CN109005619B - 一种具有充放电管理功能的led驱动芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有充放电管理功能的LED驱动芯片，其包括设置于所述LED驱动芯片内部的充电管理模块、放电管理模块、LED驱动模块，以及多个引脚，其中所述多个引脚包括接地引脚、外接电源引脚，以及第一引脚，与充电电池的正极连接；第二引脚，与LED照明装置的发光二极管的阴极连接，所述发光二极管的阳极与所述第一引脚相连；所述LED驱动模块控制所述第二引脚的高低电平；第三引脚，与第一充电状态指示装置连接，所述第一充电状态指示装置的另一端与所述外接电源引脚连接；其中所述充电管理模块控制所述第三引脚的高低电平。本发明能够将LED驱动与电池充放电管理功能集成在一片LED驱动芯片中，提高芯片集成度。

Description

一种具有充放电管理功能的LED驱动芯片

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种具有充放电管理功能的LED驱动芯片。

背景技术

在户外照明和便携式照明设备，如手电筒、头灯中，经常用可充电电池供电，用LED(Light Emitting Diode，发光二极管)作为光源。其中，锂电池是最常见的可充电电池之一，在户外照明和便携式照明设备中得到广泛应用。然而，由于锂电池的化学活性较活跃，在充电和放电过程中，容易导致充电电压过高，放电电流过大或短路等问题，进而造成电池爆炸或损坏。为了避免上述异常情况的发生，在实际应用中都需要用电池管理芯片控制电池的充电和放电，避免对锂电池过充、过放或其它异常导致电池损坏甚至产生危险。当然，其它可充电电池如镍氢电池、镍镉电池等，也都需要专门的充电管理电路对其充电电流进行控制，以防止对电池造成损坏和产生危险。

另一方面，LED作为一种新的光源，是一种电流驱动器件，在其工作时，需要控制其工作电流不能超过其安全工作电流值，否则容易引起LED的损坏，因此在实际应用中，都需要有LED驱动电路来控制其工作电流。

在目前的户外照明和便携式照明设备的应用中，要实现充电管理、电池保护、LED驱动一般需要两至三颗芯片才能完成，特别是LED驱动芯片和电池管理芯片通常需要两片独立芯片，其体积大，可靠性差。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种带电池充放电管理的LED驱动芯片，可以通过单一芯片的控制完成外部电源对电池的充放电管理以及以电池作为供电电源的LED驱动，从而实现LED的亮、灭或闪烁等功能控制以及电池充放电状态监控。

为达成上述目的，本发明提供一种具有充放电管理功能的LED驱动芯片，其包括设置于所述LED驱动芯片内部的充电管理模块、放电管理模块、LED驱动模块，以及多个引脚，其中所述多个引脚包括接地引脚、外接电源引脚，以及

第一引脚，与充电电池的正极连接，所述充电电池的负极连接所述接地引脚；

第二引脚，与LED照明装置的发光二极管的阴极连接，所述发光二极管的阳极与所述第一引脚相连；所述LED驱动模块控制所述第二引脚的高低电平；

第三引脚，与第一充电状态指示装置连接，所述第一充电状态指示装置的另一端与所述外接电源引脚连接，所述第一充电状态指示装置用于在所述充电电池充电时指示所述充电电池的充电状态；其中所述充电管理模块控制所述第三引脚的高低电平。

优选地，所述第三引脚还与按键装置连接，所述第三引脚在所述LED驱动芯片内部还与所述LED驱动模块相连；所述LED驱动模块在所述充电电池放电时响应所述按键装置的输入而控制所述LED照明装置的照明方式。

优选地，所述LED驱动芯片还包括第四引脚，所述第四引脚与按键装置连接并在所述LED驱动芯片内部与所述LED驱动模块相连；所述LED驱动模块在所述充电电池放电时响应所述按键装置的输入而控制所述LED的照明方式。

