CN212211464U - Led串联单颗控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED串联单颗控制电路，包括LED单元、由一个恒流驱动芯片构成的恒流驱动电路、半桥驱动电路和恒流驱动控制电路，所述恒流驱动控制电路分别与所述恒流驱动电路和半桥驱动电路连接，所述恒流驱动电路和半桥驱动电路分别与所述LED单元连接，所述LED单元包括若干串联的LED灯和与所述LED灯一一并联的场效应管，所述半桥驱动电路与所述场效应管一一对应连接。一个恒流驱动芯片驱动串联的LED灯，设置与LED灯并联的场效应管，实现LED单元的分段控制，因减少了恒流驱动芯片的数量，降低电路成本，减少发热量，有助于延长产品寿命。

Description

LED串联单颗控制电路

技术领域

本实用新型涉及舞台灯技术领域，特别是指一种LED串联单颗控制电路。

背景技术

早期的舞台灯产品功能单一，电路简单，多颗LED串联驱动，分段控制即可，但不能变化出多种效果和单点可控，随着产品市场的要求越来越高，需求更多的效果和功能，即要求多颗大功率LED每颗都可控的舞台灯光产品，因为要每颗LED可控，此时这种产品就不能使用串联分段的控制电路。目前在用的电路方案是一颗LED配一路驱动电路，即1对1比例多少颗LED就要多少路驱动电路，这种方案主要问题成本高、占用空间大，且每一路驱动IC都会发热，所有驱动IC的热量增加还影响了产品寿命。

实用新型内容

本实用新型提出一种LED串联单颗控制电路，解决了现有技术中成本高、占用空间大，且每一路驱动IC都会发热，所有驱动IC的热量增加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LED串联单颗控制电路，包括LED单元、由一个恒流驱动芯片构成的恒流驱动电路、半桥驱动电路和恒流驱动控制电路，所述恒流驱动控制电路分别与所述恒流驱动电路和半桥驱动电路连接，所述恒流驱动电路和半桥驱动电路分别与所述LED单元连接，所述LED单元包括若干串联的LED灯和与所述LED灯一一并联的场效应管，所述半桥驱动电路与所述场效应管一一对应连接。

优选的，还包括开关电源、MCU控制电路和DMX512信号单元，所述DMX512信号单元输出DMX512信号至所述MCU控制电路，所述MCU控制电路输出控制信号至所述半桥驱动电路，所述开关电源分别为所述MCU、半桥驱动电路和恒流驱动电路供电。

优选的，所述恒流驱动电路为DC-DC同步开关型降压恒流电路或DC-DC异步开关型降压恒流电路。

优选的，所述半桥驱动电路包括若干与所述场效应管并联的半桥驱动芯片，半桥驱动芯片输出驱动信号至所述场效应管，所述场效应管与所述LED灯分流。

优选的，所述恒流驱动控制电路包括若干与所述半桥驱动芯片串联的二极管，所述二极管的输出端并联后与所述恒流驱动芯片连接。

优选的，所述LED灯为彩色大功率LED灯。

优选的，所述LED灯还分别并联有一个电容。

本实用新型的有益效果在于：一个恒流驱动芯片驱动串联的LED灯，设置与LED灯并联的场效应管，实现LED单元的分段控制，因减少了恒流驱动芯片的数量，降低电路成本，减少发热量，有助于延长产品寿命。

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性的前提下，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LED串联单颗控制电路一个实施例的电路原理图。

图中，1-开关电源、2-恒流驱动电路、3-LED单元、4-半桥驱动电路、5-恒流驱动控制信号电路、6-MCU控制电路、7-DMX信号接收电路。

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所示，本实用新型提出了一种LED串联单颗控制电路，包括LED单元3、由一个恒流驱动芯片构成的恒流驱动电路2、半桥驱动电路4和恒流驱动控制电路，恒流驱动控制电路分别与恒流驱动电路2和半桥驱动电路4连接，恒流驱动电路2和半桥驱动电路4分别与LED单元3连接，LED单元3包括若干串联的LED灯和与LED灯一一并联的场效应管，半桥驱动电路4与场效应管一一对应连接。还包括开关电源1、MCU控制电路6和DMX512信号单元，DMX512信号单元输出DMX512信号至MCU控制电路6，MCU控制电路6输出控制信号至半桥驱动电路4，开关电源1分别为MCU、半桥驱动电路4和恒流驱动电路2供电。

