一種數控分段式交流驅動LED芯片電路及其驅動方法技術

本發明專利技術公開了一種數控分段式交流驅動LED芯片電路，包括：整流橋電路、LED燈串、同相位分壓電路、零點檢測電路、雙向移位寄存器、通道選擇模塊、采樣保持電路、ONE_SHOT模塊、電流檢測電路、恒流電路、第一采樣電阻、第二采樣電阻和選擇器；本發明專利技術還公開了一種驅動數控分段式交流驅動LED芯片電路的驅動方法，包括以下步驟：1、得到的脈動電壓直接用于驅動LED燈串；2、將脈動電壓降為同相位且峰值小于芯片電源電壓的電壓；3、采樣保持電路對低壓脈動電壓進行采樣；4、電流檢測電路輸出檢測信號，作為雙向移位寄存器的時鐘信號；5、通過恒流電路保持流過LED燈串的電流是恒流值。具有提高了系統的穩定性等優點。

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.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種利用市電全波整流得到的脈動電壓直接驅動技術，特別涉及一種數控分段式交流驅動LED芯片電路及其驅動方法。技術背景LED作為新一代的照明光源，是一種將電能轉化為光能的半導體器件，它與白熾燈、節能燈相比，具有體積小、功耗低、亮度高等優勢。目前，各國都在大力研究LED照明技術。早期的LED驅動技術多采用直流驅動，在使用中，必須在LED燈珠與市電電源之間加入AC-DC轉換器，這無疑增加了LED燈泡的體積和成本。在轉換過程中，存在著較大的能量損失，LED系統效率很難達到90％。AC-DC轉換器老化比較嚴重，壽命遠低于LED的壽命，在使用過程中往往是由于轉換器損壞導致燈泡故障。由于以上原因，LED照明在早期不太被市場接受。隨著技術的發展，一些公司采取交流驅動LED技術。利用LED的單向導通特性，將LED燈珠排列成類似整流橋結構，就可以直接接入到市電中，如圖1所示。這種驅動方法的結構簡單，但是LED燈串是交替發光的，所以LED燈串的利用率低下，閃爍效應較大。為了提高燈珠的利用率，出現了分段式交流驅動LED技術。市電經過全波整流得到的脈動電壓VBR直接驅動高壓LED(HV_LED)，并通過分段控制和恒流處理，控制LED電流在每個波段內都是恒定的，并且隨著電壓的增大而增大，工作波形如圖2所示。
技術實現思路
本專利技術的首要目的在于解決現有技術中的直流驅動LED電路體積大、成本高、低效等問題，提供一種數控分段式交流驅動LED芯片電路。本專利技術的另一目在于克服現有技術的缺陷與不足，提供一種驅動數控分段式交流驅動LED芯片電路的驅動方法，該驅動方法為進一步提高現有分段式交流驅動LED電路的系統效率而提供一種全新的驅動方法。本專利技術的首要目的通過以下技術方案實現：一種數控分段式交流驅動LED芯片電路，包括：整流橋電路1、LED燈串2、同相位分壓電路3、零點檢測電路4、雙向移位寄存器5、通道選擇模塊6、采樣保持電路7、ONE_SHOT模塊8、電流檢測電路9、恒流電路10、第一采樣電阻RS1、第二采樣電阻RS2和選擇器MUX2。同相位分壓電路3采用電阻分壓結構，對市電經過整流橋電路1全波整流后得到的脈動電壓進行降壓，得到一個峰值小于芯片電源電壓VDD的低壓脈動電壓LV_VBR；所述數控分段式交流驅動LED內部對LV_VBR的處理就相當于對HV_VBR的處理；零點檢測電路4檢測脈動電壓LV_VBR的零點，輸出脈沖電壓ZERO作為雙向移位寄存器5的置位信號RST；當檢測到零點，第一開關信號S1、第二開關信號S2和第三開關信號S3均置為1。通道選擇模塊6包括功率MOS管，所述功率MOS管為LED燈串2在不同階段提供不同的通道，從而實現分段處理；第一通道、第二通道和第三通道的通道電流隨著脈動電壓HV_VBR的變化而變化，并由雙向移位寄存器5實現通道切換；第一通道、第二通道和第三通道全部切斷后，LED燈串2的電流流經第四通道，并由恒流電路10保持電流不變。