优选地，所述第一引脚和所述接地引脚之间连接第一电容；所述外接电源引脚和接地引脚之间还连接第二电容。

优选地，所述第二引脚在所述LED驱动芯片内部通过第一开关与所述接地引脚相连，所述LED驱动模块控制所述第一开关的通断状态。

优选地，所述第三引脚在所述LED驱动芯片内部通过第二开关与所述接地引脚相连，所述充电管理模块控制所述第二开关的通断状态。

优选地，所述LED驱动芯片还包括第五引脚，所述第五引脚与所述接地引脚之间连接第一电容，所述第五引脚在所述LED驱动芯片内部通过第三开关与所述第一引脚相连，所述放电管理模块在所述充电电池处于正常放电时导通所述第三开关使所述第一电容与所述充电电池并联，所述放电管理模块在所述充电电池处于过放保护时断开所述第三开关使所述第一电容与所述充电电池隔离。

优选地，所述LED驱动芯片还包括第六引脚，所述第六引脚与第二充电状态指示装置连接，所述第二充电状态指示装置的另一端与所述外接电源引脚连接，所述第二充电状态指示装置用于在所述充电电池充电完成时指示充电完成状态；所述第六引脚在所述LED驱动芯片内部通过第四开关与所述接地引脚相连，所述充电管理模块控制所述第四开关的通断状态并在所述充电电池充电完成时导通所述第四开关以点亮所述第二充电状态指示装置。

优选地，还包括第七引脚，与外接电阻连接，所述外接电阻的另一端连接所述接地引脚。

优选地，所述LED驱动模块在所述LED驱动芯片处于充电状态时关闭LED驱动功能

相较于现有技术，本发明将LED驱动与电池充放电管理功能集成在一片LED驱动芯片中，且最少只需要六个引脚就能够完成全部功能，相比于目前采用两至三颗芯片才能完成相同功能的技术方案，本发明集成度高、体积小、可靠性高、实用性强。

附图说明

图1所示为本发明实施例一的LED驱动芯片的电路连接示意图；

图2所示为本发明实施例一的LED驱动芯片的内部电路示意图；

图3所示为本发明实施例二的LED驱动芯片的电路连接示意图；

图4所示为本发明实施例二的LED驱动芯片的内部电路示意图；

图5所示为本发明实施例三的LED驱动芯片的电路连接示意图；

图6所示为本发明实施例三的LED驱动芯片的内部电路示意图；

图7所示为本发明实施例四的LED驱动芯片的电路连接示意图；

图8所示为本发明实施例四的LED驱动芯片的内部电路示意图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

实施例1

本实施例提出了一种带电池充放电管理功能的LED驱动芯片，图1是该LED驱动芯片的电路连接示意图，图2为该LED驱动芯片的内部电路示意图。

请参见图1和图2，LED驱动芯片101与外围电路102相连，外围电路102包括充电电池1021，LED照明装置1022，第一充电状态指示装置1023，按键装置1024。LED驱动芯片内部包括充电管理模块、放电管理模块以及LED驱动模块。其中，充电管理模块能够执行充电开启、充电关断、过充保护等功能；放电管理模块执行放电开启、放电关断、过放保护等功能。此外，LED驱动芯片内部还可包括电流保护模块，用于执行过流保护和短路保护等功能。LED驱动模块用于对LED照明装置提供电流使LED发光。充电管理模块、放电管理模块和电流保护模块的实现方式可以是多种多样的，本发明并不加以限制，只要能够实现上述充放电管理功能即可。

如图所示，带电池充放电管理功能的LED驱动芯片具有六个引脚，分别为外接电源引脚6、接地引脚5、以及第一至第四引脚1-4。通过这些引脚的设置，可以将LED驱动芯片内部的充电管理模块、放电管理模块、LED驱动模块与外围电路的充电电池、LED照明装置相连，从而集成充放电管理与LED驱动功能。

