CN2927593Y - 红绿蓝三色发光二极管数字式驱动控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种红绿蓝(RGB)发光二极管(LED)数字式驱动控制电路。它是由数字处理器、电流驱动电路、色彩驱动电路、电流采样电路构成。一个电流采样电路采样LED电流反馈给数字处理器。数字处理器输出脉冲宽度调制信号调节电流驱动电路，保持电流恒定。数字处理器输出脉冲宽度调制信号调节色彩驱动电路，分别调整三种颜色LED颜色变化。本实用新型同时具有驱动与控制两大功能，具有反应速度快、调节精度高、可编程、方便实用等特点。

Description

红绿蓝三色发光二极管数字式驱动控制电路

所属技术领域

本实用新型涉及一种驱动红绿蓝(RGB)发光二极管(LED)以恒定电流工作并能实现多彩色变换的控制电路。

背景技术

目前，利用RGB三色LED实现多色彩调光的技术在室内照明及户外广告等许多场合得到广泛运用。由于LED工作电压与电流的非线性关系，需要LED以恒定电流工作，现有常用的实现技术是用一块专用的恒流芯片控制开关电源为LED输入恒定工作电流。RGB三色LED发别发出红、绿、蓝三色光，现有的技术通常是利用专用芯片分别改变RGB三色LED的导通与关闭的时间比例分别调整每个颜色的光强分布来形成不同的色彩变换。

传统的LED控制电路分别使用恒流和调光专用芯片控制恒流和色彩变化，限制了整个LED驱动控制电路的一体化和小型化。而专用的颜色控制芯片需要前级的数据产生设备，系统复杂，实现的颜色变化有限。

基于数字处理器的开关电源采用闭环回路反馈控制理论，稳定电源输出电压/电流，数字控制型电源采用模拟数字转换器A/D把模拟参数(电压/电流)转换成数字信号，在数字域处理。A/D快速的将输出电压/电流转换成数字数据并传送给数字处理器，再由数字处理器利用这些信息计算出新的控制输出。

利用专用脉冲宽度调制(PWM)芯片输出PWM信号控制开关电源开闭保持输出电压/电流稳定的方式普遍运用于模拟控制电源中。在数字控制方式中，利用数字处理器产生PWM信号控制开关电源输出达到恒定。处理器产生PWM也可以用作调整LED光色，因而数字式驱动控制电路同时具有保持输出电流恒定和色彩变化两个功能。

相较于模拟控制器，在数字域执行控制计算的数字式驱动控制器可以提供许多优点，包括：数字的演算特性使它能实现更复杂的控制算法；数字化电源具备完整的可编程能力，这使修改更为容易；数字控制可以省下原本需要外接的临界值设定和时序元器件；数字处理器可编程且具有存储单元，可利用数字处理器控制每个LED光色，实现颜色变化效果。

发明内容

为了解决现有的RGBLED驱动技术将驱动和调光两部分功能分离，且调光方式复杂的问题，本实用新型提供了一种驱动方案，通过一片数字处理器，将驱动和调光两个功能结合在一个电路中，为LED提供恒定电流，并实现简易、多样的调光功能。

RGB白光LED数字型驱动器采用了数字化的电源模式，通过电流采样电路把采样的模拟参数(电流)转化为数字信号，在数字处理器中对这个信号进行处理，然后通过数字处理器产生的PWM信号控制开关电源保持电流的恒定。同时利用数字处理器可编程的功能，将LED的调光方案存储在存储器中，不需另加的芯片，直接利用数字信息处理器产生PWM信号控制色彩驱动电路，调节每个LED灯的光色，从而实现变幻整个LED灯色彩的目的。在具体的应用中，可以增加数字通信接口，外部控制信号通过调用数字处理器内部存储的调光方案或把调光方案实时的传输给数字处理器，使LED灯产生不同的变化效果。

本实用新型的有益效果是：在一块LED驱动电路中，同时实现LED调光的功能，使得功能更为一体化，电路更为小型化。同时采用数字电源技术，使得电源的响应更快精确度更高，数字处理器的可编程功能，使得LED颜色的控制更为简易更多样。

