多模式调光电路和方法

技术领域

本发明属于集成电路领域，尤其涉及一种多模式调光电路和方法。

背景技术

通常，在光源应用系统中，往往需要对光源的亮度进行控制与调节。目前，对光源的调光方式主要是通过采样模拟电压信号或者脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号来对光源的亮度进行调制。

然而，模拟调光与脉冲宽度调制(PWM)调光所需要的接口不同，相互不兼容，外围电路也不相同。因此，现有系统无法兼容多种模式的调光。

发明内容

本发明实施例提供了一种多模式调光电路和方法，能够自适应模拟调光与脉宽调制调光，对输入的调光信号进行信息采集，并基于采集到的信息的处理结果来调节输出电流的大小，可以以较低的成本来实现优异的调光性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种多模式调光电路，该电路包括：信号转换模块，可操作用于将调光信号转换为相应占空比的中间信号，其中，所述调光信号为模拟电压信号或脉宽调制信号；以及恒流控制模块，可操作用于基于所述中间信号的占空比来控制输出到光源的输出电流的大小，从而控制所述光源的亮度。

第二方面，本发明实施例提供了一种多模式调光方法，应用于如第一方面所述的多模式调光电路，该方法包括：对调光信号进行采集；将所述调光信号转换为相应占空比的中间信号，其中，所述调光信号为模拟电压信号或脉宽调制信号；以及基于所述中间信号的占空比来控制输出到所述光源的输出电流的大小，从而控制所述光源的亮度。

本发明实施例的提供的多模式调光电路和方法，能够自适应模拟调光与脉宽调制调光，对输入的调光信号进行信息采集，并基于采集到的信息的处理结果来调节输出电流的大小，可以以较低的成本来实现优异的调光性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明一个实施例提供的多模式调光电路的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的图1所示的信号转换模块110的结构示意图；

图3示出了在模拟调光场景下图2所示的信号转换模块110中各个信号的波形示意图；

图4a示出了在模拟调光场景下当V1＝0V且V2＝VH时Duty信号的占空比D

图4b示出了在模拟调光场景下当V1>0V且V2>VH时Duty信号的占空比D

图5示出了在PWM调光场景下图2所示的信号转换模块110中各个信号的波形示意图；

图6示出了在PWM调光场景下Duty信号的占空比D

图7示出了本发明实施例提供的图1中恒流控制模块120的结构示意图；

图8示出了图7所示的电平转换电路1201的输入信号Duty和输出信号Duty’的波形示意图；

图9a示出了在模拟调光场景下当V1>0V时基准电压Vref与模拟电压信号的电压值V

图9b示出了在模拟调光场景下当V1＝0V时基准电压Vref与模拟电压信号的电压值V

图9c示出了在PWM调光场景下基准电压Vref与PWM信号的占空比D

图10示出了本发明另一实施例提供的恒流控制模块的结构示意图；以及

图11示出了本发明实施例提供的多模式调光方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在现有技术的基础上，出于降低系统开发成本的需求，需要在不改变外围电路的基础上，使得系统能够兼容地工作在模拟调光或者脉冲宽度调制(PWM)调光应用中。因此，本发明实施例提供了一种多模式调光电路，其使得芯片能够兼容多种模式的调光，降低了调光系统设计的复杂度，以下对其进行详细的描述。

其中，模拟调光是指对输入端处的输入电压信号进行调光控制，通过调节该电压信号的电压值来对光源亮度进行控制；PWM调光是指对输入端处的输入PWM控制信号进行调光控制，通过调节该PWM信号的占空比来对光源亮度进行控制。

为了解决现有技术问题，本发明实施例提供了一种多模式调光电路和方法。下面首先对本发明实施例所提供的多模式调光电路进行介绍。

作为一个示例，图1示出了本发明一个实施例提供的多模式调光电路的结构示意图。如图1所示，该多模式调光电路100可以包括信号转换模块110和恒流控制模块120。

其中，该信号转换模块110的第一端可以连接至调光脚(标记为DIM)，第二端可以连接至恒流控制模块120的第一端，该恒流控制模块120的第二端可以用于连接至光源，第三端可以接地。

