LED驱动装置及系统的制作方法

本实用新型涉及电气控制技术领域，尤其是涉及一种led驱动装置及系统。

背景技术：

led(lightemittingdiode，发光二极管)具有远比传统灯具高的寿命和频率特性。使其不仅在普通照明领域应用广泛，而且在工业、医疗或其它领域也发挥重要的作用，并且因为设计领域广泛，驱动、控制方法也层出不穷。

常见的led驱动方法是利用pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)波形对led进行调光控制。由于led是电流敏感型器件，导通与截止压降的微小变化会造成电流的较大变化，而pwm波形不断的触发led导通与截止，led电流的稳定性较差，而稳定的电流是保证led寿命和照明稳定的前提。

针对上述现有技术中led驱动的过程中led寿命短、照明不稳定的问题，目前尚未提出有效解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种led驱动装置及系统，以增加led的寿命，提高led照明的稳定性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种led驱动装置，包括：触发控制模块、场效应管模块和电流采样模块；触发控制模块、场效应管模块和电流采样模块依次连接；触发控制模块还与外部的pwm输出设备和电流采样模块连接；外部的led装置设置于场效应管模块和电流采样模块之间；电流采样模块，用于采集led装置的采样电流，并将采样电流发送至触发控制模块；触发控制模块，用于接收pwm输出设备发送的pwm信号和电流采样模块发送的采样电流，输出pwm信号和采样电流对应的控制信号；场效应管模块，用于接收控制信号，控制led装置的开启或关闭。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括：电源输入模块；电源输入模块分别与驱动电源、电流采样模块和场效应管模块均连接；电源输入模块，用于接收驱动电源发送的电能，并对电能滤波限幅，通过滤波限幅的电能对电流采样模块和场效应管模块供电。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，触发控制模块，包括：降压控制器；降压控制器分别与pwm输出设备、场效应管模块和电流采样模块均连接；降压控制器用于对pwm信号降压并稳定采样电流，输出降压后的pwm信号和稳定后采样电流对应的控制信号。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，触发控制模块，还包括：限流电阻；限流电阻设置于降压控制器和pwm输出设备之间；限流电阻用于对pwm信号限流。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，场效应管模块，包括：场效应管驱动芯片和场效应管；场效应管驱动芯片和场效应管连接；场效应管驱动芯片与触发控制模块连接；场效应管与led装置连接；场效应管驱动芯片用于接收控制信号，输出控制信号相应的场效应管控制信号；场效应管，用于接收场效应管控制信号，控制场效应管的开启或关闭。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，场效应管模块，还包括：保护电路；保护电路设置于场效应管驱动芯片和场效应管之间；保护电路用于对场效应管控制信号限流和降压。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，电流采样模块，包括：采样电阻；采样电阻的输入端与led装置连接；采样电阻的输出端与触发控制模块连接；采样电阻，用于采集led装置的采样电流，并将采样电流发送至触发控制模块。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，电源输入模块，包括：线圈功率散耗二极管；线圈功率散耗二极管的输入端与驱动电源连接；线圈功率散耗二极管的输出端与场效应管模块和电流采样模块均连接；线圈功率散耗二极管，用于对电能滤波限幅，并将滤波限幅后的电能发送至场效应管模块和电流采样模块。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种led驱动系统，包括：pwm输出设备、led装置和如第一方面及其各可能的实施方式之一提供的led驱动装置；pwm输出设备与触发控制模块连接；led装置设置于场效应管模块和电流采样模块之间；pwm输出设备，用于发送pwm信号；led装置，用于接收控制信号并对应控制信号开启或关闭。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，led装置的数量与触发控制模块和pwm输出设备的数量相同，且至多为四个。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的led驱动装置及系统，通过触发控制模块的pwm输出设备发送的pwm信号和电流采样模块发送的采样电流，输出控制信号，以控制led装置的开启和关闭，控制信号的波形稳定，可以增加led的寿命，提高led照明的稳定性。

本实用新型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，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型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。

为使本实用新型的上述目的、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实用新型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实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，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为本实用新型实施例提供的一种led驱动装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种led驱动装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种led驱动装置的电路结构图；

图4为本实用新型实施例提供的一种led驱动装置的原理示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种led驱动系统的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种四通道led驱动系统的结构示意图。

图标：1-触发控制模块；2-场效应管模块；3-电流采样模块；101-pwm输出设备；102-led装置；4-电源输入模块；104-驱动电源；100-led驱动装置。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型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。

目前，常见的led驱动方法是利用pwm波形对led进行调光控制。由于led是电流敏感型器件，导通与截止压降的微小变化会造成电流的较大变化，而pwm波形不断的触发led导通与截止，led电流的稳定性较差，而稳定的电流是保证led寿命和照明稳定的前提。因此，利用pwm波形对led进行调光控制，led电流的稳定性较差，会降低led的寿命。基于此，本实用新型实施例提供的一种led驱动装置及系统，可以应用于电气控制技术领域，尤其是可以应用于多通道的led驱动系统。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种led驱动装置进行详细介绍。

