專利名稱：Led電源控制芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種芯片技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種LED電源控制芯片。
背景技術(shù)：
LED的驅(qū)動(dòng)主要是采用PWM控制的恒流源，現(xiàn)有的LED電源控制一般都提供溫度的 檢測功能，但是對于溫度的補(bǔ)償一般只是對極限溫度進(jìn)行控制，采用關(guān)斷電源或PWM無輸 出的做法，對于過流的保護(hù)，只是對總的恒流源總的電源電流進(jìn)行檢測以調(diào)節(jié)PWM輸出；并 沒考慮通過環(huán)境光或條件參數(shù)改變電源輸出功率的給定，因?yàn)檫@樣就不被稱為恒流源；并 沒有考慮LED并聯(lián)支路的出現(xiàn)斷路的情況，當(dāng)LED的并聯(lián)支路出現(xiàn)斷路時(shí)，電流將加在剩余 下的正常支路上，這樣正常并聯(lián)支路將要分?jǐn)偪偟碾娏?，很可能?huì)出現(xiàn)雪崩式的迅速損壞 LED。對于市電供電的情況，有時(shí)還有供電的峰谷調(diào)整要求，或者人為的進(jìn)行功率的調(diào) 整，所以需要設(shè)定定時(shí)的運(yùn)行參數(shù)，現(xiàn)有的LED電源驅(qū)動(dòng)芯片，不具有這樣的功能。集合所 有的情況，采用微處理器(MCU)是可以實(shí)現(xiàn)的，但是價(jià)格將會(huì)增加很多，不但芯片中要嵌入 微處理器，還需要考慮處理器架構(gòu)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、通信接口、非易失存儲(chǔ)器和微處理器編程 語言體系，由于是采用的板級技術(shù)，可靠性不會(huì)很高，成本將比較高，且工作的時(shí)鐘頻率受 限于所采用的微處理器(MCU)，用戶的使用技術(shù)也有較高的要求，開發(fā)針對低成本，功能強(qiáng) 大的LED電源控制芯片，一直是業(yè)界追求的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種功能性強(qiáng)、成本低的LED電源控制芯片，這種 電源芯片是一種數(shù)字芯片，這種電源芯片沒有嵌入微處理器和常規(guī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明 解決了 LED并聯(lián)支路斷路時(shí)的安全問題，解決了 LED燈具需要定時(shí)和設(shè)定參數(shù)情況下的運(yùn) 行問題，同時(shí)本發(fā)明所述芯片提供可編程的地址，可以在遠(yuǎn)程主機(jī)的控制下聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種LED電源控制芯片，其特征在于它包括信號(hào)測量模塊、采樣控制模塊、通信接口、 樣本比較器、時(shí)鐘及分頻模塊、芯片地址模塊、易失存儲(chǔ)器、非易失存儲(chǔ)器、24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù) 器、LED并聯(lián)支路斷路數(shù)加法器、時(shí)間比較器、PWM模塊，信號(hào)測量模塊和采樣控制模塊相 連，以建立采樣的通道和獲取采樣數(shù)據(jù)；采樣控制模塊分別和樣本比較器、易失存儲(chǔ)器、PWM 模塊相連，樣本比較器和非易失存儲(chǔ)器相連，以和來自非易失存儲(chǔ)器的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行比較 并將所得結(jié)果保存于易失存儲(chǔ)器，易失存儲(chǔ)器和PWM模塊相連，采樣控制模塊對環(huán)境亮度 值與易失存儲(chǔ)器中的所保存的當(dāng)前值做比較，如果環(huán)境亮度值發(fā)生變化，采樣控制模塊將 向PWM模塊發(fā)送環(huán)境亮度變化信號(hào)；采樣控制模塊同時(shí)對所測量的溫度值與非易失存儲(chǔ)器 中的設(shè)定值做比較，如果不在正常溫度范圍內(nèi)，采樣控制模塊向PWM模塊發(fā)送溫度異常信 號(hào)，非易失存儲(chǔ)器和PWM模塊相連，PWM模塊提取存儲(chǔ)在非易失存儲(chǔ)器的參數(shù)，24小時(shí)循環(huán) 計(jì)數(shù)器與時(shí)間比較器相連，時(shí)間比較器和非易失存儲(chǔ)器、PWM模塊相連，時(shí)間比較器用于和
4來自非易失存儲(chǔ)器中的定時(shí)值進(jìn)行比較，當(dāng)有定時(shí)起點(diǎn)到或者定時(shí)終點(diǎn)到信號(hào)發(fā)生，時(shí)間 比較器將啟動(dòng)與PWM模塊的連接，以啟動(dòng)依據(jù)此條件的PWM計(jì)算；時(shí)鐘分頻模塊與24小時(shí) 循環(huán)計(jì)數(shù)器相連，芯片地址模塊與易失存儲(chǔ)器相連，將芯片地址存入其中，通信接口與易失 存儲(chǔ)器相連，以將芯片地址取回到遠(yuǎn)程主機(jī)；通信接口與24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器相連是為了啟 動(dòng)校正時(shí)間，通信接口與非易失存儲(chǔ)器相連，是為了設(shè)置、修改參數(shù)或接收參數(shù)，LED并聯(lián)支 路斷路數(shù)加法器與PWM模塊、易失存儲(chǔ)器相連，對所有的LED支路的并聯(lián)斷路狀況做進(jìn)位加 法運(yùn)算，如果LED并聯(lián)支路出現(xiàn)異常，將進(jìn)位加法運(yùn)算結(jié)果送入易失存儲(chǔ)器，并向PWM模塊 傳送LED并聯(lián)支路異常信號(hào)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果本發(fā)明各模塊具有實(shí)時(shí)運(yùn)行的特征， 取消了嵌入微處理器的方法，同時(shí)降低了購買知識(shí)產(chǎn)權(quán)的代價(jià)，本發(fā)明可以簡單地實(shí)現(xiàn)模 數(shù)轉(zhuǎn)換，不需要在芯片嵌入模擬電路，以最可能地減少成本，芯片既可以單獨(dú)使用，也可以 組網(wǎng)使用，在不增加大規(guī)模的成本的情況下，極大地改善和提高了現(xiàn)有的LED電源控制芯 片的功能和LED的安全保護(hù)。