CN101711071B - 一种led控制电路及led装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于LED驱动领域,提供了一种LED控制电路及LED装置;LED控制电路包括:电源模块、稳压模块、开关模块、MCU控制模块、三极管以及至少一个LED驱动模块;当LED驱动模块输入端的电平大于或等于设定的阈值时,LED驱动模块输出恒流控制信号对LED单元进行恒流控制;当LED驱动模块的输入端的电平小于设定的阈值时,LED驱动模块关闭恒流输出,MCU控制模块输出的脉冲控制信号控制LED单元以设定的频率闪烁。本发明提供的LED控制电路采用开关模块实现恒流控制与闪烁控制之间的切换,通过MCU控制模块输出固定脉冲宽度的控制信号,实现LED单元的闪烁控制;同时采用LED驱动模块对LED单元的工作电流进行实时调整,以达到恒流控制的目的。
Description
技术领域
本发明属于LED驱动领域,尤其涉及一种LED控制电路及LED装置。
背景技术
目前,采用低电压直流供电免隔离式大功率LED恒流驱动电路主要有两种:图1示出了现有技术1提供的LED驱动控制电路的电路图;LED驱动控制电路包括单片机11以及BUCK电路12,其中BUCK电路12包括MOS管Q0、电感L0、电容C0以及二极管D0,其中MOS管Q0的栅极连接至单片机11的PWM控制信号输出端112,MOS管Q0的源极连接至电源VCC,MOS管Q0的漏极连接至二极管D0的阴极,MOS管Q0的漏极还连接至电感L0的一端,二极管D0的阳极接地,电感L0的另一端通过电容C0接地,电感L0的另一端还连接至LED灯13的正极,LED灯13的负极通过采样电阻R0接地;LED灯13的负极还连接至单片机11电流电压信号采样输入端113;通过采样电阻R0对流过LED灯13的电流和电压进行采样,并反馈给单片机11,然后利用单片机11内部程序算法进行PWM调制,输出电流控制信号对LED灯13进行恒流控制。
现有技术1的缺点是:LED灯13的恒流效果受单片机11、采样电路等元器件的差异性因素影响较大,当采样频率和PWM频率出现倍率关系时,输出电流会出现严重的抖动现象,这时就需要在采样电路中增加合理的滤波电路,从而导致成本高,电路复杂。
图2示出了现有技术2提供的LED驱动控制电路的电路图;LED驱动控制电路采用专用的LDO模拟芯片14对LED灯13进行模拟调控;采用这种方式,易于控制LED灯13的灯光闪烁,恒流效果较好;但是效率较低,在出现短路和输入电压偏高情况下,LDO模拟芯片14易发热,甚至被烧毁,导致不安全;同时采用LDO模拟芯片14导致输出给LED灯13的电流大小是固定的,无法调节输出的恒流电流值;驱动负载功率较小,单个芯片可驱动1.5瓦以内的负载。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以同时对大功率LED灯进行恒流控制和闪烁控制的LED控制电路。
本发明实施例是这样实现的,一种LED控制电路,所述LED控制电路包括:
电源模块;
稳压模块,其输入端连接至所述电源模块的输出端,将所述电源模块输出的电压进行稳压后输出;
开关模块,其第一端通过第一分压电阻R1连接至所述稳压模块的输出端,所述开关模块的第二端通过第二分压电阻R2连接至所述稳压模块的输出端,所述开关模块的第三端通过第三分压电阻R3接地,所述开关模块的第一端和第三端之间导通或第二端与第三端之间导通;
MCU控制模块,其电源端连接至所述稳压模块的输出端,所述MCU控制模块的输入端接收外部的控制信号,根据外部的控制信号输出脉冲控制信号;
三极管,其基极连接至所述MCU控制模块的输出端,所述三极管的发射极接地,所述三极管的集电极连接至所述开关模块的第三端;以及
至少一个LED驱动模块,每一个LED驱动模块的电源端连接至所述电源模块的输出端,每一个LED驱动模块的输入端连接至所述三极管的集电极与所述开关模块的第三端连接的连接端;每一个LED驱动模块的输出端连接LED单元;
当所述LED驱动模块输入端的电平大于或等于设定的阈值时,所述LED驱动模块输出恒流控制信号对所述LED单元进行恒流控制;当所述LED驱动模块的输入端的电平小于设定的阈值时,所述LED驱动模块关闭恒流输出,所述MCU控制模块输出的脉冲控制信号控制LED单元以设定的频率闪烁。
