专利名称：一种全数字pid控制led光源驱动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种LED光源驱动方案，尤其是ー种全数字PID控制LED光源驱动器。
背景技术：
传统的LED光源驱动方案都是通过模拟集成电路搭建而成，然而随着科学技术的发展和人们需求的改变，如今也暴露出不少缺陷。首先，传统的LED光源驱动方案控制方法简单，而且LED工作特性要求有稳定的工作电流，但由于市电电压不稳，LED光源驱动器的寿命和可靠性大打折扣，往往输出的电流随着供电电压的变化会产生较大的波动，从而导致LED工作时产生闪烁，间接影响着LED光源的使用寿命；其次，ー些大功率LED需要高品质、专门的电路驱动，这些模拟集成电路不仅制作エ艺复杂，生产成本高，而且驱动电路体积较大，不利于大批量生产；最后，模拟电路不便于进行控制和量化管理，难以满足现今市场多样化应用的需求。·
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种采用单片机制作且高控制品质、低成本的全数字PID控制LED光源驱动器。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
ー种全数字PID控制LED光源驱动器，包括用于处理输入数据和控制输出信号的控制处理单元，与控制处理单元相连用于输入数字量数据的用户接ロ単元，与控制处理单元相连根据负载的情况自动调节输出功率的LED驱动单元，与LED驱动单元相连的LED光源，用于对控制处理单元、用户接ロ単元、LED驱动单元、LED光源提供工作电源的电源管理単元，所述控制处理单元包括集成在单片机里的CPU处理系统、PID控制系统、PWM脉宽调制系统和反馈信息量化系统，所述LED驱动单元的输出端通过反馈采样单元连接控制处理单元的反馈信息量化系统。作为上述技术方案的一种改进，所述控制处理单元中还包括用于存储控制信息的信息存储系统，信息存储系统连接CPU处理系统。作为上述技术方案的一种改进，所述LED驱动单元、反馈采样単元与控制处理单元内的反馈信息量化系统、PID控制系统、PWM脉宽调制系统相连构成闭环控制系统。作为上述技术方案的一种改进，所述CPU处理系统输出端连接有至少一路的闭环控制系统。作为上述技术方案的一种改进，所述CPU处理系统输出端连接有三路闭环控制系统。作为上述技术方案的一种改进，所述PID控制系统为软件PID控制器。作为上述技术方案的一种改进，所述控制处理单元包括无线信号接收系统。作为上述技术方案的一种改进，所述反馈采样单元包括采样电阻、信息放大器和AD转换器。
本发明的有益效果是采用单片机制作具有高控制品质、低成本的全数字PID控制LED光源驱动器的技术方案取代了传统的通过模拟集成电路搭建而成的LED光源驱动方案，縮小了驱动器的体积，同时也使得LED光源驱动器更容易被人们控制和量化管理，增强了其适用性，使产品更具市场竞争力，此外，闭环控制系统的设计使得驱动控制更加稳定，保障了 LED光源驱动器的使用寿命和可靠性，也延长了 LED光源的使用寿命。
下面结合附图和实施例对本发明作进ー步说明。图I是本发明的一种实施例的结构框图2是现有的一般PID控制器电路图3是现有的一般PWM脉宽调制器电路图； 图4是本发明的另ー种实施例的结构框图。
具体实施例方式參照图1，本发明的ー种全数字PID控制LED光源驱动器，包括用户接ロ単元3、控制处理单元I、LED驱动单元4、LED光源5和电源管理単元2，其中核心部分控制处理单元I包括集成在单片机里的CPU处理系统11、PID控制系统12、PWM脉宽调制系统13、反馈信息量化系统14和信息存储系统15。在本发明中，控制处理单元I借助单片机进行信息处理与控制，通过软件程序编写一个软件PID控制器，从而实现了全数字PID控制。PID控制系统12按照给定的控制量和反馈量计算出电流调制的占空比数据，传输至PWM脉宽调制系统13，后者产生方波信号后输出至功率LED驱动单元4，对LED光源5的输出电流进行调节和控制。之后再采样再调节，循环往复此调节过程，使LED光源驱动器具有极高的稳定度，即使在很大范围内调光，也不会发生闪烁现象；PWM脉宽调制技术的应用也不会产生过热的问题，所以这大大延长了 LED光源驱动器的寿命。而且，因为本发明中PID控制系统12为软件PID控制器，PWM脉宽调制系统13也采用软件控制，AD转换也集成在单片机中，这样的设计减小了驱动器体积，使得印刷电路板面积缩小至原来的30%，不仅有效降低了生产成本，同时还增强了产品的适用性，使其更具市场竞争力。此外,LED驱动单元4的输出端通过反馈采样单元6连接到反馈信息量化系统14,如此ー来，LED驱动单元4、反馈采样单元6与反馈信息量化系统14、PID控制系统12、PWM脉宽调制系统13相连就构成了闭环控制系统，其反馈信息通过ー个反馈采样単元6采样电阻取得电流反馈值，该信息经放大后，再进行AD转换为数字量，传回PID控制系统12处理，依靠PID控制系统12循环采样反馈信息对电流进行控制调节。