本發(fā)明根據(jù)環(huán)境亮度具有平滑的調(diào)光；在溫度的警戒范圍具 有平滑的調(diào)光和過溫保護(hù)；可實(shí)現(xiàn)定時(shí)定條件運(yùn)行；適合于不同照明亮度要求的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò) 控制。


圖1為芯片管腳圖
圖2為芯片模塊圖 圖3為信號(hào)測量模塊圖
圖4為備用電池充電模塊、時(shí)鐘及分頻模塊、24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器模塊圖 圖5為通信接口及芯片地址模塊圖 圖6為PWM模塊原理圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1，本發(fā)明包括信號(hào)測量模塊、備用電池充電模塊、通信接口、采樣控 制模塊、樣本比較器、時(shí)鐘及分頻模塊(即時(shí)鐘發(fā)生模塊和多路分頻模塊)、芯片地址模塊、 易失存儲(chǔ)器、非易失存儲(chǔ)器、24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器、LED并聯(lián)支路斷路數(shù)加法器、時(shí)間比較器、 PWM模塊。各模塊的連接關(guān)系如下
1)信號(hào)測量模塊和采樣控制模塊相連，以建立采樣的通道和獲取采樣數(shù)據(jù)；被測對 象為環(huán)境亮度信號(hào)、溫度信號(hào)和多個(gè)通道的以數(shù)字I/O形式輸入的LED并聯(lián)支路斷路信號(hào)， 包含兩個(gè)通道的電阻比較法測量溫度和環(huán)境亮度，以及一種利用RC放電回路放電時(shí)間取 樣的信號(hào)測量法，溫度測量電路內(nèi)置于芯片中；
2)采樣控制模塊分別和樣本比較器、易失存儲(chǔ)器、PWM模塊相連，樣本比較器和非易 失存儲(chǔ)器相連，芯片內(nèi)置非易失存儲(chǔ)器，以和來自非易失存儲(chǔ)器的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行比較并將 所得結(jié)果保存于易失存儲(chǔ)器，此結(jié)果仍將在采樣控制模塊中做為運(yùn)算的參數(shù)，根據(jù)運(yùn)算結(jié) 果確定是否向PWM模塊發(fā)送環(huán)境亮度改變信號(hào)或溫度異常信號(hào)，此采樣控制模塊對環(huán)境亮 度值與易失存儲(chǔ)器中的當(dāng)前值做比較，如果發(fā)生變化，采樣控制模塊將向PWM模塊發(fā)送環(huán) 境亮度變化信號(hào)；此采樣模塊同時(shí)對所測量的溫度值與非易失存儲(chǔ)器中的設(shè)定值做比較，如果不在正常溫度范圍內(nèi)，采樣控制模塊向PWM模塊發(fā)送溫度異常信號(hào)。易失存儲(chǔ)器和PWM 模塊相連，保存用于PWM模塊的PWM周期計(jì)數(shù)器和PWM脈寬計(jì)數(shù)器所用的計(jì)數(shù)值；
3)芯片內(nèi)置PWM模塊，PWM模塊的計(jì)算功能；其包含優(yōu)先級判定計(jì)算，環(huán)境亮度與PWM 占空比計(jì)算，溫度調(diào)節(jié)計(jì)算，LED并聯(lián)支路總的斷路數(shù)所確定的PWM占空比計(jì)算，設(shè)定的運(yùn) 行時(shí)段時(shí)的PWM占空比計(jì)算，PWM模塊內(nèi)含兩個(gè)計(jì)數(shù)器，一個(gè)用于脈沖周期計(jì)數(shù)，一個(gè)用于 脈沖寬度計(jì)數(shù)用以產(chǎn)生PWM脈沖，PWM占空比對應(yīng)于這兩個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值；
4)備用電池充電模塊具有充電電路，備用電池充電模塊與時(shí)鐘分頻模塊相連，以獲 得正確的時(shí)鐘，時(shí)鐘分頻模塊與24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器相連；雙電源為芯片供電，其中在主電 源掉電時(shí)由電池供電為芯片提供保障24小時(shí)循環(huán)時(shí)鐘的運(yùn)行、非易失存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)保存 和芯片再啟動(dòng)，兩個(gè)電源之間無需切換，從而保證其可靠性；
5)24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器與時(shí)間比較器相連，時(shí)間比較器和非易失存儲(chǔ)器、PWM模塊相 連，時(shí)間比較器用于和來自非易失存儲(chǔ)器中的定時(shí)值(起點(diǎn)或終點(diǎn))進(jìn)行比較，然后與PWM模 塊相連，當(dāng)有定時(shí)起點(diǎn)到或者定時(shí)終點(diǎn)到信號(hào)發(fā)生，時(shí)間比較器將啟動(dòng)與PWM模塊的連接， 以啟動(dòng)依據(jù)此條件的PWM計(jì)算；
