LED灯驱动电路和涉水机器人的制作方法

本发明涉及LED驱动技术领域，具体而言，涉及一种LED灯驱动电路和涉水机器人。

背景技术：

LED照明作为一种新兴产业技术，正在不断开拓更广泛的应用。如何驱动和控制LED光源是LED技术中的一个关键环节，目前通常使用MOS管或三极管控制LED光源工作。

图1是现有技术的一种LED驱动电路，如图1所示，该驱动电路中LED光源接口J1的一个引脚通过电阻连接供电电源VDD，另一个引脚与MOS管单元U1的漏极连接，MOS管单元U1的源极接地，并通过电阻R3与MOS管单元U1的栅极连接。MOS管单元U1的栅极通过电阻R2连接到控制芯片的PWM输出端上。MOS管单元仅根据控制芯片发送的PWM信号控制LED光源，自适应性差，LED灯的发光不稳定。当PWM信号的占空比较大时，LED灯的功率较大，容易将LED灯烧坏。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种LED灯驱动电路和涉水机器人，可实现线性调节亮度，使LED光源发光稳定，降低LED灯被烧坏的机率。

第一方面，本发明实施例提供了一种LED灯驱动电路，包括依次连接的输入控制电路、驱动芯片、升降压型开关电源电路、输出电路和LED接口；

所述输入控制电路用于连接电源和控制信号，所述输入控制电路的输出端与所述驱动芯片的输入端连接；

所述LED接口用于连接LED光源；

所述驱动芯片用于根据所述输入控制电路输入的控制信号，控制输出电路调节所述LED光源的亮度；

所述升降压型开关电源电路连接在所述驱动芯片与所述输出电路之间，用于在恒流条件下根据LED光源的数量实现输出电压自适应。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述输入控制电路包括电源输入电路和控制信号输入电路；

所述电源输入电路与所述驱动芯片的电源输入引脚连接；

所述控制信号输入电路与所述驱动芯片的输入控制引脚连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述升降压型开关电源电路包括自举电容、二极管和电感；

所述二极管与所述输出电路、所述电感和所述自举电容串联连接在所述驱动芯片的开关输出引脚与开关输入引脚之间；

所述电感与所述输出电路连接的一端接地。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述电路还包括反馈保护电路，所述反馈保护电路连接在所述LED接口与所述驱动芯片之间，用于实现过压保护或过流保护。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述反馈保护电路包括电流检测电路，所述电流检测电路包括连接在所述驱动芯片的电流反馈引脚与所述LED接口之间的电流采样电阻。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述反馈保护电路包括电压检测电路，所述电压检测电路连接在所述驱动芯片的过电压保护引脚与所述LED接口之间。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述电压检测电路包括串联连接的两个分压电阻，两分压电阻之间的电压采样点与所述驱动芯片的过电压保护引脚连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述电路还包括防干扰电路，所述防干扰电路连接在所述驱动芯片的开关输出引脚与参考电压引脚之间。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述防干扰电路包括串联连接的滤波电容和滤波电阻。

第二方面，本发明实施例还提供了一种涉水机器人，包括LED光源和上述的LED灯驱动电路。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的LED灯驱动电路和应用该LED灯驱动电路的涉水机器人，LED灯驱动电路包括依次连接的输入控制电路、驱动芯片、升降压型开关电源电路、输出电路和LED接口。输入控制电路用于连接电源和控制信号，驱动芯片根据输入控制电路输入的控制信号，控制输出电路调节与LED接口连接的LED光源的亮度，可实现线性调节亮度，使LED光源发光稳定。升降压型开关电源电路可在恒流条件下根据LED光源的数量实现输出电压自适应。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的一种LED灯驱动电路的电路原理图；

图2为本发明第一实施例所提供的LED灯驱动电路的电路结构框图；

图3为本发明第一实施例所提供的LED灯驱动电路的电路原理图；

图4为本发明第二实施例所提供的LED灯驱动电路的电路结构框图；

图5为本发明第二实施例所提供的LED灯驱动电路的电路原理图。

图标：

1-输入控制电路；2-驱动芯片；3-升降压型开关电源电路；4-输出电路；5-光源接口；6-反馈保护电路；7-防干扰电路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

