CN202014395U - 多通道pwm驱动芯片led灯驱动分时复用结构 - Google Patents

多通道pwm驱动芯片led灯驱动分时复用结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开一种多通道PWM驱动芯片LED灯驱动分时复用结构，所述结构包括多通道PWM驱动芯片、多LED灯、微控制器和分时复用控制模块，每个分时复用模块对应PWM驱动芯片的一个通道；微控制器输出两路分时控制信号送入分时复用控制模块中，分时复用控制模块两路驱动端分别连接一个LED灯或一个LED灯串联支路，LED灯或LED灯串联支路的另一端一起连接到多通道PWM驱动芯片的一个通道；所述为控制器输出的两路分时控制信号的控制电平为互斥电平。本实用新型利用分时复用控制模块，使得PWM多通道芯片的每个通道均能驱动两个LED灯或者两个LED串联支路，能更节约成本又保留了恒流驱动的优势。

Description

多通道PWM驱动芯片LED灯驱动分时复用结构
技术领域
本实用新型涉及电子领域，尤其涉及一种多通道PWM驱动芯片LED灯驱动分时复用结构。
背景技术
根据LED(即发光二极管)的伏安特性，电压与电流并非呈线性关系。电压变化一点，可能导致电流变化幅度比较大；而LED灯亮度主要与经过它的平均电流有关。如果采用恒压驱动，电压的点点变化容易导致平均电流的不稳，灯光的亮度会受到影响。
因此，为了能更精确地更均匀地调节灯光亮度，绝大多数芯片都采用恒流驱动的方式。但采用恒流驱动的方法来驱动LED灯，每个PWM通道所用的最后一级驱动管子尺寸会比较大，占用面积随着增大，这样会使芯片的成本加大。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供一种多通道PWM驱动芯片LED灯驱动分时复用结构，能更节约成本又保留了恒流驱动的优势。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种多通道PWM驱动芯片LED灯驱动分时复用结构，包括多通道PWM驱动芯片、多LED灯、微控制器和分时复用控制模块，每个分时复用模块对应PWM驱动芯片的一个通道；微控制器输出两路分时控制信号送入分时复用控制模块中，分时复用控制模块两路驱动端分别连接一个LED灯或一个LED灯串联支路，LED灯或LED灯串联支路的另一端一起连接到多通道PWM驱动芯片的一个通道；所述为控制器输出的两路分时控制信号的控制电平为互斥电平。
其中，所述分时复用模块均具有电源输入口、第一控制输入口、第二控制输入口、第一驱动输出口和第二驱动输出口；微控制器至少具有第一控制输出口和第二控制输出口；分时复用模块的电源输入口连接直流电源，分时复用模块的第一驱动输出口连接第一LED灯或第一LED灯串联支路，分时复用模块的第二输出口连接第二LED灯或第二LED灯串联支路；分时复用模块的第一控制输入口连接微控制器的第一控制输出口，分时复用模块的第二控制输入口连接微控制器的第二控制输出口。
其中，所述分时复用控制模块包括电源输入口、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管、第三三极管、第一控制输入口、第一驱动输出口、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二三极管、第四三极管、第二控制输入口、第二驱动输出口；所述电源输入口引入直流电源，经过第一电阻和第二电阻组成的串联支路后与第一三级管的集电极连接，第一控制输入口经过第三电阻后与第一三极管的基极连接，第一三级管的发射极接地，第一电阻和第二电阻的分压点连接第三三级管的基极，第三三级管的发射极连接电源输入口，第三三极管的集电极连接第一驱动输出口；电源输入口经过第四电阻和第五电阻组成的串联支路后与第二三极管的集电极连接，第二控制输入口经过第六电阻后与第二三极管的基极连接，第二三级管的发射极接地，第四电阻和第五电阻的分压点连接第四三级管的基极，第四三级管的发射极连接电源输入口，第四三极管的集电极连接第二驱动输出口。
其中，所述第一三级管和第二三极管为PNP三极管，所述第三三极管和第四三级管为NPN三极管。
其中，所述两路分时控制信号在导通控制电平前均具有短暂的延时低电平。
本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的多通道PWM驱动芯片一个通道只能驱动一个LED灯或一个LED串联支路的缺陷，本实用新型利用分时复用控制模块，使得PWM多通道芯片的每个通道均能驱动两个LED灯或者两个LED串联支路，能更节约成本又保留了恒流驱动的优势。
附图说明
图1是本实用新型多通道PWM驱动芯片LED灯驱动分时复用结构结构方框图；
