一种控制电路、LED驱动芯片及LED驱动系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种控制电路、LED驱动芯片及LED驱动系统。控制电路与一开关装置电连接，控制电路通过引入只在反馈信号下降穿越零的时候有效的零电流检测窄脉冲信号，开关导通的时刻对应的原边电流初值均相同，在导通时间固定的机制下，最终的原边电流峰值都相同，消除了传统导通时机谷底切换非对称导致的低频闪烁。通过引入零电流检测锁存信号以及最小关断时间延迟信号，在最小关断时间延迟信号为高后，只要零电流检测锁存信号为高，则强制开关导通，保障了深度调光无闪烁，消除了使用传统的开关导通时机在调光过程中存在的闪烁点，提升了用户的照明体验。

A control circuit, LED drive chip and LED drive system

The utility model discloses a control circuit, an LED drive chip and an LED drive system. The control circuit is electrically connected with a switch device. The control circuit detects the narrow pulse signal by introducing the zero current which is only effective when the feedback signal drops across zero. The initial value of the primary side current corresponding to the time when the switch is turned on is the same. Under the mechanism of fixed turn on time, the final peak value of the primary side current is the same, eliminating the low frequency caused by the valley bottom switching asymmetry in the traditional turn on time Twinkle. By introducing the zero current detection latch signal and the minimum turn-off time delay signal, when the minimum turn-off time delay signal is high, as long as the zero current detection latch signal is high, the switch is forced to turn on, ensuring the deep dimming without flicker, eliminating the flicker point in the dimming process when using the traditional switch on time, and improving the user's lighting experience.

