CN102364569B - 一种线性恒流驱动控制电路及其led显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线性恒流驱动控制电路，其用于使若干LED灯工作在恒流状态。该线性恒流驱动控制电路包括用于输出该若干LED灯所需之电压的开关稳压电源电路、用于控制该开关稳压电源电路的输出电压的数字式电位器、用于精确控制该数字式电位器的阻值变化的MCU以及用于控制该若干LED灯使该若干LED灯始终保持在恒流状态的控制电路。该数字式电位器电性连接于该开关稳压电源电路与该MCU之间，该控制电路电性连接于该若干LED灯。所述线性恒流驱动控制电路，提高了控制电压的变化精度和控制电压的稳定性，使得LCD在不同环境下，显示效果的一致性和稳定性更为突出。本发明还提供一种具有该线性恒流驱动控制电路的LED显示器。

Description

一种线性恒流驱动控制电路及其LED显示器

技术领域

本发明涉及应用于航空、航天的LED显示器的控制电路领域，具体涉及一种数字式动态补偿LED降压线性恒流驱动控制电路及具有该线性恒流驱动控制电路的LED显示器。

背景技术

在LED驱动领域，对LED的驱动有升压、降压、集成升压芯片等多种方式。自制升压电路由于串联LED灯数量较多、存在不能拉偏、地弹等缺点，而不被广泛使用；集成升压芯片的方式尚未大量推广。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种数字式动态补偿LED降压线性恒流驱动控制电路及具有该线性恒流驱动控制电路的LED显示器。

本发明是这样实现的，一种线性恒流驱动控制电路，其用于使若干LED灯工作在恒流状态，其包括与该若干LED灯电性连接用于输出该若干LED灯所需之电压的开关稳压电源电路。其中，该线性恒流驱动控制电路还包括用于控制该开关稳压电源电路的输出电压的数字式电位器、用于精确控制该数字式电位器的阻值变化的MCU以及用于控制该若干LED灯使该若干LED灯始终保持在恒流状态的控制电路。该数字式电位器电性连接于该开关稳压电源电路与该MCU之间，该控制电路电性连接于该若干LED灯。

作为上述方案的进一步改进，该数字式电位器为AD5252BR，该AD5252BR的两端（W1、A1）分别与该MCU的两个控制端口（SCL、SDA）电性连接。

作为上述方案的进一步改进，该控制电路包括MOS管、三极管、若干电阻（R2、R3、R4、R5、R6）以及运算放大器，该MOS管的源极经由电阻（R2）电性接地，该MOS管的漏极电性连接至该若干LED灯的阴极，该MOS管的栅极经由电阻（R4）电性连接至该运算放大器的输出端，该运算放大器的同相端接参考电压，该运算放大器的反相端电性连接于该MOS管的源极，该运算放大器的电源端接电源且经由两个电阻（R6、R5）电性连接至该三极管的基极，PWM信号由两个电阻（R6、R5）之间接入，该三极管的集电极与发射极并联在该电阻（R3）的两端，且该三极管的集电极电性连接于该MOS管的栅极。

作为上述方案的进一步改进，该开关稳压电源电路包括开关稳压电源芯片、电容（C1、C2、C3）、电阻、电感以及二极管，该开关稳压电源芯片的输入端（VIN）接收输入电压并经由电容（C1）电性接地，该开关稳压电源芯片的使能端（EN）接该MCU的控制端口，该开关稳压电源芯片的端口（RT）经由电阻电性接地，该开关稳压电源芯片的反馈端（FB）电性连接于该数字式电位器，该开关稳压电源芯片的端口（BOOT）经由电容（C2）电性连接于该开关稳压电源芯片的震荡端（SW），该开关稳压电源芯片的震荡端（SW）还经由电感电性连接至该若干LED等的阳极，该二极管的阴极电性连接于该开关稳压电源芯片的震荡端（SW），该二极管的阳极电性接地，该电容（C3）并联于该二极管。

作为上述方案的进一步改进，该开关稳压电源芯片为LM22677-ADJ芯片。

本发明还涉及一种LED显示器，其包括若干LED灯以及用于使该若干LED灯工作在恒流状态的线性恒流驱动控制电路。该线性恒流驱动控制电路包括与该若干LED灯电性连接用于输出该若干LED灯所需之电压的开关稳压电源电路。其中，该线性恒流驱动控制电路还包括用于控制该开关稳压电源电路的输出电压的数字式电位器、用于精确控制该数字式电位器的阻值变化的MCU以及用于控制该若干LED灯使该若干LED灯始终保持在恒流状态的控制电路。该数字式电位器电性连接于该开关稳压电源电路与该MCU之间，该控制电路电性连接于该若干LED灯。

