CN107578742A - 一种基于片上可编程系统的led显示驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光显示和照明领域，公开了一种LED驱动装置，为LED显示提供均匀的驱动电流。特别针LED显示面积大、发光均匀性要求高的场合，通过采用可编程片上系统(PSoC)进行亮度控制，达到发光均匀的目的。该装置由采样电路(1)、控制器(2)、LED驱动电路(3)组成，利用PSoC功能多的优势，使控制电路具有结构简单、体积小、易于实现、不需依赖其他外部设备的特点。本发明解决了现有技术中电路较为复杂的问题，实现了对LED显示亮度的精确控制。

Description

一种基于片上可编程系统的LED显示驱动装置

技术领域

本发明涉及光显示和照明领域，特别是指一种LED显示驱动装置，用于为LED显示提供均匀的驱动电流。

背景技术

在各种显示和照明系统中，由于LED具有高亮度、低电压、低功耗、节能环保等优点，已经被广泛应用于各种场所，成为显示和照明的主力军。与此同时，LED也正朝着更高的发光亮度、更好的发光均匀性和更大的发光密度等方向发展。对于高亮度LED来说，要在提高亮度的同时延长使用寿命，就必须保证稳定的电流驱动，以实现均匀性较高的发光，为此所采用的驱动装置有必要使其具有较为精确控制的能力。

针对高亮度LED采用简单的LED驱动装置，仅能保证在一定范围内的恒流驱动，不能保证较为精确的恒定电流输出。因此，需要采用嵌入式系统或其他可编程器件，利用反馈实现对亮度的精准控制。

采用嵌入式系统或其他可编程器件的LED均匀亮度控制装置中，一般都采用反馈控制的方法，对采样得到的电流信号，进行相应的分析和对比，并通过一定的计算，得出调整量值后，反馈控制LED驱动电路，从而达到控制亮度的目的。

目前，常用的LED亮度控制方法，存在着下面两个不足之处：

1.硬件电路结构较为复杂，控制芯片外围器件较多。

2.控制步进较大，不能满足对精度要求较高的场合。

本发明所提出的方案，在简化电路的同时，很大程度上满足了对精度要求较高的场合。

发明内容

技术问题：本发明提供了一种用于调整LED发光亮度使之均匀发光的驱动装置，特别针对目前LED 亮度高、发光亮度不均匀性的特点，通过采用可编程片上系统，达到LED均匀发光的目的。该装置具有结构简单、体积小、易于实现、精度高的特点。

技术方案：均匀亮度LED驱动装置是一种闭环控制装置。该装置通过控制器来控制驱动LED的电流，进而达到LED发光均匀的目的。由采样电路获得的驱动电流信号直接输入到控制器，经可编程片上系统构成的控制器，进行信号放大、滤波、A/D转换、数据读取、PWM信号调整后，将PWM信号输出到LED 驱动电路，调整驱动电路的驱动电流大小，控制LED的亮度。

该装置的采样电路、控制器、LED驱动电路构成一个环路。控制器产生一个PWM信号，由于该信号的占空比大小决定LED平均驱动电流的大小，因此可以通过控制PWM信号的占空比大小改变驱动电流的大小，从而调整LED的亮度。

本发明提供了一种LED均匀亮度的控制装置，该装置的过程为：

步骤一、电流采样电路对LED驱动电流进行采样，并转化为电压信号；

步骤二、控制器对采样的电压信号进行A/D变化，转换成数字信号，并进行相应的放大；

步骤三、控制器实现下述功能：产生LED驱动电路所需的PWM信号；采样的LED电流信号经计算后，得到驱动电流的修正值，并对PWM的占空比进行调整；

步骤四、调整后的PWM信号输出到LED驱动电路，改变LED驱动电流的平均值；

附图说明

图1为本发明的LED均匀亮度驱动装置示意图。

图2为可编程片上系统CY8C29466芯片的内部设置框图。

具体实施方式

为了便于对本发明的结构有进一步的了解，以下结合实例对本发明做详细的说明。

该装置由采样电路(1)、控制器(2)、LED驱动电路(3)组成，如图1。其连接关系是：

LED驱动电路输出的驱动电流，与采样电路的输入相连；采样电路的输出直接连接到PSoC；PSoC输出直接与驱动电路的控制端相连。

实例中，控制器采用Cypress公司的可编程片上系统(PSoC)CY8C29466，该系统将微处理器、存储器、高密度逻辑电路、模拟和混合电路，以及其他电路集成在一个芯片上，构成一个具有信号采集、转换、存储和I/O处理功能的系统。

CY8C29466内部设置框图如图2，实例中设定系统时钟为12MHz，CPU时钟为12MHz。ADC采样分辨率为8bit，采样窗口为1s。

采样电路采用在驱动电路中串联一个精密电阻来实现，精密电阻将电流转换为电压，输入到 CY8C29466的AGC放大模块，经滤波后进行ADC变换，

本发明解决了由于外部各种因素引起的LED亮度不均匀的问题，通过反馈控制保证LED工作在最佳状态。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于片上可编程系统(PSoC)的LED显示驱动装置，其特征在于，它采用PSoC实现采样信号A/D转换、步进式放大和PWM产生电路的功能，并与LED驱动电路结合组成对LED亮度的控制，使其达到LED发光亮度均匀、减少电路复杂度的目的。

2.如权利要求1所述的基于PSoC实现均匀亮度的LED显示驱动装置，其特征在于，所述装置采用可编程片上系统作为核心控制部件，通过LED驱动电流采样电路直接输入到PSoC，经内部A/D转换、数据读取、PWM信号产生后，输出到LED驱动电路，控制LED的亮度；该方法仅需少量外围芯片，其可编程性有利于对LED亮度的准确控制，与目前大多采用分立芯片或单片机控制驱动的方法相比，极大地简化了电路。

3.如权利要求1所述其电路原理为通过LED驱动电流采样电路得到的取样电压，直接输入到PSoC的A/D转换器，模拟信号变换成数字信号后，由控制器进行相关计算得出需要调整亮度的幅值，再由软件对所产生的PWM信号进行相应调整，最后输出到LED驱动电路，调整和控制LED的显示亮度。

4.一种基于PSoC的均匀亮度LED驱动装置，其特征在于，该方法包括：

步骤一、电流采样电路对LED驱动电流进行采样，并转化为电压信号；

步骤二、控制器对采样的电压信号进行A/D变化，转换成数字信号，并进行相应的放大；

步骤三、控制器实现下述功能：产生LED驱动电路所需的PWM信号；采样的LED电流信号经计算后，得到驱动电流的修正值，并对PWM的占空比进行修正，从而改变LED的驱动电流的平均值；

步骤四、调整占空比后的PWM信号输出到LED驱动电路驱动LED显示。