【技术实现步骤摘要】
一种控制电路、LED驱动芯片及LED驱动系统
本技术涉及集成电路驱动
，尤其涉及一种应用于需要调光的LED照明驱动行业的可以改善调光闪烁的控制电路、LED驱动芯片及LED驱动系统。
技术介绍
参考图1、图2A-2C，其中，图1为带APFC的隔离反激式LED恒流驱动系统示意图，图2A为图1所示系统的开关导通时机示意图，图2B为图1所示系统的导通时机对应的谷底切换示意图，图2C为图1所示系统的导通时机对母线电压干扰的响应示意图。图1所示隔离反激式(Flyback)拓扑结构，交流电源AC(85～264Vrms)经过整流桥堆11和母线电容C1整流滤波后接到变压器T1的原边绕组T11。变压器T1的副边绕组T12、续流二极管D2、输出电容C4以及假负载R4组成副边，用于驱动LED负载19。分压电阻串R2及R3接入辅助绕组T13得到反馈信号FB1。采样电阻Rcs采样MOS管M1导通时的电流并送到LED驱动芯片12的CS引脚，LED驱动芯片12的补偿脚COMP引脚到地之间需要接电容C3。电阻R1、电容C2及二极管D1组成RCD吸收回路跨接在变压器T1的原边绕组T11两端，用于抑制变压器T1漏感导致的MOS管M1漏端的电压尖峰。LED驱动芯片12内的输出电流采样模块122通过CS引脚对流经MOS管的电流进行采样，获取电流采样信号并送入误差放大器EA的反向输入端，LED驱动芯片12内的参考电压产生模块VREF通过DIM引脚获取调光信号VDIM，根据调光信号VDIM生成参考电压Vref并送入误差放大器EA的正向输入端。误差放大器EA输出端接补偿脚COMP引脚，补偿信号Comp1和斜坡信号进行比较，控制MOS管M1的导通时间Ton。当电流采样信号小于Vref时，EA流出电流使得补偿信号Comp1电压升高，增加Ton从而输出电流升高；当电流采样信号大于Vref时，EA流入电流使得补偿信号Comp1电压降低，减小Ton从而输出电流降低。系统最终处于闭环状态，输出电流等于设定参考电压值。LED驱动芯片12通过DIM引脚的调光信号VDIM同时调节参考电压Vref以及最小关断时间Mot。LED驱动芯片12内的最小关断时间模块123通过DIM引脚获取调光信号VDIM，根据调光信号VDIM生成最小关断时间Mot。具体关系为：增加VDIM，Vref增加，Mot缩短；减小VDIM，Vref减小，Mot变长。调节Vref，则环路调节Ton，使得系统工作在闭环状态，输出电流也相应变化，从而实现调光的目的。但随着调光由亮到暗变化，Ton持续减小，而开关频率Fsw持续升高，当导通时间Ton<最小导通时间Tonmin后，系统会进入开环状态，调光功能失效。为了避免上述状态的出现，调节最小关断时间Mot或设置最大开关频率Fsw_max使得在调光全程导通时间Ton>Tonmin，在调光到一定程度时，开关模式从临界导通模式(BoundaryConductionMode，简称BCM)进入断续导通模式(DiscontinuoμsConductionMode，简称DCM)。DCM意味着开关关断除了包含退磁时间外还有死区时间，在死区时间内，由于MOS管M1漏端寄生电容和变压器T1电感的谐振，副边电流Isec和反馈信号FB1呈现如图2a所示波形。在t1时刻谐振开始，FB1开始快速下降，Isec反向；t2时刻FB1下降过零，Isec达到负向最大值；t3时刻FB1达到最低点K2*Vin(K2为系统参数，Vin为母线电压)，Isec负向电流减小到零；t4时刻FB1上升过零，Isec达到正向最大值；t5时刻FB1达到顶点，Isec下降过零，开始下一个周期的谐振。现有的开关导通时机为最小关断时间Mot和零电流检测信号ZCD同时为高(ZCD根据退磁检测信号获取)。LED驱动芯片12内的退磁检测模块121通过FB引脚接收反馈信号FB1并进行退磁检测，并结合最小关断时间(Minimumofftime，简称Mot)，通过栅极驱动模块129控制MOS管M1的导通时机。而零电流检测信号ZCD在反馈信号FB1<0时为高，即开关可能在(t2-t4)时刻(第一个谷底，简称1谷)、(t6-t8)时刻(第二个谷底，简称2谷)甚至第n个谷导通。开关导通时刻不同，副边电流初值Isec0及下一个周期的原边电流初值Ipri0亦不同；例如，t1时刻的副边电流初值Isec0(1)与t2时刻的副边电流初值Isec0(2)不同，由公式Ipri0＝Isec0/Nps(Nps为原副边绕组的匝数比)，可知t1时刻的下一个周期的原边电流初值Ipri0(1)与t2时刻的下一个周期的原边电流初值Ipri0(2)亦不同。下一个周期的原边峰值电流Ipk＝(Vin/L)*Ton+Ipri0＝(Vin/L)*Ton+Isec0/Nps，比理想值(Vin/L)*Ton多了Isec0/Nps的偏差(L为变压器T1的电感值)。由图2A可知，该偏差在导通时机为t2或t6时刻为负向最大值，实际Ipk比理想值低；在导通时机为t4、t8时刻偏差为正向最大值，实际Ipk比理想值高。变压器T1退磁时间Tdis＝Ipk*L/(Nps*Vout)，VDRAIN＝Vin+Nps*Vout，Vout为输出电压，VDRAIN为MOS管M1漏端的电压。当母线电压Vin上升，原边峰值电流Ipk随之升高，因此Tdis也变大，开关的导通时机也逐渐从n谷切换为(n-1)谷，如图2B所示；相应的，母线电压Vin下降，使得导通时机从(n-1)谷切换为n谷。以2谷切1谷再切2谷为例，2谷切1谷对应的DRAIN电压为V4，2谷最后一个开关导通时机为t6；1谷切2谷对应的DRAIN电压为V3，1谷最后一个导通时机为t4。由于切换点处Tdis相同，实际Ipk也相同，同时由VDRAIN＝Vin+Nps*Vout可得Vin＝VDRAIN-Nps*Vout。带入Ipk＝(Vin/L)*Ton+Isec0/Nps，可得(V4-Nps*Vout)*Ton/L+Isec0(t6)＝(V3-Nps*Vout)*Ton/L+Isec0(t4)，由于Isec0(t6)<Isec0(t4)，因此V4>V3。同理得到：n谷切(n-1)谷对应的Vin高于(n-1)谷切n谷对应的Vin，表现出谷底切换的非对称性。如图2C所示，在现有的导通时机下，如果在母线电压Vin上升有一个正向的干扰，使得3谷提前进入2谷，那么由于上述非对称性的存在，将无法回到3谷。如图中箭头所示位置，母线干扰导致提前进入2谷，最后表现出相邻工频周期内2谷和3谷的工作时间存在dt1的差异，dt1对应Isec0的差异。由于不同谷底工作传输能量存在较大差异，工频周期间输出电流平均值也存在较大的差异，表现出人眼可见的闪烁。
技术实现思路
本技术的目的在于，针对现有技术中LED驱动系统导通时机存在的谷底切换非对称的现象，造成人眼可见的闪烁的技术问题，提供一种控制电路、LED驱动芯片及LED驱动系统，消除了使用传统的开关导通时机在调光过程中存在的闪烁点，提升了用户的照明体验。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制电路，所述控制电路与一开关装置电连接，其特征在于，所述控制电路包括：一单脉冲产生器、一最小关断时间单元、一第一逻辑单元、一参考电压产生单元、一低通滤波器、一比较器以及一第二逻辑单元；/n所述单脉冲产生器用于接收一零电流检测信号，根据所述零电流检测信号生成零电流检测窄脉冲信号，并输出至所述第一逻辑单元的第一输入端；/n所述最小关断时间单元用于接收一调光信号，根据所述调光信号生成最小关断时间信号，并输出至所述第一逻辑单元的第二输入端；/n所述第一逻辑单元用于对所述零电流检测窄脉冲信号和所述最小关断时间信号进行逻辑运算，生成第一导通控制信号输出至所述第二逻辑单元；/n所述参考电压产生单元用于接收所述调光信号，根据所述调光信号生成第一参考电压并输出至所述低通滤波器；/n所述低通滤波器用于将基于一采样反映流经所述开关装置的电流的电信号获取的电流采样信号与所述第一参考电压进行数字化的差分积分处理并产生差分积分信号，将所述差分积分信号进行累计计数并转换成模拟的补偿信号并输出至所述比较器；/n所述比较器用于将所述补偿信号和一斜坡信号进行比较，生成关断控制信号并输出至所述第二逻辑单元；/n所述第二逻辑单元用于对所述关断控制信号和所述第一导通控制信号进行逻辑处理，生成开关控制信号并输出，以控制所述开关装置进入导通或者关断状态。/n...