接下来，将对LED驱动芯片的各个引脚进行详细描述如下。

第一引脚1与充电电池1021的正极连接，充电电池的负极接地，即充电电池的负极连接接地引脚5；

第二引脚2为LED驱动输出端，与LED照明装置1022的发光二极管的阴极连接，发光二极管的阳极与第一引脚1相连。可选的，发光二极管的阴极串联一个电阻R1，电阻R1用于对向LED照明装置供给的电流进行限流。引脚2为LED驱动输出端，LED驱动模块控制第二引脚的高低电平，从而能够控制LED照明装置的照明状态和方式。具体来说，请参见图2，第二引脚2在LED驱动芯片内部通过第一开关S1与接地引脚相连，LED驱动模块控制第一开关S1的通断状态，从而引起第二引脚2的高低电平变化，最终能够控制LED照明装置的照明状态和方式。本实施例中，第一开关S1为MOS管。

第三引脚3与第一充电状态指示装置1023连接。本实施例中，第一充电状态指示装置1023也包括LED发光二极管，其阴极与第三引脚3连接、阳极与外接电源引脚6连接。可选的，第一充电状态指示装置1023的阳极也串联一个电阻R2，电阻R2同样起到电流限流作用。第一充电状态指示装置1023用于在充电电池1021充电时指示充电电池的充电状态。在电池充电状态时，充电管理模块通过控制第三引脚3的高低电平，进而控制第一充电状态指示装置的发光二极管发光，达到指示电池充电的各种状态，如充电程度、异常状态等的目的。具体地，本实施例中第三引脚3在LED驱动芯片内部通过第二开关S2与接地引脚5相连，充电管理模块控制第二开关S2的通断状态，引起第三引脚3的高低电平变化，实现第一充电状态指示装置的亮、灭、闪烁灯功能变化，达成电池充电状态指示。本实施例中，第二开关S2为MOS管。

第四引脚4与按键装置1024连接，按键装置1024的另一端与接地引脚5连接而接地。需要说明的是，本实施例中所描述的“按键装置”并不仅限于具有按键的器件，也可以包括旋钮等其他输入器件。第四引脚4在LED驱动芯片内部与LED驱动模块相连。本实施例中，第四引脚4是通过一个反相器连接到LED驱动模块。根据上述电路连接关系，在充电电池放电时通过按键装置的输入(如按下按键)能够实现第四引脚4的高低电平变化，LED驱动模块则响应引脚4高低电平的变化相应地控制第一开关S1的通断状态，引起第二引脚2的高低电平变化，控制LED照明装置的照明方式，如亮、灭、闪烁灯变化。例如，用户按下按键LED照明装置亮，再次按下按键后LED照明装置闪烁。其中，LED驱动模块能够识别引脚4的高或低电平信号，或能够识别引脚4电平信号的上升沿或下降沿的变化，进而相应地控制第一开关S1的通断状态。优选地，本发明中LED驱动模块在充电电池处于放电状态时工作并驱动LED照明装置照明，在充电电池处于充电状态时则不工作并关闭LED驱动功能。

接地引脚5为所有电路的公共参考地端；外接电源引脚5为电源接入端，外接电源正极，电源负极接地，实现外接电源通过LED驱动芯片对可充电电池充电，外接电源可以为电源适配器、稳压电源等电压源，也可以是太阳能电池板。

可选的，第一引脚1和接地引脚5之间连接第一电容C1，该电容C1为充电电池提供稳压和滤波作用。

可选的，外接电源引脚6和接地引脚5之间还连接第二电容C2，该电容C2起到电源供电稳定的作用。

由以上可知，在本实施例中，通过LED驱动芯片引脚与外围电路和内部功能模块的连接设置，能够在一个芯片上实现LED驱动和电池充电管理功能，且仅需要6个引脚即可完成此功能，集成度高、体积小、可靠性高、实用性强。

