CN113053298A

CN113053298A - 驱动电路

Info

Publication number: CN113053298A
Application number: CN202110295266.3A
Authority: CN
Inventors: 冉宏宇; 李鸿强; 刘义刚; 魏明明
Original assignee: SUZHOU BEIANG TECHNOLOGY Ltd
Current assignee: Suzhou Beiang Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2021-06-29
Anticipated expiration: 2041-03-19
Also published as: CN113053298B

Abstract

本申请提供一种驱动电路，该电路包括：数码管，包括多个发光单元；控制器，用于根据配置信号生成对所述数码管的控制指令；数字驱动器，连接所述控制器，用于根据所述控制器的控制指令，生成脉冲驱动信号；放大电路，一端连接所述数字驱动器，另一端连接所述数码管的多个发光单元，用于将所述脉冲驱动信号放大，放大后的所述脉冲驱动信号用于驱动所述数码管的发光单元发光。本申请通过数字驱动的方式控制驱动数码管，简化数码管驱动电路的复杂度，提高数码管驱动效率。

Description

驱动电路

技术领域

本申请涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种驱动电路。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)具备节能、环保的优势，在电子产品的应用上发展迅速，由于LED应用广泛，产业的成长性众所瞩目，在当代社会，LED随处可见。LED可以用家用吸顶灯，广告显示屏，交通显示讯号等等。尤其是家用电器的行业，为了设计出稳定，可靠的驱动电路，设计师们也前赴后继的做出了各种驱动电路。

LED照明产品日益火爆，LED灯具的寿命与其驱动电路有着直接的关系。根据驱动电源的来源的不同，LED驱动电路可分为两类，一是AC/DC转换，能量来自交流电，二是DC/DC转换，能量来自干电池、可充电电池、蓄电池等。LED驱动电源其实就是把电源供应转换为特定的电压、电流以达到驱动LED发光的电源转换器。由于LED正向伏安特性曲线非常陡，即其正向动态电阻非常小，要给LED正常稳定供电就比较困难，并不能像普通白炽灯一样，直接用电压源供电，否则电压波动稍增，电流就会增大到将LED烧毁的程度。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种驱动电路，通过数字驱动的方式控制驱动数码管，简化数码管驱动电路的复杂度，提高数码管驱动效率。

本申请实施例第一方面提供了一种驱动电路，包括：数码管，包括多个发光单元；控制器，用于根据配置信号生成对所述数码管的控制指令；数字驱动器，连接所述控制器，用于根据所述控制器生成的控制指令，生成脉冲驱动信号；放大电路，一端连接所述数字驱动器，另一端连接所述数码管的多个发光单元，用于将所述脉冲驱动信号放大，放大后的所述脉冲驱动信号用于驱动所述数码管的发光单元发光。

于一实施例中，所述数码管为多个，每个所述数码管包括多个所述发光单元。

于一实施例中，还包括：选通电路，包括多个选通开关，其中，每一个所述选通开关的一端连接所述数字驱动器，另一端连接一个数码管。

于一实施例中，所述控制指令还包括：选通指令，所述数字驱动器还用于根据所述选通指令生成选通脉冲信号，以驱动被选中的目标数码管的目标选通开关打开。

于一实施例中，所述选通开关包括：第一三极管和第二三极管，所述第一三极管连接所述数字驱动器，所述第二三极管连接一个所述数码管；第一降噪电路，连接在所述第一三极管和所述第二三极管之间，用于降低所述选通开关的噪声信号。

于一实施例中，所述放大电路包括多路放大器，其中，每一路所述放大器的一端连接所述数字驱动器，另一端连接所述目标数码管的一个发光单元。

于一实施例中，所述放大器包括：第三三极管和第四三极管，所述第三三极管连接所述数字驱动器，所述第四三极管连接所述目标数码管的一个发光单元；第二降噪电路，连接在所述第三三极管和所述第四三极管之间，用于降低所述放大器的噪声信号。

