一種雙LED驅動系統的控制器、芯片及方法技術方案

本發明專利技術提供一種雙LED驅動系統的控制器、芯片及方法，控制器電連接第一LED負載的輸出端、第一采樣電阻、第二采樣電阻和第二LED負載的輸出端，控制器被配置為采樣第一LED負載的輸出端的電壓與第一采樣電阻兩端的電壓，并據此生成第一電壓信號；根據第一電壓信號和第一采樣電阻兩端的電壓生成第一控制信號用于控制第一功率管的導通狀態，使第一電壓信號的電壓與第一參考電壓相等，消除LED負載的電流紋波；并且，控制器還根據驅動電流和第二參考電壓，生成控制第二功率管的導通狀態的第二控制信號，進而調節流經第二LED負載的電流，以實現雙LED負載之間電流的精確平滑切換，以及雙LED負載的燈光亮度的柔和調節。

【技術實現步驟摘要】
一種雙LED驅動系統的控制器、芯片及方法
本專利技術涉及一種恒流驅動控制領域，特別是涉及一種用于消除LED驅動系統電流紋波以及雙LED負載之間的電流平滑切換的雙LED驅動系統的控制器、芯片及方法。
技術介紹
隨著LED在照明領域的全面應用，高效率的APFC(ActivePowerFactorCorrection，有源功率因數校正)驅動器、可控硅調光或者高PF(PowerFactor，功率因數)的線性驅動器得到了大量的使用。前級采用APFC驅動器、可控硅調光或者高PF的線性驅動器，其輸出電流中會包含100hz/120hz的工頻紋波成分。由于這些紋波成份的存在，使得LED光源的亮度也會出現相應的波動。隨著照明產業的發展，人們對LED光源的質量提出了更高的要求，不閃頻、無抖動成為目前高性能LED照明驅動的新需求，因此，如何消除LED電流紋波成為LED驅動控制領域所關注的重點。在APFC驅動器、可控硅調光或者高PF的線性驅動器的輸出級增加了消除LED電流紋波芯片，可以將前級產生的工頻電流紋波大幅衰減，得到近似直流的LED驅動電流，大大的提高了光源的質量。目前，消除LED電流紋波芯片主要有兩種方案：第一種方案：如圖1所示，運算放大器A2作為一個緩沖(buffer)電路，將前后級隔離，且使得緩沖電路的輸入輸出電壓相等，即VCOMPBUF＝VCOMP。緩沖電路的輸出電壓VCOMPBUF經過分壓電阻R3和R4分壓后，輸入運算放大器A1的正輸入端。運算放大器A1與MOS管M0和電阻R0組成了一個電壓電流轉換器，產生LED的驅動電流ILED，MOS管M0的DRAIN的電壓VDRAIN與基準電壓VREF在比較器CMP中比較：當VDRAIN<VREF時，開關S1閉合，通過電流源I2對結點COMP的電容C1放電，節點COMP的電壓VCOMP逐步降低，從而逐步減小流過LED的電流ILED，VDRAIN將逐步升高；當VDRAIN>VREF時，開關S1斷開，通過電流源I1對節點COMP的電容C1充電，節點COMP的電壓VCOMP逐步升高，從而逐步增大流過LED的電流ILED，使得VDRAIN逐步降低。由此，可以將輸入節點DRAIN的電壓VDRAIN控制在一個相對合理的范圍內，同時實現對前級輸入電流紋波的衰減。但是，由于每個工頻周期中，電容C1總是存在充電和放電的過程，這樣就在COMP引腳形成一定的電壓紋波，該電壓紋波的幅度由C1電容的大小和電流源I1、I2的大小決定。基于電路的實現以及成本等因素，COMP引腳的電壓紋波幅度約幾十毫伏，該電壓的波動幅度決定了該架構無法在輸入電流比較小的情況下實現消除LED電流紋波的功能，即無法實現LED調光過程中的全程消除紋波功能。第二種方案：如圖2所示，運算放大器A2作為一個緩沖(buffer)電路，將前后級隔離，且使得緩沖電路的輸入輸出電壓相等，即VCOMPBUF＝VCOMP。緩沖電路的輸出電壓VCOMPBUF經過分壓電阻R3和R4分壓后，輸入運算放大器A1的正輸入端。