CN210840143U - Led恒流供电实时监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种成本低、输出精度高且能够实时反馈输出的LED恒流供电实时监控系统。本实用新型包括MCU（1）、DAC电压输出电路（2）、LED恒流驱动电路（3）以及ADC反馈电路（4），MCU与DAC电压输出电路连接，DAC电压输出电路与LED恒流驱动电路连接，LED恒流驱动电路连接待测LED背光板（5），MCU接受ADC反馈电路的电压反馈，ADC反馈电路的另一端连接待测LED背光板的输入，ADC反馈电路采集到待测LED背光板的电流值并反馈至MCU，MCU根据电流输出需求调节DAC电压输出电路的输出电压值，使LED恒流驱动电路的供电电流值维持在稳定的设定值。本实用新型用于LED领域。

Description

LED恒流供电实时监控系统

技术领域

本实用新型涉及LED领域，尤其涉及一种LED恒流供电实时监控系统。

背景技术

Backlight（背光源）主要由发光二极管（LED）、导光板、光学用模片、结构件组成，Backlight测试指在光源稳定发光条件下利用二维色彩分析仪检测其光学特性包括亮度，色度等是否满足设计要求的测试。而LED背光板供电是背光测试系统中的重要组成部分，输出电流电压的不稳定会影响发光品质，稳定的恒流供电条件是测试背光系统是否稳定的关键因素之一，根据背光板的测试需求，灵活稳定地调节供电电流，达到测试系统稳定的最大化、调节自动化。

现有的驱动背光板的方式大致分为标准LED恒流电源驱动和LED驱动芯片驱动。LED驱动芯片驱动又分为恒压式驱动芯片、恒流式驱动芯片以及脉冲式驱动芯片。其中恒压式驱动芯片一般就是我们常见的DC/DC升压芯片。恒流式驱动芯片则解决了之前恒压式驱动的电流不可控问题。目前比较好的恒流芯片可以做到1%左右的恒流精度，而且有简易的外围控制接口可灵活设置所需输出的电流大小，所以倍受欢迎。目前脉冲式驱动芯片是以高频率的脉冲发生器输出接口向LED供电。因为是脉冲信号频率很高所以人眼根本无法感觉出LED的频闪，所以这个方式即符合了视觉需要又在一方面有效节约了电能输出。而且这类型芯片的工作频率一般可由外部接口控制。

然而，上述驱动均存在一定的不足。标准LED恒流电源价格较贵且功能已固定，后期功能可扩展性受限。恒定电压驱动LED会造成驱动输出时电路电流的不可控，无法保证LED亮度的一致性。恒流式驱动芯片和脉冲式驱动芯片虽然满足恒流条件，但是目前仍缺少反馈系统，由芯片自身导致的输出变化不可控（如芯片发热影响），导致输出精度得不到保证。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种成本低、输出精度高且能够实时反馈输出的LED恒流供电实时监控系统。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括MCU、DAC电压输出电路、LED恒流驱动电路以及ADC反馈电路，所述MCU与所述DAC电压输出电路连接，所述DAC电压输出电路与所述LED恒流驱动电路连接，所述LED恒流驱动电路同时与所述MCU使能连接，所述LED恒流驱动电路连接待测LED背光板，所述MCU接受所述ADC反馈电路的电压反馈，所述ADC反馈电路的另一端连接待测LED背光板的输入，所述MCU控制所述DAC电压输出电路输出控制电压到所述LED恒流驱动电路，所述LED恒流驱动电路接收到所述MCU的使能信号输入并驱动待测LED背光板上电成功，所述ADC反馈电路采集到待测LED背光板的电流值并反馈至所述MCU，所述MCU根据电流输出需求调节所述DAC电压输出电路的输出电压值，使所述LED恒流驱动电路的供电电流值维持在稳定的设定值。

进一步地，所述MCU的CLR、SYNC和SCLK连接端分别与所述DAC电压输出电路的CLR、SYNC和SCLK连接端对应连接，所述MCU的EN连接端与所述LED恒流驱动电路的EN连接端对应连接，所述DAC电压输出电路的VOUT连接端连接所述LED恒流驱动电路的BRT连接端, 所述MCU的SPI1_MISO连接端连接所述ADC电压电流测量电路的DOUT连接端，所述MCU单片机控制电路的SPI1_MISO、SPI1_MOSI、SCLK和SPI1_SCLK连接端分别对应连接所述ADC反馈电路的DOUT、DIN、SCLK和CS连接端。

又进一步地，所述DAC电压输出电路包括AD5663BRMZ芯片及其外围电路，所述MCU的SYNC连接端与所述AD5663BRMZ芯片通信连接并控制所述AD5663BRMZ芯片输出不同的电压值，所述AD5663BRMZ芯片设置有VOUTA和VOUTB两路输出。

再又进一步地，所述LED恒流驱动电路包括MAX1554芯片及其外围电路，所述MAX1554芯片的输出端连接有连接器，在所述MAX1554芯片的输出负极上还连接有采样电阻，所述采样电阻的另一端接地。

