一种数字滤波器、LED调光驱动系统及方法技术方案

本公开提供了一种数字滤波器、LED调光驱动系统及方法，直接对PWM信号进行数字滤波产生占空比编码经过数模转换输出一个相应的模拟信号，通过该模拟信号去控制LED相应的驱动单元，从而实现LED调光，避免电路产生噪音的同时实现无频闪调光控制，且无需电阻和电容滤波，从而减小LED调光驱动系统体积、降低其制作成本，便于用户进行安装和使用，为用户提供良好的使用体验。好的使用体验。好的使用体验。

【技术实现步骤摘要】
一种数字滤波器、LED调光驱动系统及方法


[0001]本公开涉及线性LED(发光二极管，Light Emitting Diode)驱动领域，特别涉及一种数字滤波器、LED调光驱动系统及方法。

技术介绍

[0002]随着人们对智能化照明的要求，通过LED调光来实现智能照明的技术应用愈加广泛，通过调光控制器即可实现调节LED负载电流的作用，进而实现LED调光。目前的一些调光控制器直接利用脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)信号对LED负载电流进行斩波来控制输出电流，由于PWM信号的频率通常在500Hz～5KHz，处于音频范围，因此这种调光方式在开关电源系统中会产生噪声，影响用户的使用体验。
[0003]图1为现有技术中LED调光驱动装置的示意图，PWM信号通过RC滤波实现模拟量的转换，进而通过模拟信号驱动LED实现调光，需要在LED调光驱动装置上集成较大的电阻以及电容，而由于电阻以及电容的体积和尺寸的限定，使其无法集成在控制芯片(图1中虚线框出的部分)上，集成难度大，若作为外部器件则严重影响了调光驱动装置的体积，增加了制作成本，并且不利于用户安装使用，用户体验较差。

