CN107071969A - 汽车后灯多像素化led光源控制电路 - Google Patents

汽车后灯多像素化led光源控制电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种汽车后灯多像素化LED光源控制电路，包括LIN/CAN收发器、MCU、开关组、LED阵列群、降压恒压模块、稳压源和多个线性恒流模组。稳压源和降压恒压模块采用同一电源供电，降压恒压模块、线性恒流模组和LED阵列群的各LED依次电连接，前者为后者供电。稳压源同时为LIN/CAN收发器和MCU供电。按照信号传递方向，LIN/CAN收发器、MCU、开关组和线性恒流模组依次通信连接。本发明通过LIN/CAN收发器接收各LED单光源的调光指令，通过控制开关组通断实现各单颗LED光源数字PWM调光，从而实现类似呼吸渐变、颜文字表情等多样化的灯光效果。

Description

汽车后灯多像素化LED光源控制电路
技术领域
本发明涉及一种LED控制电路，尤其涉及一种用于汽车后灯的多像素化LED光源控制电路。
背景技术
随着LED光源在车灯应用上的普及和LED光源的日趋微型化设计，人们对车灯的视觉效果也提出了更高的要求，例如将汽车灯具设计成一个“投影幕布”。通过这些微型化LED颗粒的阵列式紧凑排布，可以将LED灯具设计成一个具有成像功能的屏幕，希望通过这个屏幕实现多样化显示效果，包括：呼吸渐变效果、颜文字表情、动态动画效果等。如何控制实现上述多样化显示效果，成为有待解决的技术问题。
发明内容
为解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种汽车后灯多像素化LED光源控制电路，该电路能对LED阵列群中的每一颗LED光源进行单独控制，以达到整个LED阵列群的多样化显示效果。
本发明的主要技术方案有：
一种汽车后灯多像素化LED光源控制电路，包括LIN/CAN收发器、MCU、开关组、LED阵列群和多个线性恒流模组，所述LED阵列群的各个LED的负极接地，正极各自连接一个所述线性恒流模组的输出端，各个所述线性恒流模组的控制信号输入端分别连接所述开关组的一个控制信号输出端，所述开关组的控制信号输入端连接所述MCU的控制信号输出端，所述MCU的控制信号输入端连接所述LIN/CAN收发器的信号输出端。
所述汽车后灯多像素化LED光源控制电路还可以包括降压恒压模块，各个所述线性恒流模组的输入供电端均连接到所述降压恒压模块的输出端。
所述汽车后灯多像素化LED光源控制电路还可以包括稳压源、第一防反二极管和第二防反二极管，所述第一防反二极管的负极连接所述降压恒压模块的输入端，所述第二防反二极管的负极连接所述稳压源的输入端，所述稳压源的输出端连接到所述LIN/CAN收发器的供电端和所述MCU的供电端，所述第一防反二极管和第二防反二极管的正极连接在一起构成电源输入端。
所述MCU的控制信号输出端与所述开关组的控制信号输入端之间优选通过I2C或SPI或UART通讯方式连接。
所述线性恒流模组的控制信号输入端优选为使能口或PWM控制口。
所述降压恒压模块可以采用DC-DC BUCK电路。
所述开关组可以为带有I2C或SPI或UART通讯接口的开关集成芯片或者由分立器件搭建的开关组电路。
所述分立器件可以为MOS管和/或三极管。
所述MCU与降压恒压模块之间还优选连接有反馈线，所述反馈线接入所述降压恒压模块的使能口。
所述开关组、LED阵列群和线性恒流模组优选制作在同一块LED线路板上。
所述线性恒流模组的数量不少于所述LED阵列群中LED的颗数。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过LIN/CAN收发器接收各个LED单光源的调光指令，通过I2C或SPI或UART的通讯方法控制开关组的通断来实现各单颗LED光源的数字PWM调光，从而实现类似呼吸渐变、颜文字表情等多样化的灯光效果。
(2)一般的LED后灯电路有两种，一种是纯粹的线性恒流电路，相当于只有线性恒流模组，这种电路下的LED是2颗或3颗一串；另一种是将所有LED全部串联，使用DC-DC升压或升降压电路供电。这两种电路都无法独立控制单颗LED的亮暗。本发明结合两种电路各自的优势，通过采用降压恒压(DC-DC BUCK)+线性恒流的二级电路方式，在提高电源的转换效率的同时实现单颗LED光源独立可控的LED阵列群电路架构。
(3)由于采用降压恒压模块提高了电源效率，后端二级电路的线性恒流模组不用承担大额功率，从而有助于电路小型化。这样一来，完全可以将开关组、线性恒流模组和LED阵列群三个功能模块同时制作在同一块LED线路板上，由降压恒压模块、稳压源、LIN/CAN收发器和单片机MCU构成的控制电路可以仅通过一根电源供电线(降压恒压模块连接至线性恒流模组的供电线)和一根I2C或SPI或UART的通讯线与上述LED线路板连接，简化了连线结构。这种通过通讯线的控制方法灵活好用，易操作，同时利用软件编程的资源达到所需的点亮控制效果，相比采用硬件电路的实现方式大大降低了电路成本。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的电路原理框图；