采樣保持電路7包括CMOS開關及其片內電容，并以通道選通第一開關信號S1、第二開關信號S2和第三開關信號S3作為開關控制信號；通道選通第一開關信號S1、第二開關信號S2和第三開關信號S3在控制通道打開的同時，對低壓脈動電壓LV_VBR進行采樣；通道關閉時，結束采樣并保持分段節點電壓，作為脈動電壓下降階段的分段依據。在脈動電壓下降階段，每當LV_VBR下降到低于第一采樣保持電壓VSH1、第二采樣保持電壓VSH2和第三采樣保持電壓VSH3中的任何一個，ONE_SHOT模塊8輸出一個寬脈沖信號L_ONE_SHOT和一個窄脈沖信號S_ONE_SHOT，分別作為雙向移位寄存器5的移動方向選擇信號S和時鐘信號CLK；寬脈沖信號L_ONE_SHOT控制雙向移位寄存器5進行右移，并選擇窄脈沖信號S_ONE_SHOT作為移位的時鐘信號；沒有寬脈沖信號，雙向移位寄存器5進行右移，并選擇I_TEST作為移位的時鐘信號。電流檢測電路9檢測流過第一通道、第二通道和第三通道的電流大小，達到電流閾值VREF1/RS1后，輸出脈沖信號I_TEST，作為通道切換的信號。所述寬脈沖信號L_ONE_SHOT的占空比大于窄脈沖信號S_ONE_SHOT的占空比。一是為了避免通道切換瞬間可能出現的通道電流略大于電流檢測電路(9)的閾值時導致開關信號紊亂；二是為S_ONE_SHOT信號提供足夠的建立時間安和保持時間。所述零點檢測電路4檢測到脈動電壓LV_VBR的零點，雙向移位寄存器5對通道選通第一開關信號S1、第二開關信號S2和第三開關信號S3均置為1；寬脈沖信號L_ONE_SHOT＝0，雙向移位寄存器5實現左移，最低位S1補0，選擇器選擇I_TEST信號作為移位的時鐘信號；寬脈沖信號L_ONE_SHOT＝1,雙向移位寄存器5實現右移，最高位補1，選擇器選擇窄脈沖信號S_ONE_SHOT信號作為移位的時鐘信號。所述LED燈串(2包含4個LED子單元，但并不局限于此數目。本專利技術的另一目的通過以下技術方案實現：一種驅動數控分段式交流驅動LED芯片電路的驅動方法，包括以下步驟：步驟1、通過整流橋電路1將市電全波整流,得到的脈動電壓HV_VBR直接用于驅動LED燈串2；步驟2、通過同相位分壓電路3將脈動電壓降為同相位且峰值小于芯片電源電壓VDD的電壓LV_VBR；步驟3、零點檢測電路4檢測低壓脈動電壓LV_VBR的零點，輸出檢測信號ZERO作為雙向移位寄存器5的置位信號RST；采樣保持電路7接受通道選通第一開關信號S1、第二開關信號S2和第三開關信號S3，對低壓脈動電壓LV_VBR進行采樣、保持第一分段點電壓SH1、第二分段點電壓SH2和第三分段點電壓SH3；每當LV_VBR下降到小于VSH1～VSH3中任何一個，ONE_SHOT模塊8輸出一個寬脈沖信號L_ONE_SHOT和一個窄脈沖信號S_ONE_SHOT，分別作為雙向移位寄存器5的移動方向選擇信號S和時鐘信號CLK；步驟4、電流檢測電路9監控第一通道、第二通道和第三通道的電流，當電流達到閾值VREF1/RS1，輸出檢測信號I_TEST，作為雙向移位寄存器5的時鐘信號CLK；步驟5、在脈動電壓峰值附近，通過恒流電路10保持流過LED燈串2是恒流值VREF2/RS2；通過改變采樣電阻阻值，改變各通道電流的設定值，用于兼容不同特征電流的LED負載。數控分段式交流驅動LED芯片電路通過雙向移位寄存器對通道選通第一開關信號(S1)、第二開關信號(S2)和第三開關信號(S3)進行雙向移動，實現分段處理。芯片電路包括整流橋電路、LED燈串、同相位分壓電路、零點檢測電路、雙向移位寄存器、通道選擇模塊、采樣保持電路、ONE_SHOT模塊、電流檢測電路、恒流電路、采樣電阻RS1、RS2和選擇器MUX2。