一种带地址可任意串并联数字LED控制电路的制作方法

本实用新型涉及led控制技术领域，特质一种带地址可任意串并联数字led控制电路。

背景技术：

目前的多彩led产品一般采用电源载波通信控制技术。即每个作为像素点的led模块内置载波电源供电电路，载波信号经过电压比较器及基准电压电路后分离出载波数据，载波数据将控制对应不同像素点中led模块的显示色彩。

现有技术中采用的led控制电路包括：电压比较器、载波数据电路、基准电压电路、基准频率产生电路、逻辑控制电路、pwm控制及输出驱动电路、芯片地址设置电路、恒流源、以及开关管q1、开关管q2、开关管q3。当开关管导通时，led处于导通状态，当开关管接收不同占空比信号时，led出现不同的灰度，同时整个电路中电流会随着灰度的变化而变化。这种led控制电路中，每个芯片对应的控制电路必须有一个地址，而芯片的地址烧录需要外接探针烧录，每烧录一个地址将产生一种原物料，生产管控难度极大。同时由于电源与信号共地，使得该技术只能实现并联应用，且由于产品应用电压较低，当并联多个由控制电路组成的led产品，线路上产生的压降较大，不利于远距离传输。且由于led导通关闭时会在载波总线上产生电流变化，线路上产生的纹波会直接干扰载波信号，不利于载波信号的传输，影响产品稳定性。

针对上述问题，本实用新型人提供以下技术方案。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题就在于克服现有技术存在的不足，提供一种带地址可任意串并联数字led控制电路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：一种带地址可任意串并联数字led控制电路，包括：控制模块以及多个led发光芯片，所述的控制模块包括：与外部电源连接的正负电极、以及位于正负之间的稳压保护电路；与外部用于传输外部串行通信控制信号的信号端、与信号端连接的数据隔离提取电路，以及基准电压源电路、串行解码电路、逻辑控制电路、基准频率产生电路、pwm控制及输出驱动电路、以及控制led发光芯片的开关管，以及用于控制led发光芯片的开关管，所述的led发光芯片与对应的开关管采用并联连接，即所述的led的发光芯片正极与开关管的源极相连，led发光芯片的负极与开关管的漏极相连；开关管的源极与供电电源正极相连，开关管的漏极与一恒流源连接，开关管的栅极与pwm控制及输出驱动电路连接，通过接受pwm控制及输出驱动电路的pwm的占空比控制开关管的导通时间，控制led发光芯片自身的导通以及灰度数值；所述的控制模块中还包括一与串行解码电路连接的芯片地址设置电路，通过信号端输入地址码信号至芯片地址设置电路。

进一步而言，上述技术方案中，所述的led发光芯片为三个任意颜色的led发光芯片，每个led发光芯片对应与一个开关管并联。

进一步而言，上述技术方案中，所述的控制模块与三个led发光芯片集成于一个模块中，形成一个完整的led灯模块，所述的正负电极和信号端作为该led灯模块的三个引脚。

进一步而言，上述技术方案中，所述的多个led灯模块接入一发光电路中，并且所有led灯模块的信号端并联。

进一步而言，上述技术方案中，所述的多个led灯模块接入一发光电路中，并且所有led灯模块的正负电极串联。

进一步而言，上述技术方案中，所述的多个led灯模块接入一发光电路中，并且所有led灯模块的正负电极并联。

进一步而言，上述技术方案中，所述的多个led灯模块接入一发光电路中，并且所有led灯模块的正负电极采用串并结合方式接入该发光电路中。

本实用新型采用上述技术方案后，开关管q1、q2、q3接受灰度数据处理电路输出的信号控制自身导通，通过pwm的占空比控制开关管的导通时间。当开关管导通时,对应的led发光芯片关闭，电流全部通过开关管流入恒流源。当开关管占空比为50％时，开关管和对应的led发光芯片分别流过恒流源限定电流的一半。从而通过改变pwm的占空比可以改变对应led发光芯片的灰度数据，同时不会改变整个通道中流过的总电流。这样，电路中不管led发光芯片出于何种灰度数据，由于电路开关管与对应的led发光芯片之间存在并联关系，可保证整个led灯模块的电流保持恒定不变，多个led灯模块串联时保持串联回路电流持续稳定，各个led灯模块分压均匀，同时电路中稳压保护电路可防止led灯模块电压过高以及分压部均匀的过压保护，特殊的电路结构可以串联或并联多组该电路组成的像素点，根据串联该电路的数量，供电电压可以做到更高。

