[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

说明书

技术领域

本发明涉及分段式ACLED驱动照明的技术领域，尤其是指一种分段式ACLED驱动照明芯片及其启动保护方法。

背景技术

LED的输出特性曲线呈指数形式，在高压状态下，微小的电压变化都可能导致流过LED的电流激变，烧坏LED负载。分段式ACLED驱动芯片由市电全波整流后得到的脉动电压直接驱动，因此需要精确地控制在每个电压波段内点亮LED负载的个数，否则会烧坏LED负载。在驱动芯片内部电源上电过程中，由于未能给芯片提供所需的电源电压，芯片内部不能提供有效的基准电源，因此在上电过程中容易造成开关逻辑紊乱和控制分段的比较电路不能正常工作等问题，会产生较大的尖峰电流。此外，芯片处理完过温和过流等异常情况后，需要重新返回到正常的逻辑状态，若不考虑输入电压的大小，逐个点亮LED灯串也可能导致较大的尖峰电流。因此，芯片中必须加入启动保护电路，严格控制上电和不掉电重启过程，避免过大的尖峰电流烧坏LED负载。

目前，启动保护电路包括两大类：片内启动保护电路与片外启动保护电路。片外启动保护电路可采用保险管的形式，但是保险管是一次性的，如果启动时烧坏，就需要重新更换。为了避免更换，可采用自恢复保险管，自恢复保险管又称为高分子聚合物正温度热敏电阻PTC，自恢复保险管无法集成在芯片内部且其成本较高，不是理想的解决方案。片内启动保护电路大多用于AC/DC驱动方案中控制输出电压与电流缓慢上升，没有应用于AC直接驱动方案中启动时控制流过LED电流的功能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种分段式ACLED驱动照明芯片及其启动保护方法，避免LED在上电或不掉电重启过程中造成逻辑异常和过冲电流。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案，如下：

一种分段式ACLED驱动照明芯片，包括整流桥电路、降压滤波电路、比例缩小电路、顺时针双稳态迟滞比较电路、内部电源模块、开关逻辑控制模块、启动保护模块、功率开关管模块、分段控制模块、LED灯串、POR模块、保护电路模块，所述LED灯串分别与整流桥电路、降压滤波电路、比例缩小电路、功率开关管模块连接，所述内部电源模块连接于降压滤波电路，所述顺时针双稳态迟滞比较电路分别与比例缩小电路、启动保护模块连接，所述降压滤波电路、比例缩小电路共同接地，所述启动保护模块分别与开关逻辑控制模块、功率开关管模块、POR模块、保护电路模块连接，所述分段控制模块分别与开关逻辑控制模块、功率开关管模块连接；所述整流桥电路将市电全波整流，得到的周期性高压脉动电压VBR直接用于驱动LED灯串；所述降压滤波电路对脉动电压VBR进行降压滤波后，再由内部电源模块进行稳压，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模块以及保护电路模块共同给出的使能信号EN，来控制功率开关管模块正常工作；所述分段控制模块结合开关逻辑控制模块来控制功率开关管模块，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；所述功率开关管模块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。

所述POR模块输出上电复位信号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，还跟保护电路模块共同给出启动保护模块的使能信号；当芯片尚未完成上电，POR为低电平，此时启动保护模块的使能信号EN无效，断开功率开关管模块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。

所述保护电路模块在芯片电路出现异常情况时，输出SHUT_DOWN信号为高电平，启动保护模块的使能信号EN无效，关断功率开关模块中所有的开关；待芯片处理完异常情况后需要重启芯片，保护电路模块输出SHUT_DOWN信号为低电平。

所述降压滤波电路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，再由内部电源模块产生一个稳定的芯片电源电压。

所述比例缩小电路采用电阻分压结构，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。