專利名稱：一種led驅(qū)動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及驅(qū)動(dòng)控制領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種LED驅(qū)動(dòng)控制裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)廣泛應(yīng)用于LED顯示屏、LED照明、手機(jī)和液晶電視用LED背光 源中。為了降低LED驅(qū)動(dòng)電路成本，一般而言，LED以串聯(lián)方式連接，然后接入驅(qū)動(dòng)電路中。 例如，LED驅(qū)動(dòng)電路輸出36伏可驅(qū)動(dòng)由10顆LED組成的串聯(lián)組，輸出60伏可驅(qū)動(dòng)由16顆 LED組成的串聯(lián)組，輸出168伏可驅(qū)動(dòng)由48顆LED組成的串聯(lián)組。 目前，現(xiàn)有的LED驅(qū)動(dòng)集成電路(簡(jiǎn)稱IC)，驅(qū)動(dòng)電壓大多在60伏(簡(jiǎn)稱低壓)以 下，只有部分LED驅(qū)動(dòng)IC能夠輸出120伏(簡(jiǎn)稱高壓)以上。常規(guī)的LED驅(qū)動(dòng)IC的典型 應(yīng)用電路如圖l所示。以驅(qū)動(dòng)3個(gè)LED串聯(lián)組為例，VIN是輸入電壓，一般為12V或24V，經(jīng) 升壓電路升至輸出電壓VOUT，輸出電壓VOUT是可變的，視每組中LED的個(gè)數(shù)而定，受集成電 路的ISEN1、ISEN2、ISEN3引腳耐壓所限，VOUT有一個(gè)最大值， 一般為60V左右，由此限制了 每串中的LED個(gè)數(shù)一般為16顆以內(nèi)。 在照明LED光源、液晶電視用LED背光源應(yīng)用中，大多采用多片高壓LED驅(qū)動(dòng)IC 來(lái)驅(qū)動(dòng)多個(gè)LED串，驅(qū)動(dòng)成本相對(duì)較高。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的多片高壓LED驅(qū)動(dòng)IC來(lái)驅(qū)動(dòng) 多個(gè)LED串，驅(qū)動(dòng)成本相對(duì)較高的缺陷，提供一種成本較低，性價(jià)比較高的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置。 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種LED驅(qū)動(dòng)控制裝置， 包括數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，可編程邏輯模塊和至少一個(gè)后級(jí)功能模塊；其中所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 電連接到所述至少一個(gè)后級(jí)功能模塊的采樣輸出端以接收模擬采樣信號(hào)，并將所述模擬采 樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字采樣信號(hào)； 所述可編程邏輯模塊電連接到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸出端以接收所述數(shù)字采樣 信號(hào)并基于所述數(shù)字采樣信號(hào)和預(yù)設(shè)策略生成控制信號(hào)； 所述至少一個(gè)后級(jí)功能模塊電連接到所述可編程邏輯模塊的至少一個(gè)輸出端以 接收所述控制信號(hào)并基于所述控制信號(hào)調(diào)整輸出電壓和/或LED亮度。 在本實(shí)用新型所述的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置中，所述控制信號(hào)包括輸出電壓控制信號(hào) 和P麗控制信號(hào)。 在本實(shí)用新型所述的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置中，所述預(yù)設(shè)策略包括當(dāng)所述數(shù)字采樣信
號(hào)大于預(yù)設(shè)值時(shí)，減小輸出電壓控制信號(hào)的占空比，控制輸出電壓減少；當(dāng)所述數(shù)字采樣信
號(hào)小于預(yù)設(shè)值時(shí)，增大輸出電壓控制信號(hào)的占空比，控制輸出電壓增加。 在本實(shí)用新型所述的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置中，所述后級(jí)功能模塊包括采樣電阻、第
一晶體管、升壓?jiǎn)卧蚅ED串；其中，所述升壓?jiǎn)卧碾妷狠斎攵诉B接到輸入電壓、控制信號(hào)輸入端接收所述輸出電壓控制信號(hào)、輸出端連接到LED串的正極，所述第一晶體管的源