作为上述方案的进一步改进，该数字式电位器为AD5252BR，该AD5252BR的两端（W1、A1）分别与该MCU的两个控制端口（SCL、SDA）电性连接。

作为上述方案的进一步改进，该控制电路包括MOS管、三极管、若干电阻（R2、R3、R4、R5、R6）以及运算放大器，该MOS管的源极经由电阻（R2）电性接地，该MOS管的漏极电性连接至该若干LED灯的阴极，该MOS管的栅极经由电阻（R4）电性连接至该运算放大器的输出端，该运算放大器的同相端接参考电压，该运算放大器的反相端电性连接于该MOS管的源极，该运算放大器的电源端接电源且经由两个电阻（R6、R5）电性连接至该三极管的基极，PWM信号由两个电阻（R6、R5）之间接入，该三极管的集电极与发射极并联在该电阻（R3）的两端，且该三极管的集电极电性连接于该MOS管的栅极。

作为上述方案的进一步改进，该开关稳压电源电路包括开关稳压电源芯片、电容（C1、C2、C3）、电阻、电感以及二极管，该开关稳压电源芯片的输入端（VIN）接收输入电压并经由电容（C1）电性接地，该开关稳压电源芯片的使能端（EN）接该MCU的控制端口，该开关稳压电源芯片的端口（RT）经由电阻电性接地，该开关稳压电源芯片的反馈端（FB）电性连接于该数字式电位器，该开关稳压电源芯片的端口（BOOT）经由电容（C2）电性连接于该开关稳压电源芯片的震荡端（SW），该开关稳压电源芯片的震荡端（SW）还经由电感电性连接至该若干LED等的阳极，该二极管的阴极电性连接于该开关稳压电源芯片的震荡端（SW），该二极管的阳极电性接地，该电容（C3）并联于该二极管。

作为上述方案的进一步改进，该开关稳压电源芯片为LM22677-ADJ芯片。

作为上述方案的进一步改进，该若干LED灯为多排并联的LED灯串。

本发明提供的线性恒流驱动控制电路及其LED显示器，通过MCU对数字式电位器阻值变化的精确控制，无论在何种条件下，使LED灯始终工作在恒流状态，还通过MOS管Q1、三极管Q2、运算放大器U4和一些阻容元器件来控制LED灯，使LED灯串始终保持在恒流状态，从而维持了LED灯亮度的一致性。本发明提高了LED的灯亮度的均匀性、一致性和可靠性，使得对LCD的显示效果的一致性和稳定性更为突出。

附图说明

图1为本发明较佳实施方式提供的LED显示器的电路结构示意图。

符号说明

LED显示器	100
		LED灯串	D11、D22、D33……、Dnn；……；D1m、D2m、D3m、……、Dnm
开关稳压电源电路	10
		数字式电位器	U2
MCU	U3
		控制电路	20
两端	W1、A1
		控制端口	SCL、SDA
MOS管	Q1
		三极管	Q2
电阻	R1、R2、R3、R4、R5、R6
		运算放大器	U4
开关稳压电源芯片	U1
		电容	C1、C2、C3
电感	L1
		二极管	VD1
引脚	1~7
		使能端	EN
输入端	VIN
		端口	BOOT、RT
反馈端	FB
		震荡端	SW
地端口	GND

。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。

请参阅图1，本发明较佳实施方式提供的一种LED显示器100包括若干LED灯以及用于使该若干LED灯工作在恒流状态的线性恒流驱动控制电路。在本实施方式中，该若干LED灯为多排并联的LED灯串D11、D22、D33……、Dnn；……；D1m、D2m、D3m、……、Dnm。

该线性恒流驱动控制电路包括用于输出该若干LED灯所需之电压的开关稳压电源电路10、用于控制开关稳压电源电路10的输出电压的数字式电位器U2、用于精确控制数字式电位器U2的阻值变化的MCUU3以及用于控制该若干LED灯使该若干LED灯始终保持在恒流状态的控制电路20。数字式电位器U2电性连接于开关稳压电源电路10与MCUU3之间，控制电路20电性连接于该若干LED灯。

在本实施方式中，数字式电位器U2为AD5252BR，该AD5252BR的两端W1、A1分别与MCUU3的两个控制端口SCL、SDA电性连接。

控制电路20包括MOS管Q1；三极管Q2；若干电阻R2、R3、R4、R5、R6；运算放大器U4。MOS管Q1的源极经由电阻R2电性接地，MOS管Q1的漏极电性连接至该若干LED灯的阴极，MOS管Q1的栅极经由电阻R4电性连接至运算放大器U4的输出端。运算放大器U4的同相端接参考电压Vref（其来自MCUU3），运算放大器U4的反相端电性连接于MOS管Q1的源极，运算放大器Q1的电源端接电源且经由两个电阻R6、R5电性连接至三极管Q2的基极，PWM信号（其来自MCUU3）由两个电阻R6、R5之间接入，三极管Q2的集电极与发射极并联在电阻R3的两端，且三极管Q2的集电极电性连接于MOS管Q1的栅极。

开关稳压电源电路10包括开关稳压电源芯片U1；电容C1、C2、C3；电阻R1、电感L1以及二极管VD1。在本实施方式中，二极管VD1为肖特基二极管；开关稳压电源芯片U1为LM22677-ADJ芯片。