6)非易失存儲(chǔ)器和PWM模塊相連，是為了提取幾個(gè)存儲(chǔ)在其中的參數(shù)(安全溫度最 大值、極限溫度值，定時(shí)起點(diǎn)和終點(diǎn)，設(shè)定的工作參數(shù)(如設(shè)定的工作電壓或者環(huán)境亮度參 數(shù))；
7)芯片地址模塊與易失存儲(chǔ)器相連，將芯片地址存入其中；芯片為芯片地址的設(shè)定 提供4個(gè)引腳，可以通過接電源正極和接地的組合形成15個(gè)不同的地址；
8)通信接口與易失存儲(chǔ)器相連，以將芯片地址取回到遠(yuǎn)程主機(jī)，將將要校準(zhǔn)的時(shí)間 值保存其中，芯片內(nèi)置通信接口 ；
10)通信接口與24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器相連是為了啟動(dòng)校正時(shí)間；
11)通信接口與非易失存儲(chǔ)器相連，是為了設(shè)置、修改參數(shù)或接收參數(shù)；
12)LED并聯(lián)支路斷路數(shù)加法器與PWM模塊、易失存儲(chǔ)器相連，LED并聯(lián)支路斷路數(shù)加 法器對所有的LED支路的并聯(lián)斷路狀況做進(jìn)位加法運(yùn)算，如果LED并聯(lián)支路出現(xiàn)異常，將進(jìn) 位加法運(yùn)算結(jié)果送入易失存儲(chǔ)器，并向PWM模塊傳送LED并聯(lián)支路異常信號(hào)。參見圖2，芯片體100具有24個(gè)管腳主電源管腳VCC，備用電池電源管腳VCCl，地 線GND，兩個(gè)時(shí)鐘管腳XTALO和XTALl，兩個(gè)通信接口管腳RX和TX，4個(gè)地址編程管腳AO A3，兩個(gè)電阻比較采樣管腳XO和XI，3個(gè)RC充放電采樣管腳BO B2，6個(gè)LED并聯(lián)支路斷 路反饋信號(hào)管腳IO-O 10-5。參見圖3，圖3為信號(hào)測量模塊圖。1)溫度信號(hào)的獲取，芯片內(nèi)置3個(gè)電阻，一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)精密電阻RS，一個(gè)是熱敏電阻 RT, 一個(gè)是常規(guī)電阻R，RS和R通過通斷控制模塊105與數(shù)據(jù)采樣控制模塊106相連，熱敏 電阻RT通過與選通開關(guān)104相連后，通過通斷控制模塊105再與數(shù)據(jù)采樣控制模塊106相 連，而三個(gè)電阻的另一端則相連在一起，然后與一個(gè)芯片外的電容Cl相連，Cl的另一端接 地。其測量原理是通過通斷控制模塊105接通標(biāo)準(zhǔn)精密電阻RS并置高電平，接通R并置 低平臺(tái)，RS將對Cl充電，到R的連接到數(shù)據(jù)采樣控制模塊106的電平變高后表明電容Cl充 電已滿，通過通斷控制模塊105斷開標(biāo)準(zhǔn)精密電阻RS，并置R的連線為低電平，電容Cl將通 過電阻R放電，從而確定一個(gè)通過RS充電的標(biāo)準(zhǔn)的充電時(shí)間。對熱敏電阻RT如標(biāo)準(zhǔn)精密
6電阻RS —樣，也可采用同樣的動(dòng)作，當(dāng)熱敏電阻變化時(shí)，對電容Cl的充電時(shí)間也會(huì)發(fā)生變 化，對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)的精密電阻的充電時(shí)間，就能得出熱敏電阻的值，從而得到溫度的值。2)以測量電阻的方式獲得環(huán)境光信號(hào)，如測量光敏電阻或者光敏二極管電阻RL， 可以采用所述溫度測量的原理，但被測電阻對象的放置與環(huán)境有關(guān)，故只能放在芯片外，RL 與芯片內(nèi)的選通開關(guān)104相連后，再通過通斷控制105與數(shù)據(jù)采樣控制模塊106相連。選 通開關(guān)104確定何時(shí)進(jìn)行測量溫度信號(hào)，何時(shí)測量環(huán)境光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)二通道測量。3)以測量RC充放電時(shí)間測量環(huán)境光，以測量RC放電時(shí)間測量環(huán)境光方法是另 一種可選的模擬信號(hào)測量方法，將已得整理的環(huán)境光電壓信號(hào)V (t)，通過選通開關(guān)101連 接電阻R1，然后分別與充電電容C2、比較器102的反相端相連、比較器103的同相端相連， 比較器103的反相端接地構(gòu)成一零比較器。參考電壓Vf與比較器102的同相端相連，比 較器102的輸出連接至芯片的管腳B0，此管腳連接到采樣控制模塊106。比較器103的輸 出連接至芯片的管腳Bi，此管腳連接到采樣控制模塊106。選通開關(guān)101的選通信號(hào)線通 過芯片管腳B2連接到采樣控制模塊106。其測量原理是當(dāng)選通開關(guān)接通到V (t)的一邊， 開始對電容C2充電，當(dāng)充電到參考電壓Vf時(shí)，比較器102輸出一個(gè)反轉(zhuǎn)信號(hào)，這時(shí)選通開 關(guān)101接通至接地端，電容C2開始放電，當(dāng)放電結(jié)束后，比較器103給出信號(hào)，這時(shí)選通開 關(guān)101接通V(t)，開始充電。只要記錄這個(gè)放電時(shí)間就可以根據(jù)公式Vf=V(t)*e_w得到 V(t)的值。然后對應(yīng)芯片內(nèi)存儲(chǔ)器中的標(biāo)準(zhǔn)量化記錄表就可以完成模擬信號(hào)的采樣。需要 強(qiáng)調(diào)的是，同樣可以通過測量充電C2電壓到達(dá)Vf的時(shí)間來獲得V(t)的值，盡管V(t)是一 個(gè)時(shí)間的函數(shù)，但只要合適地選好Vf、Rl和C2，使充放電時(shí)間足夠短，可以獲得V(t)很好 的精度。