图2是本发明的另一个实施例的电路原理框图。
具体实施方式
本发明公开了一种汽车后灯多像素化LED光源控制电路，如图1、2所示，包括几大功能模块：M3：LIN/CAN收发器，M4：单片机MCU，M5：开关组，M7：LED阵列群和M6：多个线性恒流模组1-N，所述LED阵列群的各个LED的负极接地，正极各自连接一个所述线性恒流模组的输出端，各个所述线性恒流模组的控制信号输入端分别连接所述开关组的一个控制信号输出端，所述开关组的控制信号输入端连接所述MCU的控制信号输出端，所述MCU的控制信号输入端(即单片机的通讯口)连接所述LIN/CAN收发器的信号输出端。外部CAN/LIN通讯信号通过所述LIN/CAN收发器传递各光源的控制信号给MCU。所述控制信号可以包括开关信号和PWM调光控制信号，从而实现每颗LED从0-100％的亮度调节。
本发明通过所述LIN/CAN收发器接收各个LED单光源的调光指令，通过控制开关组的通断来实现各单颗LED光源的数字PWM调光，从而实现类似呼吸渐变、颜文字表情等多样化的灯光效果。其中，由于采用LIN/CAN收发器模块来支持整车通讯网络，通过1根LIN通讯线或2根CAN通讯线即可替代传统的多根信号输入控制硬线，因此可显著减少整车控制线束的数量及简化整车线束架构。
所述汽车后灯多像素化LED光源控制电路还可以包括功能模块M1：降压恒压模块，各个所述线性恒流模组的输入供电端均连接到所述降压恒压模块的输出端。所述降压恒压模块为所述线性恒流模组提供工作电源。
在上述汽车后灯多像素化LED光源控制电路的基础上，还可以在多个部分进行如下优化：
所述汽车后灯多像素化LED光源控制电路还优选包括稳压源M2和输入滤波防反接电路。所述输入滤波防反接电路可以包括第一防反二极管D1和第二防反二极管D2。所述第一防反二极管的负极连接所述降压恒压模块的输入端，所述第二防反二极管的负极连接所述稳压源的输入端，所述稳压源的一个输出端连接到所述LIN/CAN收发器的供电端，另一个输出端连接到所述MCU的供电端，所述稳压源同时为所述LIN/CAN收发器和所述MCU提供电源。所述第一防反二极管和第二防反二极管的正极连接在一起构成整个控制电路的电源输入端，用于连接供电电源。
本发明的电路架构中形成了两条电流支路。一条是：供电电源先进入输入滤波防反接部分，经过防反二极管D1的正极，电流从D1的负极流出，经过所述降压恒压模块，为所述线性恒流模组1-N供电；各个线性恒流模组的输出端分别与LED阵列群中的各LED正极相连，各LED的负极集中连接在一起后到地。另一条是：供电电源先进入输入滤波防反接部分，经过防反二极管D2的正极，电流从D2的负极流出，给稳压源供电；稳压源的一个输出端为LIN/CAN收发器提供电源，另一个输出端为单片机供电。外部CAN/LIN通讯信号通过LIN/CAN收发器传递各光源的开关和PWM调光控制信号给单片机，单片机接收到该信号后，控制开关组的通断，开关组输出的各条信号控制线分别与各个线性恒流模组的控制信号输入端相连，从而控制各个LED光源的调光。
所述MCU的控制信号输出端与所述开关组的控制信号输入端之间优选通过I2C或SPI或UART通讯方式连接，简化连线结构。
所述线性恒流模组的控制信号输入端可以是使能口或PWM控制口。
本实施例中，所述降压恒压模块采用DC-DC方式以提高电源转换效率。所述降压恒压模块优选采用DC-DC BUCK电路。该技术方案通过降压恒压+线性恒流的二级电路方式来提高电源的转换效率，同时实现单个LED光源可控的LED阵列群电路架构。
所述开关组可以为带有I2C或SPI或UART通讯接口的专用的开关集成芯片，也可以是由分立器件搭建的开关组电路。所述分立器件可以为MOS管和/或三极管。
因为采用所述降压恒压模块提高了电源效率，后端二级电路的线性恒流模组不用承担大额功率，从而可以小型化电路。这样一来为将所述开关组、LED阵列群和线性恒流模组同时制作在同一块LED线路板(称为像素化LED阵列线路板)上提供了极大的便利。功能模块M1、M2、M3、M4构成的控制电路可以仅通过一根电源供电线(M1连接至M6的供电线)和一根I2C或SPI或UART的通讯线与像素化LED阵列线路板连接，简化了连线结构，减少硬线连接的线数(例如：原先N个线性恒流通道需要至少N根信号线来控制开关管的通断或PWM调光，现在只需要几根通讯线连接即可替代原有的N根信号线)。这种通过通讯线的控制方法灵活好用，易操作，同时利用软件编程的资源达到所需的点亮控制效果，大大减少了硬件电路的元器件数量，降低了电路成本。
出于小型化考虑，上述将所述开关组、LED阵列群和线性恒流模组同时制作在同一块LED线路板上为优选方案，事实上，根据实际需要各模块也可以物理分开连接。
所述MCU与降压恒压模块之间还可以连接有反馈线，如图2所示，所述反馈线接入所述降压恒压模块的使能口。当开关组工作异常时，可通过通讯线信号让MCU感知错误，MCU通过这根反馈线输出关断信号(可以是高或低电平)来关断所述降压恒压模块的使能脚，使降压恒压模块停止工作，即整个供电电路不工作，从而起到保护作用。
所述线性恒流模组的数量不少于所述LED阵列群中LED的颗数。本实施例中，所述线性恒流模组和所述LED阵列群中LED的颗数均为N个。

