CN207219123U - 一种太阳能光控升压led功能电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种太阳能光控升压LED功能电路，在现有的升压电路中增设了包括太阳能充电控制电路、电池低电量关断电路、低电压保护电路、OSC电路及功能电路；在现有的升压电路里引入太阳能光控及LED功能电路。通过太阳能充电控制电路来实现太阳能充电管理，通过OSC电路及电池低电量关断电路、低电压保护电路及功能电路实现LED功能控制，从而大大的减少***应用成本。本实用新型有效地避免了电池电量不足时LED闪烁问题，并提供了光控升压控制LED功能的解决方法。

Description

一种太阳能光控升压LED功能电路

技术领域

本实用新型属于照明电路技术领域，涉及一种太阳能光控升压LED功能电路。

背景技术

在当前提倡绿色生活的大环境下，公园、广场、户外广告灯等户外照明应用开始普遍采用太阳能补充能源及控制方式，不仅能充分利用当前的可持续能源，同时也大大节省了传统能源的消耗、降低了污染的排放。由于在实际应用中LED灯串工作时常常需要供电大于LED灯的导通电压，这就要求在使用太阳能电池供电时提供升压功能。

市场上广泛应用具有升压功能的LED控制器电路形式主要包括：恒流控制电路、恒压控制电路、PWM(脉宽调制)控制电路等。恒流控制电路与恒压控制电路常因为内部构造复杂，***管脚多且在太阳能充电及控制时需要一些其他的元器件来进行配合使用，这样无形中增加了成本，因此这两种电路工作方式常应用于早期的LED控制，其在太阳能电路应用市场上已经越来越少。

实际应用时有些客户常常会有其他的需求，比如有些客户要求接LED灯，单纯起到照明的作用；有些客户要求不同的LED效果，比如渐明渐暗、跑马灯、单闪对闪等功能。因此对于设计者而言不但要满足负载要求，还要提供一些可选择的LED灯效果。

在使用电池升压控制LED灯时，随着电池的使用，其电量越来越少，LED灯越来越暗。当电池电量下降到一定值后，LED灯关断，但随着输出LED灯关断电池由于过度放电进行回调，此时LED灯又开始工作。这就会造成在电池电量较低后，LED灯不停闪烁。

传统的太阳能光控升压LED功能电路，常常通过一颗升压芯片、功能控制芯片、太阳能充电控制以及LED驱动控制电路构成，这就使得客户在实际应用过程中增加了PCB板面积及***管子的数量，大大的增加了实际使用的成本。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种能够有效避免当电池电量不足LED灯光闪烁，并集升压、光控及功能控制为一体的太阳能光控升压LED功能电路，解决具有相同功能的电路所需大量的***电路，减少应用成本，同时也避免因***电路复杂所引起的干扰等问题。

为了达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种太阳能光控升压LED功能电路，包括芯片内部电路和***电路；芯片内部电路包括升压电路、太阳能充电控制电路、电池低电量关断电路、低电压保护电路、OSC电路及功能电路，芯片内部电路对外信号端包括LX、BAT、SOL、Key、vdd、gnd、L2、L1；***电路包括电感L、开关按键K、太阳能板solar、输入电容Cin、输出电容Cout、负载RL及输出LED，电感L连接在信号端LX与BAT之间，开关按键K连接在信号端Key与地之间，太阳能板solar连接在信号端SOL与地之间，输入电容Cin连接在信号端BAT与地之间，输出电容Cout、负载RL连接在信号端vdd与地之间，输出LED连接在信号端L2与L1之间；信号LX、控制信号CTL及使能信号EN1经升压电路产生输出及内部供电电压vdd，信号BAT及SOL经太阳能充电控制电路产生使能信号EN1，电池低电量关断电路检测BAT电压产生控制信号CTL，使能信号EN1经低电压保护电路产生使能信号EN2，OSC电路及使能信号EN1及EN2控制功能电路，功能电路使信号L1及L2输出功能效果。

所述开关按键K为轻触开关，每按键一次切换一次功能。

所述电池低电量关断电路包括电阻R4、R5、R6及NMOS管MN3，电阻R5的一端接电池供电信号端BAT，另一端接电阻R6的一端及NMOS管MN3的栅极，电阻R6的另一端接地，NMOS管MN3的源极接地，漏极与电阻R4的一端接到输出信号CTL，电阻R4的另一端接芯片内部供电信号端vdd。

所述低电压保护电路包括电阻R11、R12、R13、NMOS管MN4及PMOS管MP4，PMOS管MP4的源极接芯片内部供电信号端vdd，栅极接使能信号EN1，漏极与电阻R11的一端相接，电阻R11的另一端与电阻R12的一端接在NMOS管MN4的栅极，电阻R12的另一端接地，NMOS管MN4的源极接地，漏极与电阻R13的一端接输出使能EN2，电阻R13的另一端接芯片内部供电信号端vdd。