數(shù)據(jù)采樣流程，其功能包括1)將連接具有采樣的確定的標(biāo)準(zhǔn)量化值的非易失存 儲(chǔ)器110，這個(gè)數(shù)據(jù)不能丟失，可以通過通信接口編程改寫，這個(gè)存儲(chǔ)器需要是非易失的，對 采樣控制模塊來講是只讀的。2)當(dāng)采用電阻比較法進(jìn)行采樣時(shí)，對溫度信號(hào)和環(huán)境光信號(hào) 二路采樣時(shí)控制通道切換，確定采樣的間隔時(shí)間，對通斷控制模塊105進(jìn)行控制。3)對權(quán)利 所述的兩種采樣的方法都要求測試電容Cl或者C2的充電或放電時(shí)間，查表與存儲(chǔ)在非易 失存儲(chǔ)器110中的標(biāo)準(zhǔn)量化值做比較，如數(shù)據(jù)落在所確定的范圍內(nèi)，則將數(shù)據(jù)送至易失存 儲(chǔ)器107，如果采樣的是環(huán)境亮度信號(hào)，則與當(dāng)前所確定PWM信號(hào)的環(huán)境亮度值做比較，如 果不同將啟動(dòng)與PWM模塊連接的環(huán)境亮度變化信號(hào)；如果采樣的是溫度信號(hào)，則與非易失 存儲(chǔ)器中的設(shè)定值做比較，如果不在正常范圍內(nèi)，將啟動(dòng)與PWM模塊連接的溫度異常信號(hào)。 輸出驅(qū)動(dòng)模塊111是對PWM信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)放大后輸出。多路LED并聯(lián)支路的斷路判斷，其方法是通過對各個(gè)LED的并聯(lián)支路進(jìn)行電壓采 樣，并整定為電平信號(hào)，當(dāng)有電壓信號(hào)時(shí)，為高電平，當(dāng)無電壓信號(hào)時(shí)，為低電平，此時(shí)表明 某LED并聯(lián)支路已斷開。這些信號(hào)通過芯片的管腳連接到LED并聯(lián)支路斷路數(shù)加法器108， 這是一個(gè)簡單的進(jìn)位加法器所能實(shí)現(xiàn)的功能。所有支路都為高電平時(shí)，和數(shù)有最大值，所以 可以判定LED支路是否存在斷路。一旦和數(shù)不是最大值，將通過與PWM模塊連接的LED并 聯(lián)支路異常信號(hào)觸發(fā)PWM計(jì)模塊109，并且根據(jù)斷路數(shù)作出PWM的計(jì)算。圖4為備用電池充電模塊、時(shí)鐘及分頻模塊、24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器電路圖， 主電源VCC經(jīng)電阻R2連接到比較器201的同相端，比較器201的同相端經(jīng)過R3接地，201 的輸出端通過電阻R4連接到三極管Q的基極，Q的發(fā)射極通過二極管D2向電池BT充電，Q的集電極通過二極管Dl與主電源VCC相連，Q的發(fā)射極通過電容C3與地相連，Q的發(fā)射極 與電阻R6相連，然后通過R7與地相連，Q的基極通過電阻R5與地相連，Q的發(fā)射極與電阻 R6相連，然后連接到比較器201的反相端抑獲取反饋信號(hào)。其工作原理是VCC經(jīng)R2、R3分壓獲得一個(gè)參考電壓值作為比較器201的比較基 準(zhǔn)。然后比較器201輸出一個(gè)信號(hào)到三極管Q，三極管選用開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，然后可 對可充電電池BT充電。Dl具有穩(wěn)壓的作為。在當(dāng)充電時(shí)候，反饋的電壓信號(hào)將升高，到參 考電壓的時(shí)候，比較器將沒有輸出，三極管將停止工作。BT電池將不被充電。反饋電壓信號(hào) 低到一定的時(shí)候，備用電池BT又會(huì)被充電。備用電池BT為芯片內(nèi)的時(shí)鐘發(fā)生模塊202、多路分頻模塊203、24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器 204、非易失存儲(chǔ)器110、斷電重啟定時(shí)器207提供電源VCC1。除此外片內(nèi)其他模塊由主電 源VCC供電，可保證主電源VCC掉電后備用電池?zé)o切換地工作。時(shí)鐘發(fā)生模塊202、多路分 頻模塊203為常規(guī)的電路模塊，其中多路分頻提供幾個(gè)工作時(shí)鐘，其中一個(gè)是滿足24小時(shí) 循環(huán)計(jì)時(shí)器的IHZ時(shí)鐘，還有全局運(yùn)行時(shí)鐘。芯片由主電源VCC和備用電池電源VCCl兩路供電，VCCl為時(shí)鐘電路、多路分頻模 塊、24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器、非易失存儲(chǔ)器和系統(tǒng)復(fù)位電路供電，以保證芯片主電源VCC掉電時(shí) 電源無切換工作，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失和24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器能正常運(yùn)行。非易失存儲(chǔ)器110，即掉電時(shí)保證其中內(nèi)容不會(huì)丟失。內(nèi)容包含二路采樣循環(huán) 時(shí)間常數(shù)，采樣量化標(biāo)準(zhǔn)表(可根據(jù)精度確定所需位數(shù)，如果8位就是0-255之間的二進(jìn)制 值)，定時(shí)工作起點(diǎn)時(shí)間值(3字節(jié)數(shù)據(jù))，定時(shí)工作終點(diǎn)時(shí)間值(3字節(jié)數(shù)據(jù))，定時(shí)工作期間 的工作期間的工作參數(shù)(如可對應(yīng)于如市電電壓或環(huán)境亮度指標(biāo))，安全工作溫度上限值， 極限溫度值。通過通信接口可以改變這些值，從而可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。根據(jù)用戶需要一些 常數(shù)可以確定為定值。易失存儲(chǔ)器加上非易失存儲(chǔ)器共有16位字長的尋址空間，24小時(shí)定 時(shí)的初始值(為校時(shí)所用，為3字節(jié)數(shù))可放入易失存儲(chǔ)器保存。其內(nèi)部連接關(guān)系和工作原 理是