極經(jīng)采樣電阻接地、漏極接收P麗控制信號(hào)、柵極連接到所述LED串的負(fù)極，所述采樣電阻
和所述第一晶體管的源極的連接點(diǎn)為所述后級(jí)功能模塊的采樣輸出端。 在本實(shí)用新型所述的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置中，所述LED串的亮度與所述P麗控制信
號(hào)的占空比成正比。 在本實(shí)用新型所述的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置中，所述升壓?jiǎn)卧姼小⒍O管、第 二晶體管、第一電阻和電容；其中所述電感的一端連接到電壓輸入端、另一端連接到所述 二極管的陽(yáng)極和所述第二晶體管的柵極，所述二極管的陰極連接到所述輸出端和電容的正 極，所述電容的負(fù)極接地，所述第二晶體管的源極經(jīng)第一電阻接地，漏極控制信號(hào)輸入端。 在本實(shí)用新型所述的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置中，所述第一晶體管和第二晶體管是N型 M0S管，所述二極管是肖特基二極管。 在本實(shí)用新型所述的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置中，所述可編程邏輯模塊通過(guò)SPI總線電 連接到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸出端以接收所述數(shù)字采樣信號(hào)。 在本實(shí)用新型所述的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置中，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊是多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換
電路，每個(gè)通道通過(guò)可編程邏輯模塊控制所有后級(jí)功能模塊。 實(shí)施本實(shí)用新型的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置，具有以下有益效果 1、與現(xiàn)有的專用高壓LED驅(qū)動(dòng)IC相比，選用AD單片機(jī)以及輔助元件來(lái)實(shí)現(xiàn)LED 驅(qū)動(dòng)控制，成本更低、性價(jià)比更高，并且電路靈活、易于升級(jí)； 2、獨(dú)立驅(qū)動(dòng)每一個(gè)LED串，電路參數(shù)可獨(dú)立調(diào)整，每一串的能量損耗可以做到最 低，因而產(chǎn)品節(jié)能環(huán)保，且容易實(shí)現(xiàn)各LED串的電流平衡，確保每個(gè)LED串亮度的一致性。
下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中 圖1是常規(guī)LED驅(qū)動(dòng)集成電路的典型應(yīng)用電路圖； 圖2是本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)控制裝置的第一實(shí)施例的原理框圖； 圖3是本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)控制裝置的第二實(shí)施例的電路原理框圖； 圖4是本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)控制裝置的第三實(shí)施例的后級(jí)功能模塊的電路原理圖。
具體實(shí)施方式圖2是本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)控制裝置的第一實(shí)施例的原理框圖。如圖2所示，本實(shí) 用新型的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置，包括數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊IOO，可編程邏輯模塊200和后級(jí)功能模 塊300。所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊100電連接到所述后級(jí)功能模塊300的采樣輸出端以接收模擬 采樣信號(hào)，并將所述模擬采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字采樣信號(hào)。所述可編程邏輯模塊200電連接 到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊100的輸出端以接收所述數(shù)字采樣信號(hào)并基于所述數(shù)字采樣信號(hào)和 預(yù)設(shè)策略生成控制信號(hào)。所述后級(jí)功能模塊300電連接到所述可編程邏輯模塊200的至少 一個(gè)輸出端以接收所述控制信號(hào)并基于所述控制信號(hào)調(diào)整輸出電壓和/或LED亮度。 