CN213462406U - 一种用于led驱动芯片的模拟调光电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电子集成技术领域，公开了一种用于LED驱动芯片的模拟调光电路，包括调光控制模块、开关控制模块、驱动IC芯片和LED控制模块；所述调光控制模块的一端外接来自模拟调光器的控制电压，所述调光控制模块的另一端与开关控制模块的一端电连接，所述开关控制模块的另一端与驱动IC芯片的一端电连接，所述驱动IC芯片的另一端与LED控制模块电连接；所述第一控制或第二控制电压经过调光控制模块转换为基准电压，所述开关控制模块根据基准电压为驱动IC芯片提供驱动信号，所述驱动IC芯片为LED控制模块提供控制电压，以驱动LED控制模块导通工作。本实用新型能够支持更宽范围的模拟调光器，满足更大范围的模拟调光需求。

Description

一种用于LED驱动芯片的模拟调光电路

技术领域

本实用新型属于电子集成技术领域，具体涉及一种用于LED驱动芯片的模拟调光电路。

背景技术

LED具有发光效率较高和使用寿命较长等优点，因而得到广泛的应用。而对LED的进行调光可以使其节能的特性得到进一步发挥，并利于其使用寿命。

传统的模拟调光，通常是采用调节LED串联电阻的阻值的方式来改变LED电流的大小，利用分压原理实现调光。而随着新型的非纯电阻性LED驱动的发明，单纯改变电阻阻值无法实现调光，模拟调光机制随之改变。然而，即使调光机制发生改变，模拟调光的控制方式不会变化，都是根据输入模拟信号的大小来改变LED输出等效电流，从而实现调光功能。

在实施现有技术的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

目前用于调节LED灯电流的模拟调光电路一般都是通过模拟调光器提供的模拟信号进行LED灯亮度的调整，但是现有的用于调节LED灯电流的模拟调光电路所支持的模拟信号范围有限，不能满足更大范围的模拟调光需求。

因此，目前亟需一种用于LED驱动芯片的模拟调光电路，能够支持宽范围的模拟调光器。

实用新型内容

本实用新型旨在于至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本实用新型目的在于提供一种用于LED驱动芯片的模拟调光电路，能够支持宽范围的模拟调光器，以满足更大范围的模拟调光需求。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种用于LED驱动芯片的模拟调光电路，包括调光控制模块、开关控制模块、驱动IC芯片和LED控制模块；

所述调光控制模块的输入端分别外接第一控制电压和第二控制电压，所述调光控制模块的输出端与开关控制模块的一端电连接，所述开关控制模块的另一端与驱动IC芯片的一端电连接，所述驱动IC芯片的另一端与LED控制模块电连接；

所述调光控制模块选择第一控制电压和第二控制电压中更低的电压，并将其转换为基准电压，所述开关控制模块根据基准电压为驱动IC芯片提供驱动信号，所述驱动IC芯片为LED控制模块提供控制电压。

进一步地，所述调光控制模块包括电压选择电路和电压输出控制电路，所述电压选择电路的输入端分别外接第一控制电压和第二控制电压，所述电压选择电路的输出端与电压输出控制电路的一端电连接，所述电压输出控制电路的另一端与开关控制模块电连接并输出基准电压。

进一步地，所述电压选择电路包括第一NMOS管和第二NMOS管，所述第一NMOS管的漏极和第二NMOS管的栅极均外接第一控制电压,所述第一NMOS管的栅极和第二NMOS管的漏极均外接第二控制电压，所述第一NMOS管的源极与第二NMOS管的源极电连接，所述第一NMOS管的源极和第二NMOS管的源极的结合点与电压输出控制电路电连接。

进一步地，所述电压输出控制电路包括第一电压比较器、第三NMOS管、PMOS管、第一电阻和第二电阻；所述第一电压比较器的同相输入端与第一NMOS管的源极和第二NMOS管的源极的结合点电连接，所述第一电压比较器的反相输入端与第三NMOS管的源极电连接，所述第一电压比较器的输出端与第三NMOS管的源极和栅极的结合点电连接，所述PMOS管的源极连接内部电源，所述PMOS管的栅极与PMOS管的漏极均与第三NMOS管的漏极电连接，所述第一电阻的一端通过第二电阻与第三NMOS管的源极电连接，所述第一电阻的另一端接地，所述第一电阻和第二电阻的结合点与开关控制模块电连接并输出基准电压。