電容C4、C5和晶振XTAL構(gòu)成外部振蕩源，通過管腳XTALO和XTALl連接到時(shí)鐘發(fā)生 模塊202，時(shí)鐘發(fā)生模塊202連接到多路分頻器203，多路分頻器203產(chǎn)生的計(jì)時(shí)時(shí)鐘CLKl 連接到24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器204，24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器204產(chǎn)生16位輸出連接到時(shí)間比較器 208，非易失存儲(chǔ)器110，與時(shí)間比較器(208)相連給予時(shí)間的比較值，來自通信接口的時(shí)間 設(shè)定控制信號(hào)連接到24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器204，來自通信接口的時(shí)間校準(zhǔn)值設(shè)定連接到易失 存儲(chǔ)器是107。斷電信號(hào)可以取自主電源VCC連接到斷電重啟定時(shí)器207，斷電重啟定時(shí)器 207產(chǎn)生的輸出重啟信號(hào)連接到一個(gè)二或門209的一個(gè)輸入端，其另一個(gè)輸入端與復(fù)位信 號(hào)Reset相連，二或門209產(chǎn)生的輸出與易失存儲(chǔ)器組206的輸入端相連，與時(shí)間比較器的 輸入端相連，還與其他的由VCC提供電源的功能模塊相連以保證可靠地復(fù)位。24小時(shí)循環(huán) 計(jì)數(shù)器204是一直處于工作中，但24小時(shí)計(jì)數(shù)滿后將重新從0開始計(jì)數(shù)，并且產(chǎn)生的計(jì)數(shù) 值一直與非易失存儲(chǔ)器110中所保存的定時(shí)工作起點(diǎn)時(shí)間值和定時(shí)工作終點(diǎn)時(shí)間值在時(shí) 間比較器208中做比較運(yùn)算，當(dāng)計(jì)數(shù)值和定時(shí)工作起點(diǎn)時(shí)間值相等時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)起點(diǎn) 到信號(hào)輸出，并轉(zhuǎn)為與定時(shí)工作終點(diǎn)時(shí)間值做比較運(yùn)算。當(dāng)計(jì)數(shù)和定時(shí)工作終點(diǎn)時(shí)間值相 等時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)終點(diǎn)到信號(hào)輸出，并轉(zhuǎn)為與定時(shí)工作起點(diǎn)時(shí)間值做比較運(yùn)算。這兩條 信號(hào)線將連接到PWM模塊109，以觸發(fā)PWM模塊進(jìn)行PWM的重新計(jì)算。
參見圖5，圖5為通信接口及芯片地址模塊圖，4個(gè)地址編程管腳AO A3分別 連接到芯片地址模塊301，芯片地址模塊根據(jù)4個(gè)編程引腳可以確定芯片地址，4條引腳通 過接電源VCC和接地的組合可以構(gòu)成0除外的15個(gè)不同的地址，可以實(shí)現(xiàn)最大由15顆芯 片構(gòu)成主機(jī)芯片結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，芯片地址模塊301連接易失存儲(chǔ)器107，一旦芯片上電，將啟動(dòng) 寫入線，芯片地址模塊301將向易失存儲(chǔ)器107中對應(yīng)的地址寫入芯片的地址值，通信接口 303與易失存儲(chǔ)器107相連，通信端口對外的兩個(gè)引腳是RX和TX，對外可連接主機(jī)、對內(nèi)連 接芯片內(nèi)的通信接口 303，通信接口 303連接非易失存儲(chǔ)器110。其工作原理如下4個(gè)地 址編程管腳AO A3的對外連線通過電源VCC和地的接線組合形成的地址通過芯片地址模 塊301寫入在易失存儲(chǔ)器107內(nèi)。通信的工作過程是1)首先遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送一個(gè)開始信號(hào)； 2)然后遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)一個(gè)讀信號(hào)讀易失存儲(chǔ)器107中的某一地址內(nèi)的8位芯片地址值地址， 然后通過通信接口 303進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換后返回到主機(jī)進(jìn)行比較運(yùn)算，主機(jī)已經(jīng)預(yù)設(shè)了地址參 數(shù)，如果比較后不相等，則退出通信，否則進(jìn)行下一步。3)當(dāng)比較結(jié)果相等時(shí)，可進(jìn)行的控制 操作有三個(gè)非易失存儲(chǔ)器的讀或?qū)憽r(shí)間的校正。在任何一個(gè)控制操作的過程中，都對控 制信號(hào)一直保持，直到下一個(gè)控制信號(hào)到來。如果是多條數(shù)據(jù)對非易失存儲(chǔ)器的操作，需確 定一個(gè)地址數(shù)做循環(huán)操作(不一定是連續(xù)得到地址)，如果是校正時(shí)間的操作，則發(fā)送校準(zhǔn) 值到易失存儲(chǔ)器，24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器204將會(huì)被觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)時(shí)間。