[发明专利]一种分段式AC LED驱动照明芯片及其启动保护方法

权利要求书

1.一种分段式ACLED驱动照明芯片，其特征在于：包括整流桥电路(1)、 降压滤波电路(2)、比例缩小电路(3)、顺时针双稳态迟滞比较电路(4)、内 部电源模块(5)、开关逻辑控制模块(6)、启动保护模块(7)、功率开关管模 块(8)、分段控制模块(9)、LED灯串(10)、POR模块(11)、保护电路模块 (12)，所述LED灯串(10)分别与整流桥电路(1)、降压滤波电路(2)、比 例缩小电路(3)、功率开关管模块(8)连接，所述内部电源模块(5)连接于 降压滤波电路(2)，所述顺时针双稳态迟滞比较电路(4)分别与比例缩小电路 (3)、启动保护模块(7)连接，所述降压滤波电路(2)、比例缩小电路(3) 共同接地，所述启动保护模块(7)分别与开关逻辑控制模块(6)、功率开关管 模块(8)、POR模块(11)、保护电路模块(12)连接，所述分段控制模块(9) 分别与开关逻辑控制模块(6)、功率开关管模块(8)连接；所述整流桥电路(1) 将市电全波整流，得到的周期性高压脉动电压VBR直接用于驱动LED灯串 (10)；所述降压滤波电路(2)对脉动电压VBR进行降压滤波后，再由内部电 源模块(5)进行稳压，为芯片内部电路提供所需的电源电压V_DD；所述比例缩 小电路(3)将高压脉动电压VBR缩小为具有相同相位的低压脉动电压LV_VBR； 所述顺时针双稳态迟滞比较电路(4)设置0和LV_VBR的波峰值为两个阈值电 压点，通过判断LV_VBR的波峰/波谷，输出方波信号UD；所述启动保护模块 (7)采用带有使能端的边沿触发器，检测输出方波信号UD的上升沿，并结合POR 模块(11)以及保护电路模块(12)共同给出的使能信号EN，来控制功率开关 管模块(8)正常工作；所述分段控制模块(9)结合开关逻辑控制模块(6)来 控制功率开关管模块(8)，用于将VBR电压的一个周期分为不同的波段，在不同 波段内点亮不同数目的LED灯串(10)；所述功率开关管模块(8)为分段后的 电压波段提供不同的导通通路，在不同的波段内，点亮不同个数的LED灯串 (10)。

2.根据权利要求1所述的一种分段式ACLED驱动照明芯片，其特征在于： 所述POR模块(11)输出上电复位信号POR，其在芯片上电完毕前的某一瞬间 由低电平变成高电平，不仅完成数字逻辑块的复位操作，还跟保护电路模块(12) 共同给出启动保护模块(7)的使能信号；当芯片尚未完成上电，POR为低电平， 此时启动保护模块(7)的使能信号EN无效，断开功率开关管模块(8)中所有 的功率管开关；当芯片上电完毕，POR变为高电平，为数字逻辑控制电路进行 相应的复位操作，保证数字逻辑状态处于正确的起始状态。

3.根据权利要求1所述的一种分段式ACLED驱动照明芯片，其特征在于： 所述保护电路模块(12)在芯片电路出现异常情况时，输出SHUT_DOWN信号 为高电平，启动保护模块(7)的使能信号EN无效，关断功率开关模块(8)中 所有的开关；待芯片处理完异常情况后需要重启芯片，保护电路模块(12)输 出SHUT_DOWN信号为低电平。

4.根据权利要求1所述的一种分段式ACLED驱动照明芯片，其特征在于： 所述降压滤波电路(2)采用阻容降压滤波方式，将VBR电压转化为大于V_DD电压的脉动电压，再由内部电源模块(5)产生一个稳定的芯片电源电压。

5.根据权利要求1所述的一种分段式ACLED驱动照明芯片，其特征在于： 所述比例缩小电路(3)采用电阻分压结构，将高压VBR电压转化为具有相同 波形和相位的低压LV_VBR信号。

6.一种权利要求1所述分段式ACLED驱动照明芯片的启动保护方法，其 特征在于：采用整流桥电路(1)将市电全波整流，输出周期性高压脉动电压 VBR，通过降压滤波电路(2)和内部电源模块(5)，将VBR电压转化成芯片 内部电路所需的电源电压，此过程称为上电过程；上电后，比例缩小电路(3) 将高压VBR电压转化为具有相同波形和相位的低压LV_VBR信号，采用顺时针 双稳态迟滞比较电路(4)将LV_VBR信号转换为方波信号UD，当LV_VBR从 波谷0变化到波峰时，顺时钟双稳态迟滞比较电路(4)输出信号UD为高电平； 当LV_VBR从波峰变化到波谷时，顺时钟双稳态迟滞比较电路(4)输出信号 UD为低电平；POR模块(11)不仅对芯片中的数字逻辑电路进行上电复位操作， 还结合保护电路模块(12)共同为启动保护模块(7)提供使能信号EN；在上 电过程中，POR为低电平，通过启动保护模块(7)控制功率开关模块(8)中 所有开关都关断，从而保证在上电过程中不存在尖峰电流；若芯片电路出现过 压、过流、过温、短路异常情况，保护电路模块(12)输出SHUT_DOWN为高 电平，通过启动保护模块(7)及时断开功率开关管模块(8)中所有开关，从 而关断所有LED通道；芯片处理完异常情况，保护电路模块(12)输出 SHUT_DOWN变为低电平；POR模块(11)与保护电路模块(12)两者相结合 共同作用启动保护模块(7)，具体表现为：若上电未完毕或者芯片电路中出现 过压、过流、过温、短路异常情况，即POR＝0，或SHUT_DOWN＝1，启动保护 模块(7)控制功率开关管模块(8)断开所有开关；只有当上电完毕并且电路 中没有出现异常，即POR＝1并且SHUT_DOWN＝0，启动保护模块(7)在上电 完毕或不掉电重新启动的下一个周期，将开关逻辑控制模块(6)的输出传递到 功率开关管模块(8)中，功率开关进入正常的逻辑状态，不再受到启动保护模 块(7)的控制；由于下一周期起始于VBR的波谷位置，电压从0开始增加， 因此无尖峰电流流过LED灯串(10)；在此之前，启动保护模块(7)仍然控制 功率开关模块(8)的所有开关处于断开的状态，避免开关突然开启所造的尖峰 电流。