LED调光控制芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种LED调光控制芯片，包括：LED驱动电路和调光控制电路，调光控制电路包括：电流积分器、开关电容低通滤波器以及比较器。电流积分器用于控制LED驱动电路的平均驱动电流；开关电容低通滤波器用于对积分单元上的积分电压进行低通滤波而获得毫伏级的波动幅度、且波动频率稳定的输出电压；比较器用于对输出电压和参考电压进行比较而获得控制信号，通过控制信号控制LED驱动电路以调节驱动电流。根据本发明专利技术实施例的LED调光控制芯片，可以使低亮度下LED调光控制芯片的PFM控制信号频率更稳定，消除LED灯照明的频闪和拍照纹波；相比于传统的片上RC低通滤波结构，大大节省了芯片的面积。芯片的面积。芯片的面积。

【技术实现步骤摘要】
LED调光控制芯片


[0001]本专利技术是关于集成电路领域，特别是关于一种LED调光控制芯片。

技术介绍

[0002]相比传统钨丝灯的15%左右以及荧光灯的大约50%，LED灯的电能至光能的转换效率高达90%左右。因此LED灯具有低功耗和发热少的巨大优势。另外，LED灯还有便于调节亮度的优势。使用控制芯片控制流过LED灯的平均电流，即实现大范围、高精度的亮度调节。
[0003]通常当LED灯调光的亮度比例（即PWM调光信号的占空比d）降低到大约10%以下时，由于控制芯片在PFM模式下的工作频率越来越低且不稳定，即出现LED灯的光亮闪动。其次，在这样的低亮度下，手机拍照时可能会出现水波纹。
[0004]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种LED调光控制芯片，其能够在不增加芯片成本、面积和设计的复杂度的前提下，使得LED调光控制芯片在 PFM模式下的工作频率变得很稳定，有效地解决了LED灯在低亮度下的频闪和手机拍照时的水波纹等问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的实施例提供了一种LED调光控制芯片，包括：LED驱动电路和调光控制电路，所述LED驱动电路用于产生驱动电流以驱动LED灯，所述调光控制电路用于调节驱动电流以调节LED灯的亮度，所述调光控制电路包括：电流积分器、开关电容低通滤波器以及比较器。<br/>[0007]电流积分器用于控制LED驱动电路的平均驱动电流。
[0008]所述电流积分器包括电流提供单元、感应单元和积分单元，所述电流提供单元用于提供由PWM调光信号控制且用于积分单元充电的充电电流，所述感应单元用于对驱动电流进行感应以产生与驱动电流成比例且用于积分单元放电的感应电流，所述积分单元用于对异步的充电电流和感应电流的差值进行积分而获得积分电压。
[0009]开关电容低通滤波器用于对积分单元上的积分电压进行低通滤波而获得毫伏级的波动幅度、且波动频率稳定的输出电压。
[0010]比较器用于对输出电压和参考电压进行比较而获得频率稳定的PFM控制信号，通过PFM控制信号控制LED驱动电路以调节驱动电流。
[0011]在本专利技术的一个或多个实施例中，所述LED驱动电路包括第一开关、二极管、电感和第一电容，所述第一开关的第一端为输入端，所述第一开关的第二端与电感的第一端和二极管的阴极相连，所述二极管的阳极与地相连，所述电感的第二端与第一电容的第一端相连并与LED灯相连，所述第一电容的第二端与地相连，所述第一开关的闭合和断开由PFM控制信号控制。
[0012]在本专利技术的一个或多个实施例中，所述电流提供单元包括相连的恒流源和第二开
关，所述第二开关的闭合和断开由PWM调光信号控制。
[0013]在本专利技术的一个或多个实施例中，所述感应单元的电流感应比为：，其中，为感应电流，为流过电感的驱动电流。
[0014]在本专利技术的一个或多个实施例中，所述电感上的平均驱动电流为：，其中，为PWM调光信号的占空比，为充电电流。
[0015]在本专利技术的一个或多个实施例中，所述积分单元包括积分电容，所述积分电容的第一端与电流提供单元和感应单元相连，所述积分电容的第二端与地相连，所述积分电容通过充电电流进行充电，所述积分电容通过感应电流进行放电。
[0016]在本专利技术的一个或多个实施例中，所述开关电容低通滤波器包括第三开关、第四开关、第二电容和第三电容，所述第三开关的第一端与积分单元相连，所述第三开关的第二端与第二电容的第一端相连，所述第二电容的第二端与地相连，所述第四开关的第一端与第二电容的第一端相连，所述第四开关的第二端与第三电容的第一端以及比较器的输入端相连，所述第三电容的第二端与地相连，所述第三开关和第四开关分别由两相不交叠时钟信号控制。