通信結(jié)束后，控制信 號(hào)解除保持。通信接口做數(shù)據(jù)串并數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及反過來的并串轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳輸通，控制信 號(hào)的流向和保持，控制數(shù)據(jù)通信的方向。參見圖6，圖6為PWM模塊原理圖，數(shù)字邏輯電路116通過讀出線、地址線和數(shù)據(jù) 線與非易失存儲(chǔ)器110相連；數(shù)字邏輯電路116通過PWM周期改變信號(hào)線、地址線、數(shù)據(jù)線 和讀出線與PWM周期計(jì)數(shù)器113相連；數(shù)字邏輯電路116通過PWM脈寬改變信號(hào)線、地址 線、數(shù)據(jù)線和讀出線與PWM脈寬計(jì)數(shù)器112相連；數(shù)字邏輯電路116通過數(shù)據(jù)線、地址線和 寫入線與易失存儲(chǔ)器107相連；PWM周期計(jì)數(shù)器113通過讀出線、地址線和數(shù)據(jù)線與易失存 儲(chǔ)器10)相連；PWM脈寬計(jì)數(shù)器112通過讀出線、地址線和數(shù)據(jù)線與易失存儲(chǔ)器107相連； PWM周期計(jì)數(shù)器113通過讀出線、地址線、數(shù)據(jù)線和(113)的計(jì)數(shù)溢出信號(hào)線與PWM脈寬計(jì) 數(shù)器112相連；PWM脈寬計(jì)數(shù)器112的計(jì)數(shù)溢出信號(hào)線與PWM發(fā)生器114相連；PWM發(fā)生器 114產(chǎn)生PWM信號(hào)輸出。5個(gè)控制信號(hào)環(huán)境亮度變化信號(hào)、溫度異常信號(hào)、定時(shí)起點(diǎn)到信號(hào)、定時(shí)終點(diǎn)到 信號(hào)、LED并聯(lián)支路異常信號(hào)分別傳送到數(shù)字邏輯電路116，數(shù)字邏輯電路(116)執(zhí)行以下 步驟PWM重新計(jì)算的請求根據(jù)工作安全級別其優(yōu)先級順序如下1、LED并聯(lián)支路異常信 號(hào)，2、溫度異常信號(hào)，3、定時(shí)起點(diǎn)到信號(hào)、定時(shí)終點(diǎn)到信號(hào)，4、環(huán)境亮度變化信號(hào)。PWM計(jì) 算的算法描述如下開始時(shí)，看哪個(gè)控制信號(hào)到來，如果沒有任何控制信號(hào)，就按環(huán)境亮度 數(shù)據(jù)做PWM計(jì)算，如果溫度異常信號(hào)到來，但溫度處于安全工作溫度上限值，極限溫度值之 間，以反斜率方法作為占空比計(jì)算依據(jù)，當(dāng)?shù)竭_(dá)極限溫度值時(shí)，PWM占空比為最小，無輸出。 當(dāng)LED并聯(lián)支路異常信號(hào)到來時(shí)，根據(jù)LED并聯(lián)支路的斷路數(shù)，計(jì)算占空比。如果定時(shí)起點(diǎn) 到信號(hào)到來，讀取要求的調(diào)光工作參數(shù)(如設(shè)定的市電電壓或亮度指標(biāo))，計(jì)算占空比。如果 定時(shí)終點(diǎn)到信號(hào)到來，恢復(fù)常規(guī)的調(diào)光工作參數(shù)值，計(jì)算占空比，所以計(jì)算仍然適應(yīng)環(huán)境光 的變化，就是在環(huán)境光控制的占空比的基礎(chǔ)上再次改變占空比。其PWM計(jì)算的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生 兩個(gè)計(jì)數(shù)的值保存在易失存儲(chǔ)器107中，只要計(jì)數(shù)值發(fā)生改變，就將觸發(fā)對應(yīng)的兩個(gè)計(jì)數(shù)器112和113將要發(fā)生改變計(jì)數(shù)值的那個(gè)，他將從易失存儲(chǔ)器107中讀出對應(yīng)的計(jì)數(shù)值而 重新計(jì)數(shù)。PWM的產(chǎn)生由兩個(gè)參數(shù)所確定，即脈沖周期和脈沖寬度，可由兩個(gè)計(jì)數(shù)器PWM周 期計(jì)數(shù)器113和PWM脈寬計(jì)數(shù)器112來得到，當(dāng)112開始計(jì)數(shù)時(shí)，PWM脈沖開始產(chǎn)生，直到 計(jì)數(shù)完畢，然后產(chǎn)生脈沖下降沿，并等待113計(jì)數(shù)結(jié)束，當(dāng)113計(jì)數(shù)溢出后觸發(fā)112開始重 新計(jì)數(shù)，并且113也重新計(jì)數(shù)，進(jìn)入下一周期的循環(huán)。 如果LED并聯(lián)支路的路數(shù)少于芯片所設(shè)定的路數(shù)，多余的管腳要接正電源VCC。對 于芯片地址的編程，要在PCB板上安裝一個(gè)具有4路的單刀雙擲跳線開關(guān)或撥碼開關(guān)，按照 不同的跳線接正電源或地，以實(shí)現(xiàn)地址編程的要求。芯片的地址確定好后，可以通過網(wǎng)絡(luò)的 方式控制芯片，通過通信接口的通信接口進(jìn)行通信，設(shè)定定時(shí)時(shí)間和定時(shí)工作參數(shù)值可以 在相同環(huán)境亮度下LED發(fā)出不同的亮度。可以網(wǎng)絡(luò)實(shí)施和單獨(dú)芯片實(shí)施，當(dāng)單獨(dú)芯片實(shí)施 時(shí)，可以忽略芯片地址的設(shè)定。