運算放大器A1與MOS管M0和電阻R0組成了一個電壓電流轉換器，產生LED的驅動電流ILED，運算放大器A1的輸出電壓VGATE與基準電壓VREF在比較器CMP中比較：當VGATE>VREF時，開關S1閉合，通過電流源I2對節點COMP的電容C1放電，節點COMP的電壓VCOMP逐步降低，逐步減小流過LED的電流ILED，使A1的輸出電壓VGATE逐步降低；當VGATE<VREF時，開關S1斷開，通過電流源I1對節點COMP的電容C1充電，節點COMP的電壓VCOMP逐步升高，即逐步增大流過LED的電流ILED，使VGATE逐步升高。由此，實現了對前級輸入電流紋波的衰減。同樣地，由于每個工頻周期中，電容C1總是存在充電和放電的過程，這樣就在COMP引腳形成一定的紋波電壓，該紋波電壓的幅度由C1電容的大小和電流源I1、I2的大小決定。基于電路的實現以及成本等因素，COMP引腳的紋波電壓幅度約幾十毫伏，該電壓的波動幅度決定了該架構無法在輸入電流比較小的情況下實現消LED電流紋波的功能，即無法實現調光過程中的全程消除紋波功能。并且隨著可調光的驅動控制應用越來越廣泛，對可調光的LED驅動控制的需求已經不再僅僅是滿足可以調節LED燈的亮度，而是需要更高品質調光過程。人類的眼睛對光線明亮變化最適應的方式是像太陽升起與落下的方式：在太陽剛升起時為暖色，隨著太陽的慢慢升起，逐漸變得明亮，暖色逐漸減少。當太陽升起后，光線為明亮的白色。傍晚太陽落山時，光線中的暖色逐步增加，直到太陽落山后的完全暖色。即使是在非調光的應用中，人們依然希望在開燈時，燈光能夠以一種柔和的方式打開，在關燈時，燈光能夠以一種柔和的方式關閉。目前，在市場上還沒有可以滿足上述需求的LED控制芯片。
技術實現思路
鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種雙LED驅動系統的控制器、芯片及方法，用于解決現有技術中在LED的調光過程中，無法實現全程消除紋波的問題以及無法實現LED的高品質調光的問題。為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種雙LED驅動系統的控制器，所述雙LED驅動系統包括第一LED負載和第二LED負載；所述控制器電連接所述第一LED負載的輸出端、第一采樣電阻、第二采樣電阻和所述第二LED負載的輸出端，所述控制器被配置為采樣所述第一LED負載的輸出端的電壓、所述第一采樣電阻兩端的電壓，并根據所述第一LED負載的輸出端的電壓與所述第一采樣電阻兩端的電壓生成第一電壓信號；所述控制器根據所述第一電壓信號和所述第一電阻兩端的電壓生成第一控制信號用于控制與所述第一LED負載電連接的第一功率管的導通狀態，使得所述第一電壓信號的電壓大小與第一參考電壓相等，消除所述第一LED負載的電流紋波；所述控制器根據第二參考電壓和所述雙LED驅動系統提供的驅動電流，生成第二控制信號用于控制與所述第二LED負載電連接的第二功率管的導通狀態，調節流經所述第二LED負載的電流，以實現所述第一LED負載和所述第二LED負載之間電流的平滑切換；其中，所述驅動電流的大小是可調節的。于本專利技術的一實施例中，所述控制器包括采樣模塊、第一控制模塊和第二控制模塊；所述采樣模塊用于采集所述第一LED負載的輸出端電壓和所述第一采樣電阻兩端的電壓，并根據所述第一LED負載輸出端的電壓與所述第一采樣電阻兩端的電壓生成第一電壓信號并輸出至所述第一控制模塊；所述第一控制模塊，用于接收所述第一電壓信號，并根據所述第一電壓信號生成所述第一控制信號輸出至所述第一功率管；所述第二控制模塊通過所述第二功率管與所述第二LED負載的輸出端電連接，用于根據所述第二參考電壓和所述雙LED驅動系統提供的驅動電流的大小，生成所述第二控制信號調節流經所述第二LED負載的電流，以實現所述第一LED負載和所述第二LED負載之間電流的平滑切換。