开关稳压电源芯片U1的输入端VIN（即引脚2）接收输入电压并经由电容C1电性接地，开关稳压电源芯片U1的使能端EN（即引脚7）接MCUU3的控制端口，开关稳压电源芯片U1的端口RT（即引脚5）经由电阻R1电性接地，开关稳压电源芯片U1的反馈端FB（即引脚6）电性连接于数字式电位器U2，开关稳压电源芯片U1的端口BOOT（即引脚3）经由电容C2电性连接于开关稳压电源芯片U1的震荡端SW（引脚1），开关稳压电源芯片U1的震荡端SW还经由电感L1电性连接至该若干LED等的阳极，开关稳压电源芯片U1的地端口GND（即引脚4）电性连接。二极管VD1的阴极电性连接于开关稳压电源芯片U1的震荡端SW，二极管VD1的阳极电性接地，电容C3并联于二极管VD1。

当MCUU3检测LED灯在不同环境下，通过I2C总线来控制数字式电位器U2（AD5252BR）游标的位置，从而改变AD5252BR的W1和A1两端的电阻值，继而控制开关稳压电源芯片U1（LM22677-ADJ）输出电压Vout，Vout为调整后LED灯所需的电压。MCUU3的I2C控制端口SCL、SDA通过导线分别连接到数字式电位器芯片AD5252BRU1的W1和A1两端，通过I2C接口，可以很精确地控制LED灯所需电压，从而保证了在高温、低温、常温下LED灯由于本身特性所造成的差异。

综上所述，LED显示器的线性恒流驱动控制电路，通过MCU对数字式电位器阻值变化的精确控制，无论在何种条件下，使LED灯始终工作在恒流状态，还通过MOS管Q1、三极管Q2、运算放大器U4和一些阻容元器件来控制LED灯，使LED灯串始终保持在恒流状态，从而维持了LED灯亮度的一致性。本发明提高了LED的灯亮度的均匀性、一致性和可靠性，使得对LCD的显示效果的一致性和稳定性更为突出。

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)

1.一种线性恒流驱动控制电路，其用于使若干LED灯工作在恒流状态，其包括与该若干LED灯电性连接用于输出该若干LED灯所需之电压的开关稳压电源电路，其特征在于，该线性恒流驱动控制电路还包括用于控制该开关稳压电源电路的输出电压的数字式电位器、用于精确控制该数字式电位器的阻值变化的MCU以及用于控制该若干LED灯使该若干LED灯始终保持在恒流状态的控制电路，该数字式电位器电性连接于该开关稳压电源电路与该MCU之间，该控制电路电性连接于该若干LED灯；

该控制电路包括MOS管、三极管、若干电阻R2、R3、R4、R5、R6以及运算放大器，该MOS管的源极经由电阻R2电性接地，该MOS管的漏极电性连接至该若干LED灯的阴极，该MOS管的栅极经由电阻R4电性连接至该运算放大器的输出端，该运算放大器的同相端接参考电压，该运算放大器的反相端电性连接于该MOS管的源极，该运算放大器的电源端接电源且经由两个电阻R6、R5电性连接至该三极管的基极，PWM信号由两个电阻R6、R5之间接入，该三极管的集电极与发射极并联在该电阻R3的两端，且该三极管的集电极电性连接于该MOS管的栅极。

2.如权利要求1所述的线性恒流驱动控制电路，其特征在于，该数字式电位器为AD5252BR，该AD5252BR的两端(W1、A1)分别与该MCU的两个控制端口(SCL、SDA)电性连接。

3.如权利要求1所述的线性恒流驱动控制电路，其特征在于，该开关稳压电源电路包括开关稳压电源芯片、电容C1、C2、C3、电阻、电感以及二极管，该开关稳压电源芯片的输入端(VIN)接收输入电压并经由电容C1电性接地，该开关稳压电源芯片的使能端(EN)接该MCU的控制端口，该开关稳压电源芯片的端口RT经由电阻电性接地，该开关稳压电源芯片的反馈端(FB)电性连接于该数字式电位器，该开关稳压电源芯片的端口BOOT经由电容C2电性连接于该开关稳压电源芯片的震荡端(SW)，该开关稳压电源芯片的震荡端(SW)还经由电感电性连接至该若干LED的阳极，该二极管的阴极电性连接于该开关稳压电源芯片的震荡端(SW)，该二极管的阳极电性接地，该电容C3并联于该二极管。

4.如权利要求3所述的线性恒流驱动控制电路，其特征在于，该开关稳压电源芯片为LM22677-ADJ芯片。

5.一种LED显示器，其包括若干LED灯以及用于使该若干LED灯工作在恒流状态的线性恒流驱动控制电路，该线性恒流驱动控制电路为如权利要求1至4中任意一项所述的线性恒流驱动控制电路。

6.如权利要求5所述的LED显示器，其特征在于，该若干LED灯为多排并联的LED灯串。