[0017]在本专利技术的一个或多个实施例中，所述输出电压与积分电压的低通传递函数为：；其中，为输出电压，为积分电压，为积分电容，为第二电容，为第三电容，，为频率域分析的变量，，为离散时间域分析的变量，为频率变量，为两相不交叠时钟信号的频率。
[0018]在本专利技术的一个或多个实施例中，所述第三电容远大于第二电容，所述积分电容远大于第二电容。
[0019]在本专利技术的一个或多个实施例中，所述第三电容比第二电容大一个数量级以上，所述积分电容比第二电容大一个数量级以上。
[0020]与现有技术相比，根据本专利技术实施例的LED调光控制芯片，通过开关电容低通滤波器可以使低亮度（如PWM调光信号占空比d=1%）下LED调光控制芯片的PFM控制信号频率更稳定，消除LED灯照明的频闪和拍照纹波；相比于传统的片上RC低通滤波结构，采用本专利技术的开关电容低通滤波器，大大节省了芯片的面积；相比于使用片外电容，节省了功能模块的成本，并减小了应用模块的面积；相比于传统的将两个模拟信号的积分结果数字化后，使用数字低通滤波器实现低通滤波，再经数模转换得到滤波后的模拟信号，大大简化了电路结构，并节省芯片的面积和功耗。
附图说明
[0021]图1是根据本专利技术一实施例的LED调光控制芯片的电路原理图。
[0022]图2是根据本专利技术一实施例的开关电容低通滤波器和积分电容的电路原理图。
[0023]图3是根据本专利技术一实施例的PWM调光信号和感应电流之间的异步关系示意图。
[0024]图4是根据本专利技术一实施例的开关电容低通滤波器的传输频率特性的仿真结果图。
[0025]图5是根据传统RC低通滤波器的调光控制仿真结果图。
[0026]图6是根据本专利技术一实施例的开关电容低通滤波器的调光控制仿真结果图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图，对本专利技术的具体实施例进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施例的限制。
[0028]除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0029]如图1所示，一种LED调光控制芯片，包括：LED驱动电路10和调光控制电路20。LED驱动电路10用于产生驱动电流以驱动LED灯。调光控制电路20用于调节驱动电流以调节LED灯的亮度。整个调光控制芯片采用的是异步的降压型（Buck）直流至直流转换器结构。
[0030]如图1所示，LED驱动电路10包括第一开关、二极管、电感和第一电容。
[0031]具体的，第一开关的第一端为输入端且用于输入直流电压，该直流电压一般由市电整流得到。第一开关的第二端与电感的第一端和二极管的阴极相连，二极管的阳极与地相连，电感的第二端与第一电容的第一端相连并与LED灯相连，第一电容的第二端与地相连。
[0032]当第一开关闭合时，直流电压经电感产生驱动电流而向LED灯供电，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LED调光控制芯片，其特征在于，包括：LED驱动电路和调光控制电路，所述LED驱动电路用于产生驱动电流以驱动LED灯，所述调光控制电路用于调节驱动电流以调节LED灯的亮度，所述调光控制电路包括：电流积分器，用于控制LED驱动电路的平均驱动电流；所述电流积分器包括电流提供单元、感应单元和积分单元，所述电流提供单元用于提供由PWM调光信号控制且用于积分单元充电的充电电流，所述感应单元用于对驱动电流进行感应以产生与驱动电流成比例且用于积分单元放电的感应电流，所述积分单元用于对异步的充电电流和感应电流的差值进行积分而获得积分电压；开关电容低通滤波器，用于对积分单元上的积分电压进行低通滤波而获得毫伏级的波动幅度、且波动频率稳定的输出电压；以及比较器，用于对输出电压和参考电压进行比较而获得频率稳定的PFM控制信号，通过PFM控制信号控制LED驱动电路以调节驱动电流。2.如权利要求1所述的LED调光控制芯片，其特征在于，所述LED驱动电路包括第一开关、二极管、电感和第一电容，所述第一开关的第一端为输入端，所述第一开关的第二端与电感的第一端和二极管的阴极相连，所述二极管的阳极与地相连，所述电感的第二端与第一电容的第一端相连并与LED灯相连，所述第一电容的第二端与地相连，所述第一开关的闭合和断开由PFM控制信号控制。3.如权利要求2所述的LED调光控制芯片，其特征在于，所述电流提供单元包括相连的恒流源和第二开关，所述第二开关的闭合和断开由PWM调光信号控制。4.如权利要求3所述的LED调光控制芯片，其特征在于，所述感应单元的电流感应...

【专利技术属性】
技术研发人员：束克留，万海军，韩兴成，
申请(专利权)人：苏州聚元微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：