一种适用于户外仪表的恒流LED驱动控制电路的制作方法

本发明涉及集成电路技术领域，具体为一种适用于户外仪表的恒流led驱动控制电路。

背景技术：

led是一种常见的发光器件，广泛应用于照明、指示灯、显示器等方面。一般室内使用的led显示器设备在控制上，会使用74hc138、74hc164、74hc273等逻辑电路作为控制，在驱动级采用74hc245等常规较小驱动的缓冲器芯片。而在将led用于户外仪表设备时，由于户外环境光照强度较高等因素，需要采用大电流驱动，使得led处于高亮状态，以保证显示效果清晰，此时74hc245等常规较小驱动的缓冲器芯片无法满足驱动电流要求。

现有的装置是采用分立器件构成控制逻辑，使用74hc138等小驱动器件控制功率三极管作为led公共端驱动，使用74hc164、74hc273等小驱动器件控制功率mos管作为led的另一端位驱动，使用时，a、b、c作为输入信号，通过74hc138选择com1～8中的一个信号输出，然后以cp为控制信号，将需要输出的信号通过d端输入，经过74hc164组将串行的d端口输入信号转为并行数据；然后以e为控制信号，将74hc164组的输出信号锁存入74hc273组，同时74hc273组的输出的信号控制功率管输出驱动led，com1～8的每一个端口连接一个10kω电阻到参考0电位，用于驱动信号的消影，端口r的输入信号用于74hc164、74hc273电路复位，防止系统开始工作的瞬间从com和seg端口产生不受控的输出状态。

但是现有装置中的分立器件多，成本高，pcb线路复杂，接口多，占用主控资源多，不利于整机程序开发，com/seg输出电流不能主动控制，驱动led的亮度受到同时点亮led的数量和电源电压影响，显示效果差，消影功能通过分立电阻实现，对应com端口输出有效高电平信号时始终存在电流消耗，能耗大。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用于户外仪表的恒流led驱动控制电路，以解决上述背景技术中提出的现有装置中的分立器件多，成本高，pcb线路复杂，接口多，占用主控资源多，不利于整机程序开发，com/seg输出电流不能主动控制，驱动led的亮度受到同时点亮led的数量和电源电压影响，显示效果差，消影功能通过分立电阻实现，对应com端口输出有效高电平信号时始终存在电流消耗，能耗大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于户外仪表的恒流led驱动控制电路，包括：

上电复位模块；

控制模块，所述控制模块连接至所述上电复位模块上，所述控制模块包括：

位移寄存器模块；

控制逻辑模块，所述控制逻辑模块连接至所述位移寄存器模块上；

数据寄存器组，所述数据寄存器组连接至所述位移寄存器模块和所述控制逻辑模块；

恒流控制模块，所述恒流控制模块连接至所述控制模块上；

阴极驱动模块，所述阴极驱动模块连接至所述恒流控制模块和所述控制模块上；

阳极驱动模块，所述阳极驱动模块连接至所述控制模块上。

优选的，所述位移寄存器模块包括多个第一带复位端的d触发器，其中一个所述第一带复位端的d触发器的数据输入端连接至di端口，另外一个所述第一带复位端的d触发器的数据输入端连接至上一个所述第一带复位端的d触发器的输出端，此后依次串联。

优选的，所述控制逻辑模块包括一个第二带复位端的d触发器。

优选的，所述数据寄存器组包括多个第三带复位端的d触发器。

优选的，所述阴极驱动模块包括：

控制电路；

功率nmos管，所述功率nmos管连接至所述控制电路上。

优选的，所述阳极驱动模块包括：

检测下降沿输出脉冲模块；

消影控制模块，所述消影控制模块连接至所述检测下降沿输出脉冲模块上；

功率pmos管，所述功率pmos管与所述检测下降沿输出脉冲模块和所述消影控制模块相并联。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将所有部件集成为单片ic，成本低，简化pcb设计难度，单片集成后简化控制接口，节约主控设备io资源，降低整机程序开发难度，seg端口恒流输出，使led亮度不受外部条件影响，有优质的显示效果，在com端口设计可自动关闭的消影模块，降低功耗。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明上电复位模块电路图；

图3为本发明控制模块结构示意图；

图4为本发明控制模块信号控制图；

图5为本发明阴极驱动模块结构示意图；

图6为本发明阳极驱动模块结构示意图。

图中：100上电复位模块、200控制模块、210位移寄存器模块、220控制逻辑模块、230数据寄存器组、300恒流控制模块、400阴极驱动模块、410控制电路、420功率nmos管、500阳极驱动模块、510检测下降沿输出脉冲模块、520消影控制模块、530功率pmos管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

本发明提供一种适用于户外仪表的恒流led驱动控制电路，将所有部件集成为单片ic，成本低，简化pcb设计难度，单片集成后简化控制接口，节约主控设备io资源，降低整机程序开发难度，seg端口恒流输出，使led亮度不受外部条件影响，有优质的显示效果，在com端口设计可自动关闭的消影模块，降低功耗，请参阅图1，包括：上电复位模块100、控制模块200、恒流控制模块300、阴极驱动模块400和阳极驱动模块500；

