CN205596405U - 全彩led像素灯驱动控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种全彩LED像素灯驱动控制电路，包括串行解码模块、数据整形模块、PWM控制模块、内部振荡器OSC、输出驱动模块、基准电压源、以及开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3，恒流控制模块、以及开关管Q4，被控发光二极管LED1、LED2、LED3的正极与负极分别与开关管Q1、Q2、Q3的源极和漏极相连，开关管Q1、Q2、Q3、Q4通过串联的方式连接起来。本实用新型所述全彩LED像素灯驱动控制电路，使得整个像素点的工作电流得以有效降低，提高了LED像素灯的工作效率，降低了线路板的压降，最大限度保证了像素点在很远距离传输时能够达到良好的混光一致效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED灯技术领域，尤其涉及一种全彩LED像素灯驱动控制电路。
背景技术
如图1所示，现有技术中全彩LED像素灯的驱动电路包括：串行解码模块、数据整形模块、PWM控制模块、内部振荡器OSC、输出驱动模块、基准电压源、以及开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3。串行解码模块接收DIN端传来的外部控制信号，将解码后的信号一部分传递给PWM控制模块，其余的信号通过数据整形模块输出到像素点外部DO端，并传递到下一个像素点，本像素点包含R、G、B三基色的发光二极管LED1、LED2、LED3。PWM控制模块将从串行解码模块处接收的数据转换成不同占空比的控制信号，并通过输出驱动模块驱动三个开关管Q1、Q2、Q3。Q1、Q2、Q3再分别控制外围包含有R、G、B三基色的发光二极管LED1、LED2、LED3的发光芯片。其中，开关管Q1的栅极与驱动输出模块连接，开关管Q1的源极接地，开关管Q1的漏极与所述LED1的负极连接，LED1的正极与5V驱动电源连接；开关管Q2的栅极与驱动输出模块连接，开关管Q2的源极接地，开关管Q2的漏极与所述LED2的负极连接，LED2的正极与5V驱动电源连接；开关管Q3的栅极与驱动输出模块连接，开关管Q3的源极接地，开关管Q3的漏极与所述LED3的负极连接，LED3的正极与5V驱动电源连接。
图1所示电路，驱动电路上设有红、绿、蓝三个通道的输出端口OUTR、OUTG、OUTB，每个端口上的开关管分别控制三种颜色，每个开关管输出恒定的电流，三个通道以电流并联的方式连接，因此，每个LED像素灯的电流是单个LED灯通道电流的3倍。
可见，上述并联控制方式使得每个LED像素灯的整体电流相比单个通道电流大了三倍。如果以一个通道电流是20mA计算，图1所示电路中一个LED像素点、也就是一个LED像素灯的电流将达到60mA，假设有100个LED像素灯并联连接，则LED像素灯总需求电流是60 mA*100个=6A，再假如用于连接LED像素灯的线材有0.5欧姆的阻抗，则因线路线材产生的线路压降将高达 6A*0.5欧姆=3V。由于LED灯自身特征、及开关管自身的压降，每个LED灯必须要3.8V以上的电压才能满足恒流条件，因此，一般情况下，图1所示电路的发光芯片驱动电源为5V，当电压低于3.8V时，LED灯的发光不再是恒流。以上述100个LED像素灯并联连接为例，线材产生的线路压降是3V，用于发光的压降仅为2V，因此当并联的LED像素灯达到一定数量时，前后像素点的发光会不一致，达不到每个LED像素灯恒流的效果，产生前后LED灯混光不一致现象。
假设提高发光芯片的驱动电源电压，例如由原来的5V提高到12V，以弥补因线材产生的3V压降而带来的前后LED灯混光不一致的问题，但是，又会产生新的问题：
因驱动电源电压为12V，因此每个像素点的功率是12V*60mA=0.72W，而LED灯在3V左右的电压下才能正常工作，每个像素点实际用于发光的功率是3V*60mA=0.18W。于是，在驱动电源电压是12V的情况下，因发热损耗的功率将高达0.72W-0.18W=0.58 W。可见，不但流经LED像素灯的电流没有减少，反而增大了电耗，产品发热严重，降低了产品质量，容易发生安全隐患，因此，现有技术中的全彩LED像素灯不能够使用高电压驱动电源供电。
