CN209448945U - 串联led单独控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种串联LED单独控制电路，包括恒流电源、LED串联电路、MCU和半桥驱动电路，LED串联电路的每一颗LED均并联有一颗场效应管，恒流电源为LED串联电路提供恒定电流，MCU输出PWM信号至半桥驱动电路，半桥驱动电路放大后输出控制场效应管的开关。本实用新型的LED恒流电源驱动芯片只有一个，成本大大降低，PCB空间减小，产品可以做得更紧凑，发热量也大大减小，效率也大幅提升，LED可串联应用，电路工艺简单元器件少，PCB加工成本也降低。

Description

串联LED单独控制电路

技术领域

本实用新型涉及LED技术领域，特别是指一种串联LED单独控制电路。

背景技术

随着舞台灯的传统灯泡光源逐渐转换成LED光源，LED的控制电路也越来越复杂，成本也越来越高。目前使用的多颗单点可控的LED电路方案成本偏高，线路复杂占用空间大发热量大等问题。特别是多颗大功率LED驱动电路成本更高，对产品无成本优势很难满足市场竞争。

早期的LED光源产品功能单一，电路简单，多颗LED串联驱动即可，但不能变化出多种效果和单点可控。过程中产品市场要求高变化快，需要更多效果和功能。即发展到要多颗LED单点可控的舞台灯光产品，因为要单颗LED可控，此时这种产品不能使用串联方法的电路控制。目前在用的电路方案是一对一比例即一颗LED对应一路恒流电源驱动IC，这种方案主要问题成本太高占用PCB更大空间，且每一路恒流电源驱动IC都会发热，所有恒流电源驱动IC的热量加起来不仅降低了效率还影响了产品寿命。

实用新型内容

本实用新型提出一种串联LED单独控制电路，解决了现有技术中成本太高，占用PCB更大空间，产生更多热量，不仅降低了效率还影响了产品寿命的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种串联LED单独控制电路，包括恒流电源、LED串联电路、MCU和半桥驱动电路，所述LED串联电路的每一颗LED均并联有一颗场效应管，所述恒流电源为所述LED串联电路提供恒定电流，所述MCU输出PWM信号至所述半桥驱动电路，所述半桥驱动电路放大后输出控制所述场效应管的开关。

优选的，所述LED串联电路的每一颗LED分别并联有一滤波电容。

优选的，还包括DMX512控制器，所述DMX512控制器发送DMX512信号至所述MCU，所述MCU根据接收到的信号输出PWM信号。

优选的，还包括开关电源，所述开关电源为所述恒流电源、LED串联电路、MCU和半桥驱动电路提供电量。

优选的，所述LED的数量为8，所述场效应管的数量为8。

优选的，所述半桥驱动电路包括8个半桥驱动芯片及其外围元器件组成的自举供电的高侧栅极驱动电路。

优选的，所述半桥驱动电路包括5个半桥驱动芯片及其外围元器件组成的驱动电路，所述驱动电路的高侧栅极驱动端口连接5个场效应管，3个低侧栅极驱动端口连接另外3个场效应管。

优选的，在第7颗LED的正极连接有一个稳压二极管，所述稳压二极管串联一个分压电阻。

优选的，所述恒流电源为同步降压型DC-DC LED恒流电源电路。

本实用新型的有益效果在于：LED恒流电源驱动芯片只有一个，成本大大降低，PCB空间减小，产品可以做得更紧凑，发热量也大大减小，效率也大幅提升，LED可串联应用，电路工艺简单元器件少，PCB加工成本也降低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型一种串联LED单独控制电路的电路框图；

图2为LED串联电路的电路原理图；

图3为恒流电源的电路原理图；

图4为半桥驱动芯片U1及其外围元器件组成的驱动电路图；

图5为半桥驱动芯片U2及其外围元器件组成的驱动电路图；

图6为半桥驱动芯片U3及其外围元器件组成的驱动电路图；

图7为半桥驱动芯片U4及其外围元器件组成的驱动电路图；

图8为半桥驱动芯片U5及其外围元器件组成的驱动电路图。

图中，1-恒流电源；2-LED串联电路；3-MCU；4-半桥驱动电路；5-DMX512控制器；6-开关电源。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图8所示，本实用新型提出了一种串联LED单独控制电路，包括恒流电源1、LED串联电路2、MCU3和半桥驱动电路4，LED串联电路2的每一颗LED均并联有一颗场效应管，恒流电源1为LED串联电路2提供恒定电流，MCU3输出PWM信号至半桥驱动电路4，半桥驱动电路4放大后输出控制场效应管的开关。

本实用新型的主要工作原理是场效应管起分流作用，驱动LED的电流由恒流电源1提供，恒定电流点亮所有LED，若场效应管栅极信号输入低电平，场效应管工作在截止状态，电流不能从场效应管流过，只能从LED流过所以LED点亮。若场效应管栅极信号输入高电平，场效应管工作在导通状态，由于场效应管导通时内阻比LED小，恒流电源1的电流会从场效应管流过，不能从LED流过，通过分流原理来熄灭LED。同理，当LED需要调光和颜色效果混色时，场效应管栅极信号在PWM占空比50％时，就会有50％的电流从场效应管流过，50％电流从LED流过，所以LED点亮50％，如PWM占空比从0-100％变化，LED亮度会从100％-0变化，达到调光目的。混色工作过程中，随意打开或关闭其中的场效应管就会控制相应的单颗LED的电流，达到混色效果。

LED串联电路2的每一颗LED分别并联有一滤波电容。因为LED调光时，场效应管要工作在高频开关状态，滤波电容能有效滤除波形尖峰和电源噪声，保证LED电流稳定，不会出现闪烁。