图2是本实用新型6通道PWM驱动芯片LED灯驱动分时复用结构驱动口示意图；
图3是本实用新型9通道PWM驱动芯片LED灯驱动分时复用结构驱动口示意图；
图4是本实用新型多通道PWM驱动芯片LED灯驱动分时复用结构的分时复用控制模块的电路图；
图5是本实用新型多通道PWM驱动芯片LED灯驱动分时复用结构一实施例的驱动输出端电平驱动过程中的跳变过程电平示意图；
图6是本实用新型多通道PWM驱动芯片LED灯驱动分时复用结构一实施例加上延时低电平后的控制电平示意图。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
互斥电平，即当第一控制信号的控制电平为高电平时，第二控制信号的控制电平为低电平；当第一控制信号的控制电平为低电平时，第二控制信号的控制电平为高电平。
请参阅图1，本实用新型的多通道PWM驱动芯片LED灯驱动分时复用结构，包括多通道PWM驱动芯片10、多LED灯11、微控制器13和分时复用控制模块12，每个分时复用模块对应PWM驱动芯片的一个通道；微控制器输出两路分时控制信号送入分时复用控制模块中，分时复用控制模块两路驱动端分别连接一个LED灯或一个LED灯串联支路，LED灯或LED灯串联支路的另一端一起连接到多通道PWM驱动芯片的一个通道；所述为控制器输出的两路分时控制信号的控制电平为互斥电平。
区别于现有技术的PWM多通道芯片一个通道只能驱动一个LED灯或一个LED串联支路的缺陷，本实用新型利用分时复用控制模块，使得PWM多通道芯片的每个通道均能驱动两个LED灯或者两个LED串联支路，能更节约成本又保留了恒流驱动的优势。
在一实施例中，所述分时复用模块均具有电源输入口、第一控制输入口、第二控制输入口、第一驱动输出口和第二驱动输出口；微控制器至少具有第一控制输出口和第二控制输出口；分时复用模块的电源输入口连接直流电源，分时复用模块的第一驱动输出口连接第一LED灯或第一LED灯串联支路，分时复用模块的第二输出口连接第二LED灯或第二LED灯串联支路；分时复用模块的第一控制输入口连接微控制器的第一控制输出口，分时复用模块的第二控制输入口连接微控制器的第二控制输出口。
请参阅图4，所述分时复用控制模块包括电源输入口VCC、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一三极管Q1、第三三极管Q3、第一控制输入口VC1、第一驱动输出口VCC1、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第二三极管Q2、第四三极管Q4、第二控制输入口VC2、第二驱动输出口VCC2；所述电源输入口VCC引入直流电源，经过第一电阻R1和第二电阻R2组成的串联支路后与第一三级管Q1的集电极连接，第一控制输入口VC1经过第三电阻R3后与第一三极管Q1的基极连接，第一三级管Q1的发射极接地，第一电阻R1和第二电阻R2的分压点连接第三三级管Q3的基极，第三三级管Q3的发射极连接电源输入口VCC，第三三极管Q3的集电极连接第一驱动输出口VCC1；电源输入口VCC经过第四电阻R4和第五电阻R5组成的串联支路后与第二三极管Q2的集电极连接，第二控制输入口VC2经过第六电阻R6后与第二三极管Q2的基极连接，第二三级管Q2的发射极接地，第四电阻R4和第五电阻R5的分压点连接第四三级管Q4的基极，第四三级管Q4的发射极连接电源输入口VCC，第四三极管Q4的集电极连接第二驱动输出口VCC2。
在一实施例中，所述第一三级管Q1和第二三极管Q2为PNP三极管，所述第三三极管Q3和第四三级管Q4为NPN三极管。
在一实施例中，所述两路分时控制信号在导通控制电平前均具有短暂的延时低电平。
请参见图2，按照本专利设计的PWM通道输出，每通道导通的时间短，相当于经过LED灯的平均电流变小。而随着现在LED技术的逐步发展，LED灯亮度对经过它的平均电流大小的需求越来越小。因此采用PWM通道分时复用的方式并不会影响LED灯的显示效果。
而且分时复用的方法可以节省PWM通道的数目，节约了芯片成本，大大减少了PIN脚的数目，也节约了封装的成本。因此节约成本是本专利的一项突出优势。
本专利方法既不限于通道数，可以6通道1/2分时复用实现12通道，也可以9通道分时复用实现18通道，12通道分时复用实现24通道；也不限于分时分数，可以6通道1/3分时复用实现18通道，也可以6通道1/4分时复用实现24通道。分时分数越多，当然灯光的亮度会越暗，使用本方法的时候，要综合考虑各方面的要求。
请参阅图3，以9通道PWM分时复用实现18通道PWM信号为例，描述一下它的原理。
有9通道PWM信号输出，每通道输出连接两个并联的LED灯，通过分时复用，可以驱动18通道的LED灯。