实施例一：

本实用新型实施例提供了一种led驱动装置，参见图1所示的一种led驱动装置的结构示意图，包括：触发控制模块1、场效应管模块2和电流采样模块3；

触发控制模块1、场效应管模块2和电流采样模块3依次连接；触发控制模块1还与外部的pwm输出设备101和电流采样模块3连接；外部的led装置102设置于场效应管模块2和电流采样模块3之间；

电流采样模块3，用于采集led装置102的采样电流，并将采样电流发送至触发控制模块1；

电流采样模块用于采集led的采样电流，led是电流敏感型器件，采样电流的变化很大，因此需要采集采样电流，根据采样电流的大小调整控制电流，保证led的稳定发光，增加led的寿命。

触发控制模块1，用于接收pwm输出设备101发送的pwm信号和电流采样模块3发送的采样电流，输出pwm信号和采样电流对应的控制信号；

触发控制模块是整体装置的控制中心，根据输入的pwm信号对led进行控制，但是由于pwm波形的原因，产生的控制信号会存在波动，导致led的不稳定，因此，还需要根据led的采样电流，结合采样电流，对输出的控制信号做出微调，降低控制信号的波动，保证led的稳定发光，增加led的寿命。pwm输出设备可以为mcu(microcontrollerunit，微控制单元)。

场效应管模块2，用于接收控制信号，控制led装置102的开启或关闭。

场效应管模块根据触发控制模块发送时的控制信号进行开启或关闭，以控制led装置的开启或关闭。

本实用新型实施例提供的上述装置，通过触发控制模块的pwm输出设备发送的pwm信号和电流采样模块发送的采样电流，输出控制信号，以控制led装置的开启和关闭，控制信号的波形稳定，可以增加led的寿命，提高led照明的稳定性。

对于led驱动装置，需要输入电源，因此还需增加与外部驱动电源连接的电源输入模块，参见图2所示的另一种led驱动装置的结构示意图，上述装置还包括：电源输入模块4；电源输入模块4分别与驱动电源104、电流采样模块3和场效应管模块2均连接；电源输入模块4，用于接收驱动电源发送的电能，并对电能滤波限幅，通过滤波限幅的电能对电流采样模块3和场效应管模块2供电。

电源输入模块通过外接的驱动电源为整体led驱动装置供电，但是，对于led驱动装置，需要对驱动电源进行滤波限幅，将滤波限幅后的电能用作电源，通过与电流采样模块和场效应管模块连接，电源输入模块为电流采样模块和场效应管模块供电。本实用新型实施例提供的上述装置，通过电源输入模块，对驱动电源输入的电能滤波限幅，为电流采样模块和场效应管模块供电。

具体的电路结构，参见图3所示的一种led驱动装置的电路结构图，需要说明的是，图3中的各个器件的值仅给出一种例子，也可以为其他值，器件也可以进行删减和替换。

对于触发控制模块，参见图3所示的一种led驱动装置的电路结构图，触发控制模块包括：降压控制器；降压控制器分别与pwm输出设备、场效应管模块和电流采样模块均连接；降压控制器用于对pwm信号降压并稳定采样电流，输出降压后的pwm信号和稳定后采样电流对应的控制信号。

pwm信号需要在降压后才能当做控制信号，因此需要降压控制器对pwm信号降压。降压控制器在图3中的编号为u14，型号为mp24894。mp24894是一种高效的降压控制器。它的设计工作在连续电流模式，电源输入电压范围为6v至60v的情况。mp24894采用了一种滞环控制结构，通过外部高侧电流传感器的反馈，精确地调节led电流。本实用新型实施例提供的上述装置，通过降压控制器对pwm信号降压，精确地调节led电流。

对于pwm信号，还需要进行限流，参见图3所示的一种led驱动装置的电路结构图，触发控制模块还包括：限流电阻；限流电阻设置于降压控制器和pwm输出设备之间；限流电阻用于对pwm信号限流。

限流电阻在图3中的编号为r39。r39的阻值为1kω。通过r39，对pwm信号限流，再通过降压控制器对限流后pwm信号降压，精确地调节led电流。本实用新型实施例提供的上述装置，通过限流电阻对pwm信号限流精确地调节led电流。

对于场效应管模块，通过场效应管和对应的驱动芯片实现控制led装置的目的，参见图3所示的一种led驱动装置的电路结构图，场效应管模块，包括：场效应管驱动芯片和场效应管；场效应管驱动芯片和场效应管连接；场效应管驱动芯片与触发控制模块连接；场效应管与led装置连接；场效应管驱动芯片用于接收控制信号，输出控制信号相应的场效应管控制信号；场效应管，用于接收场效应管控制信号，控制场效应管的开启或关闭。