【技术特征摘要】
1.一种控制电路，所述控制电路与一开关装置电连接，其特征在于，所述控制电路包括：一单脉冲产生器、一最小关断时间单元、一第一逻辑单元、一参考电压产生单元、一低通滤波器、一比较器以及一第二逻辑单元；
所述单脉冲产生器用于接收一零电流检测信号，根据所述零电流检测信号生成零电流检测窄脉冲信号，并输出至所述第一逻辑单元的第一输入端；
所述最小关断时间单元用于接收一调光信号，根据所述调光信号生成最小关断时间信号，并输出至所述第一逻辑单元的第二输入端；
所述第一逻辑单元用于对所述零电流检测窄脉冲信号和所述最小关断时间信号进行逻辑运算，生成第一导通控制信号输出至所述第二逻辑单元；
所述参考电压产生单元用于接收所述调光信号，根据所述调光信号生成第一参考电压并输出至所述低通滤波器；
所述低通滤波器用于将基于一采样反映流经所述开关装置的电流的电信号获取的电流采样信号与所述第一参考电压进行数字化的差分积分处理并产生差分积分信号，将所述差分积分信号进行累计计数并转换成模拟的补偿信号并输出至所述比较器；
所述比较器用于将所述补偿信号和一斜坡信号进行比较，生成关断控制信号并输出至所述第二逻辑单元；
所述第二逻辑单元用于对所述关断控制信号和所述第一导通控制信号进行逻辑处理，生成开关控制信号并输出，以控制所述开关装置进入导通或者关断状态。