进一步地，所述开关控制模块包括第二电压比较器、振荡器、第一与非门、第二与非门；所述第二电压比较器的同相输入端与第一电阻和第二电阻的结合点电连接，所述第二电压比较器的反相输入端接驱动IC芯片的CS管脚，所述第二电压比较器的输出端与第二与非门的其中一个输入端电连接,所述第二与非门的另外一个输入端与第一与非门的输出端电连接，所述第一与非门的一个输入端与振荡器电连接，所述第一与非门的另一个输入端与第二与非门的输出端电连接，所述第二与非门的输出端还与驱动IC芯片电连接。

进一步地，所述LED控制模块包括第三电阻、第四电阻、第一电容、二极管、第一发光二极管、第二发光二极管、电感和第四NMOS管；所述第三电阻的一端和第一电容的一端均与驱动芯片IC的VDD管脚电连接，所述第三电阻的另一端接输入电源正极，所述第一电容的另一端与驱动芯片IC的管脚电连接后接地，所述驱动芯片IC的GATE管脚与第四NMOS管的栅极电连接，所述二极管的阳极和电感的一端均与第四NMOS管的漏极电连接，所述二极管的阴极接输入电源正极，所述电感的另一端与第二发光二极管的阴极电连接，所述第二发光二极管的阳极与第一发光二极管的阴极电连接，所述第一发光二极管的阳极接输入电源正极+，所述驱动芯片IC的管脚和第四NMOS管的源极均与第四电阻的一端电连接，所述第四电阻的另一端接地。

进一步地，所述控制模块还包括第二电容，所述第二电容的一端与输入电源正极电连接，所述第二电容的另一端与输入电源负极电连接后接地。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供了一种用于LED驱动芯片的模拟调光电路，能够支持更宽范围的模拟调光器，以满足更大范围的模拟调光需求。本实用新型通过调光控制模块可在模拟调光器输入的模拟信号和设定的模拟信号中进行选择，实现灵活调节控制电压的阈值的目的，从而提高本实用新型的兼容性，满足更大范围的模拟调光需求。

本实用新型的其他有益效果将在具体实施方式中进行详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型的调光控制模块的电路原理图。

图2是本实用新型的除去LED控制模块的结构示意图。

图3是本实用新型的LED控制模块的电路原理图。

图4是本实用新型的基准电压和第二控制电压之间的变化关系图。

图5是本实用新型的第二控制电压和LED电流变化波形图。

图中：U1-驱动IC芯片；U2-第一电压比较器；U3-第二电压比较器；U4-第一与非门；U5-第二与非门；VCC-内部电源；Vin+-输入电源正极；Vin--输入电源负极；VDIM_H-第一控制电压；DIM-第二控制电压；OSC-振荡器；ref-基准电压；M1-第一NMOS管；M2-第二NMOS管；M3-第三NMOS管；M4-第四NMOS管；M5-PMOS管；C1-第一电容；C2-第二电容；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；L1-电感；LED1-第一发光二极管；LED2-第二发光二极管。

具体实施方式

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本实用新型提供的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。

在一些例子中，由于一些实施方式属于现有或常规技术，因此并没有描述或没有详细的描述。

此外，本文中记载的技术特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，在合理情况下(不构成自相矛盾的情况下)，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例1

如图1-5所示，本实施例提供一种用于LED驱动芯片的模拟调光电路，包括调光控制模块、开关控制模块、驱动IC芯片U1和LED控制模块；调光控制模块的输入端分别外接第一控制电压VDIM_H和第二控制电压DIM，调光控制模块的输出端与开关控制模块的一端电连接，开关控制模块的另一端与驱动IC芯片U1的一端电连接，驱动IC芯片U1的另一端与LED控制模块电连接；所述调光控制模块选择第一控制电压VDIM_H和第二控制电压DIM中更低的电压，并将其转换为基准电压ref；开关控制模块根据基准电压ref为驱动IC芯片U1提供驱动信号，驱动IC芯片U1为LED控制模块提供控制电压。