該數控分段式驅動方法具體描述如下：交流市電經過整流橋電路全波整流后得到周期性脈動電壓HV_VBR，直接驅動LED燈串。HV_VBR由同相位分壓電路進行降壓，得到幅值小于芯片電源電壓VDD的脈動電壓LV_VBR，供芯片內部處理。零點檢測電路檢測低壓脈動電壓LV_VBR，輸出檢測信號ZERO，作為雙向移位寄存器的置位信號RST。當檢測到零點，ZERO＝1，通道選通第一開關信號(S1)、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種數控分段式交流驅動LED芯片電路，其特征在于，包括：整流橋電路(1)、LED燈串(2)、同相位分壓電路(3)、零點檢測電路(4)、雙向移位寄存器(5)、通道選擇模塊(6)、采樣保持電路(7)、ONE_SHOT模塊(8)、電流檢測電路(9)、恒流電路(10)、第一采樣電阻(RS1)、第二采樣電阻(RS2)和選擇器(MUX2)。

【技術特征摘要】
1.一種數控分段式交流驅動LED芯片電路，其特征在于，包括：整流橋電路(1)、LED燈串(2)、同相位分壓電路(3)、零點檢測電路(4)、雙向移位寄存器(5)、通道選擇模塊(6)、采樣保持電路(7)、ONE_SHOT模塊(8)、電流檢測電路(9)、恒流電路(10)、第一采樣電阻(RS1)、第二采樣電阻(RS2)和選擇器(MUX2)。2.如權利要求1所述的數控分段式交流驅動LED芯片電路，其特征在于：同相位分壓電路(3)采用電阻分壓結構，對市電經過整流橋電路(1)全波整流后得到的脈動電壓進行降壓，得到一個峰值小于芯片電源電壓VDD的低壓脈動電壓LV_VBR；所述數控分段式交流驅動LED內部對LV_VBR的處理就相當于對HV_VBR的處理；零點檢測電路(4)檢測脈動電壓LV_VBR的零點，輸出脈沖電壓ZERO作為雙向移位寄存器(5)的置位信號RST；當檢測到零點，第一開關信號(S1)、第二開關信號(S2)和第三開關信號(S3)均置為1。3.如權利要求1所述的數控分段式交流驅動LED芯片電路，其特征在于，通道選擇模塊(6)包括功率MOS管，所述功率MOS管為LED燈串(2)在不同階段提供不同的通道，從而實現分段處理；第一通道、第二通道和第三通道的通道電流隨著脈動電壓HV_VBR的變化而變化，并由雙向移位寄存器(5)實現通道切換；第一通道、第二通道和第三通道全部切斷后，LED燈串(2)的電流流經第四通道，并由恒流電路(10)保持電流不變。4.如權利要求1所述的數控分段式交流驅動LED芯片電路，其特征在于，采樣保持電路(7)包括CMOS開關及其片內電容，并以通道選通第一開關信號(S1)、第二開關信號(S2)和第三開關信號(S3)作為開關控制信號；通道選通第一開關信號(S1)、第二開關信號(S2)和第三開關信號(S3)在控制通道打開的同時，對低壓脈動電壓LV_VBR進行采樣；通道關閉時，結束采樣并保持分段節點電壓，作為脈動電壓下降階段的分段依據。5.如權利要求1所述的數控分段式交流驅動LED芯片電路，其特征在于，在脈動電壓下降階段，每當LV_VBR下降到低于第一采樣保持電壓VSH1、第二采樣保持電壓VSH2和第三采樣保持電壓VSH3中的任何一個，ONE_SHOT模塊(8)輸出一個寬脈沖信號L_ONE_SHOT和一個窄脈沖信號S_ONE_SHOT，分別作為雙向移位寄存器(5)的移動方向選擇信號S和時鐘信號CLK；寬脈沖信號L_ONE_SHOT控制雙向移位寄存器(5)進行右移，并選擇窄脈沖信號S_ONE_SHOT作為移位的時鐘信號；沒有寬脈沖信號，雙向移位寄存器(5)進行右移，并選擇I_TEST作為移位的時鐘信號。6...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李國元，楊博新，梁志明，吳朝暉，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44