圖3是本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)控制裝置的第二實(shí)施例的電路原理框圖。如圖3所示，所 述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊100是多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換IC，如可采用8通道AD轉(zhuǎn)換集成電路AD7949。在該 實(shí)施例中，該驅(qū)動(dòng)控制裝置可包括多個(gè)后級(jí)功能模塊31,32，.. . ，3n。這些后級(jí)功能模塊可以完全相同。所述可編程邏輯模塊200可以是具有多組輸出引腳的CPLD芯片。如圖3所 示，所述后級(jí)功能模塊的電壓輸入端VIN分別接收輸入電壓。數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊100通過(guò)多個(gè) ISENl-n引腳分別從后級(jí)功能模塊31,32，.. . ， 3n的采樣輸出端以接收模擬采樣信號(hào)，并將 所述模擬采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字采樣信號(hào)。隨后該數(shù)字信號(hào)通過(guò)SPI引腳經(jīng)SPI總線傳送到 可編程邏輯模塊200。該可編程邏輯模塊200接收所述數(shù)字采樣信號(hào)并基于所述數(shù)字采樣 信號(hào)和預(yù)設(shè)策略生成控制信號(hào)。在本實(shí)施例中，所述控制信號(hào)包括輸出電壓控制信號(hào)和P麗 控制信號(hào)。該輸出電壓控制信號(hào)分別通過(guò)引腳Gatel-n傳送給后級(jí)功能模塊31，32，...， 3n。該P(yáng)麗控制信號(hào)分別通過(guò)引腳P麗l-n傳送給后級(jí)功能模塊31，32， ...，3n。。在本實(shí) 施例中，所述預(yù)設(shè)策略包括當(dāng)所述數(shù)字采樣信號(hào)大于預(yù)設(shè)值時(shí)，減小輸出電壓控制信號(hào)的 占空比，控制輸出電壓減少；當(dāng)所述數(shù)字采樣信號(hào)小于預(yù)設(shè)值時(shí)，增大輸出電壓控制信號(hào)的 占空比，控制輸出電壓增加。在本實(shí)用新型的簡(jiǎn)化實(shí)施例中，該控制信號(hào)可只包括電壓控制 信號(hào)或P麗控制信號(hào)。根據(jù)本實(shí)用新型的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以按照實(shí)際情況設(shè)置控 制信號(hào)的種類。 圖4是本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)控制裝置的第三實(shí)施例的后級(jí)功能模塊的電路原理圖。 下面結(jié)合圖4示出的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)控制裝置的工作原理進(jìn)行說(shuō)明。 如圖4所示，本實(shí)用新型的后級(jí)功能模塊包括采樣電阻7、第一晶體管6、升壓?jiǎn)卧?10和LED串8。所述升壓?jiǎn)卧?0的電壓輸入端Vin連接到輸入電壓、控制信號(hào)輸入端Gate 接收所述輸出電壓控制信號(hào)、輸出端VOUT連接到LED串8的正極，所述第一晶體管6的源 極經(jīng)采樣電阻7接地、漏極接收P麗控制信號(hào)、柵極連接到所述LED串8的負(fù)極，所述采樣 電阻7和所述第一晶體管6的源極的連接點(diǎn)為所述后級(jí)功能模塊300的采樣輸出端。所述 升壓?jiǎn)卧?0包括電感1、二極管2、第二晶體管3、第一電阻4和電容5。所述電感1的一 端連接到電壓輸入端Vin、另一端連接到所述二極管2的陽(yáng)極和所述第二晶體管3的柵極， 所述二極管2的陰極連接到所述輸出端VOUT和電容5的正極，所述電容5的負(fù)極接地，所 述第二晶體管3的源極經(jīng)第一電阻4接地，漏極控制信號(hào)輸入端Gate。 升壓?jiǎn)卧?0在從控制信號(hào)輸入端Gate接收所述輸出電壓控制信號(hào)的控制下，將 從電壓輸入端Vin接收到的輸入電壓VIN在輸出端(VOUT)升至設(shè)定輸出電壓。所述輸出 電壓控制信號(hào)是一個(gè)頻率為幾百kHz的脈寬調(diào)制信號(hào)(P麗信號(hào))。該設(shè)定輸出電壓略高于 LED串的LED正向電壓VF的總和。 電阻4是限流保護(hù)電阻。電阻7是采樣電。采樣電壓經(jīng)ISEN引腳輸入至數(shù)模轉(zhuǎn) 換模塊100。該數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊IOO將采樣電壓(模擬值)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后從SPI引腳，通 過(guò)SPI總線，傳給CPLD模塊200。 