一种数控分段式交流驱动LED芯片电路及其驱动方法技术

本发明专利技术公开了一种数控分段式交流驱动LED芯片电路，包括：整流桥电路、LED灯串、同相位分压电路、零点检测电路、双向移位寄存器、通道选择模块、采样保持电路、ONE_SHOT模块、电流检测电路、恒流电路、第一采样电阻、第二采样电阻和选择器；本发明专利技术还公开了一种驱动数控分段式交流驱动LED芯片电路的驱动方法，包括以下步骤：1、得到的脉动电压直接用于驱动LED灯串；2、将脉动电压降为同相位且峰值小于芯片电源电压的电压；3、采样保持电路对低压脉动电压进行采样；4、电流检测电路输出检测信号，作为双向移位寄存器的时钟信号；5、通过恒流电路保持流过LED灯串的电流是恒流值。具有提高了系统的稳定性等优点。

Numerical control sectional AC drive LED chip circuit and driving method thereof

The invention discloses a sectional type CNC AC drive LED chip circuit, including the rectifier bridge circuit, LED lamp series, same phase divider circuit, zero detection circuit, bidirectional shift register, channel selection module, sampling circuit, ONE_SHOT module, current detection circuit, constant current circuit, a first sampling resistor, second sampling the resistance and selector; the invention also discloses a method for driving NC segmented AC drive LED chip circuit, which comprises the following steps: 1, the direct pulsating voltage for driving the LED lamp string; 2, the ripple voltage drop voltage phase and the peak value is smaller than the chip supply voltage; 3, sample and hold circuit sampling of the voltage ripple voltage; 4, output current detection circuit detects the signal as the clock signal bidirectional shift register; 5, through the constant current circuit to maintain The current flowing through the LED lamp string is a constant current value. It can improve the stability of the system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用市电全波整流得到的脉动电压直接驱动技术，特别涉及一种数控分段式交流驱动LED芯片电路及其驱动方法。技术背景LED作为新一代的照明光源，是一种将电能转化为光能的半导体器件，它与白炽灯、节能灯相比，具有体积小、功耗低、亮度高等优势。目前，各国都在大力研究LED照明技术。早期的LED驱动技术多采用直流驱动，在使用中，必须在LED灯珠与市电电源之间加入AC-DC转换器，这无疑增加了LED灯泡的体积和成本。在转换过程中，存在着较大的能量损失，LED系统效率很难达到90％。AC-DC转换器老化比较严重，寿命远低于LED的寿命，在使用过程中往往是由于转换器损坏导致灯泡故障。由于以上原因，LED照明在早期不太被市场接受。随着技术的发展，一些公司采取交流驱动LED技术。利用LED的单向导通特性，将LED灯珠排列成类似整流桥结构，就可以直接接入到市电中，如图1所示。这种驱动方法的结构简单，但是LED灯串是交替发光的，所以LED灯串的利用率低下，闪烁效应较大。为了提高灯珠的利用率，出现了分段式交流驱动LED技术。