恒流驱动电路2为DC-DC同步开关型降压恒流电路或DC-DC异步开关型降压恒流电路。半桥驱动电路4包括若干与场效应管并联的半桥驱动芯片，半桥驱动芯片输出驱动信号至场效应管，场效应管与LED灯分流。恒流驱动控制电路包括若干与半桥驱动芯片串联的二极管，二极管的输出端并联后与恒流驱动芯片连接。

LED1-LED44颗不同颜色的大功率LED串联在一起，还有4颗P型场效应管Q1-Q4每一颗场效应管单独并联在每一颗LED上面，通过半桥驱动电路4输出信号去控制场效应管的开关就能控制每一颗LED的亮灭及调光过程。主要工作原理是场效应管起分流作用，当PWM占空比100％时，驱动LED的电流从DC-DC恒流源电路提供，恒定电流从LED1流向LED4点亮所有LED，此时半桥驱动电路4输出高电平，场效应管栅极输入高电平工作在截止状态，电流不能从场效应管流过，只能从LED流过所以LED点亮。当WM占空比0时，半桥驱动电路4输出低电平，场效应管栅极输入低电平工作在导通状态时，由于场效应管导通时内阻比LED小，恒流源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。即某个场效应管栅极Q*_G高电平时与之并联的LED点亮，低电平时与之并联的LED熄灭。LED需要调光和颜色效果混色时同理，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Q1-Q4之间随意打开或关闭其中的场效应管就会相应的控制与之并联的LED的电流达到混色效果。

U5是LED专用恒流芯片，其与外围元器件组成DC-DC同步开关型降压恒流电路，主要作用给LED提供恒定电流。控制信号由恒流驱动控制信号电路5输出提供，R2为控制信号的下拉电阻，可解决全部PWM1-PWM4占空比为0时恒流芯片DIM端口悬空造成一直输出恒定电流。

U1-U4是半桥驱动芯片，内部自举供电并自带有一个高次侧、高速功率场效应管，外部电路无须考虑LED串联的电压高低，方便电路的设计。LED电流小于1.2A可以在每个LED两端并联一个半桥驱动芯片即可，LED电流1.2A以上，可通过增加一个P型场效应管扩展。半桥驱动芯片PWM端口接收来自MCU的PWM信号，通过内部放大处理后从G端口输出去驱动场效应管Q1-Q4，Q1-Q4会将恒流源的电流通过分流方式与LED分流，最终实现了控制串联LED的单颗电流。

利用二极管单向导通特性将多路的PWM信号通过二极管D1-D4合并为一个PWM信号供给恒流芯片的DIM端口，如此可以减少从MCU的IO口输出给LED恒流驱动电路2，整机有多少路LED恒流驱动电路2就可以节省多少个MCU的IO口。当全部PWM占空比0，DIM1输出0；PWM1占空比10％，其它PWM2-PWM4占空比0，DIM1输出为10％；当PWM1占空比10％，PWM2占空比20％，PWM3-PWM4占空比0，DIM1输出为20％，即DIM1的输出与合并的PWM1-PWM4最大占空比一致。

整个电路包括开关电源1供电部份、DC-DCLED恒流源电路、LED串联单颗可控电路、半桥驱动电路4、恒流驱动控制信号电路5、MCU控制电路6、DMX信号接收电路7。

以串联4颗LED方案为例，已知LED最大电压分别是R＝3.1VG＝3.7VB＝3.7VW＝3.7V，电流为1.5A，4颗串联电压＝14.2V，由于是串联流过每颗LED电流都是一样1.5A。此时开关电源1输出电压应选择最少要高于LED串联总电压14.2V以上，建议选用24V。4颗LED总功率为21.3W，LED恒流源电路效率一般可达95％以上，开关电源1功率一般需要预留20％余量，所以选择开关电源1功率应该在28W以上。

