一种LED恒流控制电路及全景相机的制作方法

本实用新型属于LED控制电路技术领域，具体地说，是涉及一种用于对流过LED的电流实现恒流控制的电路设计。

背景技术：

全景相机拍摄是一种比较时尚的拍摄方式，通过简单地平移相机，可以在几秒钟内轻松地捕捉到360°全景，实现全景图像的无缝结合。

目前的全景相机配置有红绿蓝三色LED指示灯，并且全景相机对LED指示灯的红绿蓝三色亮度的均匀性要求比较高，尤其是在夜视环境下，如果三种颜色的亮度值差别较大，则会引起色差，降低成像质量。由于现有LED晶元的原因，不同颜色的LED甚至同一种颜色的不同LED，其导通压降差别较大。在利用恒压电源（例如电池、适配器等）为不同LED供电时，由于不同LED的导通压降不同，因此，流过每一个LED的电流不同，继而导致各路LED的亮度偏差较大。

现行解决LED亮度均匀性问题的方法是利用单芯片恒流源供电技术，即，采用恒流源芯片对LED进行供电，通过恒流源芯片控制流过LED的电流稳定在固定值。这种电路设计只能对单个或者少量的LED进行恒流控制，并且价格昂贵，适用领域非常受限。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种LED恒流控制电路，采用分立元器件搭建而成，成本低，可以满足不同LED的恒流控制要求。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

在一个方面，本实用新型提出了一种LED恒流控制电路，包括NMOS管、NPN型三极管和开关控制电路；其中，所述NMOS管的漏极连接LED的阴极，LED的阳极连接供电电源，NMOS管的源极通过限流电阻接地，NMOS管的栅极通过上拉电阻连接供电电源；所述NPN型三极管的基极和发射极并联在所述限流电阻的两端，NPN三极管的集电极连接所述NMOS管的栅极；所述开关控制电路连接所述NMOS管的栅极，控制所述NMOS管通断。

作为所述开关控制电路的一种优选电路设计，在所述开关控制电路中包含有一开关管，连接所述NMOS管的栅极；所述开关管接收开关控制信号，在开关控制信号的作用下通断，通过改变所述开关管的通断状态控制所述NMOS管通断。

优选的，所述开关管优选采用另一NPN型三极管，所述另一NPN型三极管的集电极连接所述NMOS管的栅极，所述另一NPN型三极管的发射极接收所述开关控制信号，所述另一NPN型三极管的基极连通直流电源。

进一步的，在所述开关控制电路中还包含有分压电路，连接在所述直流电源与所述另一NPN型三极管的发射极之间，分压电路的分压节点连接所述另一NPN型三极管的基极。

当所述LED包括多个时，所述LED恒流控制电路设置多组，将每一个LED的阳极连接至所述供电电源，将每一个LED的阴极对应连接一组所述的LED恒流控制电路。

在另一个方面，本实用新型还提出了一种全景相机，包括供电电源和红绿蓝三色LED，所述红绿蓝三色LED的阳极连接所述供电电源，在每一种颜色的LED的阴极分别连接有一组LED恒流控制电路；所述LED恒流控制电路包括NMOS管、NPN型三极管和开关控制电路；所述NMOS管的漏极连接其中一种颜色的LED的阴极，NMOS管的源极通过限流电阻接地，NMOS管的栅极通过上拉电阻连接所述供电电源；所述NPN型三极管的基极和发射极并联在所述限流电阻的两端，NPN三极管的集电极连接所述NMOS管的栅极；所述开关控制电路连接所述NMOS管的栅极，控制所述NMOS管通断。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型采用MOS管和三极管搭建恒流控制电路，利用三极管导通压降电流控制精度高的特性，实现了LED电流的恒定控制，比恒流芯片控制简单，降低了硬件成本，并且能够针对LED的实际数量方便地进行多路扩展，控制精度高，亮度统一性好。将所述恒流电路应用在全景相机中，对全景相机中的红绿蓝三色LED进行恒流控制，可以使得全景相机中的红绿蓝三色LED达到统一亮度，满足了全景相机对LED指示灯的红绿蓝三色亮度的均匀性要求，解决了色差问题，保证了全景相机的成像质量。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的LED恒流控制电路的一种实施例的电路原理框图;

