CN108401312B - 一种led驱动控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED驱动控制系统，包括电源模块、LED模块和驱动模块。驱动模块包括芯片控制单元和分立元件控制单元；作为改进，驱动模块还包括过温保护单元。在电源模块接通时，芯片控制单元向分立元件控制单元发出第一控制信号，使分立元件控制单元驱动所有LED灯点亮；在LED模块短路或断路时，芯片控制单元向分立元件控制单元发出第二控制信号，熄灭所有LED灯；当芯片控制单元检测到过温保护单元的电压超过设定值时，向分立元件控制单元发出第二控制信号熄灭所有LED灯。本发明采用单个芯片和分立元件结合的方式实现多路LED模块驱动、LED灯失效诊断与过温保护等功能，结构简单，有效降低成本，降低设计开发的难度。

Description

一种LED驱动控制系统
技术领域
本发明涉及LED驱动控制技术领域，尤其是一种用于汽车车灯LED的驱动控制系统。
背景技术
目前汽车行业竞争激烈，成本压力日益增加，销售业绩增长的同时利润已一再降低。原因在于市场对于汽车电子产品的功能要求在不断提高，追求造型的华丽多变与性能的稳定可靠使得零件成本有所提高，同时车价在不断下跌，人工的设计开发费用又呈上涨趋势，势必以后的发展核心在于追求性价比，即满足造型与性能的同时不断降低成本。
而LED车灯不容置疑已成为未来的发展趋势。目前主要的应用包括全LED尾灯、LED转向灯、LED室内灯、LED前雾灯、LED氛围灯和部分LED前大灯。其中全LED尾灯包括后位置灯、转向灯、制动灯、倒车灯和后雾灯。而尾灯作为造型的关键位置，往往会遇到多变的LED颗数，这就给每次驱动的设计带来了难度，开发周期长且人力物力成本高。
尾灯的主要性能要求包括多颗LED的驱动控制，特别是位置、制动灯启停控制；电路的过温保护功能；LED的失效诊断与关闭功能；有时还带有电路的过压保护等要求。针对市场需求，各电子零部件供应商也设计开发了多款芯片希望给尾灯的驱动设计带来便利，如英飞凌的TLS2314，能够输出三路驱动，每路最大120mA，单路电流均可单独调节，且带有过压保护、过温保护以及LED失效的诊断检测。但该芯片成本较高，如尾灯位置灯有20颗LED时就需要四颗芯片。而TI设计开发的TPS92638，能够输出八路驱动，每路最大70mA，每路电流相同，带有过温保护以及LED失效的诊断检测。该品牌芯片成本稍低，但每路电流需保持一致，如尾灯位置灯要根据造型设计不同光通量是将很困难。且目前驱动芯片的共同问题是由于体积限制功率都无法做到太大，因而驱动能力较弱，如做尾灯制动灯时，往往一颗芯片只能带2-4颗LED，成本很高。而完全使用分立元件设计时，由于LED失效的诊断的要求，检测与开关机制将让电路网络异常复杂，元件繁多增加生产难度的同时也增加了失效风险。
发明内容
为了克服现有技术中单独采用芯片驱动设计成本高、设计困难和完全使用分立元件设计时电路复杂的问题，本发明提供了一种LED驱动控制系统，采用单个芯片和分立元件结合的方式实现汽车车灯LED的驱动控制，在实现过温保护、LED失效诊断与关闭等功能的同时，有效降低成本，简化电路。
本发明设计方案是：
本发明是一种LED驱动控制系统，包括电源模块、LED模块和驱动模块。电源模块用于给LED模块和驱动模块供电；驱动模块包括芯片控制单元和分立元件控制单元。在电源模块接通时，芯片控制单元向分立元件控制单元发出第一控制信号，使得分立元件控制单元驱动LED模块工作。在电源模块断电时或LED模块短路或断路时，芯片控制单元向分立元件控制单元发出第二控制信号，使得LED模块停止工作。
上述LED模块由2-3颗LED灯串联而成，LED模块的数量为1-8路，上述分立元件控制单元的数量与LED模块的数量相等。
作为改进，驱动模块还可包括过温保护单元，感应周围温度的变化，当芯片控制单元检测到过温保护单元的电压超过芯片控制单元的设定值时，向分立元件控制单元发出第二控制信号使得LED模块停止工作。
本发明一种LED驱动控制系统的有益效果是：首先，采用单个芯片和分立元件结合的方式代替现有技术中采用多颗芯片驱动方式或者完全使用分立元件驱动的方式来实现系统功能，结构简单，有效降低成本。其次，单个芯片和分立元件分工协作，LED模块由分立元件驱动，LED模块的电流均可调，且分立元件控制单元的开关由单个芯片控制，一个芯片就可实现对多个LED模块中的LED状态的监控，即实现对LED的失效诊断与过温保护等功能。
