时电流I_delay对延时进行控制，以对第一控制信号IN进行延时后产生决定开关管的导通时间的ON信号。

以下通过具体示例的方式对本发明实施例提供的图6中的谷底锁定模块104进行详细介绍，图7示出了本发明实施例提供的图6中的谷底锁定模块的结构示意图。

作为一个示例，该谷底锁定模块104可以包括计数器1041、计数器1042、双向计数器1043、谷底计数器1044和数据对比器1045等。其中，计数器1041可以用于对第一比较结果F_up进行计数，并在计数结果满足预设条件时，产生指示增加1个谷底的Acc_eff信号，计数器1042可以用于对第二比较结果F_down进行计数，并在计数结果满足预设条件时，产生指示减少1个谷底的Dec_eff信号，双向计数器1043可以接收来自计数器1041和计数器1042的Acc_eff信号和Dec_eff信号，并在无Acc_eff信号和Dec_eff信号产生时，锁定当前的谷底数量，得到上述目标锁定谷底数量(谷底数量由B0、B1、Bn表示)。

作为一个示例，谷底计数器1044可以在ZVS引脚检测到过零信号之后valley信号便会产生脉冲，并对valley信号的数量进行计数，得到上述实际锁定谷底数量(谷底数量由Q0、Q1、Qn表示)，数据对比器1045可以用于对B0、B1、Bn和Q0、Q1、Qn进行比较，并在二者一致时，产生第一控制信号IN来控制开关管的接通，达到谷底锁定的目的。

当LED负载的输出电流小于预设电流的情况下，延时模块3068可以在第一控制信号IN到来后，根据此时的DIM_ref来对第一控制信号IN进行延时，得到第二控制信号ON，以利用第二控制信号ON来控制开关管的导通。

以下通过具体示例的方式对本发明实施例提供的LED调光控制***中的电压电流转换模块(例如，图3中的3069)进行详细介绍，参见图8，图8示出了本发明实施例提供的LED调光控制***中的电压电流转换模块的结构示意图。

作为一个示例，该电压电流转换模块3069可以包括运算放大器OP1、电阻R1和电流镜，具体地，该运算放大器的一个输入端(例如，正相输入端)可以接收调光基准电压DIM_ref，另一个输入端(例如，负相输入端)可以连接至晶体管NM5的源极和电阻R1的公共端，电阻R1的另一端可以接地，晶体管NM5的漏极可以连接至电流源I1。

其中，利用运算放大器OP1和电阻R1将调光基准电压DIM_ref转换为电流I2，电流I1为固定电流，通过将电流I1和I2相减可以产生电流I3(当调光基准电压DIM_ref高于Vth1时，I3＝0)，将电流I3经过电流镜的镜像之后产生延时电流I_delay，电流I_delay流经电阻R2，并在电阻R2上产生比较电压Vc1，电流I4为固定电流，在检测到7个谷底之后，delay_enable信号变为零，电流I4对电容C1进行充电，并在电容C1两端产生电压Vc1，比较器的一个输入端(例如，正相输入端)可以接收电压Vc2，另一个输入端(例如，负相输入端)可以接收电压Vc1，当电容C1两端的电压Vc2大于参考电压Vc1之后，比较器发生翻转，并产生QR_delay信号，以接通开关管。

作为一个示例，图9示出了本发明实施例提供的电压电流转换模块的QR_delay时间与DIM_ref电压之间的关系示意图。

例如，当DIM_ref电压低于V2时，QR_delay时间开始增加，当DIM_ref电压低于V1时，QR_delay时间达到最大值T2并维持不变。

此外，本发明实施例还提供了一种LED调光控制方法，用于如上所述的LED调光控制***，例如，图10示出了本发明实施例提供的LED调光控制方法的流程示意图，该方法可以包括如下步骤：S1010，基于开关管的漏极电压、表征流过LED负载的输出电流的感测电压、以及用于控制LED负载的亮度的调光信号，生成用于控制开关管的导通的第一控制信号IN；S1020，将表征调光信号的调光基准电压转换为延迟电流；以及S1030，基于延迟电流和第一控制信号，生成用于控制开关管的导通的第二控制信号ON，其中，第二控制信号ON是相对于第一控制信号IN的延时信号。

其中，在LED负载的输出电流大于预设电流的情况下，第二控制信号相对于第一控制信号没有延时，使得可以直接利用第一控制信号来控制开关管的导通；在LED负载的输出电流小于预设电流的情况下，第二控制信号相对于第一控制信号存在延时，使得可以利用第二控制信号来控制开关管的导通。