更进一步地,所述开关模块包括:双刀双掷开关,其第一端1通过第一分压电阻R1连接至所述稳压模块的输出端,所述双刀双掷开的第二端2通过第二分压电阻R2连接至所述稳压模块的输出端,所述双刀双掷开的第三端3通过第三分压电阻R3接地,所述双刀双掷开的第四端4接地,所述双刀双掷开的第五端5和第六端6分别连接至所述电源模块的输出端负极;当所述双刀双掷开关向左旋时,第三端与第一端接通,第四端与第五端接通;当所述双刀双掷开关向右旋时,第三端与第二端接通,第四端与第六端接通。
更进一步地,所述三极管为NPN型三极管。
更进一步地,所述LED驱动模块包括:采样电阻、二极管D3、电感L5以及恒流单元所述采样电阻的一端连接至所述电源模块的输出端,所述采样电阻的另一端连接至所述恒流单元的电流采样端,所述采样电阻的另一端连接至LED单元的正极;所述二极管的阴极连接至所述电源模块的输出端,所述二极管的阳极连接至所述恒流单元的恒流调节PWM控制端;所述电感的一端连接至所述LED单元的负极,所述电感的另一端连接至所述恒流单元的恒流调节PWM控制端;所述恒流单元的电源端连接至所述电源模块的输出端,所述恒流单元的地端接地,所述恒流单元的模拟电平采样端连接至所述三极管的第二端与所述开关模块的第三端连接的连接端。
更进一步地,所述LED单元包括:多个串联或者并联的LED灯。
本发明实施例的另一目的还在于提供一种LED装置,所述LED装置包括上述LED控制电路以及与每一个LED驱动模块连接的LED单元。
本发明提供的LED控制电路采用开关模块实现恒流控制与闪烁控制之间的切换,通过MCU控制模块输出固定脉冲宽度的控制信号,实现LED单元的闪烁控制;同时采用LED驱动模块对LED单元的工作电流进行实时调整,以达到恒流控制的目的。
附图说明
图1是现有技术1提供的LED驱动控制电路的电路图;
图2是现有技术2提供的LED驱动控制电路的电路图;
图3是本发明实施例提供的LED控制电路的电路图;
图4是本发明实施例提供的LED控制电路中MCU控制模块输出的矩形波形示意图;
图5是本发明实施例提供的LED装置的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的LED控制电路采用开关模块实现恒流控制与闪烁控制之间的切换,通过MCU控制模块输出固定脉冲宽度的控制信号,实现LED单元的闪烁控制;同时采用LED驱动模块对LED单元的工作电流进行实时调整,以达到恒流控制的目的。
图3示出了本发明实施例提供的LED控制电路的电路图,为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分,详述如下。
LED控制电路包括:电源模块20、稳压模块21、开关模块22、MCU控制模块23、三极管Q以及LED驱动模块24;其中稳压模块21的输入端连接至电源模块的输出端,将电源模块输出的电压进行稳压后输出;开关模块22的第一端通过第一分压电阻R1连接至稳压模块21的输出端,开关模块22的第二端通过第二分压电阻R2连接至稳压模块21的输出端,开关模块22的第三端通过第三分压电阻R3接地,开关模块22的第一端和第三端之间导通或第二端与第三端之间导通;MCU控制模块23的电源端连接至稳压模块21的输出端,MCU控制模块23的输入端接收外部的控制信号,根据外部的控制信号输出脉冲控制信号;三极管Q的基极连接至MCU控制模块23的输出端,三极管Q的发射极接地,三极管Q的集电极连接至开关模块23的第三端;LED驱动模块24电源端连接至电源模块20的输出端,LED驱动模块24的输入端连接至三极管Q的集电极与开关模块22的第三端连接的连接端S1。LED驱动模块24的输出端连接LED单元30;当LED驱动模块24输入端的电平大于或等于设定的阈值时,LED驱动模块24输出恒流控制信号对LED单元30进行恒流控制;当LED驱动模块24的输入端的电平小于设定的阈值时,LED驱动模块24关闭恒流输出,MCU控制模块23输出的脉冲控制信号控制LED单元以设定的频率闪烁。
在本发明实施例中,开关模块22包括:双刀双掷开关K1,其包括6个接线端,第一端1通过第一分压电阻R1连接至稳压模块21的输出端,双刀双掷开关K1的第二端2通过第二分压电阻R2连接至稳压模块21的输出端,双刀双掷开关K1的第三端3通过第三分压电阻R3接地,双刀双掷开关K1的第四端4接地,双刀双掷开关K1的第五端5和第六端6分别连接至电源模块20的输出端负极;当双刀双掷开关K1向左旋时,第三端3与第一端1接通,第四端4与第五端5接通;当双刀双掷开关K1向右旋时,第三端3与第二端2接通,第四端4与第六端6接通。采用双刀双掷开关K1,在待机状态时,双刀双掷开关K1的第四端4与第五端5不接通,第四端4与第六端6也不接通,这样就避免了漏电流的产生,大大延长了待机时间。