于一实施例中，还包括：分流电路，包括多个分流电阻，其中，每一个所述分流电阻的一端连接一个所述放大器，另一端连接所述目标数码管的一个发光单元。

于一实施例中，还包括：第三降噪电路，连接在所述数字驱动器和所述选通电路之间，用于降低所述选通电路的噪声信号。

于一实施例中，还包括：第四降噪电路，连接在所述数字驱动器和所述放大器之间，用于降低所述放大器的噪声信号。

本申请提供的驱动电路，通过数字驱动器为数码管提供驱动信号，并通过放大电路将驱动信号进行放大处理，然后使放大后的驱动信号驱动数码管的发光单元发光，实现了通过数字驱动的方式控制驱动数码管，简化了数码管驱动电路的复杂度，提高了数码管驱动效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一实施例的驱动电路的结构示意图；

图2为本申请一实施例的驱动电路的结构示意图；

图3A为本申请一实施例的驱动电路的结构示意图；

图3B为本申请一实施例的消息的结构示意图。

附图标记：

1-驱动电路，10-控制器，11-处理器，12-电源接口，13-通讯接口，20-数字驱动器，30-放大电路，31-放大器，311-第三三极管，312-第四三极管，313-第二降噪电路，40-数码管，50-选通电路，51-选通开关，511-第一三极管，512-第二三极管，513-第一降噪电路，60-分流电阻，70-第三降噪电路，80-第四降噪电路，106-总线。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本实施例提供一种驱动电路1，包括：控制器10、数字驱动器20、放大电路30和数码管40，其中：

数码管40，包括多个发光单元。此处数码管40可以是LED数码管40，发光单元可以是LED发光单元。比如8段LED数码管40。

控制器10，用于根据配置信号生成对数码管40的控制指令。控制器10中可以包括处理器11、电源接口12和通讯接口12，控制器10通过电影院借口连接电源设备，用户可以通过通讯接口12输入配置信号，处理器11根据配置信号生成对数码管40的每个发光单元的控制指令。

数字驱动器20，连接控制器10，用于根据控制器10的控制指令，生成脉冲驱动信号。数字驱动器20与控制器10之间可以通过I2C(Inter－Integrated Circuit)总线连接。数字驱动器20可以采用TM1639芯片实现，可以接收控制器10生成的不同控制指令，并根据不同的控制指令生成对应的脉冲驱动信号。

放大电路30，一端连接数字驱动器20，另一端连接数码管40的多个发光单元，用于将脉冲驱动信号放大，放大后的脉冲驱动信号用于驱动数码管40的发光单元发光。放大电路30可以采用三极管级联的方式实现，放大电路30将数字驱动器20生成的脉冲驱动信号进行功率放大，以增大对数码管40的驱动功率，简化了传统的LED电源驱动方式繁琐的硬件设计，提高了驱动电路1的稳定性。

如图2所示，本实施例提供一种驱动电路1，数码管40为多个，每个数码管40包括多个发光单元。

于一实施例中，该驱动电路1还包括选通电路50，选通电路50包括多个选通开关51，其中，每一个选通开关51的一端连接数字驱动器20，另一端连接一个数码管40。

于一实施例中，控制指令还包括：选通指令，数字驱动器20还用于根据选通指令生成选通脉冲信号，以驱动被选中的目标数码管40的目标选通开关51打开。数字驱动器20根据选通指令生成位选信号，位选信号中会指定目标数码管40工作，该目标数码管40连接的目标选通开关51接收位选信号后闭合，使得目标数码管40所在的回路导通，进而驱动目标数码管40工作。

于一实施例中，选通开关51包括：第一三极管511、第二三极管512和第一降噪电路513，其中，第一三极管511连接数字驱动器20，第二三极管512连接一个数码管40。第一降噪电路513，连接在第一三极管511和第二三极管512之间，用于降低选通开关51的噪声信号。第一降噪电路513可以由分压电阻组成，分压电阻可以个给第二三极管512提供一定的偏置电压，从而避免第二三极管512受噪声信号影像而产生的误动作。

于一实施例中，放大电路30包括多路放大器31，其中，每一路放大器31的一端连接数字驱动器20，另一端连接目标数码管40的一个发光单元。即为数码管40的每个发光单元分别设置一个放大电路30，保证数码管40发光的整体稳定性。

