一种单路恒流驱动控制多个LED像素点的电路调光控制逻辑的制作方法

本发明涉及LED照明灯具领域， 尤其涉及一种单路恒流驱动控制多个LED像素点的电路调光控制逻辑。

背景技术：

目前市面上的LED照明灯具，大多数都是用恒流驱动电路来驱动LED和调节LED驱动电流的，一般1路恒流驱动只能驱动1路LED灯串，多路LED灯串就需要多路恒流驱动电路。这种恒流驱动方案用在控制点阵LED像素时就得使用多路恒流驱动电路，N个像素点就需要N个恒流驱动电路，就显得比较占空间且成本较高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种单路恒流驱动控制多个LED像素点的电路调光控制逻辑，降低LED点阵像素驱动电路的成本及简化电路结构。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是一种单路恒流驱动控制多个LED像素点的电路调光控制逻辑，包括由两个以上LED灯珠相互串联组成的LED灯串，还包括用于驱动所述LED灯串的逻辑控制电路，所述逻辑控制电路包括两个以上与LED灯珠一一对应且与对应LED灯珠并联的电子开关和用于控制电子开关导通的驱动器；所述电子开关为N沟道MOS管，所述N沟道MOS管的漏极与LED灯珠的阳极连接，N沟道MOS管的源极与LED灯珠的阴极连接，驱动器通过PWM信号控制N沟道MOS管的栅极；该电路按照以下逻辑进行调光控制：

（1）PWM脉冲时序异步；

（2）PWM脉冲时序逻辑存在固定相移；

（3）PWM时序逻辑相移间隔t=T/n；

在一个极小的时间段内只充许一路PWM开关动作。

多个LED灯珠串联在一起，用一路恒流源来驱动，每颗LED灯珠上再并联一个电子开关，就可以做到每颗LED灯珠单独点亮或者熄灭。只要电子开关的开关速度足够快，就可以通过调节每个电子开关周期的占空比来调节流过每颗LED灯珠的平均电流，从而控制每个LED像素点的输出功率，实现每颗LED灯珠的单独亮灭及调光。

作为改进，所述驱动器为半桥驱动器。

作为改进，N沟道MOS管的栅极与源极两端的开启电压为Vgs，高侧LED灯珠两极对GND的电压为Vdg；当Vdg大于半桥驱动器的供电电压VDD时，半桥驱动器将高侧N沟道MOS管的Vgs电压抬高。

作为改进，当LED灯串的全亮时，若LED灯珠的负极电压加上其并联N沟道MOS管的导通电压大于VDD的电压值，则并联的N沟道MOS的栅极连接在半桥驱动器的上桥端。

作为改进，半桥驱动器的上桥驱动通过自举电容C1和自举二极管D1使半桥驱动器的引脚HB的电压值始终保持比引脚HS的电压高出一个Vgs的电压值，引脚HS分别与N沟道MOS管的源极和对应的高侧LED灯珠的阴极连接；若此时半桥驱动器的引脚HI输出高电平，半桥驱动器与N沟道MOS管的栅极连接的引脚HO则输出HB的电压；半桥驱动器的下桥输出直接由VDD供电，若半桥驱动器的引脚LI输出高电平，半桥驱动器与低侧LED灯珠对应的N沟道MOS管栅极连接的引脚LO则输出VDD的电压，保证VDD的电压值必须大于N沟道MOS管的导通电压。

作为改进，当引脚HI输出高电平时，经过半桥驱动器的上桥的自举升压后把信号接入N沟道MOS，N沟道MOS管导通，对应的灯珠LED灯珠不亮；当引脚HI输出低电平时，半桥驱动器不动作，N沟道MOS管不导通，对应的LED灯珠全亮；则通过调节引脚HI高电平的占空比来调节半桥驱动器输出信号的占空比从而调节N沟道MOS每个周期的导通时间来改变流过对应LED灯珠的平均电流大小。

本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：

多个LED灯珠串联在一起，用一路恒流源来驱动，每颗LED灯珠上再并联一个电子开关，就可以做到每颗LED灯珠单独点亮或者熄灭；只要电子开关的开关速度足够快，就可以通过调节每个电子开关周期的占空比来调节流过每颗LED灯珠的平均电流，从而控制每个LED像素点的输出功率，实现每颗LED灯珠的单独亮灭及调光，即单路恒流驱动控制多个LED像素点，降低LED点阵像素驱动电路的成本及简化电路结构。