在本发明实施例中,三极管Q可以采用MOS管等其他开关元器件代替。
在本发明实施例中,LED驱动模块24包括:采样电阻Rsense、二极管D3、电感L5以及恒流单元U;其中,采样电阻Rsense的一端连接至电源模块20的输出端正极,采样电阻Rsense的另一端连接至恒流单元U的电流采样端Isense,采样电阻Rsense的另一端连接至LED单元30的正极;二极管D3的阴极连接至电源模块20的输出端正极,二极管D3的阳极连接至恒流单元U的恒流调节PWM控制端LX,电感L5的一端连接至LED单元30的负极,电感L5的另一端连接至恒流单元U的恒流调节PWM控制端LX,恒流单元U的电源端Vin连接至电源模块20的输出端,恒流单元U的地端GND接地,恒流单元U的模拟电平输入端ADJ连接至三极管Q的集电极与开关模块22的第三端连接的连接端S1。
在本发明实施例中,LED单元30可以由多个LED灯串联或者并联组成,一般取4-8个LED灯串联组成一个LED单元30。
本发明实施例提供的LED控制电路利用双刀双掷开关K1控制主电路的通断,同时进行电路输出选择;利用MCU控制模块23控制电流以固定频率和脉冲宽度进行通断,从而达到控制LED灯闪烁的效果;利用带有AD模拟输入电压信号接口的恒流芯片U调整输出电流大小从而实现恒流控制。
为了更进一步地说明本发明实施例提供的LED控制电路,现结合图3详述其工作原理如下;为了便于说明,开关模块22采用双刀双掷开关K1,三极管Q采用NPN型三极管Q。
电源模块20输出的DC电源经过5V的稳压模块21稳压后为MCU控制模块23供电,同时为第一分压电阻R1,第二分压电阻R2以及第三分压电阻R3提供一个稳定的电压,当双刀双掷开关K1左旋时,K1的第三端3与第一端1接通,K1的第四端4与第五端5接通,即第一分压电阻R1和第三分压电阻R3组成分压回路,电源模块20的输出端负极接地,电源接通;整个LED控制电路开始工作,MCU控制模块23输出一个具有一定占空比的矩形波,该矩形波的波形示意图如图4所示:当矩形波处于0~t1时,MCU控制模块23输出高电平信号,三极管Q导通,三极管Q的集电极被拉到地,第三分压电阻R3被短路,输入到恒流单元U的ADJ脚的电平为0,LED驱动模块24关闭,LED单元30不工作;当矩形波处于t1~t2时,MCU控制模块23输出低电平信号,三极管Q不导通,输入到恒流单元U的ADJ脚的电平为Vadj=5×[R1/(R1+R3))],恒流单元U根据输入的电压值进行自动输出电流大小,设此电流值为Iout=(Vadj/1.25)×(0.1/Rsense),则LED控制电路处于工作状态,输出的工作电流I1的频率由MCU控制模块23控制,占空比为(t2-t1)/t2。
当双刀双掷开关K1右旋时,K1的第三端3与第二端2接通,K1的第四端4与第六端6接通,即第二分压电阻R2和第三分压电阻R3组成分压回路,电源模块20的输出端负极接地,电源接通;LED控制电路开始工作;输入到恒流单元U的ADJ脚的电平为Vadj=5×[R2/(R2+R3))],恒流单元U根据输入的电压值进行自动输出电流大小,设此电流值为Iout=(Vadj/1.25)×(0.1/Rsense),则LED控制电路处于工作状态,输出的工作电流Iout的频率由MCU控制模块23控制,占空比为(t2-t1)/t2。通过调节电阻就可以实现控制恒流单元U输出电流的大小Iout。
通过恒流单元U对LED单元30进行恒流控制,其输出的恒定电流可以由下式计算:Iout=(Vadj/1.25)×(0.1/Rsense),通过恒流单元U的模拟电平采样端ADJ脚的电平和电阻Rsense的阻值来共同设定恒定电流的大小;而当ADJ脚的输入电平低于0.2V时,恒流单元U关闭输出;此时通过MCU控制模块23输出的脉冲控制信号来设定LED单元30的闪烁频率和脉冲宽度,LED单元30闪烁时(LED灯亮起时)的最大恒流值则由恒流单元U的模拟电平采样端ADJ脚的电平大小来控制。