所述升压电路的芯片引脚LX接NMOS管MN1与PMOS管MP1的漏极，NMOS管MN1的源极接地，栅极接驱动模块的一端，PMOS管MP1的栅极接驱动模块的一端，驱动模块的另一端接PFM控制模块的一端，PFM控制模块的另两端分别接使能信号EN1和比较器的输出端，比较器的正输入端接电阻R2、R3及NMOS管MN2的源极，负输入端接基准偏置模块的输出端Vref，电阻R3的另一端接地，电阻R2的另一端分别与电阻R1和NMOS管MN2的漏端相连，NMOS管MN2的栅极接CTL信号，电阻R1的另一端与PMOS管MP1的源极接到输出vdd管脚。

所述PFM控制模块还包括PWM控制模块。

所述芯片内部电路集成在一颗芯片里。

所述输出LED为单色LED灯串或是由多种颜色LED组成的LED灯串。

由于采用上述方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型太阳能光控升压LED功能电路提供了一种能够有效解决太阳能充电、升压及LED功能效果灯的方案。该电路能够用于较宽的工作电压范围，在供电电压高于内部设定的最低工作电压时，能够保证输出电压不受供电电压影响，始终维持不变。这就提供了一种恒压输出的模式，同时在太阳能充电时能对关断LED并在充电结束时保持原有LED状态模式。同时芯片采用了低功耗设计，在充电或未接LED状态下保证了电池的使用寿命，从而大大的节约了能源，同时也解决了在电池关断开启过程时LED闪烁的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型中升压电路结构示意图。

图2是本实用新型中电池低电量保护电路结构示意图。

图3是本实用新型中太阳能光控控制升压电路的结构示意图。

图4是本实用新型中太阳能充电电路的结构示意图。

图5是本实用新型中低压保护电路的结构示意图。

图6是本实用新型中LED功能电路的结构示意图。

图7是本实用新型中整体电路的框架示意图。

图8是本实用新型中整体电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，是本实用新型中升压电路结构示意图，采用了PFM控制方式的同步升压电路。如图1所示虚线框为普通的同步升压电路，在本升压电路中加入调节输出电压的MN2和控制升压的使能信号EN1。当使能信号EN1为逻辑低时，此时通过控制PFM control及Driver始终保持MP1栅极为低电平，此时MP1导通，vdd电压随着LX电平变化而变化，达不到升压的效果；当使能信号EN1为逻辑高时，此时PFM control输出信号不受EN1影响，从而太阳能光控使能信号通过信号EN1的逻辑低与逻辑高可控制升压的停止与开始。而MN2的作用则是当低压关断使能CTL为高时，MN2导通，此时vdd电压降低。

MN2未导通时vdd电压为：

MN2导通后vdd电压为：

如图2所示，电池低电量关断电路包括电阻R4、R5、R6及NMOS管MN3，电阻R5的一端接电池供电BAT，另一端接电阻R6及MN3的栅极，电阻R6的另一端接地，MN3的源极接地漏极与电阻R4的一端接到输出信号CTL，电阻R4的一端接芯片内部供电vdd。随着电池在应用过程中电量逐渐减少当电压NMOS管MN3的开启电压后，MN3关断，此时CTL电平为高，将升压电路部分的MN2开启，从而使输出电压vdd降低，进而可以使低压保护电路工作，从而关断LED。

太阳能充电控制电路由图3和图4组成。

如图3所示，随着光照变强当时EN1为高，此时进入太阳能充电模式，升压电路关断；随着光照变弱当时EN1为低，此时结束太阳能充电模式，升压电路继续工作。该电路中通过NMOS管MN0做了一个充电迟滞，从而防止了太阳能充电与放电时所遇到的临界状态。

如图4所示，当时，PMOS管MP2栅极电压为低，此时SOL引脚对BAT进行充电；当时，PMOS管MP2栅极电压为高，此时充电结束。

如图5所示，低压保护电路包括电阻R11、R12、R13、NMOS管MN4及PMOS管MP4，MP4的源极接内部供电vdd，栅极接使能信号EN1，漏极与R11一端相接，电阻R11的另一端与R12的一端接在MN4的栅极，R12的另一端接地，MN4的源极接地，漏极与R13的一端接输出使能EN2，R13的另一端接内部供电vdd。在正常工作模式下，EN1为低，此时PMOS管MP4正常导通，当大于NMOS管MN4时，此时MN4导通，此时输出使能信号EN2为低，对后面的功能电路没有影响；当小于NMOS管MN4时，此时MN4关断，输出使能信号EN2变高，从而关断后面的功能电路从而关断负载LED。这个功能提供了当内部供电即升压电压随着负载变大电压变低时，将LED功能电路关断从而提供一种保护机制。