本实用新型还包括DMX512控制器5，DMX512控制器5发送DMX512信号至MCU3，MCU3根据接收到的信号输出PWM信号。

本实用新型还包括开关电源6，开关电源6为恒流电源1、LED串联电路2、MCU3和半桥驱动电路4提供电量。优选的，开关电源6还负责为DMX512控制器5供电。

在本实用新型的具体实施例中，LED的数量为8，场效应管的数量为8。相应的，滤波电容的个数也为8，MCU3输出PWM1-PWM8信号。

在一个实施例中，半桥驱动电路4包括8个半桥驱动芯片及其外围元器件组成的自举供电的高侧栅极驱动电路。

在另一个实施例中，半桥驱动电路4包括5个半桥驱动芯片(U1-U5)及其外围元器件组成的驱动电路，驱动电路的高侧栅极驱动端口连接5个场效应管，3个低侧栅极驱动端口连接另外3个场效应管。

由于LED串联的电压比效高，LED1-LED5的正极电压超过了12V，所以要用到高侧栅极驱动芯片，LED6-LED8的正极电压不会超过12V，可以使用低侧栅极驱动芯片。为优化设计节省成本选用5个半桥驱动芯片，3个LO低侧驱动端口驱动场效应管Q6-Q8便能控制LED6-LED8，5个HO高侧驱动端口驱动场效应管Q1-Q5便能控制LED1-LED5。半桥驱动芯片的HI、LI端口接收来自MCU3的PWM信号，通过放大后从HO、LO端口输出去驱动场效应管Q1-Q8，场效应管Q1-Q8接收到PWM信号后会将恒流源的电流通过分流方式流向电源地，最终实现了控制串联LED的单颗电流。

在第7颗LED的正极连接有一个稳压二极管，稳压二极管串联一个分压电阻。效应管Q6、Q7、Q8的栅极信号来自半桥驱动电路4的LO低侧端口，由于低侧驱动端口没有自举供电，如果LED6、LED8在调光状态，LED7在关闭状态，此时效应管Q6、Q8工作在开关状态，效应管Q7工作在导通状态，在调光占空比很小的情况下LED7的正极处会产生大约15-17V的峰值电压，效应管Q7为低侧驱动且半桥驱动只有14V供电，效应管Q7的状态不能完全导通，LED7会发生不可控的微亮现象，所以要加入12V稳压管钳位保证此处电压低于14V才能控制。

恒流电源1为同步降压型DC-DC LED恒流电源1电路。恒流电源1必须为开关型，开关频率一定要大于PWM1-PWM8调光信号的频率，且恒流源的输出纹波尽量要小。可选择不同类型的DC-DC LED恒流源，比如同步降压和异步降压都可以，为了提高效率建议选用同步降压型。

本实用新型的LED恒流电源1驱动芯片U6只有一个，成本大大降低，PCB空间减小，产品可以做得更紧凑，发热量也大大减小，效率也大幅提升，LED可串联应用，电路工艺简单元器件少，PCB加工成本也降低。

图3中L1和C11的输出端与图2中LED+的输入端连接；图4-图8中PWM1-8连接MCU输出的PWM1-8信号，U1输出端的HO引脚连接图2中电阻R13的一端，HS引脚连接R3和Q2的公共端；U2输出端的HO引脚连接图2中电阻R14的一端，HS引脚连接R4和Q3的公共端；U3输出端的HO引脚连接图2中电阻R15的一端，HS引脚连接R5和Q4的公共端，LO引脚连接电阻R17；U4输出端的HO引脚连接图2中电阻R16的一端，HS引脚连接R6和Q5的公共端，LO引脚连接电阻R18；U5输出端的HO引脚连接图2中电阻R20的一端，HS引脚连接R7和Q6的公共端，LO引脚连接电阻R19。

以上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 (9)

1.一种串联LED单独控制电路，其特征在于：包括恒流电源、LED串联电路、MCU和半桥驱动电路，所述LED串联电路的每一颗LED均并联有一颗场效应管，所述恒流电源为所述LED串联电路提供恒定电流，所述MCU输出PWM信号至所述半桥驱动电路，所述半桥驱动电路放大后输出控制所述场效应管的开关。

2.根据权利要求1所述的串联LED单独控制电路，其特征在于：所述LED串联电路的每一颗LED分别并联有一滤波电容。

3.根据权利要求1所述的串联LED单独控制电路，其特征在于：还包括DMX512控制器，所述DMX512控制器发送DMX512信号至所述MCU，所述MCU根据接收到的信号输出PWM信号。

4.根据权利要求1所述的串联LED单独控制电路，其特征在于：还包括开关电源，所述开关电源为所述恒流电源、LED串联电路、MCU和半桥驱动电路提供电量。

5.根据权利要求1所述的串联LED单独控制电路，其特征在于：所述LED的数量为8，所述场效应管的数量为8。

6.根据权利要求5所述的串联LED单独控制电路，其特征在于：所述半桥驱动电路包括8个半桥驱动芯片及其外围元器件组成的自举供电的高侧栅极驱动电路。

7.根据权利要求5所述的串联LED单独控制电路，其特征在于：所述半桥驱动电路包括5个半桥驱动芯片及其外围元器件组成的驱动电路，所述驱动电路的高侧栅极驱动端口连接5个场效应管，3个低侧栅极驱动端口连接另外3个场效应管。

8.根据权利要求7所述的串联LED单独控制电路，其特征在于：在第7颗LED的正极连接有一个稳压二极管，所述稳压二极管串联一个分压电阻。

9.根据权利要求1所述的串联LED单独控制电路，其特征在于：所述恒流电源为同步降压型DC-DC LED恒流电源电路。