在本发明实施例中,恒流单元U可以采用型号为ZXLD1362的LED恒流控制芯片,该芯片的ADJ脚的电平稳定,电压精度可以控制在1%以内,使得该芯片能够稳定处理恒流;同时恒流单元U的设计恒流精度可以达到2%以内;这样整个电路抗干扰强、电流抖动较小,可实现精确控制恒流。
在本发明实施例中,当LED控制电路需要驱动更多的大功率LED时,LED装置可以采用图5所示的方式并联n个A1模块,只要输入的电源电压比输出并联A1模块的电压高,电源电流能够提供输出的总电流在恒流单元U允许的电压和电流值下,理论上可以并列无穷多大功率LED;其中A1模块包括LED单元以及与LED单元连接的LED驱动模块,n为大于等于2的正整数;LED驱动模块的具体电路以及工作原理在前面已经描述,在此不再赘述。
本发明提供的LED控制电路采用开关模块实现恒流控制与闪烁控制之间的切换,通过MCU控制模块输出固定脉冲宽度的控制信号,实现LED单元的闪烁控制;同时采用LED驱动模块对LED单元的工作电流进行实时调整,以达到恒流控制的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种LED控制电路,其特征在于,所述LED控制电路包括:
电源模块;
稳压模块,其输入端连接至所述电源模块的输出端,将所述电源模块输出的电压进行稳压后输出;
开关模块,其第一端通过第一分压电阻(R1)连接至所述稳压模块的输出端,所述开关模块的第二端通过第二分压电阻(R2)连接至所述稳压模块的输出端,所述开关模块的第三端通过第三分压电阻(R3)接地,所述开关模块的第一端和第三端之间导通或第二端与第三端之间导通;
MCU控制模块,其电源端连接至所述稳压模块的输出端,所述MCU控制模块的输入端接收外部的控制信号,根据外部的控制信号输出脉冲控制信号;
三极管,其基极连接至所述MCU控制模块的输出端,所述三极管的发射极接地,所述三极管的集电极连接至所述开关模块的第三端;以及
至少一个LED驱动模块,每一个LED驱动模块的电源端连接至所述电源模块的输出端,每一个LED驱动模块的输入端连接至所述三极管的集电极与所述开关模块的第三端连接的连接端;每一个LED驱动模块的输出端连接LED单元;
当所述LED驱动模块输入端的电平大于或等于设定的阈值时,所述LED驱动模块输出恒流控制信号对所述LED单元进行恒流控制;当所述LED驱动模块的输入端的电平小于设定的阈值时,所述LED驱动模块关闭恒流输出,所述MCU控制模块输出的脉冲控制信号控制LED单元以设定的频率闪烁。
2.如权利要求1所述的LED控制电路,其特征在于,所述开关模块包括:
双刀双掷开关,其第一端(1)通过第一分压电阻R1连接至所述稳压模块的输出端,所述双刀双掷开关的第二端(2)通过第二分压电阻R2连接至所述稳压模块的输出端,所述双刀双掷开关的第三端(3)通过第三分压电阻R3接地,所述双刀双掷开关的第四端(4)接地,所述双刀双掷开关的第五端(5)和第六端(6)分别连接至所述电源模块的输出端负极;
当所述双刀双掷开关向左旋时,第三端(3)与第一端(1)接通,第四端(4)与第五端(5)接通;
当所述双刀双掷开关向右旋时,第三端(3)与第二端(2)接通,第四端(4)与第六端(6)接通。
3.如权利要求1所述的LED控制电路,其特征在于,所述三极管为NPN型三极管。
4.如权利要求1所述的LED控制电路,其特征在于,所述LED驱动模块包括:
采样电阻、二极管D3、电感L5以及恒流单元;
所述采样电阻的一端连接至所述电源模块的输出端,所述采样电阻的另一端连接至所述恒流单元的电流采样端,所述采样电阻的另一端连接至LED单元的正极;
所述二极管的阴极连接至所述电源模块的输出端,所述二极管的阳极连接至所述恒流单元的恒流调节PWM控制端;
所述电感的一端连接至所述LED单元的负极,所述电感的另一端连接至所述恒流单元的恒流调节PWM控制端;
所述恒流单元的电源端连接至所述电源模块的输出端,所述恒流单元的地端接地,恒流单元的模拟电平采样端连接至所述三极管的第二端与所述开关模块的第三端连接的连接端。
5.如权利要求1所述的LED控制电路,其特征在于,所述LED单元包括:多个串联或者并联的LED灯。
6.一种LED装置,其特征在于,所述LED装置包括权利要求1-5任一项所述的LED控制电路以及与每一个LED驱动模块连接的LED单元。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131023 Termination date: 20181125 |