此外，所述ADC反馈电路包括AD7175-2BRUZ芯片及其外围电路，所述AD7175-2BRUZ芯片的测量点与所述采样电阻的两端连接。

另外，所述MCU为单片机，其型号为STM32F429VET6。

所述连接器的正负极之间至多同时串接10块待测LED背光板。

本实用新型的有益效果是：通过MCU、DAC电压输出电路、LED恒流驱动电路以及ADC反馈电路的设置，其中MCU是系统的核心单元，主要完成硬件层的资源调用和调配，对采集到的电压数据进行处理分析，同时完成与其它控制单元的通信；而DAC电压输出电路能够在MCU的控制下输出不同的电压值以满足不同待测LED的驱动电压；通过LED恒流驱动电路能够实现对LED背光板的驱动，且通过采样电阻的设置，为后续的电压信号反馈提供基础；ADC反馈电路的设置则是为了实时反馈待测LED背光板的电压情况，在点亮待测LED背光板的过程中，ADC反馈电路实时采集采样电阻的电压反馈到MCU处，MCU通过得到的电压值得出待测LED的回路电流，再与设定恒流值对比，进而实时调节DAC电压输出电路的输出以保证回路电流恒定在设定值。所以本实用新型能够实现整个LED驱动形成一个闭环系统，从而得到实时监控以及调节的效果，且实时反馈调节也大大提高了输出精度；此外，整个系统由单片机DAC、ADC等构成，其结构简单，与标准的LED恒流电源相比，大大地降低了成本。

另外，所述连接器的正负极之间可至多同时串接10块待测LED背光板，由此可见，可实现多LED同时驱动和测量，大大提高了工作效率。

附图说明

图1是本实用新型电路原理结构方框示意图；

图2是所述MCU中的电源部分U1A的电路原理示意图；

图3是所述MCU的GPIO中的U1B部分的电路原理示意图；

图4是所述MCU的GPIO中的U1C部分的电路原理示意图；

图5是所述MCU的GPIO中的U1D部分的电路原理示意图；

图6是所述MCU的GPIO中的U1E部分的电路原理示意图；

图7是所述MCU的GPIO中的U1F部分的电路原理示意图；

图8是所述MCU的指示灯部分的电路原理示意图；

图9是DAC电压输出电路的原理示意图；

图10是LED恒流驱动电路的原理示意图；

图11是ADC反馈电路的原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括MCU1、DAC电压输出电路2、LED恒流驱动电路3以及ADC反馈电路4，所述MCU1与所述DAC电压输出电路2连接，所述DAC电压输出电路2与所述LED恒流驱动电路3连接，所述LED恒流驱动电路3同时与所述MCU1使能连接，所述LED恒流驱动电路3连接待测LED背光板5，所述MCU1接受所述ADC反馈电路4的电压反馈，所述ADC反馈电路4的另一端连接待测LED背光板5的输入，所述MCU1控制所述DAC电压输出电路2输出控制电压到所述LED恒流驱动电路3，所述LED恒流驱动电路3接收到所述MCU1的使能信号输入并驱动待测LED背光板5上电成功，所述ADC反馈电路4采集到待测LED背光板5的电流值并反馈至所述MCU1，所述MCU1根据电流输出需求调节所述DAC电压输出电路2的输出电压值，使所述LED恒流驱动电路3的供电电流值维持在稳定的设定值。

所述MCU1的CLR、SYNC和SCLK连接端分别与所述DAC电压输出电路2的CLR、SYNC和SCLK连接端对应连接，所述MCU1的EN连接端与所述LED恒流驱动电路3的EN连接端对应连接，所述DAC电压输出电路2的VOUT连接端连接所述LED恒流驱动电路3的BRT连接端, 所述MCU1的SPI1_MISO连接端连接所述ADC电压电流测量电路的DOUT连接端，所述MCU单片机控制电路的SPI1_MISO、SPI1_MOSI、SCLK和SPI1_SCLK连接端分别对应连接所述ADC反馈电路4的DOUT、DIN、SCLK和CS连接端。其中，所述MCU1和所述DAC电压输出电路2的SCLK连接端为通信时钟信号端，SYNC是DAC信号输入脚，VOUT输出可变电压信号；所述LED恒流驱动电路3的BRT连接端为LED驱动电路的控制输入端，由DAC电压输出电路2输出的模拟量到LED恒流驱动电路3的BRT连接端来控制LED电流大小。所述MCU1与所述LED恒流驱动电路3的EN连接端是驱动电路的输出使能信号端；所述ADC反馈电路4的DIN连接端为主机输出从机输入信号端，在本实用新型中的信号走向是从MCU输出到ADC反馈电路输入；ADC反馈电路4的DOUT连接端为主机输入从机输出端，在本实用新型中的信号走向是从ADC反馈电路输出到MCU输入。