作为一个示例，该方法还包括：在所述LED负载的输出电流大于所述预设电流的情况下：首先，基于所述感测电压和所述调光信号，确定增加谷底个数的上钳频和减小谷底个数的下钳频，具体包括：基于所述感测电压VCS和所述调光信号HPWM来确定补偿电压，基于所述补偿电压来确定增加谷底个数的上钳频和减小谷底个数的下钳频；其次，基于所述开关管的开关频率、所述上钳频和所述下钳频，确定针对所述开关管的漏极电压的目标锁定谷底数量，所述目标锁定谷底数量表示所述开关管的漏极电压在所述开关管处于关断状态期间下降到谷底电压的目标次数；最后，基于所述目标锁定谷底数量和实际锁定谷底数量，生成所述第一控制信号，所述实际锁定谷底数量表示所述开关管的漏极电压在所述开关管处于关断状态期间下降到所述谷底电压的实际次数，使得能够利用所述第一控制信号来控制所述开关管的导通。

作为一个示例，该方法还包括：在所述LED负载的输出电流小于所述预设电流的情况下：对所述第一控制信号进行延时，得到所述第二控制信号，使得能够利用所述第二控制信号来控制所述开关管的导通。

作为一个示例，该方法还包括：基于所述感测电压VCS来产生输出采样信号；基于所述调光信号HPWM来产生所述调光基准电压DIM_ref；以及基于所述输出采样信号和所述调光基准电压来产生所述误差放大电压，其中，所述误差放大信号被所述***的补偿电容补偿以得到补偿电压comp，所述上钳频和所述下钳频与所述补偿电压有关。

作为一个示例，基于所述开关管的漏极电压、表征流过LED负载的输出电流的感测电压VCS、以及用于控制所述LED负载的亮度的调光信号HPWM，生成用于控制所述开关管的导通的第一控制信号IN包括：基于感测电压VCS和调光信号HPWM来获得补偿电压COMP，基于补偿电压来获得上钳频和下钳频，以在所述开关管的开关频率高于所述上钳频时，产生第一比较结果，并且在所述开关管的开关频率低于所述下钳频时，产生第二比较结果；以及基于所述第一比较结果、所述第二比较结果和所述开关管的漏极电压来产生所述第一控制信号。

作为一个示例，基于所述第一比较结果、所述第二比较结果和所述开关管的漏极电压来产生所述第一控制信号包括：对所述第一比较结果进行计数，并在计数结果满足预设条件时，产生指示增加1个谷底的第一计数结果；对所述第二比较结果进行计数，并在计数结果满足预设条件时，产生指示减少1个谷底的第二计数结果；在不产生所述第一计数结果和所述第二计数结果时，锁定当前的谷底数量，得到所述目标锁定谷底数量；对所述开关管的漏极电压在所述开关管处于关断状态期间下降到所述谷底电压的实际次数进行计数，得到所述实际锁定谷底数量；以及在所述目标锁定谷底数量等于所述实际锁定谷底数量时产生所述第一控制信号。

作为一个示例，所述调光信号可以为模拟信号或脉冲宽度调制信号。

应注意的是，为了简洁起见，以上仅对本发明实施例提供的LED调光控制方法的若干步骤进行了介绍，这是因为在以上对本本发明实施例提供的LED调光控制***进行介绍时，已经对方法中包括的具体细节进行了详细介绍，此处不再赘述。

综上，本发明实施例提供了一种LED调光控制***和方法，通过在模拟调光的输出电流大于预设电流时，基于用于控制LED负载的亮度的调光信号HPWM来生成调光基准电压，基于表征流过LED负载的输出电流的感测电压VCS和调光基准电压来生成误差放大信号，并对该误差放大信号进行补偿得到补偿电压，以及基于补偿电压可以得到上钳频和下钳频，将***的工作频率与上钳频和下钳频进行比较，确定工作时的谷底个数并锁定工作状态，并在实际检测到的谷底个数等于锁定的谷底个数时，生成控制信号IN，使得可以利用控制信号IN来控制开关管的导通；在调光深度增加，输出电流降低到预设电流时，固定的谷底个数为预设谷底，并且随着输出电流的降低，基于调光基准电压对控制信号IN进行延时，得到控制信号ON，使得可以利用控制信号ON来控制开关管的导通。

因此，本发明实施提供的LED调光控制***和方法，通过加入谷底锁定的技术，可以提高效率并解决调光的过程中出现的LED灯的闪烁问题，通过加入准谐振延时技术，可以进一步增加栅极关断的时间，从而可以在提高LED***效率的同时实现更高的调光深度控制。

应注意的是，本发明是以降压(buck)架构的准谐振调光***为例进行介绍的，然而，这仅作为示例提供而不应被解释为限制性的，还可以适用于返驰式(fly back)架构的准谐振调光***以及升压(boost)架构的准谐振调光***。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或***。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的***、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种LED调光控制***，包括开关管，其特征在于，还包括：

谷底控制模块，用于基于所述开关管的漏极电压、表征流过LED负载的输出电流的感测电压、以及用于控制所述LED负载的亮度的调光信号，生成用于控制所述开关管的导通的第一控制信号；