于本專利技術的一實施例中，所述采樣模塊包括第一電阻和第二電阻，其中，所述第一電阻與所述第二電阻串聯，所述第一電阻的另一端電連接所述第一LED負載的輸出端，所述第二電阻的另一端電連接所述第一采樣電阻的一端。于本專利技術的一實施例中，所述第一控制模塊包括跨導放大器、電容、第一分壓子模塊和第一控制本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種雙LED驅動系統的控制器，其特征在于，所述雙LED驅動系統包括第一LED負載和第二LED負載；所述控制器電連接所述第一LED負載的輸出端、第一采樣電阻、第二采樣電阻和所述第二LED負載的輸出端，所述控制器被配置為采樣所述第一LED負載的輸出端的電壓、所述第一采樣電阻兩端的電壓，并根據所述第一LED負載的輸出端的電壓與所述第一采樣電阻兩端的電壓生成第一電壓信號；所述控制器根據所述第一電壓信號和所述第一電阻兩端的電壓生成第一控制信號用于控制與所述第一LED負載電連接的第一功率管的導通狀態，使得所述第一電壓信號的電壓大小與第一參考電壓相等，消除所述第一LED負載的電流紋波；所述控制器根據第二參考電壓和所述雙LED驅動系統提供的驅動電流，生成第二控制信號用于控制與所述第二LED負載電連接的第二功率管的導通狀態，調節流經所述第二LED負載的電流，以實現所述第一LED負載和所述第二LED負載之間電流的平滑切換；其中，所述驅動電流的大小是可調節的。

【技術特征摘要】
1.一種雙LED驅動系統的控制器，其特征在于，所述雙LED驅動系統包括第一LED負載和第二LED負載；所述控制器電連接所述第一LED負載的輸出端、第一采樣電阻、第二采樣電阻和所述第二LED負載的輸出端，所述控制器被配置為采樣所述第一LED負載的輸出端的電壓、所述第一采樣電阻兩端的電壓，并根據所述第一LED負載的輸出端的電壓與所述第一采樣電阻兩端的電壓生成第一電壓信號；所述控制器根據所述第一電壓信號和所述第一電阻兩端的電壓生成第一控制信號用于控制與所述第一LED負載電連接的第一功率管的導通狀態，使得所述第一電壓信號的電壓大小與第一參考電壓相等，消除所述第一LED負載的電流紋波；所述控制器根據第二參考電壓和所述雙LED驅動系統提供的驅動電流，生成第二控制信號用于控制與所述第二LED負載電連接的第二功率管的導通狀態，調節流經所述第二LED負載的電流，以實現所述第一LED負載和所述第二LED負載之間電流的平滑切換；其中，所述驅動電流的大小是可調節的。2.根據權利要求1所述的控制器，其特征在于：所述控制器包括采樣模塊、第一控制模塊和第二控制模塊；所述采樣模塊用于采集所述第一LED負載的輸出端電壓和所述第一采樣電阻兩端的電壓，并根據所述第一LED負載輸出端的電壓與所述第一采樣電阻兩端的電壓生成第一電壓信號并輸出至所述第一控制模塊；所述第一控制模塊，用于接收所述第一電壓信號，并根據所述第一電壓信號生成所述第一控制信號輸出至所述第一功率管；所述第二控制模塊通過所述第二功率管與所述第二LED負載的輸出端電連接，用于根據所述第二參考電壓和所述雙LED驅動系統提供的驅動電流的大小，生成所述第二控制信號調節流經所述第二LED負載的電流，以實現所述第一LED負載和所述第二LED負載之間電流的平滑切換。3.根據權利要求2所述的控制器，其特征在于：所述采樣模塊包括第一電阻和第二電阻，其中，所述第一電阻與所述第二電阻串聯，所述第一電阻的另一端電連接所述第一LED負載的輸出端，所述第二電阻的另一端電連接所述第一采樣電阻的一端。