在本实施例中，第一控制电压VDIM_H为设定电压，第二控制电压DIM为来自模拟调光器的模拟电压信号，调光控制模块能够对两个电压信号进行选择，将选择的电压转换为基准电压ref，开关控制模块根据基准电压ref输出一个数字控制信号到驱动IC芯片U1，驱动IC芯片U1则输出相应的模拟控制信号用于控制LED控制模块的开启与关断。在本实施例中，通过改变第一控制电压VDIM_H满足更宽范围的第二控制电压DIM的输入，通过调光控制模块可灵活调节控制电压的阈值满足更大范围的模拟调光需求。

进一步地，调光控制模块包括电压选择电路和电压输出控制电路，电压选择电路的一端分别外接第一控制电压VDIM_H和第二控制电压DIM，电压选择电路的另一端与电压输出控制电路的一端电连接，电压输出控制电路的另一端与开关控制模块电连接并输出基准电压ref。其中，电压选择电路用于选择第一控制电压VDIM_H和第二控制电压DIM中更低的电压，选择后的电压则经过电压输出控制电路转换为基准电压ref。

进一步地，电压选择电路包括第一NMOS管M1和第二NMOS管M2，第一NMOS管M1的漏极和第二NMOS管M2的栅极均外接第一控制电压VDIM_H,第一NMOS管M1的栅极和第二NMOS管M2的漏极均外接第二控制电压DIM，所述第一NMOS管M1的源极与第二NMOS管M2的源极电连接，所述第一NMOS管M1的源极和第二NMOS管M2的源极的结合点与电压输出控制电路电连接。具体地，VDIM_H<DIM时，第一NMOS管M1的栅极由第二控制电压DIM提供正向偏置导通，第一NMOS管M1和第二NMOS管M2的公共端输出第一控制电压VDIM_H；当VDIM_H>DIM时，第二NMOS管M2的栅极由第一控制电压VDIM_H提供正向偏置导通，第一NMOS管M1和第二NMOS管M2的公共端输出第二控制电压DIM。

进一步地，电压输出控制电路包括第一电压比较器U2、第三NMOS管M3、PMOS管M5、第一电阻R1和第二电阻R2；第一电压比较器U2的同相输入端第一NMOS管M1的源极和第二NMOS管M2的源极的结合点电连接，第一电压比较器U2的反相输入端与第三NMOS管M3的源极电连接，第一电压比较器U2的输出端与第三NMOS管M3的源极和栅极的结合点电连接，PMOS管M5的源极连接内部电源VCC，PMOS管M5的栅极与PMOS管M5的漏极均与第三NMOS管M3的漏极电连接，所述第一电阻R1通过第二电阻R2与第三NMOS管M3的源极电连接，所述第一电阻R2的另一端接地，所述第一电阻R1和第二电阻R2的结合点与开关控制模块电连接并输出基准电压ref。具体地，第一电压比较器U2和第三NMOS管M3组成电压跟随器，第三NMOS管M3的栅极由第一电压比较器U2的输出端提供正向偏置导通，电压跟随器的输出即为电压选择电路的输出电压，输出电压经过第一电阻R1和第二电阻R2的分压，最终在第一电阻R1和第二电阻R2的结合点输出基准电压ref。在本实施例中，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值存在以下关系：R2/R1＝(N-1)/1,其中N为比例系数，根据欧姆定律，最终基准电压ref＝min{DIM,VDIM_H}*R1/(R1+R2)＝min{DIM,VDIM_H}/N，对于其中的比例系数N可根据实际需求灵活调整，作为其中的一个优选方案，当设定的第一控制电压VDIM_H＝3V时，优选N＝15,使得ref最大值在0.2V。