更加具体地，如图9所示，所述DAC电压输出电路2包括AD5663BRMZ芯片及其外围电路，所述MCU1的SYNC连接端与所述AD5663BRMZ芯片通信连接并控制所述AD5663BRMZ芯片输出不同的电压值，所述AD5663BRMZ芯片设置有VOUTA和VOUTB两路输出。所述LED恒流驱动电路3包括MAX1554芯片及其外围电路，所述MAX1554芯片的输出端连接有连接器J2，在所述MAX1554芯片的输出负极上还连接有采样电阻R53，所述采样电阻R53的另一端接地。所述ADC反馈电路4包括AD7175-2BRUZ芯片及其外围电路，所述AD7175-2BRUZ芯片的测量点与所述采样电阻R53的两端连接。所述MCU1为单片机，其型号为STM32F429VET6。具体地，在本实用新型中，应用到的STM32F429VET6芯片中的电源部分U1A以及GPIO部分，其中的GPIO应用了U1B、U1C、U1D、U1E和U1F等部分，如图2至图8所示。所述连接器J2的正负极之间至多同时串接10块待测LED背光板5。具体地，LED串联在J2的1、2脚之间，其中1脚为正极。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

1、实时监控调节，可以实时监测回路电流，若检测到电流随外界因素（如温度影响）产生变化可根据电流变化进行快速实时调节电流大小，以保证电流恒定；

2、现有的标准恒流源价格昂贵且笨重，且驱动芯片缺少高精度反馈，影响调节恒流，且若需要测量实际回路电流需要增加额外的测量设备，就会产生额外成本。而本实用新型系统功能齐全，形成反馈系统且成本低。

Claims (7)

1.一种LED恒流供电实时监控系统，其特征在于：它包括MCU（1）、DAC电压输出电路（2）、LED恒流驱动电路（3）以及ADC反馈电路（4），所述MCU（1）与所述DAC电压输出电路（2）连接，所述DAC电压输出电路（2）与所述LED恒流驱动电路（3）连接，所述LED恒流驱动电路（3）同时与所述MCU（1）使能连接，所述LED恒流驱动电路（3）连接待测LED背光板（5），所述MCU（1）接受所述ADC反馈电路（4）的电压反馈，所述ADC反馈电路（4）的另一端连接待测LED背光板（5）的输入，所述MCU（1）控制所述DAC电压输出电路（2）输出控制电压到所述LED恒流驱动电路（3），所述LED恒流驱动电路（3）接收到所述MCU（1）的使能信号输入并驱动待测LED背光板（5）上电成功，所述ADC反馈电路（4）采集到待测LED背光板（5）的电流值并反馈至所述MCU（1），所述MCU（1）根据电流输出需求调节所述DAC电压输出电路（2）的输出电压值，使所述LED恒流驱动电路（3）的供电电流值维持在稳定的设定值。

2.根据权利要求1所述的LED恒流供电实时监控系统，其特征在于：所述MCU（1）的CLR、SYNC和SCLK连接端分别与所述DAC电压输出电路（2）的CLR、SYNC和SCLK连接端对应连接，所述MCU（1）的EN连接端与所述LED恒流驱动电路（3）的EN连接端对应连接，所述DAC电压输出电路（2）的VOUT连接端连接所述LED恒流驱动电路（3）的BRT连接端, 所述MCU（1）的SPI1_MISO连接端连接ADC电压电流测量电路的DOUT连接端，MCU单片机控制电路的SPI1_MISO、SPI1_MOSI、SCLK和SPI1_SCLK连接端分别对应连接所述ADC反馈电路（4）的DOUT、DIN、SCLK和CS连接端。

3.根据权利要求2所述的LED恒流供电实时监控系统，其特征在于：所述DAC电压输出电路（2）包括AD5663BRMZ芯片及其外围电路，所述MCU（1）的SYNC连接端与所述AD5663BRMZ芯片通信连接并控制所述AD5663BRMZ芯片输出不同的电压值，所述AD5663BRMZ芯片设置有VOUTA和VOUTB两路输出。

4.根据权利要求2所述的LED恒流供电实时监控系统，其特征在于：所述LED恒流驱动电路（3）包括MAX1554芯片及其外围电路，所述MAX1554芯片的输出端连接有连接器（J2），在所述MAX1554芯片的输出负极上还连接有采样电阻（R53），所述采样电阻（R53）的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的LED恒流供电实时监控系统，其特征在于：所述ADC反馈电路（4）包括AD7175-2BRUZ芯片及其外围电路，所述AD7175-2BRUZ芯片的测量点与所述采样电阻（R53）的两端连接。

6.根据权利要求2所述的LED恒流供电实时监控系统，其特征在于：所述MCU（1）为单片机，其型号为STM32F429VET6。

7.根据权利要求4所述的LED恒流供电实时监控系统，其特征在于：所述连接器（J2）的正负极之间至多同时串接10块待测LED背光板（5）。

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