一种大功率LED阶梯波电流控制电路的制作方法

一种大功率led阶梯波电流控制电路
技术领域
1.本实用新型涉及led驱动技术领域，具体为一种大功率led阶梯波电流控制电路。


背景技术：

2.大功率led指1w以上的led光源，环保无污染、使用寿命长、可以在低温条件下工作、光通利用率高、颜色饱和度也高，目前在舞台灯光及投影机领域已全面取代传统光源(主要是指即uhp(超高压汞灯泡)、uhe(超高压汞灯泡)、氙灯、卤素光等高压气体放电光源)；led正向伏安特性非常陡，如果直接使用电压源供电供电，轻微的电压波动就很容易烧毁led，所以led需要专门的led驱动电路提供稳定的工作电流；现有大功率led驱动大多采用国外专用芯片实现，价格昂贵，扩展性差，且在某些场合很难达到应用的技术要求，国内芯片在这一领域几乎空白。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种大功率led阶梯波电流控制电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种大功率led阶梯波电流控制电路，包括单片机，所述单片机与开关电源电路、光源开关控制电路和rc积分电路连接，所述rc积分电路与电流预设电路连接，所述开关电源电路、电流预设电路和光源开关控制电路与恒流控制电路连接，所述恒流控制电路与led光源、led电流检测电路和mos电压检测电路连接，所述led电流检测电路、mos电压检测电路与单片机连接。
5.所述电流预设电路包括运放加法器u3a，所述单片机8位输出端分别通过电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r30、电阻r31并联接入运放加法器u3a正输入端，所述运放加法器u3a负输入端与输出端通过电阻r18连接，所述电阻r18连接运放加法器u3a负输入端的一端通过电阻r17接地，所述运放加法器u3a输出端通过电阻r8接入恒流控制电路，所述运放加法器u3a接入电源；利用单片机的io结合运算放大器加法器原理实现数模转化，实时设定电流大小，分辨率可达256级。
6.所述恒流控制电路包括运算放大器u3b，所述电流预设电路接入运算放大器u3b正输入端，led电流检测电路与电阻r22串联后，与光源开关控制电路并联接入运算放大器u3b负输入端，所述运算放大器u3b输出端通过电阻r10接入mos管q3栅极，所述运算放大器u3b正输入端通过电容c6与输出端连接，所述mos管q3漏极与接头con1、mos电压检测电路连接，所述接头con1与led光源连接；当上位机发出“关断”指令，下位机脉宽调制电路pwm1口置高点平，mos管q3关断，led光源熄灭；
7.运算放大器u3b负输入端与mos管q3并联运算放大器u4b，所述运算放大器u3b负输入端通过电阻r22与运算放大器u4b输出端连接，所述mos管q3源极通过电阻r23与运算放大器u4b正输入端连接，所述mos管q3通过电阻r26和电阻r25与运算放大器u4b负输入端连接，所述运算放大器u4b正输入端并联电阻r24后接地，所述运算放大器u4b输出端和负输入端
通过电阻r33连接，电阻r26与电阻r25连接的一端接地；led电流恒流控制。
8.所述rc积分电路包括电阻r6，所述单片机输出端通过电阻r6和电阻r7与可调节电阻连接，所述电阻r6输入端与可调节电阻输入端并联电容c3和电容c5，所述电容c3输出端和电阻r6输入端并联电容c4，所述电容c5与电容c4连接的一端并联接地；单片机io口输出pwm波形，通过调节占空比及频率大小，改变可调节电阻adj电压大小，可调节电阻adj接入前级电压反馈环路，实现对前级输出电压的调节。
9.所述mos电压检测电路包括mos管q4、数模转换电路adc2和脉宽调制电路pwm2，所述恒流控制电路接入mos管q4漏极，脉宽调制电路pwm2通过电阻r27接入mos管q4栅极，数模转换电路adc2通过电阻r28接入mos管q4源极，数模转换电路adc2输出端并联电阻r29后接地，所述mos电压检测电路通过数模转换电路adc2和脉宽调制电路pwm2接入单片机；下位机检测mos管q3漏源极间电压，调节前级输出电压，减小mos管q3漏源极两端电压，使mos管q3在线性工作区的损耗降到最小。
10.所述led电流检测电路包括运算放大器u4a，所述恒流控制电路通过电阻r21接入运算放大器u4a正输入端，所述运算放大器u4a负输入端与运算放大器u4a输出端连接，运算放大器u4a输出端通过电阻r19与数模转换电路adc1连接，所述电阻r19输出端与数模转换电路adc1输入端并联电阻r32和电容c9，所述电容c9与电阻r32连接的一端并联接地，所述led电流检测电路通过数模转换电路adc1与单片机连接；led电流跟随输入的设定电流值快速变化。
11.所述开关电源电路包括电感t1a，所述电感t1a一端接地，一端与肖特基二极管d1连接，所述肖特基二极管d1与恒流控制电路连接，所述肖特基二极管d1与接地之间并联电容c1，所述肖特基二极管d1与恒流控制电路之间并联电阻r1，所述电阻r1与光电耦合器u1a、电容c2、电阻r3和电阻r2串联，所述光电耦合器u1a与电容c2连接的一端并联二极管u2后接地，所述二极管u2上并联电阻r4，所述电阻r4与稳压二极管u2连接的一端接入电阻r3与电阻r2之间，所述电阻r3连接电阻r2的一端通过电阻r5与可调节电阻连接。
12.所述光源开关控制电路包括脉宽调制电路pwm1，所述脉宽调制电路pwm1串联二极管d2和电阻r20后接入电流控制电路，所述光源开关控制电路通过脉宽调制电路pwm1与单片机连接。
