CN207491245U - 一种运动鞋led控制芯片电路 - Google Patents

Abstract

一种运动鞋LED控制芯片电路，在芯片本体中集成有：逻辑控制电路、LED闪烁模式选择电路、充电控制电路、电压监测电路、电流监测电路、三只NMOS晶体管和三组恒流源，所述逻辑控制电路的作用是：根据各模块的输入信号进行逻辑分析处理，并设置合理延迟时间，控制两只NMOS晶体管和三组恒流源。其优点是1、单芯片集成方案，***元件少，可靠性高，成本低。2、内置LED恒流源，确保LED灯在不同电压下电流一致以实现亮度一致。3、内置专业锂电池充电管理，确保锂电池充电速度更快更安全。4、无需软件编程，也不存在软件死机问题，闪烁模式全部硬件固化在芯片中。

Description

一种运动鞋LED控制芯片电路

技术领域

本实用新型涉及特殊结构的鞋，涉及LED驱动芯片，尤指一种运动鞋LED控制芯片电路。

背景技术

为保证夜间跑步起到警示和跟踪作用，给运动鞋四周装上可闪烁的指示灯是较好的办法。LED灯以其高亮度，高效率、可控制性强以成为目前的主流光源，利用不同颜色的LED光源加上预设控制电路既可以满足夜间安全警示的要求，又可以为用户提供个性化的灯光闪烁要求。LED光源所需的电能由小型锂电池提供，因此控制线路板上还必须包含确保锂电池工作安全所需的锂电池保护芯片和充放电控制MOS，传统的运动鞋LED灯控制线路原理如图3所示：锂电池B1为点亮LED灯提供所需的电源，IC1为锂电池保护芯片，直接与B1相连。通过检测锂电池电压和电流，控制NMOS晶体管M1和M2导通或关闭以防止锂电池工作于过充电、过放电及过电流状态。IC3为8位通用MCU，不同的LED闪烁方式通过编程内置于MCU的ROM中。通过开关K1用户可选择需要的方式，每次按动开关K1，IC3的IO1脚会检测到由低电平跳变为高电平的上升沿，MCU内置程序会控制输出端口IO2、IO3、IO4输出不同频率和占空比的方波信号，通过导通和关闭NMOS晶体管M3、M4、M5以实现对三组多颗LED串联灯珠R、G、B的点亮或熄灭，从而组合形成不同的闪烁方式和颜色。电阻R3、R4、R5为限流电阻，防止LED灯开通或工作时电流过大。IC3工作时需要稳定的电源电压，因此由电阻R1、二极管D1及芯片IC2组成的稳压线路为IC3提供稳定的工作电压,IC2为低压差线性稳压器芯片，电容C2为电源端滤波电容。当锂电池电量用完时，可通过V+、V-端接入外部电源，电源通过二极管D2和电阻R2为锂电池充电，电阻R2用于设置充电电流。现有技术的这种运动鞋LED控制电路有如下缺点：

1：线路复杂，元器件多，可靠性差且成本高。

2：充电电流仅通过电阻限流，无法确保电池充电安全，对电池寿命不利。

3：仅通过电阻限流，当电池电压变化时，无法实现真正恒流，无法保证不同电压下的亮度一致。

实用新型内容

针对现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种运动鞋LED控制芯片电路。旨在使简化运动鞋LED灯控制电路，使之集成于一块芯片中。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种运动鞋LED控制芯片电路，其特征在于：在芯片本体中集成有：逻辑控制电路、LED闪烁模式选择电路、充电控制电路、电压监测电路、电流监测电路、两只NMOS晶体管、一只PMOS晶体管和三组恒流源，所述逻辑控制电路分别连接LED闪烁模式选择电路的输出端、充电控制电路的第一输入端、电压监测电路的输出端、电流监测电路的输出端、第一NMOS晶体管的栅极、第二NMOS晶体管的栅极和三组恒流源的控制极，所述三组恒流源的输出正极分别外接于外接端口L1、L2、L3，三组恒流源的输出负极、电流监测电路的输入端、第二NMOS晶体管的源极连接并外接V-端口，第一NMOS晶体管的源极和电压监测电路的接地端连接并外接于VSS端口，充电控制电路第二输入端与电压监测电路的输出端连接，电压监测电路的输入端连接第三NMOS晶体管的源极并外接VDD端口，充电控制电路的输出端接第三PMOS晶体管的栅极，第三PMOS晶体管的漏极外接V+端口，LED闪烁模式选择电路的输入端外接IN端口，所述逻辑控制电路1的作用是：根据各模块的输入信号进行逻辑分析处理，并设置合理延迟时间，控制两只NMOS晶体管和三组恒流源。

本实用新型的有益效果是：1、单芯片集成方案，***元件少，可靠性高，成本低。2、内置LED恒流源，确保LED灯在不同电压下工作电流一致从而达到亮度一致。3、内置专业锂电池充电管理，确保锂电池充电速度更快更安全。4、无需软件编程，也不存在软件死机问题，闪烁模式全部硬件固化在芯片中。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