实施例2

本实施例提出了另一种带电池充放电管理功能的LED驱动芯片，图3是该LED驱动芯片的电路连接示意图，图4为该LED驱动芯片的内部电路示意图。

请参见图3和图4，LED驱动芯片101与外围电路102相连，外围电路102包括充电电池1021，LED照明装置1022，第一充电状态指示装置1023，按键装置1024。LED驱动芯片内部包括充电管理模块、放电管理模块以及LED驱动模块。其中，充电管理模块能够执行充电开启、充电关断、过充保护等功能；放电管理模块执行放电开启、放电关断、过放保护等功能。此外，LED驱动芯片内部还可包括电流保护模块，用于执行过流保护和短路保护等功能。LED驱动模块用于对LED照明装置提供电流使LED发光。充电管理模块、放电管理模块和电流保护模块的实现方式可以是多种多样的，本发明并不加以限制，只要能够实现上述充放电管理功能即可。

与实施例1相比，本实施例中的带电池充放电管理功能的LED驱动芯片增加了一个第五引脚7，共具有七个引脚。其中，引脚1-6和外围电路以及芯片内部功能模块的连接关系与实施例1相同，在此不再做详述。

此外，与实施例1相同，可选的外接电源引脚6和接地引脚5之间还连接第二电容C2，该电容C2起到电源供电稳定的作用。

需要说明的是，本实施例中，第一引脚1和接地引脚5之间不再连接第一电容C1。实际上，第一电容C1连接在第五引脚7和接地引脚5之间。请参见图3和图4，第五引脚7与接地引脚5之间连接第一电容C1，并且第五引脚7在LED驱动芯片内部通过第三开关S3与第一引脚1相连。放电管理模块在充电电池1021处于正常放电时导通第三开关S3使第一电容C1与充电电池并联，为电池提供稳定电压和滤波的作用。放电管理模块在充电电池1021处于过放保护时断开第三开关S3使第一电容C1与充电电池1021隔离。

本实施例中，通过增加第五引脚7，能够在电池出过放保护状态下时断开第一电容C1，从而避免电容漏电造成充电电池放电而对电池造成损伤。

实施例3

本实施例提出了一种带电池充放电管理功能的LED驱动芯片，图5是该LED驱动芯片的电路连接示意图，图6为该LED驱动芯片的内部电路示意图。

请参见图5和图6，LED驱动芯片101与外围电路102相连，外围电路102包括充电电池1021，LED照明装置1022，第一充电状态指示装置1023，按键装置1024。LED驱动芯片内部包括充电管理模块、放电管理模块以及LED驱动模块。LED驱动芯片内部的各个模块的功能与实施例1和2相同，在此不做赘述。

如图所示，带电池充放电管理功能的LED驱动芯片具有六个引脚，分别为外接电源引脚6、接地引脚5、第一至第三引脚1-3、第五引脚7。需要注意的是，本实施例中对实施例1中的第三和第四引脚3/4进行复用，在图中第三引脚以3/4来表示。

接下来，将对LED驱动芯片的各个引脚进行详细描述如下。

第一引脚1与充电电池1021的正极连接，充电电池的负极接地，即充电电池的负极连接接地引脚5；

第二引脚2为LED驱动输出端，与LED照明装置1022的发光二极管的阴极连接，发光二极管的阳极与第一引脚1相连。可选的，发光二极管的阴极串联一个电阻R1，电阻R1用于对向LED照明装置供给的电流进行限流。引脚2为LED驱动输出端，LED驱动模块控制第二引脚的高低电平，从而能够控制LED照明装置的照明状态和方式。具体来说，请参见图2，第二引脚2在LED驱动芯片内部通过第一开关S1与接地引脚相连，LED驱动模块控制第一开关S1的通断状态，从而引起第二引脚2的高低电平变化，最终能够控制LED照明装置的照明状态和方式。本实施例中，第一开关S1为MOS管。