如图6所示，本实用新型提供了八种LED功能，按键Key内部设有上拉电阻，从而保证在正常工作时Key键为高。当轻触按键按下去后，内部提供下降沿触发，进而切换功能。OSC电路提供固定的振荡频率，可以控制整个LED功能的周期振荡频率。功能电路提供了上电复位控制，内部设定了电路正常工作后LED灯自动亮且工作在第一功能。当电量不足或输出输入电压vdd电量不足时，内部设定的电池低电量保护电路及低压保护电路工作，进而控制功能及升压电路进行保护，从而提供保护机制。

如图7所示，一种太阳能光控升压LED功能电路的整体工作框图，如图8所示是本实用新型的整体结构图。

工作原理：当电池供电BAT电压逐渐升高时，其通过电感L使LX电压逐渐升高，vdd电压随之身高，当时，此时PMOS管MP1导通，vdd电压随之升高，对着vdd电压升高，当此时MP1关断，MN1导通。当MN1导通时，BAT对输入电容Cin充电，而当MN1关断MP1导通时Cin放电并对输出电容Cout充电，当MP1再次关断MN1导通时，Cout放电从而维持vdd电压。电路正常工作后，当光照逐渐变强，SOL电压逐渐升高，当满足上面所提到的条件后，开始对电池进行太阳能充电，此时升压电路停止工作，LED灯也停止工作，直到光照不足继续由电池供电，此时LED灯继续工作。其他电池低电量保护、低压保护及上电复位等功能均在其特有情况下控制整个电路的工作。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本专利。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种太阳能光控升压LED功能电路，包括芯片内部电路和***电路；

芯片内部电路包括升压电路、太阳能充电控制电路、电池低电量关断电路、低电压保护电路、OSC电路及功能电路，芯片内部电路对外信号端包括LX、BAT、SOL、Key、vdd、gnd、L2、L1；

***电路包括电感L、开关按键K、太阳能板solar、输入电容Cin、输出电容Cout、负载RL及输出LED，电感L连接在信号端LX与BAT之间，开关按键K连接在信号端Key与地之间，太阳能板solar连接在信号端SOL与地之间，输入电容Cin连接在信号端BAT与地之间，输出电容Cout、负载RL连接在信号端vdd与地之间，输出LED连接在信号端L2与L1之间；

信号LX、控制信号CTL及使能信号EN1经升压电路产生输出及内部供电电压vdd，信号BAT及SOL经太阳能充电控制电路产生使能信号EN1，电池低电量关断电路检测BAT电压产生控制信号CTL，使能信号EN1经低电压保护电路产生使能信号EN2，OSC电路及使能信号EN1及EN2控制功能电路，功能电路使信号L1及L2输出功能效果。

2.根据权利要求1所述的太阳能光控升压LED功能电路，其特征在于：所述开关按键K为轻触开关，每按键一次切换一次功能。

3.根据权利要求1所述的太阳能光控升压LED功能电路，其特征在于：所述电池低电量关断电路包括电阻R4、R5、R6及NMOS管MN3，电阻R5的一端接电池供电信号端BAT，另一端接电阻R6的一端及NMOS管MN3的栅极，电阻R6的另一端接地，NMOS管MN3的源极接地，漏极与电阻R4的一端接到输出信号CTL，电阻R4的另一端接芯片内部供电信号端vdd。

4.根据权利要求1所述的太阳能光控升压LED功能电路，其特征在于：所述低电压保护电路包括电阻R11、R12、R13、NMOS管MN4及PMOS管MP4，PMOS管MP4的源极接芯片内部供电信号端vdd，栅极接使能信号EN1，漏极与电阻R11的一端相接，电阻R11的另一端与电阻R12的一端接在NMOS管MN4的栅极，电阻R12的另一端接地，NMOS管MN4的源极接地，漏极与电阻R13的一端接输出使能EN2，电阻R13的另一端接芯片内部供电信号端vdd。

5.根据权利要求1所述的太阳能光控升压LED功能电路，其特征在于：所述升压电路的芯片引脚LX接NMOS管MN1与PMOS管MP1的漏极，NMOS管MN1的源极接地，栅极接驱动模块的一端，PMOS管MP1的栅极接驱动模块的一端，驱动模块的另一端接PFM控制模块的一端，PFM控制模块的另两端分别接使能信号EN1和比较器的输出端，比较器的正输入端接电阻R2、R3及NMOS管MN2的源极，负输入端接基准偏置模块的输出端Vref，电阻R3的另一端接地，电阻R2的另一端分别与电阻R1和NMOS管MN2的漏端相连，NMOS管MN2的栅极接CTL信号，电阻R1的另一端与PMOS管MP1的源极接到输出vdd管脚。

6.根据权利要求5所述的太阳能光控升压LED功能电路，其特征在于：所述PFM控制模块还包括PWM控制模块。

7.根据权利要求1所述的太阳能光控升压LED功能电路，其特征在于：所述芯片内部电路集成在一颗芯片里。

8.根据权利要求1所述的太阳能光控升压LED功能电路，其特征在于：所述输出LED为单色LED灯串或是由多种颜色LED组成的LED灯串。