市电经过全波整流得到的脉动电压VBR直接驱动高压LED(HV_LED)，并通过分段控制和恒流处理，控制LED电流在每个波段内都是恒定的，并且随着电压的增大而增大，工作波形如图2所示。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于解决现有技术中的直流驱动LED电路体积大、成本高、低效等问题，提供一种数控分段式交流驱动LED芯片电路。本专利技术的另一目在于克服现有技术的缺陷与不足，提供一种驱动数控分段式交流驱动LED芯片电路的驱动方法，该驱动方法为进一步提高现有分段式交流驱动LED电路的系统效率而提供一种全新的驱动方法。本专利技术的首要目的通过以下技术方案实现：一种数控分段式交流驱动LED芯片电路，包括：整流桥电路1、LED灯串2、同相位分压电路3、零点检测电路4、双向移位寄存器5、通道选择模块6、采样保持电路7、ONE_SHOT模块8、电流检测电路9、恒流电路10、第一采样电阻RS1、第二采样电阻RS2和选择器MUX2。同相位分压电路3采用电阻分压结构，对市电经过整流桥电路1全波整流后得到的脉动电压进行降压，得到一个峰值小于芯片电源电压VDD的低压脉动电压LV_VBR；所述数控分段式交流驱动LED内部对LV_VBR的处理就相当于对HV_VBR的处理；零点检测电路4检测脉动电压LV_VBR的零点，输出脉冲电压ZERO作为双向移位寄存器5的置位信号RST；当检测到零点，第一开关信号S1、第二开关信号S2和第三开关信号S3均置为1。通道选择模块6包括功率MOS管，所述功率MOS管为LED灯串2在不同阶段提供不同的通道，从而实现分段处理；第一通道、第二通道和第三通道的通道电流随着脉动电压HV_VBR的变化而变化，并由双向移位寄存器5实现通道切换；第一通道、第二通道和第三通道全部切断后，LED灯串2的电流流经第四通道，并由恒流电路10保持电流不变。采样保持电路7包括CMOS开关及其片内电容，并以通道选通第一开关信号S1、第二开关信号S2和第三开关信号S3作为开关控制信号；通道选通第一开关信号S1、第二开关信号S2和第三开关信号S3在控制通道打开的同时，对低压脉动电压LV_VBR进行采样；通道关闭时，结束采样并保持分段节点电压，作为脉动电压下降阶段的分段依据。在脉动电压下降阶段，每当LV_VBR下降到低于第一采样保持电压VSH1、第二采样保持电压VSH2和第三采样保持电压VSH3中的任何一个，ONE_SHOT模块8输出一个宽脉冲信号L_ONE_SHOT和一个窄脉冲信号S_ONE_SHOT，分别作为双向移位寄存器5的移动方向选择信号S和时钟信号CLK；宽脉冲信号L_ONE_SHOT控制双向移位寄存器5进行右移，并选择窄脉冲信号S_ONE_SHOT作为移位的时钟信号；没有宽脉冲信号，双向移位寄存器5进行右移，并选择I_TEST作为移位的时钟信号。电流检测电路9检测流过第一通道、第二通道和第三通道的电流大小，达到电流阈值VREF1/RS1后，输出脉冲信号I_TEST，作为通道切换的信号。所述宽脉冲信号L_ONE_SHOT的占空比大于窄脉冲信号S_ONE_SHOT的占空比。一是为了避免通道切换瞬间可能出现的通道电流略大于电流检测电路(9)的阈值时导致开关信号紊乱；二是为S_ONE_SHOT信号提供足够的建立时间安和保持时间。所述零点检测电路4检测到脉动电压LV_VBR的零点，双向移位寄存器5对通道选通第一开关信号S1、第二开关信号S2和第三开关信号S3均置为1；宽脉冲信号L_ONE_SHOT＝0，双向移位寄存器5实现左移，最低位S1补0，选择器选择I_TEST信号作为移位的时钟信号；宽脉冲信号L_ONE_SHOT＝1,双向移位寄存器5实现右移，最高位补1，选择器选择窄脉冲信号S_ONE_SHOT信号作为移位的时钟信号。所述LED灯串(2包含4个LED子单元，但并不局限于此数目。本专利技术的另一目的通过以下技术方案实现：一种驱动数控分段式交流驱动LED芯片电路的驱动方法，包括以下步骤：步骤1、通过整流桥电路1将市电全波整流,得到的脉动电压HV_VBR直接用于驱动LED灯串2；步骤2、通过同相位分压电路3将脉动电压降为同相位且峰值小于芯片电源电压VDD的电压LV_VBR；步骤3、零点检测电路4检测低压脉动电压LV_VBR的零点，输出检测信号ZERO作为双向移位寄存器5的置位信号RST；采样保持电路7接受通道选通第一开关信号S1、第二开关信号S2和第三开关信号S3，对低压脉动电压LV_VBR进行采样、保持第一分段点电压SH1、第二分段点电压SH2和第三分段点电压SH3；每当LV_VBR下降到小于VSH1～VSH3中任何一个，ONE_SHOT模块8输出一个宽脉冲信号L_ONE_SHOT和一个窄脉冲信号S_ONE_SHOT，分别作为双向移位寄存器5的移动方向选择信号S和时钟信号CLK；步骤4、电流检测电路9监控第一通道、第二通道和第三通道的电流，当电流达到阈值VREF1/RS1，输出检测信号I_TEST，作为双向移位寄存器5的时钟信号CLK；步骤5、在脉动电压峰值附近，通过恒流电路10保持流过LED灯串2是恒流值VREF2/RS2；通过改变采样电阻阻值，改变各通道电流的设定值，用于兼容不同特征电流的LED负载。