作为一个示例，该信号转换模块110可以用于将DIM引脚上的调光信号转换为相应占空比的Duty信号(即，占空比信号)，具体地，该信号转换模块110可以通过采样DIM引脚上的调光信号的信息来调制Duty信号的占空比，其中该调光信号可以为模拟电压信号或脉宽调制信号。因此，本发明实施例提供的上述多模式调光电路可以兼容模拟调光和脉冲宽度调制(PWM)调光，能够在调光信号的信息与Duty信号的占空比之间实现一一对应关系。

作为一个示例，该恒流控制模块120可以用于基于Duty信号的占空比来控制输出到光源的输出电流Iout的大小，从而控制光源的亮度。具体地，该恒流控制模块120可以通过采样Duty信号的占空比信息，以基于采样得到的信息来控制输出电流Iout的大小，从而控制光源的亮度。因此，本发明实施例提供的上述恒流控制模块120能够在Duty信号的占空比与输出电流Iout之间实现一一对应关系。

作为一个示例，该恒流控制模块120的控制方式可以是例如脉冲宽度调制、脉冲频率调制和线性控制等方式。

通过上述技术方案，能够通过对调光信号进行转换，例如转换为相应占空比的Duty信号，以基于该Duty信号的占空比来实现对光源亮度的控制，并且这种信号转换模块能够实现在不改变外围元件的基础上，兼容模拟调光和PWM调光，降低了调光系统设计的复杂度。

作为一个示例，该恒流控制模块120可以包括栅极控制模块1201、功率管M1以及电阻R等。其中，栅极控制模块1201的第一输入端可以连接至信号转换模块110的输出端，第二输入端可以连接至功率管M1的源极与电阻R的公共端(即，FB节点)，输出端可以连接至功率管M1的栅极，功率管M1的源极可以经由电阻R接地，漏极可以用于连接至光源。

其中，电阻R可以用于采样输出电流Iout的大小，该栅极控制模块1201可以用于基于Duty信号和电阻R上的电压来产生栅极驱动信号，该栅极驱动信号可以用于控制流经功率管M1的输出电流Iout的大小。

作为一个示例，图2示出了本发明实施例提供的图1所示的信号转换模块110的结构示意图。该信号转换模块110可以用于产生一定频率的交流信号(标记为Ramp)，以基于调光信号和交流信号来产生Duty信号。

具体地，如图2所示，该信号转换模块110可以包括振荡器1101和比较器1102等。其中，比较器1102的一个输入端(例如，正相输入端)可以连接至DIM引脚，另一输入端(例如，负相输入端)可以连接至振荡器1101的输出端，用于基于DIM引脚处的调光信号和来自振荡器1101的输出信号(即，Ramp)来产生Duty信号。

其中，振荡器1101可以用于输出固定周期T1的三角波信号或者锯齿波信号(此处以三角波作为示例进行说明，这仅作为示例而不意图是限制性的)(即，Ramp)，该Ramp信号的低电平为V1，高电平为V2，比较器1102可以通过将DIM引脚处的调光信号和该Ramp信号的电压值进行比较，来产生Duty信号，该Duty信号的高电平为电源电压AVDD，低电平为gnd，即0V。

作为一个示例，当进行模拟调光时，DIM引脚处的调光信号为模拟电压信号，通过信号转换模块110可以将外部输入的模拟电压信号转换为内部的Duty信号。当进行PWM调光时，DIM引脚处的调光信号为PWM信号，通过信号转换模块110可以将外部输入的PWM信号转换为内部的Duty信号。