进一步地，开关控制模块包括第二电压比较器U3、振荡器OSC、第一与非门U4、第二与非门U5；第二电压比较器U3的同相输入端与第一电阻R1和第二电阻R2的结合点电连接，第二电压比较器U3的反相输入端接驱动IC芯片U1的CS管脚，第二电压比较器U3的输出端与第二与非门U5的其中一个输入端电连接,第二与非门U5的另外一个输入端与第一与非门U4的输出端电连接，第一与非门U4的一个输入端与振荡器OSC电连接，第一与非门U4的另一个输入端与第二与非门U5的输出端电连接，第二与非门U5的输出端还与驱动IC芯片电连接。具体地，第一与非门U4和第二与非门U5组成RS触发器，振荡器OSC产生脉冲时钟，同时在第二电压比较器U3的输入端，驱动IC芯片U1的电流检测管脚CS与基准电压ref比较，第二电压比较器U3的输出端与振荡器OSC一起通过RS触发器为驱动IC芯片U1提供控制信号，具体地，当CS管脚电压大于基准电压ref时，控制驱动IC芯片U1下拉LED控制模块中的控制电压，使LED控制模块关断截止，然后在振荡器OSC的下一个脉冲信号到来时，控制驱动IC芯片U1又驱动上拉LED控制模块中的控制电压，使LED控制模块导通工作，LED控制模块导通后，管脚CS电压线性上升到基准电压ref，如此周期性工作。

进一步地，LED控制模块包括第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、二极管D1、第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2、电感L1和第四NMOS管M4；第三电阻R3的一端和第一电容C1的一端均与驱动IC芯片U1的VDD管脚电连接，第三电阻R3的另一端接输入电源正极Vin+，第一电容C1的另一端与驱动IC芯片U1的GND管脚电连接后接地，驱动IC芯片U1的GATE管脚与第四NMOS管M4的栅极电连接，二极管D1的阳极和电感L1的一端均与第四NMOS管M4的漏极电连接，二极管D1的阴极接输入电源正极Vin+，电感L1的另一端与第二发光二极管LED2的阴极电连接，第二发光二极管LED2的阳极与第一发光二极管LED1的阴极电连接，第一发光二极管LED1的阳极接输入电源正极Vin+，驱动IC芯片U1的CS管脚和第四NMOS管M4的源极均与第四电阻R4的一端电连接，第四电阻R4的另一端接地。在本实施例中，驱动IC芯片U1的GATE管脚与第四NMOS管M4的栅极电连接，当每个开关周期CS管脚的电压大于基准电压ref时，驱动IC芯片U1的GATE管脚电压上升，使第四NMOS管M4的栅极正向偏置导通，第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2均在外接电源的作用下导通工作，当驱动IC芯片U1的GATE管脚电压被下拉，第四NMOS管M4则关断处于截止状态，第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2关闭，等待下一个控制信号的到来。

进一步地，LED控制模块还包括第二电容C2，第二电容C2的一端与输入电源正极Vin+电连接，第二电容C2的另一端与输入电源负极Vin-电连接后接地，可滤除输入电源的杂波和交流成分，输入的直流电压更为平稳，相应地为第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2提供了更为平滑的工作电流。

以上所描述的实施例仅仅是示意性的，若涉及到作为分离部件说明的单元，其可以是或者也可以不是物理上分开的；若涉及到作为单元显示的部件，其可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (7)

1.一种用于LED驱动芯片的模拟调光电路，其特征在于：包括调光控制模块、开关控制模块、驱动IC芯片(U1)和LED控制模块；

所述调光控制模块的输入端分别外接第一控制电压(VDIM_H)和第二控制电压(DIM)，所述调光控制模块的输出端与开关控制模块的一端电连接，所述开关控制模块的另一端与驱动IC芯片(U1)的一端电连接，所述驱动IC芯片(U1)的另一端与LED控制模块电连接；

所述调光控制模块选择第一控制电压(VDIM_H)和第二控制电压(DIM)中更低的电压，并将其转换为基准电压(ref)；所述开关控制模块根据基准电压(ref)为驱动IC芯片(U1)提供驱动信号，所述驱动IC芯片(U1)为LED控制模块提供控制电压。

2.根据权利要求1所述的一种用于LED驱动芯片的模拟调光电路，其特征在于：所述调光控制模块包括电压选择电路和电压输出控制电路，所述电压选择电路的输入端分别用于外接第一控制电压(VDIM_H)和第二控制电压(DIM)，所述电压选择电路的输出端与电压输出控制电路的一端电连接，所述电压输出控制电路的另一端与开关控制模块电连接并输出基准电压(ref)。