针对现有的MOS管驱动LED光源容易烧坏LED灯的问题，本发明实施例提供了一种LED灯驱动电路和应用该LED灯驱动电路的涉水机器人，以下首先对本发明的LED灯驱动电路进行详细介绍。

实施例一

本实施例提供了一种LED灯驱动电路。图2示出了该实施例提供的LED灯驱动电路的电路结构框图，图3示出了该实施例提供的LED灯驱动电路的电路原理图。如图2和图3所示，该LED灯驱动电路，包括依次连接的输入控制电路1、驱动芯片2、升降压型开关电源电路3、输出电路4和LED接口5，还包括反馈保护电路6。

输入控制电路1用于连接电源BAT和控制信号PMW，输入控制电路1的输出端与驱动芯片2的输入端连接。

具体地，输入控制电路1可以包括电源输入电路和控制信号输入电路。电源输入电路与驱动芯片2的电源输入引脚VDD连接；控制信号输入电路与驱动芯片2的输入控制引脚EN/DIM连接。

电源输入电路可以包括并联连接的多个电容。如图3所示，电容C108、电容C109和电容C110并联，组成电源输入电路。电源输入电路的一端连接电压BAT和驱动芯片2的电源输入引脚VDD，另一端接地。

控制信号输入电路可以包括并联连接的电阻R129和电容C107，还包括与电阻R129和电容C107组成的并联支路串联的电阻R128。PWM为驱动芯片2的控制信号，该控制信号通过控制信号输入电路后输入驱动芯片2的输入控制引脚EN/DIM。该控制信号的调节占空比在0～100之间，可同步控制输出电压和电流占空比，从而改变输出功率值以调整LED灯亮度。

LED接口5用于连接LED光源。此处所指的LED光源可以是工作状态指示灯、故障指示灯、电量指示灯或充电指示灯等LED指示灯或其它LED灯。该LED光源可以包括一个或串联的多个LED灯。

驱动芯片2用于根据输入控制电路1输入的控制信号PMW，控制输出电路4调节LED光源的亮度。

升降压型开关电源电路3连接在驱动芯片2与输出电路4之间，用于在恒流条件下根据LED光源的数量实现输出电压自适应。

升降压型开关电源电路3包括自举电容C105、二极管D25和电感L5。二极管D25与输出电路4、电感L5和自举电容C105串联连接在驱动芯片的开关输出引脚SW与开关输入引脚BST之间。电感L5与输出电路4连接的一端接地，即电感L5与输出电路4形成并联关系，且开关输出引脚SW的输出电压与开关输入引脚BST的输入电压的极性相反，从而构成了Buck-Boost升降压型开关电源拓扑结构。如果串联的LED光源的数量增加，升降压型开关电源电路3可以实现输出电压自适应上升；如果串联的LED光源的数量减少升降压型开关电源电路3可以实现输出电压自适应下降。

输入控制电路1和升降压型开关电源电路3的匹配，还可以避免或减小输出端元器件的啸叫声。

反馈保护电路6连接在LED接口5与驱动芯片2之间，用于实现过压保护或过流保护，也可以同时实现过压保护或过流保护，如图3所示的电路。

一种可实施方式为：反馈保护电路6仅包括电压检测电路，电压检测电路连接在驱动芯片2的过电压保护引脚OVP与LED接口5之间。如图3所示，电压检测电路包括串联连接的两个分压电阻，分别是分压电阻R126和分压电阻R127，两分压电阻之间的电压采样点与驱动芯片2的过电压保护引脚OVP连接。分压电阻R126的另一端与电感L5的接地端连接，分压电阻R127的另一端与驱动芯片2的参考电压引脚VSS连接。当两分压电阻之间的电压采样点反馈的电压值到达或超过设定阈值时，驱动芯片2的开关将关闭，从而实现过压保护的功能。

