CN107396489A

CN107396489A - 一种led指示电路

Info

Publication number: CN107396489A
Application number: CN201710564948.3A
Authority: CN
Inventors: 徐敏
Original assignee: Chengdu Monolithic Power Systems Co Ltd
Current assignee: Chengdu Monolithic Power Systems Co Ltd
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2017-11-24

Abstract

本发明提出了一种LED指示电路，其中两颗LED互为反并联，且耦接于芯片的两个引脚之间。在所述的两个引脚之间施加正电压与负电压周期性交替的电压信号，所述电压信号的频率高于人眼可分辨出LED亮灭变化的临界频率，因此，互为反并联的两颗LED对外表现为同时发亮。相对于现有的采用4颗LED的指示电路，本发明所提出的电池电量指示电路节省了芯片引脚，减小了芯片封装面积。

Description

一种LED指示电路

技术领域

本发明涉及一种电子电路，更具体地说，本发明涉及一种LED指示电路。

背景技术

在电子产品中，LED指示电路经常用来反映电压、电流、电池电量等指标的变化。例如，采用多颗LED指示灯来显示电池在充电和使用过程中电量的变化，LED指示灯亮灯的颗数代表可用的电量。当前，常用的LED指示方案包括采用4颗LED指示灯，当第1颗LED指示灯亮时，代表可用电量占电池总电量的0-25％；当第1颗LED指示灯与第2颗LED指示灯亮时，代表可用电量占电池总电量的25％-50％；以此类推。此外，还可令LED指示灯以一定的频率进行闪烁，以反映电池电量的其他信息。例如，当第1颗LED指示灯长亮而第2颗LED指示灯闪烁，且第3颗LED指示灯与第4颗LED指示灯灭时，代表可用电量高于25％而低于50％，且处于充电状态。但是，无论采用4颗LED的电池电量指示方案具体如何通过LED的亮、灭和闪烁状态的组合来反映电池电量信息，在实际电路的实现上，都要占用芯片4个引脚或者3个引脚。过多的引脚会限制芯片封装尺寸。

因此，为了节约芯片引脚从而减小芯片尺寸，有必要提出新的采用4颗LED的指示电路。

发明内容

本发明提出一种采用4颗LED的指示电路，其中2颗LED互为反并联，且耦接于芯片的两个引脚之间。相对于现有的采用4颗LED的指示电路，进一步节省了芯片引脚，减小了芯片封装面积。

根据本发明的实施例，提出了一种LED指示电路，具有耦接于芯片第一引脚的第一端口和耦接于芯片第二引脚的第二端口，包括：第一LED，阳极耦接于第一端口，阴极耦接于参考地；第二LED，阳极耦接于第二端口，阴极耦接于参考地；第三LED，阳极耦接于第一端口，阴极耦接于第二端口；以及第四LED，阳极耦接于第二端口，阴极耦接于第一端口。

根据本发明的实施例，还提出了一种电路，包括前述的LED指示电路，还包括半导体芯片，其中，半导体芯片的第一引脚耦接于LED指示电路的第一端口，第二引脚耦接于LED指示电路的第二端口。

根据本发明的实施例，还提出了一种电池控制系统，包括前述的LED指示电路，还包括电池，以及用于检测电池电量的半导体芯片，其中，半导体芯片的第一引脚耦接于LED指示电路的第一端口，第二引脚耦接于LED指示电路的第二端口。

附图说明

为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细描述：

图1示出了现有的采用4颗LED的指示电路；

图2示出了根据本发明一实施例的采用4颗LED的指示电路；

图3示出了根据本发明一实施例的在电池放电状态下的芯片引脚A与引脚B上的电压变化示意图；

图4示出了根据本发明一实施例的在电池充电状态下的芯片引脚A与引脚B上的电压变化示意图；

图5示出了根据本发明一实施例的在电池放电状态下的芯片引脚A与引脚B上的电压变化示意图；

图6示出了根据本发明一实施例的在电池充电状态下的芯片引脚A与引脚B上的电压变化示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例” 或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

图1示出了现有的采用4颗LED的指示电路示意图，包括图1a和图1b。图1a为占用芯片IC1的4个引脚的指示电路示意图，LED1、LED2、LED3与LED4这4颗LED的阳极共同耦接于上拉电压源，阴极则分别耦接芯片IC1上对应的引脚L1、L2、L3和L4。图1b为占用芯片IC1的3个引脚的指示电路示意图，其中LED1与LED2反并联且耦接于芯片引脚L1与L3之间，LED3与LED4反并联且耦接于芯片引脚L2与L3之间。芯片IC1的引脚BAT耦接于电池，以接收电池的电压，从而检测电池电量。