图3中，场效应管芯片的编号为u18，型号为tc1413n；场效应管的型号是fdb3502。场效应管芯片根据触发控制模块发出的控制信号，输出对应的场效应管控制信号控制场效应管的开启或关闭。本实用新型实施例提供的上述装置，通过场效应管驱动芯片控制场效应管的开启或关闭。

场效应管驱动芯片控制场效应管的过程中，需要设置保护电路，对场效应管控制信号限流和降压，因此，参见图3所示的一种led驱动装置的电路结构图，场效应管模块，还包括：保护电路；保护电路设置于场效应管驱动芯片和场效应管之间；保护电路用于对场效应管控制信号限流和降压。

在图3中，保护电路包括：电阻r49、r54、r52，二极管d9、d1，保护电路用于对场效应管控制信号限流和降压，以保护场效应管，防止场效应管损坏。本实用新型实施例提供的上述装置，通过在场效应管驱动芯片和场效应管之间设置保护电路，对场效应管控制信号限流和降压，防止场效应管损坏。

电流采样模块中，通过采样电阻对led的电流进行采样，参见图3所示的一种led驱动装置的电路结构图，电流采样模块，包括：采样电阻；采样电阻的输入端与led装置连接；采样电阻的输出端与触发控制模块连接；采样电阻，用于采集led装置的采样电流，并将采样电流发送至触发控制模块。

图3中的采样点子的编号为r37，阻值为150mω，额定功率为3w。r37对led的电流进行采样后，将采样电流反馈到mp24894，以实现led的电流稳定。本实用新型实施例提供的上述装置，通过采样电阻采集led装置的采样电流，以实现led的电流稳定。

对于电源输入模块，需要通过线圈功率散耗二极管对驱动电源输入的电能滤波限幅，参见图3所示的一种led驱动装置的电路结构图，电源输入模块，包括：线圈功率散耗二极管；线圈功率散耗二极管的输入端与驱动电源连接；线圈功率散耗二极管的输出端与场效应管模块和电流采样模块均连接；线圈功率散耗二极管，用于对电能滤波限幅，并将滤波限幅后的电能发送至场效应管模块和电流采样模块。

线圈功率散耗二极管在图3中的型号为pin4/case，有两个二极管构成，二极管的型号分别是pin1和pin3。本实用新型实施例提供的上述装置，通过线圈功率散耗二极管对驱动电源输入的电能滤波限流，以保护led驱动装置。

对于图3的整体驱动原理，可以参见图4所示的一种led驱动装置的原理示意图，pwm信号输入到降压控制器mp24894后，计算pwm波形，通过场效应管芯片tc1413n和led驱动电路驱动led的开启或关闭，这时led的采样电流输入到降压控制器mp24894，降压控制器mp24894结合输入的pwm信号和采样电流进行调整计算，得到计算后的pwm波形以驱动led，增加led的寿命，提高led照明的稳定性。

本实用新型实施例提供的一种led驱动装置，通过触发控制模块的pwm输出设备发送的pwm信号和电流采样模块发送的采样电流，输出控制信号，以控制led装置的开启和关闭，控制信号的波形稳定；通过电源输入模块，对驱动电源输入的电能滤波限幅，为电流采样模块和场效应管模块供电；通过降压控制器对pwm信号降压，精确地调节led电流；通过限流电阻对pwm信号限流精确地调节led电流；通过场效应管驱动芯片控制场效应管的开启或关闭；通过在场效应管驱动芯片和场效应管之间设置保护电路，对场效应管控制信号限流和降压，防止场效应管损坏；通过采样电阻采集led装置的采样电流，以实现led的电流稳定；通过线圈功率散耗二极管对驱动电源输入的电能滤波限流，以保护led驱动装置。可以增加led的寿命，提高led照明的稳定性。

实施例二：

本实用新型实施例2提供一种led驱动系统，参见图5所示的一种led驱动系统的结构示意图，包括：pwm输出设备101、led装置102和如第一方面及其各可能的实施方式之一提供的led驱动装置100；

pwm输出设备101与触发控制模块连接1；led装置102设置于场效应管模块2和电流采样模块3之间；pwm输出设备101，用于发送pwm信号；led装置102，用于接收控制信号并对应控制信号开启或关闭。

具体地来说，可以采用4通道的设计，因此，上述系统还包括：led装置的数量与触发控制模块和pwm输出设备的数量相同，且至多为四个。

参见图6所示的一种四通道led驱动系统的结构示意图，通过四个pwm输出设备分别控制4个led装置，因此需要对应的四个触发控制模块。除此之外，还需要输入模块供电电源和led电源，其中，模块供电电源用于给本系统的各类模块供电，led电源用于给本系统的所有led装置供电。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的led驱动系统的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本实用新型实施例提供的led驱动系统，与上述实施例提供的led驱动装置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，在本实用新型实施例的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。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：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，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实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。