CN2694695Y - 智能化大功率led驱动器 - Google Patents

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智能化大功率LED驱动器属于大功率发光二极管照明驱动技术领域，其特征在于：它由单片机以及与它相连的供电电路、充放电监视电路、单片机内置电池选择电路、驱动器工作模式选择及切换电路、负载电源供给电路、恒流控制电路、过流及过压检测电路组成，还连接有网络通讯接口及LED高温保护电路。LED有正常、闪烁、强光共三种工作模式以适应不同需要；使用脉冲驱动，提高发光效率；电路可在－40℃－+125℃范围内正常工作。

Description

智能化大功率LED驱动器
技术领域
智能化大功率LED驱动器属于大功率发光二极管照明驱动技术领域。
背景技术
随着半导体技术的不断发展，大功率LED已经研制成功。但是目前还没有很好的驱动电路方案来支持大功率LED的工作，从而影响了大功率LED的工作效率，更成为半导体照明普及推广的障碍。现在使用的最简单的驱动方式是基于电阻的驱动，这种方式不能解决由于LED属性的不同和供电的波动而引起的光发射的不一致问题，不能提供稳定的电流，能量损耗大，不利于LED芯片的散热，发光效率低。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种效率高、节约能源的智能化大功率LED驱动器。
本实用新型的特征在于：
它含有：
单片机，采用芯片PIC16F73；
供电电路，含有栅极经电阻与单片机的电源脉宽调制信号输出端、源极与外电源相连的金属氧化物场效应管Q1、由正极接外电源的二极管、一端接上述二极管阴极而另一端在连接上述Q1管漏极的同时接单片机VCC端的电源输入端阻容滤波支路串接构成的单片机电源保证和维持支路以及正极经电阻与上述Q1管漏极相连而负极接地的电池；
所述电池的充电和放电的监视电路，含有：
恒压监视支路，它由运算放大器、接在上述运算放大器输入端和所述与上述电池正极相连的电阻之间的输入阻容滤波电路以及接在上述预算放大器输入端与上述单片机AN0端之间的输出阻容滤波电路构成；
恒流监视支路，它是介于上述电池正极与上述单片机AN1端之间的一个阻容分压电路；
单片机内置氢电池和锂电池的开关选择电路，它由一端接地的电池选择开关K0、中点接上述选择开关另一端和上述单片机的RB1端、一端接电源而另一端接地的阻容串联支路构成；驱动器工作模式选择电路，它含有：输出端接上述单片机RB0端的第一个或非门、与上述第一个或非门述端相连的第一个与非门、一次反接于上述第一个与非门一个输入端的第二个或非门与第二个与非门，输入端与上述第二个与非门输入端相连的键盘，上述键盘的行线和列线的一端经电阻接上述单片机的电源，而另一端分别接上述单片机的RB2、RB3、RB4和RB5端，上述第一个与非门的另一个输入端还与上述单片机的RB6端相连；
负载电源供给和负载工作模式切换电路，含有：
负载电源供给电路，它由栅极经电阻接上述单片机脉宽调制信号输出端RC2、漏极接地、源极经扼流圈与上述单片机的VCC端相连的第二个金属氧化物场效应管Q2以及依次接于上述Q2管的源极和地之间的用第二个正向二极管和储能电容串接而成的储能支路构成；
负载工作模式切换电路，它含有：由栅极经电阻与上述单片机的RB7端项链、源极接上述Q2的源极的第三个金属氧化物半导体场效应管Q3、串接于上述Q3管漏极和负载之间的电流取样电阻构成的显示正常工作或闪烁工作状态的LED显示电路、以及由栅极接上述单片机的RC0端、源极接上述储能支路中二极管的阴极的第4个金属氧化物场效应管Q4、介于上述Q4管的漏极和负载LED之间的电阻构成的用于显示强光的工作状态的LED显示电路；