总之，本发明的电路结构简单，降低了设计开发的难度，大大减低了研发成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的LED驱动控制系统的原理框图；
图2是本发明的驱动模块的原理框图；
图3是本发明的LED驱动控制系统的电路连接示意图；
图4是图3中的A处局部放大图。
其中：电源模块1、LED模块2、驱动模块3、分立元件控制单元31、芯片控制单元32、过温保护单元33。
具体实施方式
图1是本发明LED驱动控制系统的原理框图。如图1所示，LED驱动控制系统包括电源模块1、LED模块2和驱动模块3。其中，驱动模块3包括分立元件控制单元31和芯片控制单元32，电源模块1给LED模块2和驱动模块3中的芯片控制单元32供电。
在电源模块1接通时，芯片控制单元32通过控制信号BASE端向分立元件控制单元31发出第一控制信号，使得分立元件控制单元31工作，从而驱动LED模块2工作。
当LED模块2有LED短路时，芯片控制单元32通过短路信号SC端检测到分立元件控制单元31的电压变化大于芯片控制单元的设定值，通过控制信号BASE端向分立元件控制单元31发出第二控制信号，使得所有LED停止工作。当某路LED模块2有LED断路时，芯片控制单元32通过电流反馈信号FB端检测到分立元件控制单元31的电流为零，通过控制信号BASE端向分立元件控制单元31发出第二控制信号，使得所有LED停止工作。当电源模块1断电时，芯片控制单元32向分立元件控制单元31发出第二控制信号，使得所有LED停止工作。
LED驱动控制系统还可包括过温保护单元33，当芯片控制单元32检测到过温保护单元33的电压超过设定值时，芯片控制单元32向分立元件控制单元31发出第二控制信号使得LED模块停止工作。
图2是本发明一种LED驱动控制系统的一种实施方式的原理图。如图2所示，有8路LED模块2，每路LED模块2由3个LED灯串联而成；驱动模块包括8路分立元件控制单元
31和1个芯片控制单元32；每路分立元件控制单元31驱动1路LED模块2工作，每路分立元件控制单元31采用一个NPN三极管作为主要驱动元件，驱动相应的LED模块2；芯片控制单元32采用芯片NCV7691进行控制，通过短路信号SC端、控制信号BASE端和电流反馈信号FB端三个引脚与每路分立元件控制单元31连接，实现每路LED模块2中LED灯的点亮和熄灭，监控LED灯的状态，实现LED失效的诊断等功能。
图3是本发明一种LED驱动控制系统的实施方式的电路图。如图3所示，由8路分立元件控制单元分别驱动8路LED模块，每路LED模块由2个或3个LED灯串联而成；芯片控制单元为NCV7691芯片，包括电源信号VS端、短路信号SC端、电流反馈信号FB端、控制信号BASE端，NTC输入端。1个NCV7691芯片通过短路信号SC端、电流反馈信号FB端、控制信号BASE端对8路分立元件控制单元进行检测和控制，实现8路分立元件控制单元对8路LED模块中LED灯的状态监控。
从图3中可以看出，每路分立元件控制单元的元件组成和相互之间的连接关系都相同，下面以1路分立元件控制单元驱动1路LED模块工作为例来说明LED驱动控制系统中驱动单元和LED模块之间的连接关系和工作原理。
图4是图3中的A处局部放大图，下面以图4来说明图3中1路分立元件控制单元驱动1路LED模块之间的连接关系和工作原理。
如图4所示，在分立元件控制单元中，NPN三极管Q1的集电极与LED模块连接，该端同时与二极管D3的阳极、电容C3的一端相连，电容C3的另一端接地，二极管D3的阴极经过电阻R2与NCV7691芯片的短路信号SC端相连，NPN三极管Q1的发射极经过电阻R9接地，电阻R5一端同时连接NPN三极管Q1的发射极和电阻R9的一端，电阻R5的另一端同时与NCV7691芯片的电流反馈信号FB端和电容C8的一端相连，电容C8的另一端接地，NPN三极管Q1的基极同时连接电阻R4的一端和NPN三极管Q5的基极，电阻R4的另一端与NCV7691芯片的控制信号BASE端连接，NPN三极管Q5的发射极经电容C9接地，NPN三极管Q5的集电极接地，NCV7691芯片的GND端接地。
