CN117915512A - 一种网络状分布可动态调节led亮度电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车车灯控制技术领域，具体涉及一种网络状分布可动态调节LED亮度电路及控制方法，包括：呈网格状排布的若干LED；每一行LED的正极连接有对应的MOS模块；每一列LED的负极连接有对应的电流源发生器；MOS模块和电流源发生器均连接控制模块；通过控制模块向MOS模块发送APWM信号，通过控制模块向电流源发生器发送BPWM信号，以控制相应LED点亮；实现了为每颗LED定制亮度的方案，某些车灯光型严格并难以实现时，可以帮助调节不同位置处的LED的亮度，减少外部结构件的修改，当需要增加LED数量但原有电路不易变动时，利用MCU上冗余的引脚提供的PWM信号即可叠加更多LED，大大降低了整灯电路设计成本，同时满足了多样化车灯需求，实现容易，适用于市场上绝大多数车型。

Description

一种网络状分布可动态调节LED亮度电路及控制方法

技术领域

本发明属于汽车车灯控制技术领域，具体涉及一种网络状分布可动态调节LED亮度电路及控制方法。

背景技术

随着汽车高速发展，市面上的车灯已不再局限于固定状态的灯光，而是呈现越来越丰富的动画和视觉效果，在满足车规要求的前提下，前大灯、日行灯、转向灯、位置灯均在往动态效果的趋势发展。市面上虽已出现集成芯片专门用于管理LED的亮度，但单一芯片的应用领域狭窄，可变换的LED连接方式少，芯片引脚数量局限LED数量，若需要单颗调光，一般一颗有38个引脚的芯片最多只能同时控制24颗LED，而大多数情况下MCU有大量IO口闲置不用，若采用本专利提供的网络状分布LED方案，同时驱动24颗LED只需10个MCU引脚提供的PWM信号就可实现单颗LED调光。

因此，基于上述技术问题需要设计一种新的网络状分布可动态调节LED亮度电路及控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种网络状分布可动态调节LED亮度电路及控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种网络状分布的可动态调节LED亮度的电路，包括：

呈网格状排布的若干LED；

每一行LED的正极连接有对应的MOS模块；

每一列LED的负极连接有对应的电流源发生器；

MOS模块和电流源发生器均连接控制模块；

通过控制模块向MOS模块发送APWM信号，通过控制模块向电流源发生器发送BPWM信号，以控制相应LED点亮。

进一步，通过增加BPWM信号和对应的电流源发生器，以增加驱动的LED数量。

进一步，所述MOS模块包括一颗N通道MOSFET和一颗P通道MOSFET。

进一步，P通道MOSFET的源级连接LED的供电电源；

P通道MOSFET的漏极连接N通道MOSFET的漏极；

P通道MOSFET的栅极连接N通道MOSFET的栅极；

N通道MOSFET的源极接地；

P通道MOSFET的栅极和N通道MOSFET的栅极连接控制模块的相应引脚。

进一步，所述电流源发生器包括两个PNP三极管。

进一步，两个PNP三极管的基极连接；

一个PNP三极管的集电极连接控制模块的相应引脚。

进一步，通过向LED的阳极提供APWM信号，向LED的阴极提供BPWM信号，使得LED的阳极为高电平，阴极为低电平，使得LED点亮。

进一步，APWM的周期和占空比是固定的和相同的。

进一步，BPWM采用不固定的周期和占空比。

另一方面，本发明还提供一种上述网络状分布的可动态调节LED亮度的电路采用的控制方法，包括：

通过控制模块向MOS模块发送APWM信号，通过控制模块向电流源发生器发送BPWM信号，以控制相应LED点亮。

本发明的有益效果是，本发明通过呈网格状排布的若干LED；每一行LED的正极连接有对应的MOS模块；每一列LED的负极连接有对应的电流源发生器；MOS模块和电流源发生器均连接控制模块；通过控制模块向MOS模块发送APWM信号，通过控制模块向电流源发生器发送BPWM信号，以控制相应LED点亮；实现了为每颗LED定制亮度的方案，某些车灯光型严格并难以实现时，可以帮助调节不同位置处的LED的亮度，减少外部结构件的修改，当需要增加LED数量但原有电路不易变动时，利用MCU上冗余的引脚提供的PWM信号即可叠加更多LED，大大降低了整灯电路设计成本，同时满足了多样化车灯需求，实现容易，适用于市场上绝大多数车型。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明的一种网络状分布的可动态调节LED亮度的电路的电路图；