实用新型内容
为此，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种全彩LED像素灯驱动控制电路，以减少每个像素点工作电流、使得即便在线路压降较大时也能够让LED灯达到恒流的效果，有效解决LED像素灯混光不一致的问题。
于是，本实用新型提供了一种全彩LED像素灯驱动控制电路，包括串行解码模块、数据整形模块、PWM控制模块、内部振荡器OSC、输出驱动模块、基准电压源、以及开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3，串行解码模块接收DIN端传来的外部控制信号，将解码后的信号一部分传递给PWM控制模块，其余的通过数据整形模块输出到像素点外部DO端，并传递到下一个像素点，PWM控制模块将从串行解码模块处接收的数据转换成不同占空比的控制信号，并通过输出驱动模块驱动三个开关管Q1、Q2、Q3，上述全彩LED像素灯驱动控制电路还包括：与输出驱动模块连接的用于设定整个串联电路的电流值及恒定串联电流的恒流控制模块、以及与恒流控制模块连接的开关管Q4，恒流控制模块开关管Q4的源极接地，开关管Q4的漏极与开关管Q3的漏极连接，被控发光二极管LED1、LED2、LED3的正极与负极分别与开关管Q1、Q2、Q3的源极和漏极相连，开关管Q1、Q2、Q3、Q4通过串联的方式连接，开关管Q1、Q2、Q3的栅极分别与输出驱动模块连接，开关管Q4的漏极连接到Q3漏极，开关管Q4用于整个电路的关断以及恒流值的设定。
其中，所述开关管Q4的漏极连接到开关管Q3漏极，开关管Q3的源极与开关管Q2的漏极连接，开关管Q2的源极与开关管Q1的漏极连接，开关管Q1的源极与所述被控发光芯片的驱动电源连接，发光二极管LED1、LED2、LED3彼此串联，所述被控发光芯片驱动电源同时还与发光二极管LED1的正极连接。
所述开关管Q1、Q2、Q3是P型MOS管，开关管Q4是N型MOS管。
其中，开关管Q1根据控制信号的占空比来控制发光二极管LED1的导通时间，开关管Q1导通时，发光二极管LED1处于关闭状态，开关管Q1关闭时，发光管LED1处于导通发光状态:开关管Q2根据控制信号占空比来控制发光二极管LED2的导通时间，开关管Q2导通时，发光二极管LED2处于关闭状态，开关管Q2关闭时，发光二极管LED2处于导通发光状态；开关管Q3根据控制信号占空比来控制发光二极管LED3的导通时间，开关管Q3导通时，发光二极管LED3处于关闭状态，开关管Q3关闭时，发光二极管LED3处于导通发光状态，通过开关管Q1、Q2、Q3与发光二极管LED1、LED2、LED3的导通电流的交替进行调整发光芯片的亮度，开关管Q4关断时，发光二极管LED1、LED2、LED3都不亮，开关管Q4导通时，整个回路电流按照恒流电路设定值恒定不变。
本实用新型所述全彩LED像素灯驱动控制电路，通过增加与输出驱动模块连接的用于设定整个串联电路的电流值及恒定串联电流的恒流控制模块、与恒流控制模块连接的开关管Q4、以及将被控发光发光二极管LED1、LED2、LED3的正极与负极分别与开关管Q1、Q2、Q3的源极和漏极相连、开关管Q1、Q2、Q3、Q4通过串联的方式连接起来的方式，使得整个像素点的工作电流得以有效降低，提高了LED像素灯的工作效率，降低了线路板的压降，最大限度保证了像素点在很远距离传输时能够达到良好的混光一致效果。
附图说明
图1为现有技术中全彩LED像素灯的驱动电路图；
图2为本实用新型实施例所述全彩LED像素灯的驱动电路图。
具体实施方式
下面，结合附图对本实用新型进行详细描述。