第一电压电流转换模块，用于将表征所述调光信号的调光基准电压转换为延迟电流；以及

延时模块，用于基于所述延迟电流和所述第一控制信号，生成用于控制所述开关管的导通的第二控制信号，其中，所述第二控制信号是相对于所述第一控制信号的延时信号。

2.根据权利要求1所述的LED调光控制***，其特征在于，

在所述LED负载的输出电流大于预设电流的情况下，所述第二控制信号相对于所述第一控制信号没有延时；

在所述LED负载的输出电流小于所述预设电流的情况下，所述第二控制信号相对于所述第一控制信号存在延时。

3.根据权利要求2所述的LED调光控制***，其特征在于，所述谷底控制模块还用于在所述LED负载的输出电流大于所述预设电流的情况下：

基于所述感测电压和所述调光信号，确定增加谷底个数的上钳频和减小谷底个数的下钳频；

基于所述开关管的开关频率、所述上钳频和所述下钳频，确定针对所述开关管的漏极电压的目标锁定谷底数量，所述目标锁定谷底数量表示所述开关管的漏极电压在所述开关管处于关断状态期间下降到谷底电压的目标次数；

基于所述目标锁定谷底数量和实际锁定谷底数量，生成所述第一控制信号，所述实际锁定谷底数量表示所述开关管的漏极电压在所述开关管处于关断状态期间下降到所述谷底电压的实际次数，使得能够利用所述第一控制信号来控制所述开关管的导通。

4.根据权利要求3所述的LED调光控制***，其特征在于，所述延时模块还用于在所述LED负载的输出电流小于所述预设电流的情况下：

对所述第一控制信号进行延时，得到所述第二控制信号，使得能够利用所述第二控制信号来控制所述开关管的导通。

5.根据权利要求3所述的LED调光控制***，其特征在于，还包括：

峰值采样模块，用于基于所述感测电压来产生输出采样信号；

调光控制模块，被配置为基于所述调光信号来产生所述调光基准电压；以及

误差放大器，被配置为基于所述输出采样信号和所述调光基准电压来产生误差放大电压，其中，所述误差放大信号被所述***的补偿电容补偿以得到补偿电压，所述上钳频和所述下钳频与所述补偿电压有关。

6.根据权利要求5所述的LED调光控制***，其特征在于，所述谷底控制模块包括：

频率比较器，用于在所述开关管的开关频率高于所述上钳频时，产生第一比较结果，并且在所述开关管的开关频率低于所述下钳频时，产生第二比较结果；以及

谷底锁定模块，用于基于所述第一比较结果、所述第二比较结果和所述开关管的漏极电压来产生所述第一控制信号。

7.根据权利要求6所述的LED调光控制***，其特征在于，所述谷底锁定模块包括：

第一计数器，用于对所述第一比较结果进行计数，并在计数结果满足预设条件时，产生指示增加1个谷底的第一计数结果；

第二计数器，用于对所述第二比较结果进行计数，并在计数结果满足预设条件时，产生指示减少1个谷底的第二计数结果；

双向计数器，用于在不产生所述第一计数结果和所述第二计数结果时，锁定当前的谷底数量，得到所述目标锁定谷底数量；

谷底计数器，用于对所述开关管的漏极电压在所述开关管处于关断状态期间下降到所述谷底电压的实际次数进行计数，得到所述实际锁定谷底数量；以及

数据对比器，用于在所述目标锁定谷底数量等于所述实际锁定谷底数量时产生所述第一控制信号。

8.根据权利要求1所述的LED调光控制***，其特征在于，所述第一电压电流转换模块包括运算放大器、电阻和电流镜，其中：

所述运算放大器和所述电阻被配置为将所述调光基准电压转换为中间电流；

所述电流镜用于基于所述中间电流得到所述延迟电流。

9.根据权利要求1所述的LED调光控制***，其特征在于，所述调光信号为模拟信号或脉冲宽度调制信号。

10.一种LED调光控制方法，用于LED调光控制***，所述LED调光控制***包括开关管，其特征在于，所述方法包括：

基于所述开关管的漏极电压、表征流过LED负载的输出电流的感测电压、以及用于控制所述LED负载的亮度的调光信号，生成用于控制所述开关管的导通的第一控制信号；

将表征所述调光信号的调光基准电压转换为延迟电流；以及

基于所述延迟电流和所述第一控制信号，生成用于控制所述开关管的导通的第二控制信号，其中，所述第二控制信号是相对于所述第一控制信号的延时信号。

11.根据权利要求10所述的LED调光控制方法，其特征在于，

在所述LED负载的输出电流大于预设电流的情况下，所述第二控制信号相对于所述第一控制信号没有延时；

在所述LED负载的输出电流小于所述预设电流的情况下，所述第二控制信号相对于所述第一控制信号存在延时。

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