在实际应用过程中，因为控制处理单元I包括无线信号接收系统，使用者可以通过用户接ロ系统3输入数字量或直接调用信息存储系统15的数据来对PID控制系统12进行操作，进而实现对LED光源的量化管理和控制。电源管理単元2则为上述各単元或系统提供工作电源。如图2所示，是现有的一般PID控制器电路图，是ー个由电路元器件搭成的模拟电路。该电路的原理为将输出的电压按照一定的比例与DA输出相加，再进行积分，最后得到连续变化的反馈电压，将此反馈电压输入至高速互补输出电压比较器LM361前进行反馈比较，当得出的值与计算的值有差别时，则反馈可以将该值进行自动调整。如图3所示，是现有的一般PWM脉宽调制器电路图，其也是ー个由电路元器件搭成的模拟电路。该电路工作原理是利用NE555产生的三角波与反馈电压信号进行比较，从而产生一 PWM波，该波的占空比可以根据三角波和反馈电压信号的比值进行调制。值得ー提的是，本设计中采用软件编程实现的PID控制器和PWM脉宽调制器的实际控制效果与上述以模拟电路实现的PID控制电路、PWM脉宽调制电路相同，而且采用数字电路高度集成，体积小，发热小，同时便于扩展。參照图4，本发明的另ー种实施例的结构框图，具体为三色LED光源驱动器的结构框图。从中我们可以发现相较于图1，此实施例中控制处理单元中的CPU处理系统输出端共连接有三路闭环控制系统，可见通过相应的扩展，本发明可以完成很多新的设计和用途，市场前景广阔。尽管已经參照本发明的特定示例性实施例具体显示和描述了本发明，但本领域的 技术人员应当理解，以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都应属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种全数字PID控制LED光源驱动器，包括 用于处理输入数据和控制输出信号的控制处理单元(1)， 与控制处理单元(I)相连用于输入数字量数据的用户接口单元(3)， 与控制处理单元(I)相连根据负载的情况自动调节输出功率的LED驱动单元(4)， 与LED驱动单元(4)相连的LED光源(5)， 用于对控制处理单元(I)、用户接口单元(3)、LED驱动单元(4)、LED光源(5)提供工作电源的电源管理单元(2)， 其特征在于所述控制处理单元(I)包括集成在单片机里的CPU处理系统(11)、PID控制系统(12)、PWM脉宽调制系统(13)和反馈信息量化系统(14)，所述LED驱动单元(4)的输出端通过反馈采样单元(6)连接控制处理单元(I)的反馈信息量化系统(14)。
2.根据权利要求I所述的一种全数字PID控制LED光源驱动器，其特征在于所述控制处理单元(I)中还包括用于存储控制信息的信息存储系统(15)，信息存储系统(15)连接CPU处理系统(11)。
3.根据权利要求I所述的一种全数字PID控制LED光源驱动器，其特征在于所述LED驱动单元(4)、反馈采样单元(6)与控制处理单元(I)内的反馈信息量化系统(14)、PID控制系统(12)、PWM脉宽调制系统(13)相连构成闭环控制系统。
4.根据权利要求3所述的一种全数字PID控制LED光源驱动器，其特征在于所述CPU处理系统(11)输出端连接有至少一路的闭环控制系统。
5.根据权利要求4所述的一种全数字PID控制LED光源驱动器，其特征在于所述CPU处理系统(11)输出端连接有三路闭环控制系统。
6.根据权利要求I所述的一种全数字PID控制LED光源驱动器，其特征在于所述PID控制系统(12)为软件PID控制器。
7.根据权利要求I所述的一种全数字PID控制LED光源驱动器，其特征在于所述控制处理单元(I)包括无线信号接收系统。
8.根据权利要求I所述的一种全数字PID控制LED光源驱动器，其特征在于所述反馈采样单元(6)包括采样电阻、信息放大器和AD转换器。
全文摘要
本发明公开了一种全数字PID控制LED光源驱动器，包括控制处理单元、用户接口单元、LED驱动单元、LED光源和电源管理单元，其中控制处理单元包括集成在单片机里的CPU处理系统、PID控制系统、PWM脉宽调制系统和反馈信息量化系统，LED驱动单元的输出端通过反馈采样单元连接控制处理单元的反馈信息量化系统，本发明在实际应用过程中不论在驱动器的稳定性、使用寿命、经济性方面，还是其体积或控制的便捷性、有效性上，较之于传统的通过模拟集成电路搭建而成的光源驱动方案都有很大提高，此外，其方便进行量化管理，且容易拓展，适用性强，具有很强的市场竞争力。
文档编号H05B37/02GK102821521SQ20121028754
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月13日 优先权日2012年8月13日
发明者胡志军 申请人:江门市联创发展有限公司