于一实施例中，每一路放大器31可以包括：第三三极管311、第四三极管312和第二降噪电路313，其中，第三三极管311连接数字驱动器20，第四三极管312连接目标数码管40的一个发光单元。第二降噪电路313，连接在第三三极管311和第四三极管312之间，用于降低放大器31的噪声信号。

于一实施例中，还包括：分流电路，包括多个分流电阻60，其中，每一个分流电阻60的一端连接一个放大器31，另一端连接目标数码管40的一个发光单元。

于一实施例中，还包括：第三降噪电路70，连接在数字驱动器20和选通电路50之间，用于降低选通电路50的噪声信号。

于一实施例中，还包括：第四降噪电路80，连接在数字驱动器20和放大器31之间，用于降低放大器31的噪声信号。

如图3A所示，本实施例提供一种驱动电路1，以4个LED数码管40的驱动为例，因此选通电路50中分别为每一个数码管40设置一个选通开关51，共设置4个选通开关51。每个LED数码管40包括8个发光段(发光单元)，因此在放大电路30中，分别为每一个发光段设置一个放大器31。其中：

控制器10上可以包括通讯接口12，其中，通讯接口12通过I2C总线106与数字驱动器20进行数据通信。I2C总线106是由数据线SDA和时钟线SCL构成的串行总线106，可发送和接收数据。以此优化的硬件接口，只需发送相应的控制指令，即可点亮LED数码管40的相应发光段。通讯接口12可以连接I2C的数据线SDA和时钟线SCL。SCL为时钟信号，SDA为数据信号。使用I2C总线106时，数据被转换成消息messages，之后messages则被分解为数据帧。每条messages都有一个地址帧，其中包含从站的二进制地址，以及一个或多个包含正在传输数据的数据帧。如图3B所示，该消息还包括每个数据帧之间的启动和停止条件，读/写位和ACK/NACK位。

于一实施例中，控制器10上可以包括电源接口12(电源正极和电源负极)，其中，上述电源接口12可以来连接电源VCC和GND，VCC是控制器10的供电电压，为控制器10提供能量动力，GND为系统的地线。

于一实施例中，数字控制器10可以是TM1639芯片，通过总线106连接诶控制器10，与控制器10进行双向通信，并通过控制器10发送相应的驱动信号，控制外部的LED数码管40的亮灭。TM1639芯片基于I2C总线106协议，具备质量可靠、稳定性好、抗干扰能力强的优点。

于一实施例中，选通电路50共包括四个选通开关51，每个选通开关51分别包括两个三极管，此处三极管可以是BJT管(Bipolar Junction Transistor，双极结型晶体管)，也可以是场效应管，本实施例以BJT管为例。第一三极管511可以为NPN型BJT管，第二三极管512可以为PNP型BJT管，为了获取更高的等效电流，数字信号驱动芯片TM1639的位选信号GRID1、位选信号GRID2、位选信号GRID3、位选信号GRID4，分别通过2个电阻组成的第三降噪电路70的分压偏置，为选通开关51中的两个三极管组成的复合管提供基准电压，选通开关51的三极管可以产生复合式高电流放大系数，使驱动LED数码管40的电流增强。

于一实施例中，第一降噪电阻和第三降噪电阻，主要通过电阻分压设置一个偏置电压，以避免出现信号的失真，防止三极管受噪声信号的影响而产生误动作。在三极管放大器31中，三极管在基集(b)和发射极e之间存在一个结电压或称起始电压(比如锗0.2V-0.3V、硅0.7V)。如果放大器31(硅)不设偏置电路(降噪电路)，那么，在eb之间输入一个小于0.7V的信号时，基集(b)和发射极e极是不能导通的，也就没Ib(Ib＝0)，没Ib就没Ic(即不够起始电压就没起始电流)，这时放大器31处于截止区，就不能起到放大电流的作用。而降噪电路起到了设置偏置电压的作用。