第三引脚3/4与第一充电状态指示装置1023连接，同时也与按键装置1024连接。第三引脚在LED驱动芯片内部通过反相器与LED驱动模块相连、通过第二开关S2与接地引脚5相连。其中，充电管理模块控制第二开关S2的通断状态。本实施例中，第二开关S2为MOS管。

与上述实施例相同，第一充电状态指示装置1023包括LED发光二极管，其阴极与第三引脚3连接、阳极与外接电源引脚6连接。可选的，第一充电状态指示装置1023的阴极也串联一个电阻R2，电阻R2同样起到电流限流作用。

当充电电池1021处于充电状态时，第一充电状态指示装置1023指示充电电池的充电状态。具体地，充电管理模块控制第二开关S2的通断状态，引起第三引脚3的高低电平变化，实现第一充电状态指示装置的亮、灭、闪烁灯功能变化，达成电池充电状态指示。此时，LED驱动模块不工作。

当充电电池1021处于放电状态时，通过按键装置的输入(如按下按键)能够实现第四引脚4的高低电平变化，LED驱动模块则识别引脚4的高/低电平或识别引脚4电平信号的上升沿/下降沿变化，并响应引脚4高低电平的变化相应地控制第一开关S1的通断状态，引起第二引脚2的高低电平变化，控制LED照明装置的照明方式，如亮、灭、闪烁灯变化。例如，用户按下按键LED照明装置亮，再次按下按键后LED照明装置闪烁。此时，充电管理模块不工作。

由此，通过将实施例1和2中的第三引脚和第四引脚复用，在充电电池充放电状态下实现功能切换，能够节省一个引脚的空间，进一步缩小芯片的体积。

接地引脚5为所有电路的公共参考地端；外接电源引脚5为电源接入端，外接电源正极，电源负极接地，实现外接电源通过LED驱动芯片对可充电电池充电，外接电源可以为电源适配器、稳压电源等电压源，也可以是太阳能电池板。

第五引脚7连接第一电容C1，第一电容C1的另一端连接接地引脚5。此外，第五引脚7在LED驱动芯片内部通过第三开关S3与第一引脚1相连。放电管理模块在充电电池1021处于正常放电时导通第三开关S3使第一电容C1与充电电池并联，为电池提供稳定电压和滤波的作用。放电管理模块在充电电池1021处于过放保护时断开第三开关S3使第一电容C1与充电电池1021隔离。

可选的，外接电源引脚6和接地引脚5之间还连接第二电容C2，该电容C2起到电源供电稳定的作用。

由以上可知，在本实施例中通过将引脚复用仅需要6个引脚即可完成实施例2的全部功能，相较于前两个实施例来说芯片功能更加完善且集成度更高。

实施例四

本实施例提出了一种带电池充放电管理功能的LED驱动芯片，图7是该LED驱动芯片的电路连接示意图，图8为该LED驱动芯片的内部电路示意图。

请参见图7和图8，LED驱动芯片101与外围电路102相连，外围电路102包括充电电池1021，LED照明装置1022，第一充电状态指示装置1023，按键装置1024和第二充电状态指示装置1025。LED驱动芯片内部包括充电管理模块、放电管理模块以及LED驱动模块。LED驱动芯片内部的各个模块的功能与实施例1-3相同，在此不做赘述。

如图所示，带电池充放电管理功能的LED驱动芯片具有8个引脚，分别为外接电源引脚6、接地引脚5、第一至第三引脚1-3、第五引脚7、第六引脚8和第七引脚9。需要注意的是，本实施例和实施例3相同，将实施例1中的第三和第四引脚3/4复用，在图中第三引脚以3/4来表示。