图2是本发明的网络状分布LED各个驱动产生的PWM信号示意图；

图3是本发明的LED数量增加后的电路图；

图4是本发明的LED点亮流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1至图4所示，本实施例1提供了一种网络状分布的可动态调节LED亮度的电路，包括：呈网格状排布的若干LED；每一行LED的正极连接有对应的MOS模块；每一列LED的负极连接有对应的电流源发生器；MOS模块和电流源发生器均连接控制模块；通过控制模块向MOS模块发送APWM信号，通过控制模块向电流源发生器发送BPWM信号，以控制相应LED点亮；实现了为每颗LED定制亮度的方案，某些车灯光型严格并难以实现时，可以帮助调节不同位置处的LED的亮度，减少外部结构件的修改，当需要增加LED数量但原有电路不易变动时，利用MCU上冗余的引脚提供的PWM信号即可叠加更多LED，大大降低了整灯电路设计成本，同时满足了多样化车灯需求，实现容易，适用于市场上绝大多数车型，适用于多种具有动态要求的车灯电路中，如日行灯常常需要具备迎宾或闭锁动态效果，转向灯需要流水效果，位置灯需要显示图案效果等情况。PWM是指脉冲宽度调制，也是一种方波信号，高电平时间与低电平时间之和是PWM的周期，高电平的时间与整个周期时间的比例是PWM的占空比，一般来说，占空比越大，LED的亮度越亮，占空比越小，LED的亮度越暗。在车灯***中，PWM是一种既通用又方便的调光方式，相比于模拟调光，PWM调光不会影响LED的光色，从而达到更好的视觉效果，基于这一调光方式，将LED网络状排列后，对每颗LED进行分时PWM驱动，当LED正极(阳极)PWM波形是高电平且负极(阴极)PWM波形是低电平时，LED才能被点亮，当LED正极PWM波形与负极PWM波形处于相同电平时，LED不会被点亮，通过这一原理设计电路方案，实现车灯的不同亮度与动态效果。以MCU冗余的输出引脚为LED电路提供PWM信号，通过软件调节MCU每个输出引脚上的PWM周期和占空比，从而控制PWM输出引脚外与之相接的MOS管的开和关，进而调节被MOS管控制的LED的亮和灭。PWM调光是基于人眼对亮度闪烁不够敏感的特性，使负载LED时亮时暗，如果亮暗的频率超过100HZ，人眼看到的就是平均亮度，而不是LED的闪烁，PWM调光通过调整亮和暗的时间比例实现调整亮度，只需要合理配置MCU的引脚，使其保持一定的频率和相位输出PWM高低电平。

在本实施例中，整个电路选用低成本普通车规级MOSFET(PMOS和NMOS)、三极管、电阻电容等元件，当MCU(控制模块)产生一个负脉冲给PMOS时(APWM是低电平)，LED阳极极出现正脉冲，同时MCU的另一个引脚产生一个正脉冲给NMOS(BPWM为高电平)，为LED的阴极提供负脉冲，此时LED就会被点亮，负脉冲的时间长短直接决定了LED的占空比，从而动态调节LED亮度。

在本实施例中，通过增加BPWM信号和对应的电流源发生器，以增加驱动的LED数量；对于在已有车灯方案的情况下，想要增加更多可调光LED而不想改变原有电路方案，可以增加一路电流源，即增加一路电流源发生器以驱动对应数量的LED，不仅对原有电路没有影响，还能灵活变换车灯功能和动态效果，实施方便，操作简易。

在本实施例中，所述MOS模块包括一颗N通道MOSFET和一颗P通道MOSFET。

在本实施例中，P通道MOSFET的源级连接LED的供电电源；P通道MOSFET的漏极连接N通道MOSFET的漏极；P通道MOSFET的栅极连接N通道MOSFET的栅极；N通道MOSFET的源极接地；P通道MOSFET的栅极和N通道MOSFET的栅极连接控制模块的相应引脚；通过两个MOS管可以控制LED阳极的电平，便于后续控制LED的点亮，完成LED的点亮需求。

在本实施例中，以一组四个LED为例举例说明电路的具体连接方式；电路连接方式是每一行LED的正极相连，每一列LED的负极相连，如图1中LED1、LED2、LED3、LED4的阴极相连，LED呈网格状排列，而控制每一行LED正极的MOS是由两颗MOS管构成，分别是一颗N通道MOSFET和一颗P通道MOSFET，P通道MOSFET的源级连接LED的供电电源，漏极连接N通道MOSFET的漏极，栅极连接N通道MOSFET的栅极，N通道MOSFET的源极接地，如图1中Q1与Q2的连接，每一个LED均设置有对应的N通道MOSFET和P通道MOSFET；控制每一列LED负极的是一个电流源发生器，由两个PNP三极管构成，如图1中的DQ1和DQ2的连接；当需要增加控制的LED数量时，仅需要增加一路BPWM2信号和电流源发生器(由DQ4和DQ5两颗NPN三极管组成)就可以多调光4颗LED，如图3所示，以此类推，每增加一路BPWM信号和电流源发生器，就可以多驱动4颗LED，每颗LED独立调光，互不干扰，且所占用的MCU引脚数较通常使用的线性驱动芯片更少，还可以根据实际需求改变一部分电阻值得到不同的电流值，以满足不同位置车灯亮度的要求。