CPLD模塊200接收到該數(shù)字信號(hào)后根據(jù)以下策略來(lái)產(chǎn)生 輸出電壓控制信號(hào)。升壓?jiǎn)卧?0通過(guò)控制信號(hào)輸入端Gate接收該輸出電壓控制信號(hào)從而 控制輸出電壓。 當(dāng)采樣電壓超過(guò)預(yù)設(shè)值V0(V0 —般為0. 2 1. 5V)時(shí)，減少輸出電壓控制信號(hào)的 占空比，使輸出電壓減少；反之，當(dāng)采樣電壓低于預(yù)設(shè)值VO時(shí)，增加輸出電壓控制信號(hào)的占 空比，使輸出電壓增加。經(jīng)過(guò)以上策略控制后，采樣電壓在V0上下波動(dòng)。 由于LED串8的平均亮度與P麗控制信號(hào)的占空比成正比，當(dāng)P麗占空比為100% 時(shí)，LED串亮度最高，當(dāng)P麗占空比為0時(shí)，LED串不亮。電阻7的電阻值R決定了通過(guò)LED 串的電流值ILED :ILED = V0/R。[0033] 本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，CPLD模塊是本實(shí)用新型的關(guān)鍵器件，CPLD內(nèi)部電路可并行工作，其速度明顯高于串行工作的MCU。 CPLD模塊通過(guò)SPI總線，從AD轉(zhuǎn)換模塊中獲取各個(gè)后級(jí)功能模塊中的采樣電壓，同時(shí)(即并行)輸出多路輸出電壓控制信號(hào)控制各后級(jí)功能模塊中的升壓?jiǎn)卧?。CPLD模塊的可用引腳(可用IO)，少則二十多個(gè)，多則一百多個(gè)，輕易實(shí)現(xiàn)十幾通道的LED驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制十幾個(gè)LED串，而且一片CPLD的價(jià)格與只能驅(qū)動(dòng)單個(gè)LED串的LED驅(qū)動(dòng)IC相當(dāng)，即使加上AD轉(zhuǎn)換電路芯片，其價(jià)格也有明顯優(yōu)勢(shì)。[0034] 由于每個(gè)后級(jí)功能模塊的P麗控制信號(hào)相互獨(dú)立，各個(gè)LED串的發(fā)光亮度也相互獨(dú)立，各LED串的發(fā)光順序(相位)也可獨(dú)立控制，可以同時(shí)，也可以有序地錯(cuò)位，這一特點(diǎn)對(duì)液晶電視用LED背光源特別有用，可實(shí)現(xiàn)"背光源掃描技術(shù)"。 同樣，由于各后級(jí)功能模塊獨(dú)立工作，獨(dú)立調(diào)整各模塊的參數(shù)，使每一后級(jí)功能模
塊的電能損耗設(shè)計(jì)到最低，相應(yīng)地，產(chǎn)品的能效指標(biāo)很高，做到節(jié)能環(huán)保。 本實(shí)用新型中，AD轉(zhuǎn)換模塊、CPLD芯片的工作電壓為3，3 5V，后級(jí)功能模塊中
的元器件的耐壓值為輸出電壓設(shè)定制，選取耐壓值足夠的元器件，即可獲得一百多伏的高
壓驅(qū)動(dòng)能力。 本實(shí)用新型是根據(jù)特定實(shí)施例進(jìn)行描述的，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白在不脫離本實(shí)用新型范圍時(shí)，可進(jìn)行各種變化和等同替換。此外，為適應(yīng)本實(shí)用新型技術(shù)的特定場(chǎng)合或材料，可對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行諸多修改而不脫離其保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型并不限于在此公開的特定實(shí)施例，而包括所有落入到權(quán)利要求保護(hù)范圍的實(shí)施例。
權(quán)利要求一種LED驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，包括數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(100)，可編程邏輯模塊(200)和至少一個(gè)后級(jí)功能模塊(300)；其中所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(100)電連接到所述至少一個(gè)后級(jí)功能模塊(300)的采樣輸出端以接收模擬采樣信號(hào)，并將所述模擬采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字采樣信號(hào)；所述可編程邏輯模塊(200)電連接到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(100)的輸出端以接收所述數(shù)字采樣信號(hào)并基于所述數(shù)字采樣信號(hào)和預(yù)設(shè)策略生成控制信號(hào)；所述至少一個(gè)后級(jí)功能模塊(300)電連接到所述可編程邏輯模塊(200)的至少一個(gè)輸出端以接收所述控制信號(hào)并基于所述控制信號(hào)調(diào)整輸出電壓和/或LED亮度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述控制信號(hào)包括輸出電壓 