附图说明

图1为本发明逻辑电路图。

图2为本发明应用电路图。

图3为异步固定相移PWM时序逻辑图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种单路恒流驱动控制多个LED像素点的电路，包括由两个以上LED灯珠相互串联组成的LED灯串和用于驱动所述LED灯串的逻辑控制电路。如图2所示，本实施例的LED灯串由六个LED灯珠组成，分别是LED1-LED6，其中LED1-LED3为高侧LED灯珠，LED4-LED6为低侧LED灯珠；每个LED灯珠为一个像素点，也可以根据实际需要设置像素点的数量。所述逻辑控制电路包括六个与LED灯珠一一对应且与对应LED灯珠并联的电子开关和用于控制电子开关导通的驱动器；本实施例中，电子开关选用N沟道MOS管Q1-Q6来代替，选用了三个半桥驱动器U1-U3来驱动N沟道MOS导通，用PWM信号来控制半桥驱动器输出信号。

要保证N沟道MOS管正常开关，就必须在N沟道MOS管的栅极G和源极S两端加入开启电压Vgs，一般Vgs>5~10V。但LED芯片本身存在PN结电压Vf，Vf=3~4V；随着LED串联数量的增加，高侧LED灯珠两极对GND电压Vdg也相应提高，当Vdg大于半桥驱动供电电压VDD时，就无法保证N沟道MOS管栅源板电压Vgs，高侧的N沟道MOS管无法正常开启，这就需要使用半桥驱动电路将高侧的N沟道MOS管的Vgs电压抬高。

如图2所示，半桥驱动器U1的上桥驱动可通过自举电容C1和自举二极管D1使引脚HB的电压值始终保持比引脚HS的电压（即N沟道MOS管Q1的S极电压）高出一个Vgs的电压值，若此时PWM6输出高电平，引脚HO（N沟道MOS管Q1的G极）则输出引脚HB的电压。半桥驱动器U1的下桥输出直接由VDD供电，若PWM3输出高电平，引脚LO（N沟道MOS管Q4的G极）则输出VDD的电压，所以VDD的电压值必须大于N沟道MOS管的导通电压。LED像素点全亮时，若LED灯珠的负极电压加上其并联N沟道MOS管的导通电压大于VDD的电压值，就必须把并联的N沟道MOS管的G极连接在半桥驱动器的上桥端。

如图2所示，当半桥驱动器U1的PWM6输出高电平时，经过半桥驱动器U1上桥的自举升压后把信号接入N沟道MOS管Q1，N沟道MOS管Q1导通，灯珠LED1不亮；当PWM6输出低电平时，半桥驱动器U1不动作，N沟道MOS管Q1不导通，灯珠LED1全亮。可通过调节PWM6高电平的占空比来调节半桥驱动器U1输出信号的占空比从而调节N沟道MOS管Q1每个周期的导通时间来改变流过灯珠LED1的平均电流大小。其他五颗LED灯珠也是同理控制，从而实现了用一路恒流驱动电路驱动六颗LED且每颗LED可单独调节其电流。

针对单路恒流驱动控制多个LED像素点的电路的电气特性，提供一种可行的调光控制逻辑方案：本发明的思路是在一个极小的时间段内只充许一路PWM开关动作，就保证了在极小开关导通时间的前提下，线路上只有一颗LED是导通的，并且保证每两个相邻脉冲的时间间隔远大于开关脉冲的时间，这样同一时间电路的输出功率只提供给一颗LED，输出电压和电流都是稳定的。电气控制逻辑图如图3所示，每路PWM工作周期为T，每路PWM之间间隔时间为t=T/n，时间间隔平均分配。

异步固定相移的PWM时序逻辑有4个基本特征：

1、PWM脉冲时序异步。保证了极小导通时间内，电路可以提供足够的功率来维持一颗LED电流。

2、PWM脉冲时序逻辑存在固定相移。拉大并保证窄脉冲之间的距离，使电路有足够的时间来响应下一次脉冲。平均分配给每颗LED的响应时间相同。

3、PWM时序逻辑相移间隔t=T/n。保证了每个开关的特性一致，使每一颗LED都分配到相等的输出功率。

4、在一个极小的时间段内只充许一路PWM开关动作。

当PWM脉冲宽度W远大于电路的工作周期2us时，电路已经有足够的响应时间（很多个周期）来提供电路所需要的输出功率，开关脉冲形成的干扰恒流电路有足够的时间来做调整。