13.与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：使用单片机和运算放大器实现8位数模转换，预设led电流；使用mos管工作在线性工作区和运算放大器，实现led恒流输出及快速变化；使用单片机对输入电压检测及调节，led电流监测，led开通关断，确保系统高效可靠运行；整个电路显著提高亮度和对比度，而且降低整机能耗。
附图说明
14.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
15.图1是本实用新型一种大功率led阶梯波电流控制电路的框架示意图；
16.图2是本实用新型一种大功率led阶梯波电流控制电路的结构示意图；
具体实施方式
17.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做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。
18.请参阅图1-2，本实用新型提供技术方案：一种大功率led阶梯波电流控制电路，包括单片机，单片机与开关电源电路、光源开关控制电路和rc积分电路连接，rc积分电路与电流预设电路连接，开关电源电路、电流预设电路和光源开关控制电路与恒流控制电路连接，恒流控制电路与led光源、led电流检测电路和mos电压检测电路连接，led电流检测电路、mos电压检测电路与单片机连接。
19.电流预设电路包括运放加法器u3a，单片机8位输出端分别通过电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r30、电阻r31并联接入运放加法器u3a正输入端，运放加法器u3a负输入端与输出端通过电阻r18连接，电阻r18连接运放加法器u3a负输入端的一端通过电阻r17接地，运放加法器u3a输出端通过电阻r8接入恒流控制电路，运放加法器u3a接入电源；利用单片机的io结合运算放大器加法器原理实现数模转化，实时设定电流大小，分辨率可达256级。
20.恒流控制电路包括运算放大器u3b，电流预设电路接入运算放大器u3b正输入端，led电流检测电路与电阻r22串联后，与光源开关控制电路并联接入运算放大器u3b负输入端，运算放大器u3b输出端通过电阻r10接入mos管q3栅极，运算放大器u3b正输入端通过电容c6与输出端连接，mos管q3漏极与接头con1、mos电压检测电路连接，接头con1与led光源连接；当上位机发出“关断”指令，下位机脉宽调制电路pwm1口置高点平，mos管q3关断，led光源熄灭；
21.运算放大器u3b负输入端与mos管q3并联运算放大器u4b，运算放大器u3b负输入端通过电阻r22与运算放大器u4b输出端连接，mos管q3源极通过电阻r23与运算放大器u4b正输入端连接，mos管q3通过电阻r26和电阻r25与运算放大器u4b负输入端连接，运算放大器u4b正输入端并联电阻r24后接地，运算放大器u4b输出端和负输入端通过电阻r33连接，电阻r26与电阻r25连接的一端接地；led电流恒流控制。
22.rc积分电路包括电阻r6，单片机输出端通过电阻r6和电阻r7与可调节电阻连接，电阻r6输入端与可调节电阻输入端并联电容c3和电容c5，电容c3输出端和电阻r6输入端并联电容c4，电容c5与电容c4连接的一端并联接地；单片机io口输出pwm波形，通过调节占空比及频率大小，改变可调节电阻adj电压大小，可调节电阻adj接入前级电压反馈环路，实现对前级输出电压的调节。
23.mos电压检测电路包括mos管q4、数模转换电路adc2和脉宽调制电路pwm2，恒流控制电路接入mos管q4漏极，脉宽调制电路pwm2通过电阻r27接入mos管q4栅极，数模转换电路adc2通过电阻r28接入mos管q4源极，数模转换电路adc2输出端并联电阻r29后接地，mos电压检测电路通过数模转换电路adc2和脉宽调制电路pwm2接入单片机；下位机检测mos管q3漏源极间电压，调节前级输出电压，减小mos管q3漏源极两端电压，使mos管q3在线性工作区的损耗降到最小。
24.led电流检测电路包括运算放大器u4a，恒流控制电路通过电阻r21接入运算放大
器u4a正输入端，运算放大器u4a负输入端与运算放大器u4a输出端连接，运算放大器u4a输出端通过电阻r19与数模转换电路adc1连接，电阻r19输出端与数模转换电路adc1输入端并联电阻r32和电容c9，电容c9与电阻r32连接的一端并联接地，led电流检测电路通过数模转换电路adc1与单片机连接；led电流跟随输入的设定电流值快速变化。
25.开关电源电路包括电感t1a，电感t1a一端接地，一端与肖特基二极管d1连接，肖特基二极管d1与恒流控制电路连接，肖特基二极管d1与接地之间并联电容c1，肖特基二极管d1与恒流控制电路之间并联电阻r1，电阻r1与光电耦合器u1a、电容c2、电阻r3和电阻r2串联，光电耦合器u1a与电容c2连接的一端并联二极管u2后接地，二极管u2上并联电阻r4，电阻r4与稳压二极管u2连接的一端接入电阻r3与电阻r2之间，电阻r3连接电阻r2的一端通过电阻r5与可调节电阻连接。
26.光源开关控制电路包括脉宽调制电路pwm1，脉宽调制电路pwm1串联二极管d2和电阻r20后接入电流控制电路，光源开关控制电路通过脉宽调制电路pwm1与单片机连接。
27.本实用新型的工作原理：下位机接到上位机信号，通过单片机结合运放加法器u3a完成电流给定，恒流控制电路实现led恒流输出，下位机检测mos管q3漏源极间电压，调节前级输出电压，减小mos管q3漏源极两端电压，使mos管q3在线性工作区的损耗最小，led电流跟随输入的设定电流值快速变化，可实现led恒流输出，脉冲波输出，阶梯波输出，上升下降沿微秒级别。
28.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
29.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。