一种LED恒流驱动电路的制作方法

一种led恒流驱动电路
技术领域
1.本实用新型涉及恒流源电路技术领域，尤其涉及一种led恒流驱动电路。


背景技术：

2.现有的线性恒流源基本采用运放和mosfet设计而成，而该方案采用了较多的分立元件，在设计时需要考虑的元器件选型较多，且设计电路尺寸较大。同时该电路在工作时，mosfet的栅极会时常出现振铃现象，影响输出电流的稳定性。
3.现有的dc/dc恒流方案，由于采用开关电源的设计方案，其输出电流纹波较大，在驱动led工作时，由于输出电流波动较大，led的光功率也会随之波动，造成光源不稳定，在一些需要高稳定性光源的应用环境中，存在较大弊端。
4.常见的恒流驱动器的电流调节都是通过调节电路中的滑动变阻器调节反馈电压的方式调节led的驱动电流。该方法虽然设计方案简单，在一定条件下该调节方式较便捷，但该方案的输出电流稳定性受所用滑动变阻器精度影响，且需要调试人员直接接触电路，对于不方便直接接触电路的使用环境，有较大的限制性。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是为了解决背景技术中存在的缺点，而提出的一种led恒流驱动电路。
6.为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种led恒流驱动电路，包括通信模块、主控模块、数模信号转换模块、模数信号转换模块、恒流驱动模块、电流反馈模块、电源转换模块，其中：
7.所述通信模块将上位机发出的设置指令传输到主控模块中；
8.所述主控模块获取所述通信模块传输的指令，并按照所获取的通信指令设置按照数模转换模块的通信协议输出数字信号，根据所获取的指令，控制恒流驱动模块的输入电源是否接入；
9.所述数模信号转换模块根据主控模块的输出数字信号，将其转换为模拟信号电压输出；
10.所述模数信号转换模块将模拟信号电压转换为数字信号输入到主控模块中；
11.所述恒流驱动模块根据数模转换模块所输出的模拟电压设置输出电流，驱动led工作；
12.所述电流反馈模块获取恒流驱动模块的输出电流通过反馈电阻时产生的反馈电压，并将作为模拟信号的反馈电压转换为数字信号，便于主控模块获取当前设定的电流值；
13.所述电源转换模块为通信模块、主控模块、数模信号转换模块、电流反馈模块、恒流驱动模块提供必要的工作电源；
14.所述通信模块通过第一通信接口连接主控模块，主控模块通过第二通信接口连接到数模信号转换模块的通信接口上，数模信号转换模块的模拟电压输出端连接到恒流驱动
模块的参考电压输入端。
15.优选的，所述第一通信接口采用通用异步收发传输器。
16.优选的，所述第二通信接口采用串行外设接口或者集成电路总线。
17.优选的，所述数模信号转换模块采用主控模块内置的dac。
18.优选的，所述模数信号转换模块采用主控模块内置的adc。
19.优选的，所述恒流驱动模块的电源输入端口连接着led的阴极，所述恒流驱动模块的电源输出端连接着电流取样电阻的第一引脚，所述电流取样电阻的第二引脚连接着电路中的参考点。
20.优选的，当所述主控模块输出第一数字电平时，控制着恒流驱动模块的输入电源接入到恒流驱动模块；
21.当所述主控模块输出第二数字电平时，控制着恒流驱动模块的输入电源与恒流驱动模块断开。
22.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
23.与现有技术相比，本实用新型提供一种led恒流源驱动方案，该方案通过采用线性电源原理，为led提供了高稳定性的光源，保证了led发光功率的稳定性；该方案采用了负反馈技术，保证了所设置电流与实际输出电流偏差满足设计要求；同时，还具有配合使用计算机应用程序实时调整驱动电流，开关led的功能。
附图说明
24.图1为本实用新型一种led恒流驱动电路的串口通信模块电路图；
25.图2为本实用新型一种led恒流驱动电路的主控模块电路图；
26.图3为本实用新型一种led恒流驱动电路的数模信号转换模块电路图；
27.图4为本实用新型一种led恒流驱动电路的恒流驱动模块电路图；
28.图5为本实用新型一种led恒流驱动电路的电流反馈模块电路图；
29.图6为本实用新型一种led恒流驱动电路的电源转换模块电路图。
具体实施方式
30.以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
31.如图1
‑
图6所示的一种led恒流驱动电路，包括通信模块、主控模块、数模信号转换模块、模数信号转换模块、恒流驱动模块、电流反馈模块、电源转换模块，具体如下：
32.串口通信模块，其功能是将上位机发出的设置指令传输到主控模块中；
33.主控模块，其功能是获取通信模块传输的指令，并按照所获取的通信指令设置按照数模转换模块的通信协议输出数字信号。此外，主控模块还可以根据所获取的指令，控制恒流驱动模块的输入电源是否接入，如图2所示，主控模块u5通过串口引脚接收到来自通信模块u3的信号后，根据约定的通信协议，设定恒流驱动模块的输出电流，并读取电流反馈模块的转换的数字信号，获取当前设定电流下驱动器的输出电流，并根据二者关系调节输出电流，直到输出电流和设定电流之间的偏差满足设计要求。此外，主控模块还可根据约定的通信协议控制恒流驱动模块的是否输出电流。