Claims (10)

1.一种汽车后灯多像素化LED光源控制电路，其特征在于：包括LIN/CAN收发器、MCU、开关组、LED阵列群和多个线性恒流模组，所述LED阵列群的各个LED的负极接地，正极各自连接一个所述线性恒流模组的输出端，各个所述线性恒流模组的控制信号输入端分别连接所述开关组的一个控制信号输出端，所述开关组的控制信号输入端连接所述MCU的控制信号输出端，所述MCU的控制信号输入端连接所述LIN/CAN收发器的信号输出端。
2.如权利要求1所述的汽车后灯多像素化LED光源控制电路，其特征在于：还包括降压恒压模块，各个所述线性恒流模组的输入供电端均连接到所述降压恒压模块的输出端。
3.如权利要求2所述的汽车后灯多像素化LED光源控制电路，其特征在于：还包括稳压源、第一防反二极管和第二防反二极管，所述第一防反二极管的负极连接所述降压恒压模块的输入端，所述第二防反二极管的负极连接所述稳压源的输入端，所述稳压源的输出端连接到所述LIN/CAN收发器的供电端和所述MCU的供电端，所述第一防反二极管和第二防反二极管的正极连接在一起构成电源输入端。
4.如权利要求3所述的汽车后灯多像素化LED光源控制电路，其特征在于：所述MCU的控制信号输出端与所述开关组的控制信号输入端之间通过I2C或SPI或UART通讯方式连接。
5.如权利要求3所述的汽车后灯多像素化LED光源控制电路，其特征在于：所述线性恒流模组的控制信号输入端为使能口或PWM控制口。
6.如权利要求3所述的汽车后灯多像素化LED光源控制电路，其特征在于：所述降压恒压模块采用DC-DC BUCK电路。
7.如权利要求3所述的汽车后灯多像素化LED光源控制电路，其特征在于：所述开关组为带有I2C或SPI或UART通讯接口的开关集成芯片或者由分立器件搭建的开关组电路，所述分立器件为MOS管和/或三极管。
8.如权利要求2、3、4、5、6或7所述的汽车后灯多像素化LED光源控制电路，其特征在于：所述MCU与降压恒压模块之间还连接有反馈线，所述反馈线接入所述降压恒压模块的使能口。
9.如权利要求2、3、4、5、6或7所述的汽车后灯多像素化LED光源控制电路，其特征在于：所述开关组、LED阵列群和线性恒流模组制作在同一块LED线路板上。
10.如权利要求9所述的汽车后灯多像素化LED光源控制电路，其特征在于：所述线性恒流模组的数量不少于所述LED阵列群中LED的颗数。
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