如图1所示，本实施例提供了一种全彩LED像素灯驱动控制电路，包括串行解码模块、数据整形模块、PWM控制模块、内部振荡器OSC、输出驱动模块、基准电压源、以及开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3，串行解码模块接收DIN端传来的外部控制信号，将解码后的信号一部分传递给PWM控制模块，其余的通过数据整形模块输出到像素点外部DO端，并传递到下一个像素点，PWM控制模块将从串行解码模块处接收的数据转换成不同占空比的控制信号，并通过输出驱动模块驱动三个开关管Q1、Q2、Q3，尤其是上述全彩LED像素灯驱动控制电路还包括：与输出驱动模块连接的用于设定整个串联电路的电流值及恒定串联电流的恒流控制模块、以及与恒流控制模块连接的开关管Q4，开关管Q4的栅极与恒流控制模块连接开关管Q4的源极接地，开关管Q4的漏极与开关管Q3的漏极连接，被控发光二极管LED1、LED2、LED3的正极与负极分别与开关管Q1、Q2、Q3的源极和漏极相连，开关管Q1、Q2、Q3、Q4通过串联的方式连接，开关管Q1、Q2、Q3的栅极分别与输出驱动模块连接，开关管Q4的漏极连接到Q3漏极，开关管Q4用于整个电路的关断以及恒流值的设定。
所述开关管Q4的漏极连接到开关管Q3漏极，开关管Q3的源极与开关管Q2的漏极连接，开关管Q2的源极与开关管Q1的漏极连接，开关管Q1的源极与所述被控发光芯片的驱动电源连接，发光二极管LED1、LED2、LED3彼此串联，所述被控发光芯片驱动电源同时还与发光二极管LED1的正极连接。
所述开关管Q1、Q2、Q3是P型MOS管，开关管Q4是N型MOS管。
其中，开关管Q1根据控制信号的占空比来控制发光二极管LED1的导通时间，开关管Q1导通时，发光二极管LED1处于关闭状态，开关管Q1关闭时，发光管LED1处于导通发光状态:开关管Q2根据控制信号占空比来控制发光二极管LED2的导通时间，开关管Q2导通时，发光二极管LED2处于截止状态，开关管Q2关闭时，发光二极管LED2处于导通发光状态；开关管Q3根据控制信号占空比来控制发光二极管LED3的导通时间，开关管Q3导通时，发光二极管LED3处于关闭状态，开关管Q3关闭时，发光二极管LED3处于导通发光状态，通过开关管Q1、Q2、Q3与发光二极管LED1、LED2、LED3的导通电流的交替进行调整发光芯片的亮度，开关管Q4关断时，发光二极管LED1、LED2、LED3都不亮，开关管Q4导通时，整个回路电流按照恒流电路设定值恒定不变。
开关管Q1根据输出驱动模块发来的控制信号的占空比来控制发光二极管LED1的导通时间，当开关管Q1导通时，发光二极管LED1断开；当开关管Q1断开时，发光二极管LED1导通。
开关管Q2根据输出驱动模块发来的控制信号占空比来控制发光二极管LED2的导通时间，当开关管Q2导通时，发光二极管LED2断开；当开关管Q2断开时，发光二极管LED2导通。
开关管Q3根据输出驱动模块发来的控制信号占空比来控制B的导通时间，当开关管Q3导通时，发光二极管LED3断开；当开关管Q3断开时，发光二极管LED3导通。
因此，通过开关管Q1、Q2、Q3与发光二极管LED1、 LED2、LED3导通电流的交替进行可以达到调整被控发光芯片的亮度的目的。
恒流控制模块，用于设定整个串联电路的电流值，并恒定串联电流。开关管Q4用于控制整个串联回路的电流的开与关。当开关管Q4关断时，发光二极管LED1、 LED2、LED3都不亮，发光二极管LED1、 LED2、LED3和开关管Q1、Q2、Q3电流都为零。当开关管Q4导通时，整个回路电流按照恒流电路设定值恒定不变。当开关管Q1导通，开关管Q2、Q3不导通时，发光二极管LED1不亮，发光二极管LED2、LED3正常发光，电流流经开关管Q1、发光二极管LED2、LED3、开关管Q4到达电源负极，使开关管Q1、发光二极管LED2、LED3流经的电流相等，从而达到恒流的目的。
此外，由上述技术方案可以看出：开关管Q1,Q2,Q3只是用于调节其并接的发光二极管灰度，不参与整个恒流值控制，整个电路的恒流值控制只与开关管Q4及其控制电路有关。
本实施例提供了一种全彩LED像素灯驱动控制电路，通过使用电流串联的技术方案，可以实现在较高电压下，例如被控发光芯片的驱动电源电压为12V的情况下驱动LED灯，相比背景技术中所述的并联技术方式可以有效节能20%，其理由是：
依然以背景技术中所述每个LED灯通道的电流是20mA计算，本实施例所述全彩LED像素灯驱动控制电路驱动的被控发光芯片每个LED像素灯总的电流是20mA，驱动电压至少需要3V*3=9V，每个LED像素灯总的功率是12V*20 mA=0.24W，其相比于背景技术中所述的每个LED像素灯总的功率5V*60 mA=0.3W节省了20%的电能，有效降低了LED的发光功耗。