34.数模信号转换模块，其功能是根据主控模块的输出数字信号，将其转换为模拟信号电压输出；模数将模拟信号电压转换为数字信号输入到主控模块中；如图3所示，数模信号转换模块通过spi总线与主控模块实现通信，通信引脚分别为din、sclk、sync、clr、ldac，在获取主控模块输出的数字信号后，将其转换为模拟信号，并通过voa引脚输出到恒流驱动模块的电流设置引脚；
35.其中，数模信号转换模块可以采用主控模块内置的dac，但一般的主控芯片内置的dac的精度是12位或者10位，而采用外置dac可以将精度提高到16位或者24位，更高精度的dac的输出电压偏差越小，稳定性越高，输出电流稳定性也越高；
36.其中，模数信号转换模块可以采用主控模块内置的adc，但一般的主控芯片内置的adc的精度是12位或者10位，而采用外置adc可以将精度提高到16位或者24位，更高精度的adc的输出电压偏差越小，稳定性越高，输出电流稳定性也越高。
37.电流反馈模块，其功能是获取恒流驱动模块的输出电流通过反馈电阻时产生的反馈电压，并将作为模拟信号的反馈电压转换为数字信号，便于主控模块获取当前设定的电流值。
38.串口通信模块通过第一通信接口连接主控模块，主控模块通过第二通信接口连接到数模信号转换模块的通信接口上，数模信号转换模块的模拟电压输出端连接到恒流驱动模块的参考电压输入端，恒流驱动模块根据参考电压输入端的模拟电压，调节输出电流，驱动负载工作，电流反馈模块将输出电流转换为数字信号，主控模块读取到电流反馈模块的反馈信号后，根据设定电流和反馈电流的关系调节数模转换模块的输出电压，进而调节输出电流；如图1所示，串口通信模块的信号输入接口采用usb接口u4，其d 、d
‑
引脚分别连接着串口通信芯片u3的ud 、ud
‑
引脚。u3的txd引脚连接着主控芯片的串口信号接收引脚，rxd引脚连接着主控芯片的串口信号发送引脚。串口通信芯片u3将从ud 与ud
‑
的差分信号转换为ttl信号通过txd引脚发送给主控芯片。此外串口通信芯片u3可以将主控芯片发送到rxd引脚的信号转换为差分信号，通过ud 与ud
‑
发送出去；
39.其中，第一通信接口采用通用异步收发传输器（uart）；
40.其中，第二通信接口采用串行外设接口（spi）或者集成电路总线（iic）。
41.恒流驱动模块，其功能时候根据数模转换模块所输出的模拟电压设置输出电流，驱动led工作，恒流驱动模块电源输入端口连接着led的阴极，输出端连接着电流取样电阻的第一引脚，取样电阻的第二引脚连接着电路中的参考点。如图4所示，恒流驱动模块的电源输入端连接着led的阴极，led的阳极连接着输入，p沟道nosfet q1。当主控模块在接收到来自串口的“开灯”指令后，将sw电平设置为高电平，此时n沟道mos管q2导通，mos管q1的g1引脚电压为低电平，q1满足pmos导通调节，q1的d1引脚电压为5v，即led阳极电压为5v；
42.恒流驱动模块中u7采用lt3092芯片，数模信号转换模块设置u7的set引脚电压vset后，流过led的电流满足下面的公式；
43.i = vset/r12
44.其中，vset是数模转换模块的输出电压，r12是取样电阻，i表示电流。
45.如图5所示，电流反馈模块采用具有spi总线的外置adc芯片实现，该芯片的sclk、din、dout、cs、drdy引脚与主控芯片连接，再通过ain1引脚读取电流取样电阻上的电压vfb，进而反馈给主控模块。
46.电源转换模块，其功能是为通信模块、主控模块、数模信号转换模块、电流反馈模块、恒流驱动模块提供必要的工作电源；如图6所示，辅助电源模块的作用是为各个电路模块提供必要的工作模块；u1的功能是将输入电源转换为电压值为5v的直流电源，5v电源可以用于生成3.3v电源并为usb转串口芯片提供电源，同时可以为led光源驱动模块提供输入电源；u2将5v电源转换为3.3v电源，3.3v电源为主控模块、dac模块、adc模块提供工作电源。
47.在主控模块输出一个数字信号，当主控模块输出第一数字电平时，控制着恒流驱动模块的输入电源接入到恒流驱动模块；当主控模块输出第二数字电平时，控制着恒流驱动模块的输入电源与恒流驱动模块断开。
48.通过采用线性电源原理，为led提供了高稳定性的光源，保证了led发光功率的稳定性；该方案采用了负反馈技术，保证了所设置电流与实际输出电流偏差满足设计要求；同时，还具有配合使用计算机应用程序实时调整驱动电流，开关led的功能，该电路实物尺寸小，具有负反馈调节能力，电流稳定性高，且可以通过软件在线调节输出电流。
49.在本实用新型中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
50.在本说明书的描述中，若出现术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
51.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。