技术实现思路

[0004]本公开实施例的目的在于提供一种数字滤波器、LED调光驱动系统及方法，以解决现有技术中调光方式存在噪声，或集成难度大、制作成本高的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本公开的实施例采用了如下技术方案：一种数字滤波器，至少包括：采样计数单元、除法单元、误差比较单元、输出控制单元以及数模转换单元；其中，所述采样计数单元被配置为基于输入的脉冲宽度调制信号和采样时钟信号，输出所述脉冲宽度调制信号的采集数据；所述除法单元与所述采样计数单元的输出端连接，被配置为基于所述采样数据确定并输出所述脉冲宽度调制信号当前周期的占空比编码；所述误差比较单元与所述除法单元的输出端以及所述输出控制单元的输出端连接，被配置为比较所述脉冲宽度调制信号当前周期的占空比编码以及所述当前周期的上一周期的占空比编码；在所述当前周期的占空比编码与所述上一周期的占空比编码之间的差值的绝对值大于预设阈值时，所述误差比较单元输出刷新信号；所述输出控制单元与所述除法单元的输出端以及所述误差比较单元的输出端连接，被配置为在接收到所述刷新信号的情况下，将所述除法单元输出的所述当前周期的占空比编码作为输出编码进行输出；所述数模转换单元与所述输出控制单元的输出端连接，被配置为将所述输出编码转换为模拟信号输出。
[0006]进一步，所述输出控制单元还被配置为，在未接收到所述刷新信号的情况下，将所述上一周期输出的输出编码作为当前周期的输出编码进行输出。
[0007]进一步，还包括：同步单元，被配置为对输入的脉冲宽度调制信号的高电平进行比例放大，并将所述放大后的脉冲宽度调制信号与采样时钟信号进行同步后，输出所述放大后的脉冲宽度调制信号与所述采样时钟信号；所述采样计数单元与所述同步单元的输出端
连接，被具体配置为基于同步后的所述采样时钟信号对所述放大后的脉冲宽度调制信号进行采样计数。
[0008]进一步，所述采样数据至少包括以下之二：所述脉冲宽度调制信号的高电平时钟个数、所述脉冲宽度调制信号的低电平时钟个数、所述脉冲宽度调制信号周期时钟个数。
[0009]进一步，所述误差比较单元至少包括：误差加法器、误差减法器以及逐位比较器组成；其中，所述误差加法器被配置为将所述当前周期的占空比编码与第一误差相加以得到正偏信号；所述误差减法器被配置为将所述当前周期的占空比编码与第二误差相减以得到负偏信号；所述逐位比较器与所述误差加法器、所述误差减法器以及所述输出控制单元的输出端分别连接，被配置为在所述上一周期的占空比编码处于所述正偏信号和所述负偏信号之间的情况下，保持上一周期的占空比编码；在所述上一周期的占空比编码未处于所述正偏信号和所述负偏信号之间的情况下，输出所述刷新信号。
[0010]进一步，所述输出控制单元，至少包括寄存器。
[0011]进一步，所述输出控制单元，还包括：减法器以及加减法计数器；其中，所述寄存器与所述误差比较单元和所述除法单元的输出端连接，被配置为在接收到所述刷新信号的情况下，将所述除法单元输出的所述当前周期的占空比编码作为输出编码进行输出；所述减法器与所述寄存器以及所述加减法计数器的输出端连接，被配置为比较所述加减法计数器的输入值与输出值之间的大小，并根据比较结果输出计数控制信号；所述加减法计数器与所述寄存器以及所述减法器的输出端连接，被配置为基于计数器时钟对所述寄存器输出的输出编码进行加法计数、减法计数或维持。
[0012]进一步，所述减法器被配置为在所述加减法计数器的输出值小于其输入值时，输出加控制信号；在所述加减法计数器的输出值大于其输入值时，输出减控制信号；在所述加减法计数器的输出值等于其输入值时，输出维持控制信号；所述加减法计数器被配置为在接收到所述加控制信号的情况下，基于所述计数器时钟将所述加减法计数器的输出值进行加1处理，形成新的输出值；在接收到所述减控制信号的情况下，基于所述计数器时钟将所述加减法计数器的输出值进行减1处理，形成新的输出值；在接收到所述维持控制信号的情况下，保持所述加减法计数器的输出值不变，并停止计数。
[0013]进一步，所述计数器时钟为采样时钟信号或所述采样时钟信号的分频信号；或者，所述计数器时钟为调光驱动系统的工作频率或所述工作频率的分频信号。
[0014]本公开的实施例还提供了一种LED调光驱动系统，至少包括：上述的数字滤波器；驱动单元；负载单元，其中，所述负载单元至少包括LED负载、功率控制单元；其中，所述数字滤波器的输入端输入脉冲宽度调制信号，所述数字滤波器的输出端与所述驱动单元的输入端连接，所述驱动单元基于所述数字滤波器输出的模拟信号生成驱动信号，所述功率控制单元基于所述驱动单元输出的驱动信号控制所述LED负载的通断或调节所述LED负载亮度的大小。