图1是本实用新型电气原理方框图。

图2是本实用新型实施例的运动鞋LED灯控制方案原理图。

图3是现有技术的运动鞋LED灯控制方案原理图。

具体实施方式

参见附图，本实用新型一种运动鞋LED控制芯片电路，其特征在于：在芯片本体中集成有：逻辑控制电路1、LED闪烁模式选择电路2、充电控制电路3、电压监测电路4、电流监测电路5、三只NMOS晶体管M1、M2、M3和三组恒流源I1、I2、I3，所述MCU逻辑控制电路1分别连接LED闪烁模式选择电路2的输出端、充电控制电路3的第一输入端、电压监测电路的输出端4、电流监测电路5的输出端、第一NMOS晶体管M1的栅极、第二NMOS晶体管M2的栅极和三组恒流源I1、I2、I3各自的控制极，所述三组恒流源I1、I2、I3的输出正极分别外接于外接端口L1、L2、L3，三组恒流源I1、I2、I3的输出负极、电流监测电路5的输入端、第二NMOS晶体管M2的源极连接并外接V-端口，第一NMOS晶体管M1的源极和电压监测电路4的接地端连接并外接于VSS端口，充电控制电路3第二输入端与电压监测电路4的输出端连接，电压监测电路4的输入端连接第三PMOS晶体管M3的源极并外接VDD端口，充电控制电路3的输出端接第三PMOS晶体管M3的栅极，第三PMOS晶体管M3的漏极外接V+端口，LED闪烁模式选择电路2的输入端外接IN端口，所述MCU逻辑控制电路1的作用是：根据各模块的输入信号进行逻辑分析处理，并设置合理延迟时间，控制两只NMOS晶体管和三组恒流源。

1：锂电池电压通过VDD、VSS两个端子送入电压检测模块，电压监测模块会实时采样电池电压并与内部预设的基准值进行比较，当发现电池电压过高或过低时，会送出过充电信号或过放电信号给逻辑控制模块进行相关逻辑处理。电流检测模块会通过采样流经NMOS晶体管M1、M2的电流并与内部预设基准值进行比较，当发现电流过大时，会送出过放流信号。所有异常信号在逻辑控制模块内进行延时处理并判定后控制最终输出状态。正常工作时，NMOS晶体管M1、M2均处于导通状态，当发生过充电状态时，逻辑控制模块会关闭NMOS晶体管M2以切断充电回路；当发生过放电或过电流状态时，逻辑控制模块会关闭NMOS晶体管M1以切断放电回路。

2：外部电源通过V+、V-端子输入额定电压，通常为5V，充电控制模块通过控制PMOS晶体管M3处于不同工作状态以控制充电电流和电压。充电控制模块根据电压检测模块送出的电池电压信息，选择预设的三种充电模式：涓流充电、恒流充电、恒压充电，根据不同充电模式控制晶体管M3工作于线性区或饱和区。一般而言，电池电压较低（尤其是电池电压低于过放电阈值）时，先采用涓流充电使电池电压缓慢回升至3V左右，再进行恒流充电，当充至电池电压接近充电截止阈值时，转为恒压充电，此时电池电量已接近饱和（通常为90%左右）。恒压充电模式下充电电流会随电池电压升高而逐渐减小，直至电池充满时电流下降为零。

3：LED灯闪烁方式通过按动开关K1进行选择，K1按键信号通过IN端子送入LED闪烁模式选择模块，按键K1每按动一次，IN端子会接收到一个上升沿信号，根据模块内置的N种闪烁亮灯方式，从1-N按顺序选择，达到最后一种模式N后，如再次按动，会关闭闪灯，闪烁亮度方式重置。闪烁亮灯方式包含其中一组灯珠或多组灯珠常亮及各组灯组按不同频率依次或同时闪烁等。

4：三组LED串联灯组R、G、B分别通过端口L1、L2、L3接入到芯片中并由恒流源I1、I2、I3进行驱动。驱动信号受逻辑处理模块控制，逻辑处理模块通过接收LED闪烁模式选择模块送入的闪烁方案，进行相应的逻辑处理后控制恒流源导通或关闭以实现最终的LED灯闪烁。

如本领域技术人员所知，NMOS晶体管M1、M2、PMOS晶体管M3等亦可外置，本专利不再一一赘述。

本实用新型将原电池保护芯片、低压差线性稳压芯片、通用MCU芯片及其***元件集成为一颗芯片，这样既解决了线路复杂，成本高的问题，又解决了***元器件过多，可靠性差的问题。同时，芯片内部内置恒流源，可确保不同电压下，流过LED灯的电流一致即LED灯的亮度一致；集成锂电池充电管理功能，不同电池电压下可自动切换涓流充电、恒流充电、恒压充电三种模式，确保能将锂电池在最短时间内充满且更加安全。

本实用新型专利虽然以较好实施例公布如上，但其实不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是为脱离本技术方案的内容，依据本实用新型专利的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化，均落入本专利权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种运动鞋LED控制芯片电路，其特征在于：在芯片本体中集成有：逻辑控制电路、LED闪烁模式选择电路、充电控制电路、电压监测电路、电流监测电路、三只NMOS晶体管和三组恒流源，所述逻辑控制电路分别连接LED闪烁模式选择电路的输出端、充电控制电路的第一输入端、电压监测电路的输出端、电流监测电路的输出端、第一NMOS晶体管的栅极、第二NMOS晶体管的栅极和三组恒流源各别的控制极，所述三组恒流源的输出正极分别外接于外接端口L1、L2、L3，三组恒流源的输出负极、电流监测电路的输入端、第二NMOS晶体管的源极连接并外接V-端口，第一NMOS晶体管的源极和电压监测电路的接地端连接并外接于VSS端口，充电控制电路第二输入端与电压监测电路的输出端连接，电压监测电路的输入端连接第三PMOS晶体管的源极并外接VDD端口，充电控制电路的输出端接第三PMOS晶体管的栅极，第三PMOS晶体管的漏极外接V+端口，LED闪烁模式选择电路的输入端外接IN端口，所述逻辑控制电路的作用是：根据各模块的输入信号进行逻辑分析处理，并设置合理延迟时间，控制两只NMOS晶体管和三组恒流源。