LED灯一端接PWM通道输出，另一端接驱动电压端VCC1或者VCC2。只有当VCC1或VCC2端有电压时，相应的发光二极管才会受PWM信号的控制而发光。
请参阅图4，VCC1、VCC2是电路得到的两个间歇的电压信号。
VCC是恒压电源，VCC1电压有无主要由控制信号vc1控制，而VCC2电压有无主要由控制信号vc2控制。
通过信号vc1和vc2可以控制开关管Q1、Q2是否导通，进而控制开关管Q3、Q4是否导通。当vc1电压为高，vc2电压为低时，Q1导通，Q3同时也导通，这样VCC1得到高电压，点亮与VCC1连接的发光二极管，同时使用PWM占空比控制LED灯的亮度。反之，当vc1电压为低，vc2电压为高时，Q2导通，Q4同时也导通，VCC2得到高电压，点亮与VCC2连接的发光二极管，同时可以使用PWM占空比控制LED灯的亮度。
由于PWM信号是分时复用的，当VCC1为高电压时，PWM送出的信号对应与VCC1连接的发光二极管，当VCC2为高电压时，PWM送出的信号对应与VCC2连接的发光二极管，而不同LED灯需要的亮度可能不一样，也就是PWM占空比要求不一样，因此，VCC1和VCC2不能同时为高电压，需要分时点亮并联的LED灯。
由于开关管下降时间比较长，如图5所示，VCC1、VCC2在跳变的过程中，可能会出现在一管还没关上的同时，另一管已经打开了，导致两管同时打开，同一PWM信号同时驱动两盏灯，导致灯亮度出现错误，不是所要求显示的亮度。
vc1和vc2是控制VCC1、VCC2电压的重要控制信号，要保证开关管不同时打开，进而保证并联的LED灯不同时点亮，必须要满足条件：vc1和vc2控制信号不同时为高，不同时打开开关管Q1、Q2。
考虑到这些，我们找到一种解决方法：在两管导通之间加上一小段空白时间(blank_time)，在这段时间内，控制信号vc1和vc2同时为低电平，控制开关管Q1、Q2都不导通，并联的LED灯同时不亮，如图6所示。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种多通道PWM驱动芯片LED灯驱动分时复用结构，其特征在于：包括多通道PWM驱动芯片、多LED灯、微控制器和分时复用控制模块，每个分时复用模块对应PWM驱动芯片的一个通道；微控制器输出两路分时控制信号送入分时复用控制模块中，分时复用控制模块两路驱动端分别连接一个LED灯或一个LED灯串联支路，LED灯或LED灯串联支路的另一端一起连接到多通道PWM驱动芯片的一个通道；所述为控制器输出的两路分时控制信号的控制电平为互斥电平。
2.根据权利要求1所述的多通道PWM驱动芯片LED灯驱动分时复用结构，其特征在于：所述分时复用模块均具有电源输入口、第一控制输入口、第二控制输入口、第一驱动输出口和第二驱动输出口；微控制器至少具有第一控制输出口和第二控制输出口；
分时复用模块的电源输入口连接直流电源，分时复用模块的第一驱动输出口连接第一LED灯或第一LED灯串联支路，分时复用模块的第二输出口连接第二LED灯或第二LED灯串联支路；分时复用模块的第一控制输入口连接微控制器的第一控制输出口，分时复用模块的第二控制输入口连接微控制器的第二控制输出口。
3.根据权利要求1或2所述的多通道PWM驱动芯片LED灯驱动分时复用结构，其特征在于：所述分时复用控制模块包括电源输入口、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管、第三三极管、第一控制输入口、第一驱动输出口、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二三极管、第四三极管、第二控制输入口、第二驱动输出口；
所述电源输入口引入直流电源，经过第一电阻和第二电阻组成的串联支路后与第一三级管的集电极连接，第一控制输入口经过第三电阻后与第一三极管的基极连接，第一三级管的发射极接地，第一电阻和第二电阻的分压点连接第三三级管的基极，第三三级管的发射极连接电源输入口，第三三极管的集电极连接第一驱动输出口；电源输入口经过第四电阻和第五电阻组成的串联支路后与第二三极管的集电极连接，第二控制输入口经过第六电阻后与第二三极管的基极连接，第二三级管的发射极接地，第四电阻和第五电阻的分压点连接第四三级管的基极，第四三级管的发射极连接电源输入口，第四三极管的集电极连接第二驱动输出口。
4.根据权利要求3所述的多通道PWM驱动芯片LED灯驱动分时复用结构，其特征在于：所述第一三级管和第二三极管为PNP三极管，所述第三三极管和第四三级管为NPN三极管。
5.根据权利要求1所述的多通道PWM驱动芯片LED灯驱动分时复用结构，其特征在于：所述两路分时控制信号在导通控制电平前均具有短暂的延时低电平。
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