以下首先结合图3对模拟调光的关键信号的波形进行介绍。图3示出了在模拟调光场景下图2所示的信号转换模块110中各个信号的波形示意图。

如图3所示，在模拟调光场景下，DIM引脚处的调光信号为模拟电压信号，通过信号转换模块110(参见图1)，将外部输入的模拟电压信号转换为内部的Duty信号。其中，该模拟电压信号的电压值范围为0V～VH，该VH大于或等于Ramp信号的高电平V2(其中，电路设计者可以根据VH的值与实际应用来调整Ramp信号的低电平V1和高电平V2的值)。参考图2和图3，当模拟电压信号的电压值大于Ramp电压值时，比较器1102可以输出高电平，即Duty信号处于高电平(例如，AVDD)；当调光信号的电压值小于Ramp电压值时，比较器1102可以输出低电平，即Duty信号处于低电平(例如，gnd)。因此，在这样的工作原理下，Duty信号的占空比D

当V

当V1

当V

可见，在模拟调光场景下，通过本发明实施例提供的信号转换模块，可以在Duty信号的占空比D

具体地，如图4a和图4b所示，其中，图4a示出了在模拟调光场景下当V1＝0V且V2＝VH时Duty信号的占空比D

以下结合图5对PWM调光的关键信号的波形进行介绍。图5示出了在PWM调光场景下图2所示的信号转换模块110中各个信号的波形示意图。

如图5所示，在PWM调光场景下，DIM引脚处的调光信号为PWM信号，通过信号转换模块110(参见图1)，将外部输入的PWM信号转换为内部的Duty信号。其中，该PWM信号的电压值范围为0V～V

D

可见，在PWM调光场景下，通过本发明实施例提供的信号转换模块，可以在Duty信号的占空比D

具体地，如图6所示，图6示出了在PWM调光场景下Duty信号的占空比D

以下通过示例的方式对本发明实施例提供的图1所示的恒流控制模块120的具体实现方式进行详细介绍。参考图7，图7示出了本发明实施例提供的图1中恒流控制模块120的结构示意图。

作为一个示例，该恒流控制模块120可以用于将Duty信号的高电平从AVDD转换为基准电压Vref1，产生信号Duty’，然后对该信号Duty’进行滤波，产生基准电压Vref，从而基于该基准电压Vref来控制输出电流Iout的大小，其中，信号Duty’的相位和频率分别与Duty信号的相位和频率相同，即对Duty信号的相角信息进行传递。

进一步地，该恒流控制模块120可以用于对输出电流Iout进行采样，得到采样电压，基于基准电压Vref和采样电压来产生栅极驱动信号Gate，可以利用栅极驱动信号Gate来控制流经功率管的输出电流的大小。

具体地，如图7所示，该恒流控制模块120可以包括电平转换电路1201、滤波电路1202以及运放电路1203等，该示例是基于线性恒流控制方式进行介绍的，这旨在进行说明而不意图是限制性的。

作为一个示例，该电平转换电路1201可以用于在Duty信号处于低电平(例如，0V)时，将Duty信号作为输出信号(即，输出低电平)，并且在Duty信号处于高电平(例如，AVDD)时，将基准电压Vref1作为输出信号，以将Duty信号转换为Duty’信号(其中，该Duty’信号的低电平为0V，高电平为Vref1)，并且该Duty’信号的相位和频率分别与Duty信号的相位和频率相同，高电平不同。该滤波电路可以用于对Duty’信号进行滤波，以将Duty’信号转换为基准电压Vref，运放电路1203可以用于接收基准电压Vref和电阻Rc上的电压，以基于基准电压Vref和电阻Rc上的电压来产生栅极驱动信号Gate，其中电阻Rc可以用于采样输出电流Iout。

作为一个示例，该滤波电路1202可以为RC滤波电路，例如包括电阻R和电容C，其中，该电阻R可以连接在电平转换电路1201的输出端与运放电路1203的第一输入端(例如，正相输入端)之间，该电容C可以连接在运放电路1203的第一输入端与参考地之间。

作为一个示例，该电平转换电路可以用于对Duty信号与基准电压Vref1进行比较，并且在Duty信号小于基准电压Vref1时，输出低电平(例如，0V)；在Duty信号大于基准电压Vref1时，输出高电平(例如，基准电压Vref1)。