LED驱动控制系统的工作原理是：在电源模块VS通电时，NCV7691芯片的控制信号BASE端输出第一控制信号给NPN三极管Q1的基极，其中第一控制信号为高电平信号，此时NPN三极管导通，驱动LED模块中的LED灯点亮。当LED模块中有LED灯短路时，NCV7691芯片通过短路信号SC端检测到分立元件控制单元的电压变化超过NCV7691芯片设定的范围，NCV7691芯片的控制信号BASE端将输出第二控制信号给NPN三极管Q1的基极，第二控制信号为低电平信号，NPN三极管Q1截止，熄灭所有LED灯。当LED模块中有LED灯断路时，NCV7691芯片的电流反馈信号FB端将检测到分立元件控制单元的NPN三极管Q1的发射极的电流为零，NCV7691芯片的控制信号BASE端将输出第二控制信号，该第二控制信号为低电平信号，NPN三极管截止，熄灭所有LED灯。
作为一种改进，驱动模块中还包括过温保护单元。图4中B处为过温保护单元。
在过温保护单元中，电阻R13与热敏电阻PTC1并联，电阻R13的一端同时与电阻R16的一端和NCV7691芯片的NTC输入端连接，电阻R16的另一端接地，电阻R13的另一端连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端同时与电阻R14的一端和稳压二极管D7的负极相连，稳压二极管D7的正极接地，电阻R14的另一端与电源模块VS连接。
LED驱动控制系统中过温保护单元的工作原理是：热敏电阻PTC1感应周围温度的变化，当温度升高时，其阻值降低，NCV7691芯片的NTC输入端的电压在增加，当该值超过NCV7691芯片设定的范围时，NCV7691芯片的控制信号BASE端输出第二控制信号，该第二控制信号为低电平信号，熄灭所有LED灯。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种LED驱动控制系统，其特征在于，包括：
电源模块(1)，用于给LED模块(2)和驱动模块(3)供电；
LED模块(2)，由驱动模块(3)驱动工作，所述LED模块(2)由多颗LED灯串联而成；
驱动模块(3)，所述驱动模块(3)包括分立元件控制单元(31)和芯片控制单元(32)，正常工作时，所述芯片控制单元(32)向所述分立元件控制单元(31)发出第一控制信号，所述第一控制信号使得所述分立元件控制单元(31)驱动所述LED模块(2)工作，在所述LED模块(2)短路或断路时，所述芯片控制单元(32)向所述分立元件控制单元(31)发出第二控制信号，所述分立元件控制单元(31)使得所述LED模块(2)停止工作；
其中，所述驱动模块(3)还包括过温保护单元(33)，当所述芯片控制单元(32)检测到所述过温保护单元(33)的电压超过设定值时，所述芯片控制单元(32)向所述分立元件控制单元(31)发出第二控制信号使得所述LED模块(2)停止工作；
其中，所述芯片控制单元(32)包括NCV7691芯片，所述NCV7691芯片具有电源信号VS端、短路信号SC端、电流反馈信号FB端、控制信号BASE端、NTC输入端和GND端；
其中，所述分立元件控制单元(31)中，NPN三极管Q1的集电极与所述LED模块(2)连接，该端同时与二极管D3的阳极、电容C3的一端相连，电容C3的另一端接地，所述二极管D3的阴极经过电阻R2与所述NCV7691芯片的短路信号SC端相连，所述NPN三极管Q1的发射极经过电阻R9接地，电阻R5一端同时连接所述NPN三极管Q1的发射极和电阻R9的一端，所述电阻R5的另一端同时与所述NCV7691芯片的电流反馈信号FB端和电容C8的一端相连，电容C8的另一端接地，所述NPN三极管Q1的基极同时连接电阻R4的一端和NPN三极管Q5的基极，电阻R4的另一端与所述NCV7691芯片的控制信号BASE端连接，所述NPN三极管Q5的发射极经电容C9接地，所述NPN三极管Q5的集电极接地，所述NCV7691芯片的GND端接地；
其中，在所述过温保护单元(33)中，电阻R13与热敏电阻PTC1并联，所述电阻R13的一端同时与电阻R16的一端和所述NCV7691芯片的NTC输入端连接，所述电阻R16的另一端接地，所述电阻R13的另一端连接电阻R15的一端，所述电阻R15的另一端同时与电阻R14的一端和稳压二极管D7的负极相连，所述稳压二极管D7的正极接地，所述电阻R14的另一端与电源模块(1)相连。
2.根据权利要求1所述的LED驱动控制系统，其特征在于，所述LED模块(2)由2-3颗LED灯串联而成，所述LED模块(2)的数量为1-8路，所述分立元件控制单元(31)的数量与所述LED模块(2)的数量相等。
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