恒流控制电路，即单片机脉宽调制输出信号的控制电路，它是一个由输入端经电阻分压与上述电流采样电阻两端并接的第二个运算放大器、介于上述第二个运算放大器输出端与上述单片机AN3端之间的阻容滤波电路组成的负载电流反馈控制电路；
过流、过压检测电路，它含有：
第3个运算放大器，它的负载端对地接有一个稳压管，它的正输入端经恒流检测用电阻与上述第2个运算放大器的输出端相连，同时该正输入端又经过流检测用电阻与一个电阻分压电路的中点相连，它的电流检测信号输出端与上述工作模式选择电路中第一个与非门中与上述单片机中断用INT1端相连的一个输入端相连，上述电流取样电阻与负载LED的连接端经上述过流、过压检测电路中的电阻分压电路的中点后与上述单片机的过压检测信号输入端AN4相连。
所述的单片机的RC6、RC7端与一个通讯接口芯片MAX232相连。
所述的单片机的RC3端对地接有一个由发光二极管和限流电阻串接而成的故障指示电路。
所述的单片机还接有一个高温保护电路，它含有：输入信号为反映负载LED工作温度电压的三极管Q5以及介于上述三极管Q5集电极与单片机AN2端之间的阻容滤波电路。
实验证明：它具有以下功能：
1.LED工作模式的选择(正常、闪烁、强光)，以适应不同的需要。
2.使用脉冲驱动，保障最高的发光效率。
3.保证电路在宽温度范围(-40℃-+125℃)内稳定工作，提供恒定电流、电压，并实现软启动。
4.具有智能通讯借口，实现联网和集中化管理。
5.内、外置电源的自动切换，并能对氢、锂电池实施智能管理。
附图说明：
图1.本实用新型的电路框图
图2.本实用新型的电路原理图
图3.温度传感器与负载LED连接图
具体实施方式
请见图1-3。
本实用新型所采用的技术方案是：
如图所示，Q1 MOSFET和电池BT组成核心供电系统，Q1的作用是在MCU的控制下对外接电源进行PWM调制，供给MCU和电池充电系统。
D1、R1是当无内置电池时保证MCU正常工作和内置电池满容量时，维持计算机休眠和电池电流的元件。
由R2、AMP1、ADC1、ADC2组成电池的充电和放电的监视电路，并在电池用完(氢电3.2V，锂电3.6V)时及时停止工作，保护电池。ADC1和ADC2完成充电的恒压、恒流监视，并通过PWM1完成上述工作。
RB1是内置氢、锂电池选择开关，用于MCU对电池的智能化管理。
由RB2-RB6及INT1组成工作模式选择，用于LED在不同场合下的工作。
选择开关K1导通时，LED正常工作。
选择开关K2导通时，LED闪烁工作。
选择开关K3导通时，LED发射强光。
由RC6、RC7组成智能通讯接口，完成网络化统一管理。
PWM2和Q2组成负载电源供给系统，由MCU控制完成软启动和保护功能。
RB7、Q3、RC0、Q4组成工作模式切换系统；Q3导通或半导通完成负载正常工作或闪烁，此时Q4应该处于截止状态。
Q3截止，Q4由RC0控制，提供由C9产生的较高电压到负载，完成强光功能。
D2、C9组成储能系统，R19为限流电阻，使得在C9上产生的能量能够以200ms/1A加在负载上。
R17为电流取样电阻，它与AMP2、ADC5、ADC4共同控制PWM2，为负载提供恒定电流。当电流或电压越限时，由AMP3和FF3、FF4组成硬件保护电路，触发中断，保护负载。
下面对过流、过压检测电路补充说明。
当负载电流、电压超限时，AMP3输出端给单片机提供终端信号到RB0，单片机中断程序通过PWM2/RC2减小输出保护负载。
D3、R3组成故障指示电路，以不同的闪烁方式，指示电路正常或故障位置。
由Q2及周边电路组成高温保护系统，使得在高温环境下，适当调整工作电流，保护电路正常工作。本方案在低温下正常工作是由宽范围的MCU保障的，其扩展温度是-40℃-+125℃。

Claims (4)