權(quán)利要求
一種LED電源控制芯片，其特征在于它包括信號(hào)測量模塊、采樣控制模塊、通信接口、樣本比較器、時(shí)鐘及分頻模塊、芯片地址模塊、易失存儲(chǔ)器、非易失存儲(chǔ)器、24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器、LED并聯(lián)支路斷路數(shù)加法器、時(shí)間比較器、PWM模塊，信號(hào)測量模塊和采樣控制模塊相連，以建立采樣的通道和獲取采樣數(shù)據(jù)；采樣控制模塊分別和樣本比較器、易失存儲(chǔ)器、PWM模塊相連，樣本比較器和非易失存儲(chǔ)器相連，以和來自非易失存儲(chǔ)器的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行比較并將所得結(jié)果保存于易失存儲(chǔ)器,易失存儲(chǔ)器和PWM模塊相連，采樣控制模塊對環(huán)境亮度值與易失存儲(chǔ)器中的所保存的當(dāng)前值做比較，如果環(huán)境亮度值發(fā)生變化，采樣控制模塊將向PWM模塊發(fā)送環(huán)境亮度變化信號(hào)；采樣控制模塊同時(shí)對所測量的溫度值與非易失存儲(chǔ)器中的設(shè)定值做比較，如果不在正常溫度范圍內(nèi)，采樣控制模塊向PWM模塊發(fā)送溫度異常信號(hào)，非易失存儲(chǔ)器和PWM模塊相連，PWM模塊提取存儲(chǔ)在非易失存儲(chǔ)器的參數(shù)，24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器與時(shí)間比較器相連，時(shí)間比較器和非易失存儲(chǔ)器、PWM模塊相連，時(shí)間比較器用于和來自非易失存儲(chǔ)器中的定時(shí)值進(jìn)行比較，當(dāng)有定時(shí)起點(diǎn)到或者定時(shí)終點(diǎn)到信號(hào)發(fā)生，時(shí)間比較器將啟動(dòng)與PWM模塊的連接，以啟動(dòng)依據(jù)此條件的PWM計(jì)算；時(shí)鐘分頻模塊與24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器相連，芯片地址模塊與易失存儲(chǔ)器相連，將芯片地址存入其中，通信接口與易失存儲(chǔ)器相連，以將芯片地址取回到遠(yuǎn)程主機(jī)；通信接口與24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器相連是為了啟動(dòng)校正時(shí)間，通信接口與非易失存儲(chǔ)器相連，是為了設(shè)置、修改參數(shù)或接收參數(shù)，LED并聯(lián)支路斷路數(shù)加法器與PWM模塊、易失存儲(chǔ)器相連，對所有的LED支路的并聯(lián)斷路狀況做進(jìn)位加法運(yùn)算，如果LED并聯(lián)支路出現(xiàn)異常，將進(jìn)位加法運(yùn)算結(jié)果送入易失存儲(chǔ)器，并向PWM模塊傳送LED并聯(lián)支路異常信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種LED電源控制芯片，其特征在于所述信號(hào)測量模塊包括 內(nèi)置芯片的3個(gè)電阻，一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)精密電阻RS，一個(gè)是熱敏電阻RT，一個(gè)是常規(guī)電阻R，RS 和R通過通斷控制模塊(105)與采樣控制模塊(106)相連，熱敏電阻RT通過與選通開關(guān) (104)相連后，通過通斷控制模塊(105)再與采樣控制模塊(106)相連，三個(gè)電阻的另一端 則相連在一起，與一個(gè)芯片外的電容Cl相連，Cl的另一端接地。
3.如權(quán)利要求2所述的一種LED電源控制芯片，其特征在于光敏電阻RL放在芯片外， 與芯片內(nèi)的選通開關(guān)(104)相連后，再通過通斷控制模塊(105)與采樣控制模塊(106)相 連。
4.如權(quán)利要求2所述的一種LED電源控制芯片，其特征在于環(huán)境光電壓信號(hào)V(t)通 過選通開關(guān)(101)連接電阻R1，電阻Rl分別與充電電容C2、比較器(102)的反相端相連、 比較器(103)的同相端相連，比較器(103)的反相端接地構(gòu)成一零比較器，參考電壓Vf與 比較器(102)的同相端相連，比較器(102)的輸出連接至芯片的管腳B0，此管腳連接到采 樣控制模塊(106)，比較器(103)的輸出連接至芯片的管腳Bi，此管腳連接到采樣控制模塊 (106)，選通開關(guān)(101)的選通信號(hào)線通過芯片管腳B2連接到采樣控制模塊(106)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種LED電源控制芯片，其特征在于它還設(shè)有備用電池 充電模塊，備用電池充電模塊與時(shí)鐘分頻模塊相連，以獲得正確的時(shí)鐘。
6.如權(quán)利要求5所述的一種LED電源控制芯片，其特征在于所述備用電池充電模塊 主電源VCC經(jīng)電阻R2連接到比較器(201)的同相端，比較器(201)的同相端經(jīng)過R3接地， 比較器(201)的輸出端通過電阻R4連接到三極管Q的基極，Q的發(fā)射極通過二極管D2向 電池BT充電，Q的集電極通過二極管Dl與主電源VCC相連，Q的發(fā)射極通過電容C3與地2相連，Q的發(fā)射極與電阻R6相連，然后通過R7與地相連，Q的基極通過電阻R5與地相連，Q 的發(fā)射極與電阻R6相連，然后連接到比較器(201)的反相端抑獲取反饋信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1或2所述的一種LED電源控制芯片，其特征在于所述芯片地址模塊具 有4個(gè)地址編程管腳AO A3，4個(gè)地址編程管腳AO A3分別連接到芯片地址模塊(301 )， 芯片地址模塊的根據(jù)4個(gè)編程引腳可以確定芯片地址，4個(gè)地址編程管腳AO A3通過接電 源VCC和接地的組合可以構(gòu)成0地址除外的15個(gè)不同的地址，可以實(shí)現(xiàn)最大由15顆芯片 構(gòu)成主機(jī)芯片結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。