3.根据权利要求2所述的一种用于LED驱动芯片的模拟调光电路，其特征在于：所述电压选择电路包括第一NMOS管(M1)和第二NMOS管(M2)，所述第一NMOS管(M1)的漏极和第二NMOS管(M2)的栅极均外接第一控制电压(VDIM_H),所述第一NMOS管(M1)的栅极和第二NMOS管(M2)的漏极均外接第二控制电压(DIM)，所述第一NMOS管(M1)的源极与第二NMOS管(M2)的源极电连接，所述第一NMOS管(M1)的源极和第二NMOS管(M2)的源极的结合点与电压输出控制电路电连接。

4.根据权利要求2所述的一种用于LED驱动芯片的模拟调光电路，其特征在于：所述电压输出控制电路包括第一电压比较器(U2)、第三NMOS管(M3)、PMOS管(M5)、第一电阻(R1)和第二电阻(R2)；所述第一电压比较器(U2)的同相输入端与第一NMOS管(M1)的源极和第二NMOS管(M2)的源极的结合点电连接，所述第一电压比较器(U2)的反相输入端与第三NMOS管(M3)的源极电连接，所述第一电压比较器(U2)的输出端与第三NMOS管(M3)的栅极电连接，所述PMOS管(M5)的源极与内部电源(VCC)电连接，所述PMOS管(M5)的栅极和PMOS管(M5)的漏极均与第三NMOS管(M3)的漏极电连接，所述第一电阻(R1)的一端通过第二电阻(R2)与第三NMOS管(M3)的源极电连接，所述第一电阻(R1)的另一端接地，所述第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的结合点与开关控制模块电连接并输出基准电压(ref)。

5.根据权利要求4所述的一种用于LED驱动芯片的模拟调光电路，其特征在于：所述开关控制模块包括第二电压比较器(U3)、振荡器(OSC)、第一与非门(U4)、第二与非门(U5)；所述第二电压比较器(U3)的同相输入端与第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的结合点电连接，所述第二电压比较器(U3)的反相输入端与驱动IC芯片(U1)的CS管脚电连接，所述第二电压比较器(U3)的输出端与第二与非门(U5)的其中一个输入端电连接,所述第二与非门(U5)的另外一个输入端与第一与非门(U4)的输出端电连接，所述第一与非门(U4)的一个输入端与振荡器(OSC)电连接，所述第一与非门(U4)的另一个输入端与第二与非门(U5)的输出端电连接，所述第二与非门(U5)的输出端还与驱动IC芯片(U1)电连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于LED驱动芯片的模拟调光电路，其特征在于：所述LED控制模块包括第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第一电容(C1)、二极管(D1)、第一发光二极管(LED1)、第二发光二极管(LED2)、电感(L1)和第四NMOS管(M4)；所述第三电阻(R3)的一端和第一电容(C1)的一端均与驱动IC芯片(U1)的VDD管脚电连接，所述第三电阻(R3)的另一端接输入电源正极(Vin+)，所述第一电容(C1)的另一端与驱动IC芯片(U1)的GND管脚电连接后接地，所述驱动IC芯片(U1)的GATE管脚与第四NMOS管(M4)的栅极电连接，所述二极管(D1)的阳极和电感(L1)的一端均与第四NMOS管(M4)的漏极电连接，所述二极管(D1)的阴极接输入电源正极(Vin+)，所述电感(L1)的另一端与第二发光二极管(LED2)的阴极电连接，所述第二发光二极管(LED2)的阳极与第一发光二极管(LED1)的阴极电连接，所述第一发光二极管(LED1)的阳极接输入电源正极(Vin+)，所述驱动IC芯片(U1)的CS管脚和第四NMOS管(M4)的源极均与第四电阻(R4)的一端电连接，所述第四电阻(R4)的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的一种用于LED驱动芯片的模拟调光电路，其特征在于：所述LED控制模块还包括第二电容(C2)，所述第二电容(C2)的一端与输入电源正极(Vin+)电连接，所述第二电容(C2)的另一端与输入电源负极(Vin-)电连接后接地。

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