图1a和图1b两种指示电路的显示规则如下所述。在放电状态下：当LED4、LED3、LED2与LED1全亮，代表电池可用电量大于等于75％；当LED4灭而LED3、LED2与LED1亮，代表电池可用电量大于等于50％而小于75％；当LED4与LED3灭，而LED2与LED1亮，代表电池可用电量大于等于25％而小于50％；当LED4、LED3与LED2灭，而LED1亮，代表电池可用电量小于25％。在充电状态下：当LED1闪烁，代表电池可用电量小于25％；当LED1亮而LED2闪烁，代表电池可用电量大于等于25％而小于50％；当LED1、LED2亮而LED3闪烁，代表电池可用电量大于等于50％而小于75％；当LED1、LED2与LED3亮，LED4闪烁，代表电池可用电量大于等于75％而小于100％。

由此可知，要实现上述电池电量指示功能，依现有技术至少需要占用芯片3个引脚，这对于进一步减小芯片封装面积和尺寸是一个阻碍。

图2为根据本发明一实施例的采用4颗LED的指示电路示意图。如图2所示，该指示电路具有端口1与端口2，端口1耦接于芯片的引脚A，端口2耦接于芯片的引脚B。LED1的阴极耦接于参考地，阳极耦接于端口1；LED2的阴极耦接于参考地，阳极耦接于端口2；LED3的阳极耦接于端口1，阴极耦接于端口2；LED4的阳极耦接于端口2，阴极耦接于端口1。

在图1与图2中，LED1、LED2、LED3与LED4各串联一个限流电阻，为清晰起见，这里并未绘出。

图3示出了根据本发明一实施例的在电池放电状态下的芯片引脚A与引脚B上的电压变化示意图。

P1表示电池放电状态下可用电量大于等于75％的阶段，该阶段下引脚A上的电压信号VA为第一正电压V1与零电压交替、频率为f1且占空比为50％的电压信号，引脚B上的电压信号VB与VA相位相差180°，其他参数与VA完全相同。此时，VA-VB为第一正电压V1与第一负电压-V1交替、频率为f1且占空比为50％的电压信号。第一正电压V1与第一负电压-V1的绝对值大于LED的正向导通压降，通常为5V，但根据不同的应用需要，可以为其他具体数值。LED1、LED2、LED3与LED4以频率f1周期性亮-灭，其周期为T1。频率f1高于人眼能够感知出亮灭变化的临界频率，因此LED1、LED2、LED3和LED4对外表现为常亮。

当电池持续放电至可用电量大于等于50％而小于75％，进入P2阶段，该阶段下VA为持续第一正电压V1的电压信号，VB为第一正电压V1与零电压交替、频率为f1且占空比为50％的电压信号，此时VA-VB为第一正电压V1与零电压交替、频率为f1且占空比为50％的电压信号，因此LED1、LED2与LED3表现出常亮，而LED4灭。

P3表示电池放电状态下可用电量大于等于25％而小于50％的阶段，该阶段下VA和VB皆为持续第一正电压V1的电压信号，此时VA-VB为零，因此LED1与LED2表现出常亮，而LED3与LED4灭。

P4表示电池放电状态下可用电量小于25％的阶段，该阶段下VA为持续第一正电压V1的电压信号，VB为持续第二正电压V2的电压信号，此时VA-VB为持续第三正电压V3的电压信号。第二正电压V2与第三正电压V3皆小于LED的正向导通压降，因此LED1常亮而LED2、LED3与LED4灭。

图4示出了根据本发明一实施例的在电池充电状态下的芯片引脚A与引脚B上的电压变化示意图。

P5表示电池充电状态下可用电量小于25％的阶段，该阶段下VA为第一正电压V1与第二正电压V2交替、频率为f2的电压信号，频率f2对应的周期为T2，在一个周期T2内第一正电压V1与第二正电压V2的持续时间各占50％，VB为持续第二正电平V2的电压信号，此时VA-VB为第三正电压V3与零电压交替、频率为f2且占空比为50％的电压信号。第二正电平V2和第三正电压V3都小于LED的正向导通压降。频率f2远低于人眼能感知出LED亮灭变化的临界频率，一般为1Hz到几Hz。因此，LED1表现为以频率f2闪烁，LED2、LED3与LED4灭。

电池继续充电至可用电量大于等于25％而小于50％时，进入P6阶段，该阶段下VA为持续第一正电压V1的电压信号，VB为第一正电压V1与第二正电压V2交替、频率为f2的电压信号，在一个周期内第一正电压V1与第二正电压V2的持续时间各占50％，此时VA-VB为第三正电压V3与零电压交替、频率为f2且占空比为50％的电压信号，因此LED1表现为常亮，LED2以频率f2闪烁，LED3与LED4灭。