另一种可实施方式为：反馈保护电路6仅包括电流检测电路，电流检测电路包括连接在驱动芯片2的电流反馈引脚与LED接口5之间的电流采样电阻R130。如图3所示，电流采样电阻R130的一端连接在驱动芯片2的电流反馈引脚与LED接口5之间，另一端与驱动芯片2的参考电压引脚VSS连接，作为输出电流的检测和保护电路，实现过流保护。电流采样电阻R130的电阻值的设定可以保证输出最大电流值大小，如设置R130＝0.3R，对应输出最大电流值Imax＝667mA。

应当理解的是，反馈保护电路6可以同时包括电压检测电路和电流检测电路。

在本实施例中，通过PWM控制信号控制LED光源亮度的一种控制方式为：通过控制输出功率调节LED灯的亮度。输出增加负载LED灯后，在固定电流下LED灯两端对应的电压值一定，当PWM占空比D＝100时，Imax对应的LED灯输出电压值为Vmax。因此，改变PWM占空比值，可相应改变输出Vmax和Imax的占空比值。而根据公式Pout＝D*Vmax*Imax可知，以占空比控制方式可以调节LED灯输出功率大小，进而调节其亮度强弱。

通过PWM控制信号控制LED光源亮度的另一种控制方式为：将PWM占空比控制更换为DAC模拟电压控制，即输入电压恒定，则输出电流恒定(≤Imax)，调节输入电压值大小可以控制输出电流值大小，进而调节LED灯亮度。该方式保证了输出无频率信号，避免了LED灯与相机结合使用时其频闪对高帧率相机拍摄的影响；可以免受LED灯频闪的干扰，使拍摄的图像更清晰。

本实施例提供的LED灯驱动电路，包括依次连接的输入控制电路、驱动芯片、升降压型开关电源电路、输出电路和LED接口。输入控制电路用于连接电源和控制信号，驱动芯片根据输入控制电路输入的控制信号，控制输出电路调节与LED接口连接的LED光源的亮度，可实现线性调节亮度，使LED光源发光稳定。升降压型开关电源电路可在恒流条件下根据LED光源的数量实现输出电压自适应。

实施例二

本实施例提供了另一种LED灯驱动电路，图4示出了该实施例提供的LED灯驱动电路的电路结构框图，图5示出了该实施例提供的LED灯驱动电路的电路原理图。如图4和图5所示，该LED灯驱动电路，包括依次连接的输入控制电路1、驱动芯片2、升降压型开关电源电路3、输出电路4和LED接口5，还包括反馈保护电路6和防干扰电路7。

输入控制电路1用于连接电源BAT和控制信号PMW，输入控制电路1的输出端与驱动芯片2的输入端连接。驱动芯片2用于根据输入控制电路1输入的控制信号PMW，控制输出电路4调节LED光源的亮度。

在上述实施例一的基础上，该实施例增加了防干扰电路7。防干扰电路7连接在驱动芯片2的开关输出引脚SW与参考电压引脚VSS之间。防干扰电路7包括串联连接的滤波电容C106和滤波电阻R125。

滤波电容C106和滤波电阻R125组成滤波电路，主要用于抑制驱动芯片2的开关输出引脚SW处的振铃干扰。该防干扰电路可以有效减少驱动芯片2的开关频率引起的干扰。通过经验测试选取C106＝820pF时，振铃信号频率降至原始频率的50％。可以根据经验计算滤波电容C106和滤波电阻R125的合适的取值。

该实施例与上述实施例一相同的部分，可以参照实施例一实现，在此不再赘述。

实施例三

本实施例提供了一种涉水机器人，包括机身、相机镜头、设置在机身上的LED光源和上述任一实施例提供的LED灯驱动电路。LED灯驱动电路包括依次连接的输入控制电路、驱动芯片、升降压型开关电源电路、输出电路和LED接口。输入控制电路用于连接电源和控制信号，驱动芯片根据输入控制电路输入的控制信号，控制输出电路调节与LED接口连接的LED光源的亮度，可实现线性调节亮度，使LED光源发光稳定。升降压型开关电源电路可在恒流条件下根据LED光源的数量实现输出电压自适应。

本发明实施例提供的LED灯驱动电路和涉水机器人具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。