于一实施例中，放大电路30包括8个放大器31，每个放大器31包括第一三极管511和第二三极管512，此处三极管可以是BJT管(Bipolar Junction Transistor，双极结型晶体管)，也可以是场效应管，本实施例以BJT管为例。第三三极管311可以为NPN型BJT管，第四三极管312可以为NPN型BJT管，第三三极管311与第四三极管312组成反相电路。数字驱动器20的芯片TM1639根据控制器10的控制指令生成段选信号，段选信号通过第四降噪电路80的分压电阻，提供偏置电压给第三三极管311的基极，然后段选信号通过第四三极管312后再次反相，与芯片TM1639生成的位选信号组成回路，以达到驱动阳极数码管40的作用。即位选信号指定目标数码管40亮，导通目标选通开关51，进而导通目标数码管40所在回路，段选信号导通放大器31，进而采用放大后的脉冲驱动信号驱动目标数码管40的每个发光段的亮灭。

其中。第二降噪电阻和第四降噪电阻的工作原理可参照第一降噪电路513和第三降噪电路70的原理。

于一实施例中，为了防止驱动电流过大导致烧毁数码管40，可以在驱动回路上串联分流电阻60，使得驱动电流变小在合适的范围内。

上述驱动电路1工作原理如下：

1.在正常工作的模式下，控制器10根据配置信号通知数字驱动器20的芯片TM1639进入工作模式，通过I2C总线106发送相应的控制指令给数字驱动器20。

2.芯片TM1639根据选通指令生成位选信号，并设置分压电阻给选通开关51的复合功率三级管提供偏置电压，位选信号经过的复合功率三极管，使得电流系数大大的提高，从而提高驱动电路1的驱动能力。芯片TM1639根据控制指令生成段选信号，通过设置分压电阻给放大器31的第三三级管提供偏置电压，在通过第四三极管312使段选信号再次反相，进而与芯片TM1639的位选信号组成回路，以达到驱动阳极数码管40的作用。

在本实施例中，总线106包括两条线路，一条是串行数据线SDA，一条是串行时钟线SCL，芯片与芯片之间进行双向传送，最高传送速率可以为100kbps。其他被控制电路均并联在这条总线106上，每个被控制电路都有唯一的地址，大大简化驱动电路1的硬件电路成本。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims

1.一种驱动电路，其特征在于，包括：

数码管，包括多个发光单元；

控制器，用于根据配置信号生成对所述数码管的控制指令；

数字驱动器，连接所述控制器，用于根据所述控制器生成的控制指令，生成脉冲驱动信号；

放大电路，一端连接所述数字驱动器，另一端连接所述数码管的多个发光单元，用于将所述脉冲驱动信号放大，放大后的所述脉冲驱动信号用于驱动所述数码管的发光单元发光。

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述数码管为多个，每个所述数码管包括多个所述发光单元。

3.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，还包括：

选通电路，包括多个选通开关，其中，每一个所述选通开关的一端连接所述数字驱动器，另一端连接一个数码管。

4.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述控制指令还包括：选通指令，所述数字驱动器还用于根据所述选通指令生成选通脉冲信号，以驱动被选中的目标数码管的目标选通开关打开。

5.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述选通开关包括：

第一三极管和第二三极管，所述第一三极管连接所述数字驱动器，所述第二三极管连接一个所述数码管；

第一降噪电路，连接在所述第一三极管和所述第二三极管之间，用于降低所述选通开关的噪声信号。

6.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述放大电路包括多路放大器，其中，每一路所述放大器的一端连接所述数字驱动器，另一端连接所述目标数码管的一个发光单元。

7.根据权利要求6所述的驱动电路，其特征在于，所述放大器包括：

第三三极管和第四三极管，所述第三三极管连接所述数字驱动器，所述第四三极管连接所述目标数码管的一个发光单元；

第二降噪电路，连接在所述第三三极管和所述第四三极管之间，用于降低所述放大器的噪声信号。

8.根据权利要求6所述的驱动电路，其特征在于，还包括：

分流电路，包括多个分流电阻，其中，每一个所述分流电阻的一端连接一个所述放大器，另一端连接所述目标数码管的一个发光单元。

9.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，还包括：

第三降噪电路，连接在所述数字驱动器和所述选通电路之间，用于降低所述选通电路的噪声信号。

10.根据权利要求6所述的驱动电路，其特征在于，还包括：

第四降噪电路，连接在所述数字驱动器和所述放大器之间，用于降低所述放大器的噪声信号。