8.如權(quán)利要求1或2所述的一種LED電源控制芯片，其特征在于芯片(100)具有24 個(gè)管腳主電源管腳VCC，備用電池電源管腳VCCl，地線GND，兩個(gè)時(shí)鐘管腳XTALO和XTALl， 兩個(gè)通信接口管腳RX和TX，對外可連接主機(jī)、對內(nèi)連接芯片內(nèi)的通信接口(303)，4個(gè)地址 編程管腳AO A3，兩個(gè)電阻比較采樣管腳XO和XI，3個(gè)RC充放電采樣管腳BO B2，6個(gè) LED并聯(lián)支路斷路反饋信號(hào)管腳IO-O 10-5。
9.如權(quán)利要求8所述的一種LED電源控制芯片，其特征在于所述LED并聯(lián)支路斷路數(shù) 加法器通過芯片管腳IO-O 10-5連接LED并聯(lián)支路的電壓取樣的電平信號(hào)，判斷LED并 聯(lián)支路斷路的總和。
10.如權(quán)利要求1或2所述的一種LED電源控制芯片，其特征在于所述PWM模塊的數(shù) 字邏輯電路(116)通過讀出線、地址線和數(shù)據(jù)線與非易失存儲(chǔ)器(110)相連；數(shù)字邏輯電路 (116)通過PWM周期改變信號(hào)線、地址線、數(shù)據(jù)線和讀出線與PffM周期計(jì)數(shù)器(113)相連， 數(shù)字邏輯電路(116)通過PWM脈寬改變信號(hào)線、地址線、數(shù)據(jù)線和讀出線與PWM脈寬計(jì)數(shù)器 (112)相連；數(shù)字邏輯電路(116)通過數(shù)據(jù)線、地址線和寫入線與易失存儲(chǔ)器(107)相連； PWM周期計(jì)數(shù)器(113)通過讀出線、地址線和數(shù)據(jù)線與易失存儲(chǔ)器(107)相連；PWM脈寬計(jì) 數(shù)器(112)通過讀出線、地址線和數(shù)據(jù)線與易失存儲(chǔ)器(107)相連；PWM周期計(jì)數(shù)器(113) 通過讀出線、地址線、數(shù)據(jù)線和(113)的計(jì)數(shù)溢出信號(hào)線與PWM脈寬計(jì)數(shù)器(112)相連；PWM 脈寬計(jì)數(shù)器(112)相連的計(jì)數(shù)溢出信號(hào)線與PWM發(fā)生器(114)相連；(114)產(chǎn)生PWM信號(hào) 輸出。
11.如權(quán)利要求10所述的一種LED電源控制芯片，其特征在于數(shù)字邏輯電路(116)執(zhí) 行以下步驟PWM重新計(jì)算的請求根據(jù)工作安全級別其優(yōu)先級順序如下1、LED并聯(lián)支路 異常信號(hào)，2、溫度異常信號(hào)，3、定時(shí)起點(diǎn)到信號(hào)、定時(shí)終點(diǎn)到信號(hào)，4、環(huán)境亮度變化信號(hào)， 開始時(shí)，看哪個(gè)控制信號(hào)到來，如果沒有任何控制信號(hào)，就按環(huán)境亮度數(shù)據(jù)做PWM計(jì)算，如 果溫度異常信號(hào)到來，但溫度處于安全工作溫度上限值，極限溫度值之間，以反斜率方法作 為占空比計(jì)算依據(jù)，當(dāng)?shù)竭_(dá)極限溫度值時(shí)，PWM占空比為最小，無輸出，當(dāng)LED并聯(lián)支路異常 信號(hào)到來時(shí)，根據(jù)LED并聯(lián)支路的斷路數(shù)，計(jì)算占空比，如果定時(shí)起點(diǎn)到信號(hào)到來，讀取要 求的調(diào)光工作參數(shù)，計(jì)算占空比，如果定時(shí)終點(diǎn)到信號(hào)到來，恢復(fù)常規(guī)的調(diào)光工作參數(shù)值， 計(jì)算占空比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED電源控制芯片，信號(hào)測量模塊和采樣控制模塊相連，采樣控制模塊分別和樣本比較器、易失存儲(chǔ)器、PWM模塊相連，樣本比較器和非易失存儲(chǔ)器相連，易失存儲(chǔ)器和PWM模塊相連，非易失存儲(chǔ)器和PWM模塊相連，24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器與時(shí)間比較器相連，時(shí)間比較器和非易失存儲(chǔ)器、PWM模塊相連，時(shí)鐘分頻模塊與24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器相連，芯片地址模塊與易失存儲(chǔ)器相連，通信接口與易失存儲(chǔ)器相連，通信接口與24小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)器相連，通信接口與非易失存儲(chǔ)器相連，LED并聯(lián)支路斷路數(shù)加法器與PWM模塊、易失存儲(chǔ)器相連，本發(fā)明可以簡單地實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，不需要在芯片嵌入模擬電路，以最可能地減少成本，芯片既可以單獨(dú)使用，也可以組網(wǎng)使用。
文檔編號(hào)H05B37/02GK101977464SQ20101029059
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月25日
發(fā)明者倪端, 陳光德 申請人:陳光德;倪端