数控分段式交流驱动LED芯片电路通过双向移位寄存器对通道选通第一开关信号(S1)、第二开关信号(S2)和第三开关信号(S3)进行双向移动，实现分段处理。芯片电路包括整流桥电路、LED灯串、同相位分压电路、零点检测电路、双向移位寄存器、通道选择模块、采样保持电路、ONE_SHOT模块、电流检测电路、恒流电路、采样电阻RS1、RS2和选择器MUX2。该数控分段式驱动方法具体描述如下：交流市电经过整流桥电路全波整流后得到周期性脉动电压HV_VBR，直接驱动LED灯串。HV_VBR由同相位分压电路进行降压，得到幅值小于芯片电源电压VDD的脉动电压LV_VBR，供芯片内部处理。零点检测电路检测低压脉动电压LV_VBR，输出检测信号ZERO，作为双向移位寄存器的置位信号RST。当检测到零点，ZERO＝1，通道选通第一开关信号(S1)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控分段式交流驱动LED芯片电路，其特征在于，包括：整流桥电路(1)、LED灯串(2)、同相位分压电路(3)、零点检测电路(4)、双向移位寄存器(5)、通道选择模块(6)、采样保持电路(7)、ONE_SHOT模块(8)、电流检测电路(9)、恒流电路(10)、第一采样电阻(RS1)、第二采样电阻(RS2)和选择器(MUX2)。

【技术特征摘要】
1.一种数控分段式交流驱动LED芯片电路，其特征在于，包括：整流桥电路(1)、LED灯串(2)、同相位分压电路(3)、零点检测电路(4)、双向移位寄存器(5)、通道选择模块(6)、采样保持电路(7)、ONE_SHOT模块(8)、电流检测电路(9)、恒流电路(10)、第一采样电阻(RS1)、第二采样电阻(RS2)和选择器(MUX2)。2.如权利要求1所述的数控分段式交流驱动LED芯片电路，其特征在于：同相位分压电路(3)采用电阻分压结构，对市电经过整流桥电路(1)全波整流后得到的脉动电压进行降压，得到一个峰值小于芯片电源电压VDD的低压脉动电压LV_VBR；所述数控分段式交流驱动LED内部对LV_VBR的处理就相当于对HV_VBR的处理；零点检测电路(4)检测脉动电压LV_VBR的零点，输出脉冲电压ZERO作为双向移位寄存器(5)的置位信号RST；当检测到零点，第一开关信号(S1)、第二开关信号(S2)和第三开关信号(S3)均置为1。3.如权利要求1所述的数控分段式交流驱动LED芯片电路，其特征在于，通道选择模块(6)包括功率MOS管，所述功率MOS管为LED灯串(2)在不同阶段提供不同的通道，从而实现分段处理；第一通道、第二通道和第三通道的通道电流随着脉动电压HV_VBR的变化而变化，并由双向移位寄存器(5)实现通道切换；第一通道、第二通道和第三通道全部切断后，LED灯串(2)的电流流经第四通道，并由恒流电路(10)保持电流不变。4.如权利要求1所述的数控分段式交流驱动LED芯片电路，其特征在于，采样保持电路(7)包括CMOS开关及其片内电容，并以通道选通第一开关信号(S1)、第二开关信号(S2)和第三开关信号(S3)作为开关控制信号；通道选通第一开关信号(S1)、第二开关信号(S2)和第三开关信号(S3)在控制通道打开的同时，对低压脉动电压LV_VBR进行采样；通道关闭时，结束采样并保持分段节点电压，作为脉动电压下降阶段的分段依据。5.如权利要求1所述的数控分段式交流驱动LED芯片电路，其特征在于，在脉动电压下降阶段，每当LV_VBR下降到低于第一采样保持电压VSH1、第二采样保持电压VSH2和第三采样保持电压VSH3中的任何一个，ONE_SHOT模块(8)输出一个宽脉冲信号L_ONE_SHOT和一个窄脉冲信号S_ONE_SHOT，分别作为双向移位寄存器(5)的移动方向选择信号S和时钟信号CLK；宽脉冲信号L_ONE_SHOT控制双向移位寄存器(5)进行右移，并选择窄脉冲信号S_ONE_SHOT作为移位的时钟信号；没有宽脉冲信号，双向移位寄存器(5)进行右移，并选择I_TEST作为移位的时钟信号。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国元，杨博新，梁志明，吴朝晖，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44