1.智能化大功率LED驱动器，含有单片机，其特征在于，它含有：
单片机，采用芯片PTC16F73；
供电电路，含有栅极经电阻与单片机的电源脉宽调制信号输出端、源极与外电源相连的金属氧化物场效应管Q1、由正极接外电源的二极管、一端接上述二极管阴极而另一端在连接上述Q1管漏极的同时接单片机VCC端的电源输入端阻容滤波支路串接构成的单片机电源保证和维持支路以及正极经电阻与上述Q1管漏极相连而负极接地的电池；
所述电池的充电和放电的监视电路，含有：
恒压监视支路，它由运算放大器、接在上述运算放大器输入端和所述与上述电池正极相连的电阻之间的输入阻容滤波电路以及接在上述运算放大器输出端与上述单片机AN0端之间的输出阻容滤波电路构成；
恒流监视支路，它是介于上述电池正极与上述单片机AN1端之间的一个阻容分压电路；
单片机内置氢电池和锂电池的开关选择电路，它由一端接地的电池选择开关、中点接上述选择开关另一端和上述单片机的RB1端、一端接电源而另一端接地的阻容串联支路构成；
驱动器工作模式选择电路，它含有：输出端接上述单片机RB0端的第一个或非门、与上述第一个或非门述端相连的第一个与非门、依次反接于上述第一个与非门一个输入端的第二个或非门与第二个与非门，输出端与上述第二个与非门输入端相连的选择开关，上述选择开关的一端接上述单片机的电源，而另一端分别接上述单片机的RB2、RB3、RB4和RB5端，并经电阻接地，上述第一个与非门的另一个输入端还与上述单片机的RB6端相连；
负载电源供给和负载工作模式切换电路，含有：
负载电源供给电路，它由栅极经电阻接上述单片机脉宽调制信号输出端RC2、漏极接地、源极经扼流圈与上述单片机的VCC端相连的第二个金属氧化物场效应管Q2以及依次接于上述Q2管的源极和地之间的用第二个正向二极管和储能电容串接而成的储能支路构成；
负载工作模式切换电路，它含有：由栅极经电阻与上述单片机的RB7端项链、源极接上述Q2的源极的第三个金属氧化物半导体场效应管Q3、串接于上述Q3管漏极和负载之间的电流取样电阻构成的显示正常工作或闪烁工作状态的LED显示电路、以及由栅极接上述单片机的RC0端、源极接上述储能支路中二极管的阴极的第4个金属氧化物场效应管Q4、介于上述Q4管的漏极和负载LED之间的电阻构成的用于显示强光的工作状态的LED显示电路；
恒流控制电路，即单片机脉宽调制输出信号的控制电路，它是一个由输入端经电阻分压与上述电流采样电阻两端并接的第二个运算放大器、介于上述第二个运算放大器输出端与上述单片机AN3端之间的阻容滤波电路组成的负载电流反馈控制电路；
过流、过压检测电路，它含有：
第3个运算放大器，它的负载端对地接有一个稳压管，它的正输入端经恒流检测用电阻与上述第2个运算放大器的输出端相连，同时该正输入端又经过流检测用电阻与一个电阻分压电路的中点相连，它的电流检测信号输出端与上述工作模式选择电路中第一个与非门中与上述单片机中断用INT1端相连的一个输入端相连，上述电流取样电阻与负载LED的连接端经上述过流、过压检测电路中的电阻分压电路的中点后与上述单片机的过压检测信号输入端AN4相连。
2.根据权利要求1所述的智能化大功率LED驱动器，其特征在于：所述的单片机的RC6、RC7端与一个通讯接口芯片MAX232相连。
3.根据权利要求1所述的智能化大功率LED驱动器，其特征在于：所述的单片机的RC3端对地接有一个由发光二极管和限流电阻串接而成的故障指示电路。
4.根据权利要求1所述的智能化大功率LED驱动器，其特征在于：所述的单片机还接有一个高温保护电路，它含有：输入信号为反映负载LED工作温度电压的三极管Q5以及介于上述三极管Q5集电极与单片机AN2端之间的阻容滤波电路。
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