P7表示电池充电状态下可用电量大于等于50％而小于75％的阶段。该阶段下VA为持续第一正电压V1的电压信号。VB仍然为频率为f2的周期性电压信号，在一个周期T2内，前半周期里第一正电压V1与零电压交替、频率为f1且占空比为50％，后半周期里持续为第一正电压V1。此时，VA-VB为频率f2的周期性电压信号，在一个周期T2内，前半周期里第一正电压V1与零电压交替、频率为f1且占空比为50％，后半周期里持续为零。因此，LED1与LED2表现为常亮，LED3闪烁，LED4灭。

P8表示电池充电状态下可用电量大于等于75％的阶段。该阶段下VA为频率为f2的周期性电压信号，在一个周期T2内，前半周期里第一正电压V1与零电压交替、频率为f1且占空比为50％，后半周期里持续为第一正电压V1。VB为第一正电压V1与零电压交替、频率为f1且占空比为50％的电压信号，其相位与VA的前半周期的相位相差180°。此时，VA-VB为频率为f2的周期性电压信号，在一个周期T2内，前半周期里第一正电压V1与第一负电压-V1交替、频率为f1且占空比为50％，后半周期里第一正电压V1与零电压交替、频率为f1且占空比为50％。因此，LED1、LED2与LED3表现为常亮，LED4闪烁。

在一个实施例中，当电池充电至可用电量达到100％，LED1、LED2、LED3与LED4都表现为常亮，该阶段下引脚A与引脚B上的电平变化可以与P1阶段相同。

在一个实施例中，当电池放电至可用电量小于临界百分比时，LED1闪烁，LED2、LED3与LED4灭，该阶段下引脚A与引脚B上的电平变化可以与P5阶段相同。临界百分比可以为5％，或任何其他根据应用需要而确定的数值。

在一个实施例中，P1、P2、P3、P4阶段可表示电池在充电状态下的电量变化。在另一个实施例中，P5、P6、P7、P8阶段可表示电池在放电状态下的电量变化。

对于本发明所提出的电池电量指示电路，LED1、LED2、LED3与LED4不必按其编号顺序依次点亮或熄灭。例如，在P3阶段，即放电状态下电池电量大于等于25％且小于50％时，LED3与LED4亮，而LED1与LED2灭，继续放电至进入P4阶段时，只有LED3亮，而LED1、LED2与LED4灭。

图5示出了根据本发明一实施例的在电池放电状态下的芯片引脚A与引脚B上的电压变化示意图。图6示出了根据本发明一实施例的在电池充电状态下的芯片引脚A与引脚B上的电压变化示意图。不同于图3和图4所展示的LED灯显示规则，图5与图6所展示的显示规则为：

在放电状态下：当LED2、LED1、LED3与LED4全亮，代表电池可用电量大于75％；当LED2灭而LED1、LED3与LED4亮，代表电池可用电量大于等于50％且小于75％；当LED2与LED1灭，而LED3与LED4亮，代表电池可用电量大于等于25％而小于50％；当LED2、LED1与LED4灭，而LED3亮，代表电池可用电量小于25％。在充电状态下：当LED3闪烁，代表电池可用电量小于25％；当LED3亮而LED4闪烁，代表电池可用电量大于等于25％而小于50％；当LED3、LED4亮而LED1闪烁，代表电池可用电量大于等于50％而小于75％；当LED3、LED4与LED1亮而LED2闪烁，代表电池可用电量大于等于75％。

相应地，对于上述LED显示规则，图5与图6所展示的引脚A与引脚B上的电压变化也与图3与图4所展示的有所不同。这里以P3阶段和P7阶段为例进行说明。

P3为电池放电状态下可用电量大于等于25％而小于50％的阶段，由图5所示，在该阶段下LED3与LED4亮，同时LED1与LED2灭。该阶段下，VA为第二正电压V2与第二负电压-V2交替、频率为f1且占空比为50％的电压信号，VB为第三正电压V3与第三负电压-V3交替、频率为f1且占空比为50％的电压信号，VA-VB为第一正电压V1与第一负电压-V1交替、频率为f1且占空比为50％的电压信号。由于V1的值大于LED的正向导通压降，而V2与V3的值都小于LED的正向导通压降，频率f1高于人眼可感知出LED亮灭变化的临界频率，因此LED1、LED2、LED3与LED4这4颗LED中，LED3与LED4表现为常亮，LED1与LED2灭。

由图6所示，P7为电池充电状态下可用电量大于等于50％而小于75％的阶段，在该阶段下LED3与LED4表现为常亮，LED1闪烁，LED2灭。该阶段下，VA为频率为f2的周期性电压信号，在一个周期T2内，前半周期里第二正电压V2与第二负电压-V2交替、频率为f1且占空比为50％，后半周期里第一正电压V1与第二负电压-V2交替、频率为f1且占空比为50％。VB亦为频率为f2的周期性电压信号，在一个周期T2内，前半周期里第三正电压V3与第三负电压-V3 交替，频率为f1且占空比为50％，后半周期里第三正电压V3与零电压交替，频率为f1且占空比为50％。VA-VB则为频率为f1的周期性电压信号，第一正电压V1与第一负电压-V1交替，占空比为50％。由于频率f2远低于人眼可感知出LED亮灭变化的临界频率，LED3与LED4表现为常亮，LED1以频率f2闪烁，LED2灭。