附图说明

以下结合附图说明本实用新型采用的技术方案和特点。附图中：

图1为本实用新型的原理方框图；

图2为本实用新型一个实施例的部分方框图和部分电路图。

图1中，数字处理器100调用内部调光程序输出PWM信号控制色彩驱动电路200。色彩驱动电路与RGBLED模块400相连，其中色彩驱动电路有三个输出分别控制红、绿、蓝三路LED的颜色。电流采样电路500采样LED电流，并转化成数字信号反馈给数字处理器100，数字处理器通过设定的算法，输出PWM控制电流驱动电路300，电流驱动电路有三个输出分别控制红、绿、蓝三路LED的电流。

图2介绍本实用新型的实施例，它是基于库克(cuk)结构的一种一般性的应用电路，其只画出了一种颜色LED的控制电路，其余两色LED控制电路与图2所示电路完全一致。在具体应用中，电流驱动电路也可以使用升压(boost)结构、降压(buck)结构等开关电源构建。在本实施例中Cuk结构输入端接直流电源，输出端颜色控制MOS管Q2(P沟道MOSFET晶体管)与LED、电流采样电阻Rcs、输出电感L2串联，数字处理器输出颜色控制PWM信号接Q2栅极。LED电流流经采样电阻Rcs，产生电压信号CS输入数字处理器100，经A/D转化成数字信号与设定值相比较，经过特定算法，数字处理器输出PWM控制Cuk结构的占空比(D)，从而改变LED电流大小：若LED电流偏大，采样信号也增大，处理器经处理之后，输出PWM控制开关管Q1(N沟道MOSFET晶体管)开闭，使得开关电源占空比(D)下降，因而输出电压下降，LED电流随之下降；若LED电流偏小，数字处理器输出PWM控制Q1，增大开关电源占空比，提高输出电压从而提高LED电流，因此可以保持输出电流恒定。

数字处理器调用存储的调光方案，输出PWM控制输出端调光开关管Q2的开闭，调整LED导通与关闭的时间比例，一种特定PWM信号决定了一个LED特定颜色，从而实现控制每个LED颜色变化的目的。具体运用中若有数字通信接口600接受外部控制信号输入到数字处理器，数字处理器根据控制信号调用存储的调光方案，或者直接实时接收外部调光方案，实现丰富多样的色彩变化。

具体实施方式

在图2所示实施例中，输入电感L1一端接直流电源正极，一端接耦合电容C1和开关管Q1漏极；开关管Q1漏极接输入电感L1，源极接地，数字处理器输出PWM信号接Q1栅极。输入端与输出端通过电容C1耦合。输出电感L2一端与C1和二极管D1正极相连，一端接LED阴极；二极管D1负极接地；颜色控制管Q2漏极接LED阳极，源极接电流采样电阻Rcs，数字处理器输出颜色控制PWM接Q2栅极；采样电阻Rcs另一端接地，电压信号CS输入数字处理器100。

图2所示实施例中LED为RBG LED中任意一个，每个LED需要一个图2所示电路。根据选用的LED，确定工作的电流，选择电流采样电阻Rcs。由于各颜色LED电参数各不相同，其工作电流也不同，电流采样电阻Rcs值也各不相同。图2所示实施例电路可以使用cuk、boost、buck等结构开关电源。根据实际需要，可增加数字通信接口600，接受遥控、开关、键盘、计算机等设备信号。

Claims (2)

1.一种红绿蓝三色发光二极管数字式驱动控制电路，其特征在于该电路包括：

LED模块，是由红绿蓝三色LED灯组成的模块结构；

色彩驱动电路，与LED模块相连通，是用于控制LED模块中LED灯输出颜色的器件结构；

电流驱动电路，与LED模块相连通，是用于向LED模块提供稳定电流的器件结构；

数字处理器，是用于实现数据运算及控制目的的器件，与所述的色彩驱动电路相连通以控制LED模块的输出颜色，与电流驱动电路相连通以向LED模块提供稳定电流；

电流采样电路，连通在LED模块与数字处理器之间，是通过采集LED模块的电流信号以向数字处理器进行信号反馈的电路结构。

2.根据权利要求1所述的一种红绿蓝三色发光二极管数字式驱动控制电路，其特征在于：所述的色彩驱动电路，是与所述的数字处理器相连通的MOS管。

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