作为一个示例，该电平转换电路1201可以包括比较器Q1、缓冲器Q2以及开关S等，其中，比较器Q1的一个输入端(例如，正相输入端)可以用于接收基准电压Vref1，另一输入端(例如，负相输入端)可以用于接收Duty信号，输出端可以连接至开关S，以使开关S在比较器Q1的控制下而连接至a端或b端，a端为信号转换模块110的输出端，b端为缓冲器Q2的输出端。

具体地，比较器Q1可以用于对Duty信号与基准电压Vref1进行比较，当Duty信号为0V时，该电压小于基准电压Vref1，比较器Q1控制开关S使其连接至a端，此时Duty’信号的电压值为0V；当Duty信号为AVDD时，该电压大于基准电压Vref1，比较器Q1控制开关S使其连接至b端，此时Duty’信号的电压值为缓冲器Q2的输出电压Vref1。可见，该电平转换电路1201可以用于传递Duty信号的相角信息，并且将Duty信号的高电平AVDD转换为Duty’信号的高电平Vref1。即，Duty’信号的相位和频率与Duty信号的相角和频率相同，二者的高电平不同。具体波形如图8所示，图8示出了图7所示的电平转换电路1201的输入信号Duty和输出信号Duty’的波形示意图。

作为一个示例，滤波电路1202可以用于对信号Duty’进行滤波，以将其转换为基准电压Vref，其中，基准电压Vref是基于基准电压Vref1和Duty信号的占空比的，具体地，基准电压Vref、基准电压Vref1和信号Duty的占空比之间的函数关系可以表示为如下：Vref＝Vref1*D

作为一个示例，调光引脚上的输入信号可以为模拟电压信号或者PWM信号，当输入信号为模拟电压信号时，基准电压Vref的大小取决于模拟电压信号的电压值，当输入信号为PWM信号时，基准电压Vref的大小取决于PWM信号的占空比。

具体地，当调光引脚上的输入信号为模拟电压信号时，基准电压Vref与模拟电压信号的电压值之间的函数关系可以表示为如下：

当V

当V1

当V

如图9a和图9b所示，图9a示出了在模拟调光场景下当V1>0V时基准电压Vref与模拟电压信号的电压值V

当调光引脚上的输入信号为PWM信号时，基准电压Vref与PWM信号的占空比D

Vref＝Vref1*D

如图9c所示，图9c示出了在PWM调光场景下基准电压Vref与PWM信号的占空比D

作为一个示例，除了图1所示的恒流控制模块120之外，本发明实施例的恒流控制模块还可以采取其他实现方式，如图10所示，图10示出了本发明另一实施例提供的恒流控制模块的结构示意图。

如图10所示，该恒流控制模块130可以用于在Duty信号处于高电平时，输出恒定的输出电流Iout(即，满电流)，并且在Duty信号处于低电平时，使得输出电流Iout为零，因此，可以基于Duty信号的占空比来控制平均输出电流Iout的大小，例如，平均输出电流Iout的大小可以等于上述满电流与Duty信号的占空比的乘积。

作为一个示例，该恒流控制模块130可以包括运放电路1301、功率管M1、开关管M2以及电阻Rc。其中，运放电路1301的第一输入端(例如，正相输入端)可以用于接收预设参考电压Vref(其为一固定值)，第二输入端(例如，负相输入端)可以连接至功率管M1的源极，功率管M1的漏极可以用于连接至光源，并且功率管M1的源极还可以连接至开关管M2的漏极，开关管M2的栅极可以用于接收Duty信号，开关管M2的源极可以经由电阻Rc接地，该电阻Rc可以用于采样输出电流Iout。

具体地，在图1所示的实施例中，功率管M1一直处于导通状态，在图10所示的实施例中，功率管M1也一直处于导通状态，而开关管M2的导通与关断取决于Duty信号。例如，当Duty信号处于高电平时，开关管M2导通，运放电路1301可以用于基于参考电压Vref和电阻Rc上的电压来产生栅极驱动信号，以输出恒定的输出电流Iout(例如，满电流)，当Duty信号处于低电平时，开关管M2关断，此时没有输出电流Iout，可见，通过上述方案，可以通过基于中间信号的占空比来控制平均输出电流的大小，例如，平均输出电流的大小可以等于满电流与Duty信号的占空比的乘积。