引脚1-3、5-7的连接关系与实施例3相同，在此不做赘述。

相较于实施例3，本实施例增加了两个引脚8和9。其中，第六引脚8与第二充电状态指示装置1025连接。本实施例中，第二充电状态指示装置1025也包括LED发光二极管，其阴极与第六引脚8连接、阳极与外接电源引脚6连接。可选的，第二充电状态指示装置1023的阳极也串联电阻R2。第二充电状态指示装置用于在充电电池1021充电完成时指示充电完成状态。具体地，第六引脚8在LED驱动芯片内部通过第四开关S4与接地引脚相连，充电管理模块控制第四开关S4的通断状态，当充电电池1021充电完成时充电管理模块导通第四开关S4以点亮第二充电状态指示装置1025。如此一来，在充电状态下第一充电状态指示单元指示，而在充电完成时则由第二充电状态指示单元指示。例如，在充电时第一充电状态指示单元发出闪烁红光，充电完成时第二充电状态指示单元发出绿光。

第七引脚9与外接电阻R3连接，外接电阻R3另一端连接接地引脚5，通过改变电阻R3的大小，能够调节充电电流的大小。

以上所述的的各个引脚的序号，为对芯片的功能说明所列的序号，并不代表引脚的特定顺序，实际芯片的引脚顺序可以与本发明说明的顺序不同。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (7)

1.一种具有充放电管理功能的LED驱动芯片，其特征在于，所述LED驱动芯片包括设置于所述LED驱动芯片内部的充电管理模块、放电管理模块、LED驱动模块，以及多个引脚，其中所述多个引脚包括接地引脚、外接电源引脚，以及

第一引脚，与充电电池的正极连接，所述充电电池的负极连接所述接地引脚；

第二引脚，与LED照明装置的发光二极管的阴极连接，所述发光二极管的阳极与所述第一引脚相连；所述LED驱动模块控制所述第二引脚的高低电平；

第三引脚，与第一充电状态指示装置连接，所述第一充电状态指示装置的另一端与所述外接电源引脚连接，所述第一充电状态指示装置用于在所述充电电池充电时指示所述充电电池的充电状态；其中所述充电管理模块控制所述第三引脚的高低电平；

其中，所述第三引脚与按键装置连接并在所述LED驱动芯片内部与所述LED驱动模块相连或所述多个引脚中的第四引脚与所述按键装置连接并在所述LED驱动芯片内部与所述LED驱动模块相连；所述LED驱动模块在所述充电电池放电时响应所述按键装置的输入而控制所述LED照明装置的照明方式；

所述多个引脚包括第五引脚，所述第五引脚与所述接地引脚之间连接第一电容，所述第五引脚在所述LED驱动芯片内部通过第三开关与所述第一引脚相连，所述放电管理模块在所述充电电池处于正常放电时导通所述第三开关使所述第一电容与所述充电电池并联，所述放电管理模块在所述充电电池处于过放保护时断开所述第三开关使所述第一电容与所述充电电池隔离。

2.根据权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述第一引脚和所述接地引脚之间连接第一电容；所述外接电源引脚和接地引脚之间还连接第二电容。

3.根据权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述第二引脚在所述LED驱动芯片内部通过第一开关与所述接地引脚相连，所述LED驱动模块控制所述第一开关的通断状态。

4.根据权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述第三引脚在所述LED驱动芯片内部通过第二开关与所述接地引脚相连，所述充电管理模块控制所述第二开关的通断状态。

5.根据权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，还包括第六引脚，所述第六引脚与第二充电状态指示装置连接，所述第二充电状态指示装置的另一端与所述外接电源引脚连接，所述第二充电状态指示装置用于在所述充电电池充电完成时指示充电完成状态；所述第六引脚在所述LED驱动芯片内部通过第四开关与所述接地引脚相连，所述充电管理模块控制所述第四开关的通断状态并在所述充电电池充电完成时导通所述第四开关以点亮所述第二充电状态指示装置。

6.根据权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，还包括第七引脚，与外接电阻连接，所述外接电阻的另一端连接所述接地引脚。

7.根据权利要求1所述的具有充放电管理功能的LED驱动芯片，其特征在于，所述LED驱动模块在所述LED驱动芯片处于充电状态时关闭LED驱动功能。

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