另外，对于每个控制模块内部地址设置电路可以通过在线发送地址码数据烧录地址，无需复杂繁琐的烧录操作。地址码烧录成功后，信号端再输入相应的控制数据，经内部解码后产生pwm信号控制各led芯片。同时其输入端口的直流隔离电路有效保证不共地的逻辑信号有良好的识别能力。从而令产品稳定性进一步提高。

附图说明

图1为本实用新型led控制电路原理图；

图2为本实用新型中led灯模块原理图；

图3为本实用新型中led灯模块应用于多路串联模式的电路图；

图4为本实用新型中led灯模块的应用于多路并联模式的电路图；

图5为本实用新型中led灯模块的应用于多并多串模式的电路图；

图6为本实用新型中led灯模块应用于三串12v供电电压的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述。本实用新型为一种带地址可任意串并联数字led控制电路，该led控制电路通过串行通信信号实现对led发光芯片的控制，从而实现led发光芯片颜色亮度的变化。

见图1所示，本实用新型包括：控制模块1以及多个led发光芯片(即图1中的led1、led2、led3)。所述的控制模块1包括：与外部电源连接的正负电极(图1中所示的vcc端、gnd端)、以及位于正负之间的稳压保护电路11；与外部用于传输外部串行通信控制信号的信号端(图1中所述的dat端)、与信号端连接的数据隔离提取电路12，以及基准电压源电路13、串行解码电路14、逻辑控制电路15、基准频率产生电路16、芯片地址设置电路17、pwm控制及输出驱动电路18、以及控制led发光芯片的开关管q1、q2、q3。

所述的led发光芯片与对应的开关管采用并联连接，即图1中的led1、led2、led3的正极与供电电源正极vcc相连，同时，led1、led2、led3分别与对应一个开关管q1、q2、q3并联。具体而言，所述的led1、led2、led3正极与供电电源正极vcc相连，led1、led2、led3的负极与对应开关管q1、q2、q3的漏极相连；开关管q1、q2、q3的源极与供电电源正极vcc相连，开关管q1、q2、q3的漏极还与一恒流源连接，该恒流源可以控制每路led流过电流。开关管q1、q2、q3栅极与pwm控制及输出驱动电路18连接，通过接受pwm控制及输出驱动电路18的pwm的占空比控制开关管的导通时间，控制led发光芯片自身的导通以及灰度数值。例如，当开关管导通时，led发光芯片关闭，电流全部通过开关管流入恒流源，当开关管占空比50％时，开关管和led各流过恒流源限定电流的一半，通过更改pwm占空比可以更改led发光芯片的灰度数据，且不改变整个通道中流过的总电流。三个开关管分别控制三个led发光芯片。通过相同方式进行工作，使该电路中不管led发光芯片处于何种灰度数据，电路中电流恒定。

所述位于正、负电极之间的稳压保护电路11可防止电压过高以及分压部均匀的过压保护。

实际实施过程中，控制模块1为一个控制芯片，由于所述的控制模块1中包括一与串行解码电路14连接的芯片地址设置电路17，通过信号端dat输入地址码信号至芯片地址设置电路17。本实用新型在正常工作前先给控制模块1发送地址烧录码，控制模块1内部数据隔离提取电路12和串行解码电路14将地址码解码后传入芯片地址设置电路17，芯片地址设置电路17可通过熔断相应的保险丝将地址烧录进控制模块1内。