DC-DCLED恒流源电路设置恒定电流为1.5A，恒流源电路必须为开关型，开关频率一定要大于PWM1-PWM4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-DCLED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。

LED串联单颗可控电路设计根据串联的LED颗数选择场效应管数量，4颗LED串联就要用到4颗场效应管，这样每一颗LED都能受控制，场效应管电流选择应大于LED电流的1.5倍以上，电压选择20V的已足够，因为4颗场效应管是和LED一样串联的，所以LED+的电压不会直接加在每一颗的DS极上。每一颗LED上面建议并联一颗0.01UF的瓷片电容，因为LED调光的时候场效应管要工作在高频开关状态，此电容能有效虑除波形尖峰和电源噪声，保证LED电流稳定不会出现闪烁。

在整个应用过程中，开关电源1提供电源给所有电路供电，DMX512控台发送信号到MCU，MCU根据接收到的信号指令分别输出PWM1-PWM4信号，PWM1-PWM4通过二极管D1-D4合并为DIM1信号给到恒流驱动IC的DIM端口，LED恒流驱动电路2输出恒定1.5A电流提供到LED串联单颗可控电路，同时PWM1-PWM4信号从半桥驱动IC的PWM端口输入放大处理后从G端口输出，去驱动Q1-Q4，Q1-Q4分别分流LED1-LED4的电流，最终实现串联4颗LED可单独控制每一颗的应用方案。

本实用新型的优点：对比旧方案为例要单独控制4颗LED的产品，需要用到4个LED恒流驱动电路2，新方案只要用到一个LED恒流驱动电路2加少量的外围元器件即可。

1、成本大大降低。2、PCB空间减小，产品可以做得更紧凑。3、驱动IC只有一个，发热量也大大减小效率也大幅提升，外围元器件基本不发热。4、LED可串联应用，电路工艺简单元器件少PCBA加工成本也降低。5、节省MCU的IO口输出给其它功能利用。

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 (7)

1.一种LED串联单颗控制电路，其特征在于：包括LED单元、由一个恒流驱动芯片构成的恒流驱动电路、半桥驱动电路和恒流驱动控制电路，所述恒流驱动控制电路分别与所述恒流驱动电路和半桥驱动电路连接，所述恒流驱动电路和半桥驱动电路分别与所述LED单元连接，所述LED单元包括若干串联的LED灯和与所述LED灯一一并联的场效应管，所述半桥驱动电路与所述场效应管一一对应连接。

2.根据权利要求1所述的LED串联单颗控制电路，其特征在于：还包括开关电源、MCU控制电路和DMX512信号单元，所述DMX512信号单元输出DMX512信号至所述MCU控制电路，所述MCU控制电路输出控制信号至所述半桥驱动电路，所述开关电源分别为所述MCU、半桥驱动电路和恒流驱动电路供电。

3.根据权利要求1所述的LED串联单颗控制电路，其特征在于：所述恒流驱动电路为DC-DC同步开关型降压恒流电路或DC-DC异步开关型降压恒流电路。

4.根据权利要求1所述的LED串联单颗控制电路，其特征在于：所述半桥驱动电路包括若干与所述场效应管并联的半桥驱动芯片，半桥驱动芯片输出驱动信号至所述场效应管，所述场效应管与所述LED灯分流。

5.根据权利要求1所述的LED串联单颗控制电路，其特征在于：所述恒流驱动控制电路包括若干与所述半桥驱动芯片串联的二极管，所述二极管的输出端并联后与所述恒流驱动芯片连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的LED串联单颗控制电路，其特征在于：所述LED灯为彩色大功率LED灯。

7.根据权利要求6所述的LED串联单颗控制电路，其特征在于：所述LED灯还分别并联有一个电容。

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