此外，本实施例提供了一种全彩LED像素灯驱动控制电路，通过使用电流串联的技术方案，使得流经每个LED像素灯的电流与流经每个发光二极管的电流一致，即便被控发光芯片并联很多LED像素灯因线材产生很高的线路压降、使得驱动电压降低到9V时，依然不会影响开关管Q4的恒流作用。
因此，本实施例提供的全彩LED像素灯驱动控制电路在实际应用中更加便利，有效解决了像素点在很远距离传输时能够达到良好的混光一致效果的问题。
综上所述，本实施例所述全彩LED像素灯驱动控制电路，通过增加与输出驱动模块连接的用于设定整个串联电路的电流值及恒定串联电流的恒流控制模块、与恒流控制模块连接的开关管Q4、以及将被控发光芯片上的发光二极管LED1、LED2、LED3的正极与负极分别与开关管Q1、Q2、Q3的漏极和源极相连、开关管Q1、Q2、Q3、Q4通过串联的方式连接起来的方式，使得整个像素点的工作电流得以有效降低，提高了LED像素灯的工作效率，降低了线路板的压降，最大限度保证了像素点在很远距离传输时能够达到良好的混光一致效果。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种全彩LED像素灯驱动控制电路，包括串行解码模块、数据整形模块、PWM控制模块、内部振荡器OSC、输出驱动模块、基准电压源、以及开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3，串行解码模块接收DIN端传来的外部控制信号，将解码后的信号一部分传递给PWM控制模块，其余的通过数据整形模块输出到像素点外部DO端，并传递到下一个像素点，PWM控制模块将从串行解码模块处接收的数据转换成不同占空比的控制信号，并通过输出驱动模块驱动三个开关管Q1、Q2、Q3，其特征在于，还包括：与输出驱动模块连接的用于设定整个串联电路的电流值及恒定串联电流的恒流控制模块、以及与恒流控制模块连接的开关管Q4恒流控制模块，开关管Q4的源极接地，开关管Q4的漏极与开关管Q3的漏极连接，被控发光二极管LED1、LED2、LED3的正极与负极分别与开关管Q1、Q2、Q3的源极和漏极相连，开关管Q1、Q2、Q3、Q4通过串联的方式连接，开关管Q1、Q2、Q3的栅极分别与输出驱动模块连接，开关管Q4的漏极连接到Q3漏极，开关管Q4用于控制整个LED串联回路的电流值及整个恒流电路的开通和关断。
2.根据权利要求1所述的全彩LED像素灯驱动控制电路，其特征在于，所述开关管Q3的源极与开关管Q2的漏极连接，开关管Q2的源极与开关管Q1的漏极连接，开关管Q1的源极与所述被控发光芯片的驱动电源连接，发光二极管LED1、LED2、LED3彼此串联，所述被控发光芯片驱动电源同时还与发光二极管LED1的正极连接。
3.根据权利要求1所述的全彩LED像素灯驱动控制电路，其特征在于，所述开关管Q1、Q2、Q3是P型MOS管，开关管Q4是N型MOS管。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的全彩LED像素灯驱动控制电路，其特征在于，开关管Q1根据控制信号的占空比来控制发光二极管LED1的导通时间，开关管Q1导通时，发光二极管LED1处于关闭状态，开关管Q1关闭时，发光管LED1处于导通发光状态:开关管Q2根据控制信号占空比来控制发光二极管LED2的导通时间，开关管Q2导通时，发光二极管LED2处于关闭状态，开关管Q2关闭时，发光二极管LED2处于导通发光状态；开关管Q3根据控制信号占空比来控制发光二极管LED3的导通时间，开关管Q3导通时，发光二极管LED3处于关闭状态，开关管Q3关闭时，发光二极管LED3处于导通发光状态，通过开关管Q1、Q2、Q3与发光二极管LED1、LED2、LED3的导通电流的交替进行调整发光芯片的亮度，开关管Q4关断时，发光二极管LED1、LED2、LED3都不亮，开关管Q4导通时，整个回路电流按照恒流电路设定值恒定不变。
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