见图2所示，这是本实用新型被制作成led灯模块2的原理图，其是将控制模块1以及rgb三色的led1、led2、led3集成在一个模块中，形成一个led灯模块2(即可作为发光电路中的一个灯珠)。该led灯模块2可以作为一个可控的像素点，应用在led显示板等产品中。该led灯模块2与控制模块1对应，控制模块1的正负电极和信号端作为该led灯模块2的三个引脚：供电电路正极引脚vcc、供电电路负极引脚gnd、信号输入引脚dat。整个led灯模块2结构简单，便于后续的串并联结。

见图3所示，这是将本实用新型的led灯模块2应用于一发光电路3中，该发光电路3中led灯模块2采用多路串联模式。在本实施例中，将若干的led灯模块2直接串联起来，然后接入供电电路中，通过控制器30控制即可。具体而言，所述的多个led灯模块2接入发光电路3中时，所有led灯模块2的信号端并联，led灯模块2的正负电极串联。

见图4所示，这是将led灯模块2应用于多路并联模式的电路图。其中多个led灯模块2直接并联起来，然后接入供电电路3中，通过控制器30控制。即所有led灯模块2的信号端并联，led灯模块2的正负电极并联。

另外，也可以将led灯模块应用于多并多串连接模式，如图5示。

当把本实用新型接入发光电路3中，工作时，发光电路3中的控制器30的数据经过信号输入端引脚dat输入至数据隔离提取电路12，经过隔离后将需要的数据提取出输入至串行解码电路14，经过解码后控制本实用新型的led发光芯片开关和亮度。由于控制器30的数据与所有led灯模块2数据输入都属并联关系，任何一个led灯模块2损坏不影响其它led灯模块2的数据使用。

另外，结合图1所示，由于开关管与对应的led发光芯片之间存在并联关系，可以保证流过该电路中电流保持恒定，线路上由于电流恒定无纹波产生。同时可以串联或并联多组该电路组成的像素点。根据串联该电路的数量，供电电压可以做到更高。同时电路中稳压保护电路11可防止该电路中其它部分损坏时不影响整个产品损坏。

见图6所示，这是本实用新型专利中led灯模块2应用于三串12v供电电压的发光电路电路图。假设控制器30的信号端dat输出信号为信号幅度为5v的ttl波形，led灯模块2-1的gnd与控制器30的gnd端共地，led灯模块2-1接收到的数据为5v的ttl波形，且由于12v电压串联三个led灯模块，每个led灯模块平均可以分到4v电压，换言之就是led灯模块2-1的vcc端相对于控制器30的gnd电压为4v，led灯模块2-2的vcc端相对于控制器gnd电压为8v，led灯模块2-3的vcc端相对于控制器30的gnd电压为12v，每个led灯模块的vcc相对于各自gnd的电压均为4v。led灯模块2-1接收到控制器信号为5v的ttl波形，led灯模块2-2接收到控制器信号为直流分量为4v的载波数据，led灯模块2-3接收到控制器30信号为直流分量为8v的载波数据，就每个led灯模块而言，它们接收到控制器的信号若以该灯的gnd为参考，都是信号幅度为5v的ttl波形。不管外部供电电压如何变化，其输入端口的直流隔离电路有效保证不共地的逻辑信号有良好的识别能力。

同时由于本实用新型的led灯模块电路中的供电正极与供电负极之间还存在一组稳压保护电路。稳压保护电路可防止电压过高以及分压部均匀的过压保护。从而有效保证在任意串并联结构中整个系统的正常工作。如图6结构下，电源电压12v串三灯，当其中一颗led灯模块的其它功能电路损坏后，稳压保护电路将启动，其损坏的led灯模块vcc与gnd之间的电压稳定在4v，以保证剩余两颗led灯模块的vcc与gnd之间电压不至于太大而损坏。

当然，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并非来限制本实用新型实施范围，凡依本实用新型申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。