在图10所示的实施例中，通过利用Duty信号来对输出电流进行控制，从而对光源的亮度进行控制。其中平均输出电流Iout与Duty信号的占空比成一一对应关系。

此外，本发明实施例还提供了一种多模式调光方法，其应用于本发明实施例提供的多模式调光电路，例如，参考图11，图11示出了本发明实施例提供的多模式调光方法的流程示意图。

作为一个示例，该多模式调光方法可以包括以下步骤：S140，对多模式调光电路进行上电；S150，对调光脚上的调光信号进行采集；S160，将采集到的调光信号转换为相应占空比的Duty信号(例如，可以根据调光信号的类型来自动输出相应占空比的Duty信号)，其中，该调光信号可以为模拟电压信号或脉宽调制信号；S170，基于Duty信号的占空比信息来控制并调整输出到光源的输出电流的大小，从而控制光源的亮度，最终实现通过调光引脚来调整光源的亮度。

作为一个示例，基于Duty信号的占空比来控制输出到光源的输出电流的大小可以包括当Duty信号处于高电平时，使得输出恒定的输出电流(例如，满电流)，当Duty信号处于低电平时，使得输出电流为零，因此可以基于Duty信号的占空比来控制输出到光源的平均输出电流的大小。作为另一示例，基于Duty信号的占空比来控制输出到光源的输出电流的大小可以包括对Duty信号的相角信息进行传递，并且对Duty信号的高电平进行转换，例如从AVDD转换为基准电压Vref1，以将Duty信号(其高电平为AVDD)转换为Duty’信号(其高电平为Vref1)(参考图7)，其中该Duty’信号的相位和频率分别与Duty信号的相位和频率相同，接下来，对Duty’信号进行滤波，以产生基准电压Vref，进而可以基于基准电压Vref对输出电流Iout进行调制，该相角信息可以包括相位和频率。

作为一个示例，该方法还可以包括利用电阻Rc(参考图7)对输出电流进行采样，得到采样电压，因此基于基准电压Vref对输出电流Iout进行调制进一步包括：基于基准电压Vref和采样电压来产生栅极驱动信号，利用该栅极驱动信号来控制输出电流Iout的大小。

作为一个示例，该方法可以进一步包括：在Duty信号处于低电平时，输出低电平，并且在Duty信号处于高电平时，输出基准电压Vref1，以产生Duty’信号，对Duty’信号进行滤波，以产生基准电压Vref，从而基于基准电压Vref和采样电压来产生栅极驱动信号。

作为一个示例，该方法可以进一步包括：对Duty信号与基准电压Vref1进行比较，以在Duty信号小于基准电压Vref1时，输出低电平，并且在Duty信号大于基准电压Vref1时，输出基准电压Vref1。

作为一个示例，基准电压Vref是基于基准电压Vref1和Duty信号的占空比的。具体地，在模拟调光场景下，Duty信号的占空比取决于模拟电压信号的电压值，在PWM调光场景下，Duty信号的占空比等于PWM信号的占空比。

应注意的是，以上仅介绍了多模式调光方法所包括的若干步骤，其他步骤在上面对多模式调光电路进行介绍时，进行了详细的描述，为了简化描述，此处不再赘述。

综上，通过本发明实施例提供的多模式调光电路和方法，通过将调光信号转换为中间信号，以基于中间信号的占空比来控制输出电流的大小，从而控制光源的亮度，能够自适应模拟调光与PWM调光，对输入的调光信号进行信息采集，并基于采集到的信息的处理结果来调节输出电流的大小，与现有技术相比，这种调光控制方式更加简单，由于其无需如现有技术那样对调光方式进行判断，从而有效地避免了传统方式中由于调光模式判断的错误而导致的芯片工作于错误的工作模式的情况，通过上述技术方案，可以利用芯片内部少量的资源，以较低的成本来实现优异的调光性能。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。