请参阅图1-2，上电复位模块100用于取代现有技术中的r端口功能，上电后产生复位信号，复位移位寄存器和数据锁存器状态，避免系统上电瞬间com/seg端口输出不受控的状态，由于户外仪表的led阵列耗电大，对电源干扰十分明显，因此要求上电复位模块具有较高可靠性，本发明采用单向的rc充电结构产生上电复位信号，pmos衬底和栅端接电源，正常工作时，该pmos无功能，rc充电结构没有放电通路，可以保证a点信号为电源，电源波动对smitt无影响，掉电时，vdd到0v，此时pmos打开，a点通过pmos放电，可以保证掉电后上电复位信号失效；

请参阅图1、图3和图4，控制模块200连接至上电复位模块100上，控制模块200包括：

位移寄存器模块210是由多个第一带复位端的d触发器组成，所有第一带复位端的d触发器的时钟信号短接并由芯片的clk端口提供控制，所有第一带复位端的d触发器的复位信号短接并由上电复位模块100提供控制，第一个第一带复位端的d触发器的数据输入端连接芯片的di端口，第二个第一带复位端的d触发器的数据输入端连接第一个第一带复位端的d触发器的输出，第三个第一带复位端的d触发器的数据输入端连接第二个第一带复位端的d触发器的输出，此后依次串联；

控制逻辑模块220连接至位移寄存器模块210上，控制逻辑模块220包括一个第二带复位端的d触发器，控制逻辑模块220采用芯片的di与clk信号产生控制信号，控制数据寄存器组230锁存位移寄存器模块210的数据，第二带复位端的d触发器的时钟端由芯片的di提供控制，第二带复位端的d触发器的数据端由芯片的clk提供控制，第二带复位端的d触发器的复位端由上电复位模块100提供控制；

数据寄存器组230连接至位移寄存器模块210和控制逻辑模块220，数据寄存器组230是由多个第三带复位端的d触发器组成，第三带复位端的d触发器与第一带复位端的d触发器数量相同，数据寄存器组230中每一个第三带复位端的d触发器的数据端由一个位移寄存器的输出提供，数据寄存器组230中所有第三带复位端的d触发器的时钟信号短接并由芯片的clk端口提供控制，所有第三带复位端的d触发器的复位信号短接并由上电复位模块100提供控制，基于以上模块，仅需2bit信号线，就能完成led显示控制，其控制方式如下：

1)clk上升沿将data数据写入移位寄存器；

2)clk为高时，data出现上升沿；

a.移位寄存器数据载入二级锁存器；

b.根据二级锁存器的数据，修改com输出、seg输出、恒流大小；

3)clk为低时，data出现上升沿：

a.退出锁存模式，二级锁存器维持锁存数据不变；

b.可开始进行第二帧数据的移位写入；

4)数据锁存器被分为3组，其一用于控制com端口的开关，其二用于控制seg端口的开关，其三用于控制seg端口打开时输出的电流大小；

每组按需求设置若干位，例如在实施例图示的电路中，有8个com端口、16个seg端口、seg端口输出电流共有64种选择，则数据锁存器至少需要32位，其中8位用于控制com开关，16位用于控制seg开关，8位用于控制seg端口打开时输出的电流大小；

请再次参阅图1和图3，恒流控制模块300连接至控制模块200上，恒流控制模块300由数据锁存器组230的输出信号控制，并输出信号控制阴极输出的电流，数据锁存器组230输出4bit数据给恒流控制模块，作为一个选择信号，不同的数据组合对应控制seg端口在打开时输出不同的固定电流；

请参阅图1、图3和图5，阴极驱动模块400连接至恒流控制模块300和控制模块200上，阴极驱动模块400包括：

控制电路410连接至恒流控制模块300和数据锁存器组230上；

功率nmos管420连接至控制电路410上，阴极驱动模块400接收恒流控制模块300的输出信号和数据锁存器组230的输出信号，数据锁存器组230的每一位控制一个seg端口，当接收到逻辑“1”时，控制功率nmos管420打开，接收到逻辑“0”时，控制功率nmos管420关闭，恒流控制模块300输出信号通过控制电路410，用于功率nmos管420管打开时的输出电流；

请参阅图1、图3和图6，阳极驱动模块500连接至控制模块200上，阳极驱动模块500包括：

检测下降沿输出脉冲模块510连接至数据锁存器组230上；

消影控制模块520连接至检测下降沿输出脉冲模块510上；

功率pmos管530连接至数据锁存器组230上，功率pmos管530与检测下降沿输出脉冲模块510和消影控制模块520相并联，阳极驱动模块500接收数据锁存器组230的输出，每个数据锁存器控制一个com端口，当接收到逻辑“1”时，控制功率pmos管530打开，接收到逻辑“0”时，控制功率pmos管530关闭，当接收到数据由逻辑“1”变化为逻辑“0”时，检测下降沿输出脉冲模块510检测到下降沿并输出一个固定时间的脉冲信号，控制消影控制模块520逻辑工作，假设输出脉冲的时间宽度为t，则消影的有效时间等于时间t，其他时间内消影控制逻辑关闭，没有功耗，该部分代替现有技术中连接于com端口和参考地电位之间的电阻，与现有技术中使用电阻的方法相比，消影模块工作时间少，功耗更小。

虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。