控制LED点亮是对PWM的时序进行排列，对于每一行的LED，如图1中的LED1、LED2、LED3、LED4，APWM1驱动LED1的阳极，APWM2驱动LED2的阳极，APWM3驱动LED3的阳极，APWM4驱动LED4的阳极，对APWM1、APWM2、APWM3、APWM4进行分时供电，当APWM1是低电平时，Q1导通，Vb是高电平，即LED1阳极高电平，当APWM2是低电平时，Q3导通，Vd是高电平，即LED2阳极高电平，当APWM3是低电平时，Q5导通，Vf是高电平，即LED3阳极高电平，当APWM4是低电平时，Q7导通，Vi是高电平，即LED4阳极高电平，当BPWM1为高电平时，DQ3被打开，Vj位置是低电平，如图2所示，同一时间段，当Vb是高电平且Vj是低电平时，LED1被点亮，当Vd是高电平且Vj是低电平时，LED2被点亮，当Vf是高电平且Vj是低电平时，LED3被点亮，当Vi是高电平且Vj是低电平时，LED4被点亮，需要注意的是，APWM的周期和占空比一般是固定的和相同的，但相位是不同的，BPWM的周期和占空比是不固定的，并且是可以通过软件改变的，以满足不同LED的调光要求。

在本实施例中，所述电流源发生器包括两个PNP三极管；电流源发生器是一种由两个PNP三极管组成的电流镜像电路，它可以将参考电流精确的等比例复制成为一个或多个输出电流，简单的两个晶体管电流镜主要是依靠两个大小相同，在相同温度下具有相同的Vbe的晶体管具有相同的漏极或集电极电流来实现的，电流镜像电路具有无论在何种复杂条件下输出电流都能保持恒定不变的优点，电路成本低，实现方便。

在本实施例中，两个PNP三极管的基极连接；一个PNP三极管的集电极连接控制模块的相应引脚。

在本实施例中，通过向LED的阳极提供APWM信号，向LED的阴极提供BPWM信号，使得LED的阳极为高电平，阴极为低电平，使得LED点亮。

在本实施例中，APWM的周期和占空比是固定的和相同的。

在本实施例中，BPWM采用不固定的周期和占空比，可以实现LED的亮度调节。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例2提供一种实施例1中网络状分布的可动态调节LED亮度的电路采用的控制方法，包括：通过控制模块向MOS模块发送APWM信号，通过控制模块向电流源发生器发送BPWM信号，以控制相应LED点亮。

综上所述，本发明通过呈网格状排布的若干LED；每一行LED的正极连接有对应的MOS模块；每一列LED的负极连接有对应的电流源发生器；MOS模块和电流源发生器均连接控制模块；通过控制模块向MOS模块发送APWM信号，通过控制模块向电流源发生器发送BPWM信号，以控制相应LED点亮；实现了为每颗LED定制亮度的方案，某些车灯光型严格并难以实现时，可以帮助调节不同位置处的LED的亮度，减少外部结构件的修改，当需要增加LED数量但原有电路不易变动时，利用MCU上冗余的引脚提供的PWM信号即可叠加更多LED，大大降低了整灯电路设计成本，同时满足了多样化车灯需求，实现容易，适用于市场上绝大多数车型。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种网络状分布的可动态调节LED亮度的电路，其特征在于，包括：

呈网格状排布的若干LED；

每一行LED的正极连接有对应的MOS模块；

每一列LED的负极连接有对应的电流源发生器；

MOS模块和电流源发生器均连接控制模块；

通过控制模块向MOS模块发送APWM信号，通过控制模块向电流源发生器发送BPWM信号，以控制相应LED点亮。

2.如权利要求1所述的网络状分布的可动态调节LED亮度的电路，其特征在于：

通过增加BPWM信号和对应的电流源发生器，以增加驱动的LED数量。

3.如权利要求2所述的网络状分布的可动态调节LED亮度的电路，其特征在于：

所述MOS模块包括一颗N通道MOSFET和一颗P通道MOSFET。

4.如权利要求3所述的网络状分布的可动态调节LED亮度的电路，其特征在于：

P通道MOSFET的源级连接LED的供电电源；

P通道MOSFET的漏极连接N通道MOSFET的漏极；

P通道MOSFET的栅极连接N通道MOSFET的栅极；

N通道MOSFET的源极接地；

P通道MOSFET的栅极和N通道MOSFET的栅极连接控制模块的相应引脚。

5.如权利要求4所述的网络状分布的可动态调节LED亮度的电路，其特征在于：

所述电流源发生器包括两个PNP三极管。

6.如权利要求5所述的网络状分布的可动态调节LED亮度的电路，其特征在于：

两个PNP三极管的基极连接；

一个PNP三极管的集电极连接控制模块的相应引脚。

7.如权利要求6所述的网络状分布的可动态调节LED亮度的电路，其特征在于：

通过向LED的阳极提供APWM信号，向LED的阴极提供BPWM信号，使得LED的阳极为高电平，阴极为低电平，使得LED点亮。

8.如权利要求7所述的网络状分布的可动态调节LED亮度的电路，其特征在于：

APWM的周期和占空比是固定的和相同的。

9.如权利要求8所述的网络状分布的可动态调节LED亮度的电路，其特征在于：

BPWM采用不固定的周期和占空比。

10.一种如权利要求1所述网络状分布的可动态调节LED亮度的电路采用的控制方法，其特征在于，包括：

通过控制模块向MOS模块发送APWM信号，通过控制模块向电流源发生器发送BPWM信号，以控制相应LED点亮。