事实上，本领域普通技术人员应当知晓，对于本发明所提出的LED指示电路，LED1、LED2、LED3与LED4的显示规则可以根据实际应用进行变动，可以如图3和图4所示，也可以如图5与图6所示，或者依其他任何具体变化或改型而定。

本发明所提出的LED指示电路，也可用来指示其他指标的变化，例如系统电压或系统电流。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims

1.一种LED指示电路，具有耦接于芯片第一引脚的第一端口和耦接于芯片第二引脚的第二端口，包括：

第一LED，阳极耦接于第一端口，阴极耦接于参考地；

第二LED，阳极耦接于第二端口，阴极耦接于参考地；

第三LED，阳极耦接于第一端口，阴极耦接于第二端口；以及

第四LED，阳极耦接于第二端口，阴极耦接于第一端口。

2.如权利要求1所述的LED指示电路，具有至少四种状态，其中：

在第一状态时，第一LED、第二LED、第三LED和第四LED表现为常亮；

在第二状态时，第一LED、第二LED和第三LED表现为常亮，第四LED灭；

在第三状态时，第一LED和第二LED表现为常亮，第三LED和第四LED灭；以及

在第四状态时，第一LED表现为常亮，第二LED、第三LED和第四LED灭。

3.如权利要求1所述的LED指示电路，具有至少四种状态，其中：

在第一状态时，第一LED、第二LED和第三LED表现为常亮，第四LED表现为周期性亮灭；

在第二状态时，第一LED和第二LED表现为常亮，第三LED表现为周期性亮灭，第四LED灭；

在第三状态时，第一LED表现为常亮，第二LED表现为周期性亮灭，第三LED和第四LED灭；以及

在第四状态时，第一LED表现为周期性亮灭，第二LED、第三LED和第四LED灭。

4.如权利要求1所述的LED指示电路，具有至少四种状态，其中：

在第一状态时，第三LED、第四LED、第一LED和第二LED表现为常亮；

在第二状态时，第三LED、第四LED和第一LED表现为常亮，第二LED灭；

在第三状态时，第三LED和第四LED表现为常亮，第一LED和第二LED灭；以及

在第四状态时，第三LED表现为常亮，第四LED、第一LED和第二LED灭。

5.如权利要求1所述的LED指示电路，具有至少四种状态，其中：

在第一状态时，第三LED、第四LED和第一LED表现为常亮，第二LED表现为周期性亮灭；

在第二状态时，第三LED和第四LED表现为常亮，第一LED表现为周期性亮灭，第二LED灭；

在第三状态时，第三LED表现为常亮，第四LED表现为周期性亮灭，第一LED和第二LED灭；以及

在第四状态时，第三LED表现为周期性亮灭，第四LED、第一LED和第二LED灭。

6.如权利要求1所述的LED指示电路，其中，当所述第三LED与第四LED同时表现为常亮时，所述LED指示电路的第一端口与第二端口之间的电压差信号为正电压与负电压交替的具有第一频率的周期性电压信号，正电压与负电压的幅值都大于LED的正向导通压降，所述第一频率高于人眼所能感知出LED亮灭变化的临界频率。

7.如权利要求1所述的LED指示电路，其中，当第一LED、第二LED、第三LED或第四LED中的任一LED表现为常亮时，该LED为持续导通状态，或在导通状态与截止状态之间周期性交替切换，其切换频率为第一频率，所述第一频率高于人眼所能感知出LED亮灭变化的临界频率。

8.如权利要求1所述的LED指示电路，其中，当第一LED、第二LED、第三LED或第四LED中的任一LED表现为周期性亮灭时，其周期对应的频率为第二频率，所述第二频率低于人眼所能感知出LED亮灭变化的临界频率，该LED表现为发亮的所有时间段内，该LED为持续导通状态，或在导通状态与截止状态间周期性交替切换，其切换频率为第一频率，所述第一频率高于人眼所能感知出LED亮灭变化的临界频率。

9.一种电路，包括如权利要求1-8任一项所述的LED指示电路，还包括半导体芯片，其中，半导体芯片的第一引脚耦接于LED指示电路的第一端口，第二引脚耦接于LED指示电路的第二端口。

10.一种电池控制系统，包括如权利要求1-8任一项所述的LED指示电路，还包括电池，以及用于检测电池电量的半导体芯片，其中，半导体芯片的第一引脚耦接于LED指示电路的第一端口，第二引脚耦接于LED指示电路的第二端口。