控制信號(hào)和P麗控制信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述預(yù)設(shè)策略包括當(dāng)所述數(shù) 字采樣信號(hào)大于預(yù)設(shè)值時(shí)，減小輸出電壓控制信號(hào)的占空比，控制輸出電壓減少；當(dāng)所述數(shù) 字采樣信號(hào)小于預(yù)設(shè)值時(shí)，增大輸出電壓控制信號(hào)的占空比，控制輸出電壓增加。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述后級(jí)功能模塊(300)包 括采樣電阻(7)、第一晶體管(6)、升壓?jiǎn)卧?10)和LED串(8);其中，所述升壓?jiǎn)卧?10) 的電壓輸入端(Vin)連接到輸入電壓、控制信號(hào)輸入端(Gate)接收所述輸出電壓控制信 號(hào)、輸出端(V0UT)連接到LED串(8)的正極，所述第一晶體管(6)的源極經(jīng)采樣電阻(7) 接地、漏極接收P麗控制信號(hào)、柵極連接到所述LED串(8)的負(fù)極，所述采樣電阻(7)和所 述第一晶體管(6)的源極的連接點(diǎn)為所述后級(jí)功能模塊(300)的采樣輸出端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述LED串(8)的亮度與所 述P麗控制信號(hào)的占空比成正比。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述升壓?jiǎn)卧?10)包括 電感(D、二極管(2)、第二晶體管(3)、第一電阻(4)和電容(5);其中所述電感(1)的一端 連接到電壓輸入端(Vin)、另一端連接到所述二極管(2)的陽(yáng)極和所述第二晶體管(3)的柵 極，所述二極管(2)的陰極連接到所述輸出端(V0UT)和電容(5)的正極，所述電容(5)的 負(fù)極接地，所述第二晶體管(3)的源極經(jīng)第一電阻(4)接地，漏極控制信號(hào)輸入端(Gate)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述第一晶體管(6)和第二 晶體管(3)是N型MOS管，所述二極管(2)是肖特基二極管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述可編程邏輯模塊(200) 通過(guò)SPI總線電連接到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(100)的輸出端以接收所述數(shù)字采樣信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述數(shù)模 轉(zhuǎn)換模塊(100)是多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，每個(gè)通道通過(guò)可編程邏輯模塊(200)控制所有后 級(jí)功能模塊(300)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種LED驅(qū)動(dòng)控制裝置，包括數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，可編程邏輯模塊和至少一個(gè)后級(jí)功能模塊；其中所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊電連接到所述至少一個(gè)后級(jí)功能模塊的采樣輸出端以接收模擬采樣信號(hào)，并將所述模擬采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字采樣信號(hào)；所述可編程邏輯模塊電連接到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸出端以接收所述數(shù)字采樣信號(hào)并基于所述數(shù)字采樣信號(hào)和預(yù)設(shè)策略生成控制信號(hào)；所述至少一個(gè)后級(jí)功能模塊電連接到所述可編程邏輯模塊的至少一個(gè)輸出端以接收所述控制信號(hào)并基于所述控制信號(hào)調(diào)整輸出電壓和/或LED亮度。本實(shí)用新型的LED驅(qū)動(dòng)控制裝置選用可編程邏輯器件以及輔助元件來(lái)實(shí)現(xiàn)LED驅(qū)動(dòng)控制，成本低、性價(jià)比高。
文檔編號(hào)F21V23/00GK201533429SQ20092020479
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者梁寧 申請(qǐng)人:康佳集團(tuán)股份有限公司