2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路进一步用于接收一调光指令，并对接收的调光指令进行处理后生成所述调光信号。


3.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述最小关断时间单元用于接收所述补偿信号，并根据所述补偿信号生成所述最小关断时间信号。


4.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路进一步包括一输出电流采样模块，用于采样反映流经所述开关装置的电流的电信号获取所述电流采样信号并输出。


5.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一逻辑单元采用一第一与门，所述第一与门对所述零电流检测窄脉冲信号和所述最小关断时间信号进行逻辑与运算，生成所述第一导通控制信号。


6.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第二逻辑单元采用一第一RS触发器，所述第一RS触发器的置位端用于接收所述第一导通控制信号，复位端用于接收所述关断控制信号，所述第一RS触发器对所述第一导通控制信号和所述关断控制信号进行逻辑处理生成所述开关控制信号并输出。


7.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路进一步包括：一第三逻辑单元和一第四逻辑单元；
所述第三逻辑单元用于接收所述零电流检测信号以及所述开关控制信号，根据所述零电流检测信号生成零电流检测锁存信号输出至所述第四逻辑单元的第一输入端，并在所述开关控制信号为有效时复位；
所述最小关断时间单元进一步用于根据所述调光信号生成最小关断时间延迟信号，输出至所述第四逻辑单元的第二输入端；
所述第四逻辑单元用于对所述零电流检测锁存信号和所述最小关断时间延迟信号进行逻辑运算，生成第二导通控制信号输出至所述第二逻辑单元；
所述第二逻辑单元进一步对所述关断控制信号、所述第一导通控制信号和所述第二导通控制信号进行逻辑处理，生成所述开关控制信号并输出，以控制所述开关装置进入导通或者关断状态。


8.如权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述最小关断时间延迟信号比所述最小关断时间信号延迟3μs。


9.如权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述第三逻辑单元采用一第二RS触发器；所述第二RS触发器的置位端用于接收所述零电流检测信号，复位端用于接收所述开关控制信号，输出端输出所述零电流检测锁存信号。


10.如权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述第四逻辑单元采用一第二与门，所述第二与门用于对所述零电流检测锁存信号和所述最小关断时间延迟信号进行逻辑与运算，生成所述第二导通控制信号并输出。


11.如权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述第二逻辑单元包括一第一或门和一第一RS触发器；
所述第一或门对所述第二导通控制信号和所述第一导通控制信号进行逻辑或运算，并输出或运算结果至所述第一RS触发器的置位端；
所述第一RS触发器的复位端用于接收所述关断控制信号，对所述或运算结果和所述关断控制信号进行逻辑处理生成所述开关控制信号并输出。


12.一种LED驱动芯片，应用于一LED驱动系统，所述LED驱动系统包括一开关装置、一功率转换装置；其特征在于，所述LED驱动芯片包括一封装体，所述封装体上设有DIM引脚、CS引脚以及GATE引脚，所述封装体内设有输出电流采样模块、退磁检测模块以及一控制电路；
所述输出电流采样模块，输入端电性连接所述CS引脚，输出端电性连接所述控制电路的第二输入端，用于对反映流经所述开关装置的电流的电信号进行采样，生成电流采样信号并输出；
所述退磁检测模块，输入端电性连接所述GATE引脚，输出端电性连接所述控制电路的第三输入端，用于接收所述功率转换装置中的反馈信号并进行退磁检测，生成零电流检测信号并输出；
所述控制电路，第一输入端电性连接所述DIM引脚以接收一调光信号生成第一参考电压，第二输入端接收所述电流采样信号，第三输入端接收所述零电流检测信号生成零电流检测窄脉冲信号，第四输入端电性连接所述DIM引脚以接收所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郜小茹，闾建晶，
申请(专利权)人：上海晶丰明源半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31