4.根據權利要求3所述的控制器，其特征在于：所述第一控制模塊包括跨導放大器、電容、第一分壓子模塊和第一控制子模塊；所述跨導放大器的正輸入端電連接所述采樣模塊的所述第一電阻和所述第二電阻的連接點，用于接收所述第一電壓信號，負輸入端電連接第一參考電壓，并根據所述第一電壓信號和所述第一參考電壓生成第一電流信號；所述第一電容的一端電連接所述跨到放大器的輸出端，另一端接地；所述第一分壓子模塊電連接至所述跨導放大器的輸出端，用于根據所述第一電容兩端的電壓生成第二電壓信號；所述第一控制子模塊電連接至所述分壓子模塊的輸出端和所述第一采樣電阻，并根據所述第二電壓信號和所述第一采樣電阻兩端的電壓生成所述第一控制信號輸出至所述第一功率管的控制極。5.根據權利要求2所述的控制器，其特征在于：所述第二LED負載和所述第二功率管之間還串聯第五電阻；用于調節所述第一LED負載和所述第二LED負載依據所述驅動電流變化進行電流平滑切換時的切換點。6.根據權利要求5所述的控制器，其特征在于：所述第二控制模塊包括第二分壓子模塊和第二控制子模塊；其中，所述第二分壓子模塊分別與所述第二功率管、所述第一采樣電阻和所述第二采樣電阻電連接；用于根據所述第二功率管的工作電壓生成第三電壓信號；所述第二控制子模塊與所述第二分壓子模塊的輸出端電連接，并根據所述第三電壓信號和所述第二參考電壓生成所述第二控制信號輸出至所述第二功率管的控制極。7.根據權利要求4所述的控制器，其特征在于：所述第一控制模塊還包括緩沖子模塊，所述緩沖子模塊的輸入端電連接至所述跨到放大器的輸出端，輸出端電連接至所述第一分壓子模塊的輸入端，用戶實現所述跨導放大器和所述分壓子模塊之間的隔離緩沖。8.根據權利要求7所述的控制器，其特征在于：所述緩沖子模塊為第二運算放大器；所述第二運算放大器的正輸入端電連接至所述跨導放大器的輸出端，負輸入端與輸出端電連接。9.根據權利要求4所述的控制器，其特征在于：所述第一分壓子模塊包括第三電阻和第四電阻；所述第三電阻與所述第四電阻串聯，所述第三電阻的另一端電連接所述跨導放大器的輸出端，所述第四電阻的另一端接地；所述第一控制子模塊電連接至所述第三電阻和所述第四電阻的連接點，用于接收所述第二電壓信號。10.根據權利要求9所述的控制器，其特征在于：所述第一控制子模塊包括第一運算放大器；所述第一運算放大器的正輸入端電連接至所述第三電阻和所述第四電阻的連接點，用于接收所述第二電壓信號；負輸入端電連接至所述第一采樣電阻，根據所述第二電壓信號與所述第一采樣電阻兩端的電壓生成所述第一控制信號，并輸出至所述第一功率管的控制極。11.根據權利要求6所述的控制器，其特征在于：所述第二分壓子模塊包括第七電阻和第八電阻；所述第七電阻與所述第八電阻串聯，所述第七電阻的另一端分別與所述第二采樣電阻和所述第二功率管電連接，所述第八電阻的另一端與所述第一采樣電阻電連接；所述第二控制子模塊電連接至所述第七電阻和所述第八電阻的連接點，用于接收所述第三電壓信號。12.根據權利要求11所述的控制器，其特征在于：所述第二控制子模塊包括第三運算放大器，所述第三運算放大器的負輸入端電連接至所述第七電阻和第八電阻的連接點，用于接收所述第三電壓信號；正輸入端電連接所述第二參考電壓，根據所述第三電壓信號和所述第二參考電壓生成所述第二控制信號，并輸出至所述第二功率管的控制極。13.根據權利要求12所述的控制器，其特征在于：依據所述驅動電流的逐步增大，所述控制器控...

【專利技術屬性】
技術研發人員：杭中健，朱偉巨，
申請(專利權)人：上海晶豐明源半導體股份有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31