[0015]本公开的实施例还提供了一种LED调光驱动方法，应用于上述的调光驱动系统，包括：获取脉冲宽度调制信号的采样数据；基于所述采样数据确定所述脉冲宽度调制信号当前周期的占空比编码；根据上一周期占空比编码与当前周期占空比编码的比较结果输出第一占空比编码；将输出的第一占空比编码转化为模拟量用于控制LED调光。
[0016]进一步，所述获取脉冲宽度调制信号的采样数据，包括：在脉冲宽度调制信号与采
样时钟信号同步后，获取脉冲宽度调制信号的高电平时钟个数、低电平时钟个数以及周期时钟个数中的至少之二。
[0017]进一步，所述根据上一周期占空比编码与当前周期占空比编码比较结果输出第一占空比编码包括：当上一周期占空比编码与当前周期占空比编码之差的绝对值大于预设阈值时，输出当前周期占空比编码作为所述第一占空比编码；当上一周期占空比编码与当前周期占空比编码之差的绝对值小于或等于预设阈值时，输出上一周期占空比编码作为所述第一占空比编码。
[0018]进一步，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字滤波器，其特征在于，至少包括：采样计数单元、除法单元、误差比较单元、输出控制单元以及数模转换单元；其中，所述采样计数单元被配置为基于输入的脉冲宽度调制信号和采样时钟信号，输出所述脉冲宽度调制信号的采集数据；所述除法单元与所述采样计数单元的输出端连接，被配置为基于所述采样数据确定并输出所述脉冲宽度调制信号当前周期的占空比编码；所述误差比较单元与所述除法单元的输出端以及所述输出控制单元的输出端连接，被配置为比较所述脉冲宽度调制信号当前周期的占空比编码以及所述当前周期的上一周期的占空比编码；在所述当前周期的占空比编码与所述上一周期的占空比编码之间的差值的绝对值大于预设阈值时，所述误差比较单元输出刷新信号；所述输出控制单元与所述除法单元的输出端以及所述误差比较单元的输出端连接，被配置为在接收到所述刷新信号的情况下，将所述除法单元输出的所述当前周期的占空比编码作为输出编码进行输出；所述数模转换单元与所述输出控制单元的输出端连接，被配置为将所述输出编码转换为模拟信号输出。2.根据权利要求1所述的数字滤波器，其特征在于，所述输出控制单元还被配置为，在未接收到所述刷新信号的情况下，将所述上一周期输出的输出编码作为当前周期的输出编码进行输出。3.根据权利要求1所述的数字滤波器，其特征在于，还包括：同步单元，被配置为对输入的脉冲宽度调制信号的高电平进行比例放大，并将所述放大后的脉冲宽度调制信号与采样时钟信号进行同步后，输出所述放大后的脉冲宽度调制信号与所述采样时钟信号；所述采样计数单元与所述同步单元的输出端连接，被具体配置为基于同步后的所述采样时钟信号对所述放大后的脉冲宽度调制信号进行采样计数。4.根据权利要求1所述的数字滤波器，其特征在于，所述采样数据至少包括以下之二：所述脉冲宽度调制信号的高电平时钟个数、所述脉冲宽度调制信号的低电平时钟个数、所述脉冲宽度调制信号周期时钟个数。5.根据权利要求1所述的数字滤波器，其特征在于，所述误差比较单元至少包括：误差加法器、误差减法器以及逐位比较器组成；其中，所述误差加法器被配置为将所述当前周期的占空比编码与第一误差相加以得到正偏信号；所述误差减法器被配置为将所述当前周期的占空比编码与第二误差相减以得到负偏信号；所述逐位比较器与所述误差加法器、所述误差减法器以及所述输出控制单元的输出端分别连接，被配置为在所述上一周期的占空比编码处于所述正偏信号和所述负偏信号之间的情况下，保持上一周期的占空比编码；在所述上一周期的占空比编码未处于所述正偏信号和所述负偏信号之间的情况下，输出所述刷新信号。6.根据权利要求5所述的数字滤波器，其特征在于，所述输出控制单元，至少包括寄存器。
7.根据权利要求6所述的数字滤波器，其特征在于，所述输出控制单元，还包括：减法器以及加减法计数器；其中，所述寄存器与所述误差比较单元和所述除法单元的输出端连接，被配置为在接收到所述刷新信号的情况下，将所述除法单元输出的所述当前周期的占空比编码作为输出编码进行输出；所述减法器与所述寄存器以及所述加减法计数器的输出端连接，被配置为比较所述加减法计数器的输入值与输出值之间的大小，并根据比较结果输出计数控制信号；所述加减法计数器与所述寄存器以及所述减法器的输出端连接，被配置为基于计数器时钟对所述寄存器输出的输出编码进行加法计数、减法计数或维持。8.根据权利要求7...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟在鑫，
申请(专利权)人：美芯晟科技北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：