图2是本实用新型所提出的LED恒流控制电路的一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实施例为了降低硬件成本，采用分立元件器搭建恒流控制电路，代替恒流芯片对流过LED的电流进行恒流控制。如图1所示，本实施例的LED恒流控制电路主要由恒流电路和开关控制电路两部分组成。其中，恒流电路连接在LED的供电回路中，开关控制电路接收用于控制LED点亮或者关闭的开关控制信号GPIO_LED，并根据开关控制信号GPIO_LED的高低电平状态，控制恒流电路连通或者切断LED的供电回路，对LED实现开关控制。在LED点亮的期间，所述恒流电路对流过LED的电流进行动态调整，使流过LED电流始终保持在固定值上，继而实现对LED的恒流控制。

作为本实施例的一种优选电路设计，如图2所示，所述恒流电路优选采用NMOS管Q1/Q2/Q3、NPN型三极管Q4/Q5/Q6、上拉电阻R74/R75/R76、限流电阻R71/R72/R73搭建而成。图2中示出了红绿蓝三色LED组件LED1，针对组件LED1中的每一个LED指示灯需要单独配置一组所述的恒流电路，以实现LED的恒流控制。

本实施例以连接红色LED指示灯DR的恒流电路为例进行说明。将红色LED指示灯DR的阳极连接至供电电源VDD_4V3，所述供电电源VDD_4V3可以通过滤波电容C26接地，通过滤除供电电源VDD_4V3中的纹波干扰，以确保LED供电的稳定性。将红色LED指示灯DR的阴极连接NMOS管Q1的漏极D，NMOS管Q1的源极S通过限流电阻R71接地，将NMOS管Q1的栅极G通过上拉电阻R74连接至供电电源VDD_4V3，并与NPN型三极管Q4的集电极c相连接。将所述NPN型三极管Q4的基极b和发射极e并联在所述限流电阻R71的两端，即，NPN型三极管Q4的基极b连接NMOS管Q1的源极S与限流电阻R71的中间节点，NPN型三极管Q4的发射极e接地，利用NPN型三极管Q4的基极b与发射极e之间的电压Vbe限制所述限流电阻R71两端的压降。

将开关控制电路连接至NMOS管Q1的栅极G，对NMOS管Q1进行通断控制。针对红绿蓝三色LED组件LED1，需要配置三组开关控制电路，分别对连接红、绿、蓝三种颜色的LED指示灯DR、DG、DB的三组恒流电路进行通断控制。在每一组开关控制电路中均设置有一个开关管Q7/Q8/Q9，对应连接三组恒流电路中的NMOS管Q1/Q2/Q3的栅极G。为了对红、绿、蓝三种颜色的LED指示灯DR、DG、DB进行开关控制，需要电子产品中的控制器输出三路高低电平状态的开关控制信号GPIO_LED_R、GPIO_LED_G、GPIO_LED_B。所述三路开关控制信号GPIO_LED_R、GPIO_LED_G、GPIO_LED_B可以由控制器的三路GPIO接口输出，对应传输至三个开关管Q7、Q8、Q9，用于对三个开关管Q7、Q8、Q9进行通断控制。

仍以红色LED指示灯DR为例进行说明。所述开关管Q7优选采用NPN型三极管，将NPN型三极管Q7的集电极连接至NMOS管Q1的栅极G，将NPN型三极管Q7的发射极连接至控制器的其中一路GPIO接口，接收所述GPIO接口输出的开关控制信号GPIO_LED_R。将NPN型三极管Q7的基极连通直流电源VDD_1V8，所述直流电源VDD_1V8的电压幅值与控制器输出的开关控制信号GPIO_LED_R的高电平幅值相当，通过改变开关控制信号GPIO_LED_R的高低电平状态，以控制NPN型三极管Q7饱和导通或截止。当然，也可以在直流电源VDD_1V8与控制器输出所述开关控制信号GPIO_LED_R的GPIO接口之间进一步连接分压电路，例如由两个分压电阻R80、R83连接而成的分压电路，将分压电路的分压节点连接至NPN型三极管Q7的基极，同样可以通过改变开关控制信号GPIO_LED_R的高低电平状态，实现对NPN型三极管Q7的通断控制。

同理，NMOS管Q2、NPN型三极管Q5、上拉电阻R75和限流电阻R72组成第二组恒流电路，连接绿色LED指示灯DG的阴极，绿色LED指示灯DG的阳极连接供电电源VDD_4V3。NPN型三极管Q8和分压电阻R84、R87连接形成第二组开关控制电路，连接所述第二组恒流电路，并接收控制器输出的开关控制信号GPIO_LED_G，对所述第二组恒流电路中的NMOS管Q2进行通断控制。

同样的，NMOS管Q3、NPN型三极管Q6、上拉电阻R76和限流电阻R73组成第三组恒流电路，连接蓝色LED指示灯DB的阴极，蓝色LED指示灯DB的阳极连接供电电源VDD_4V3。NPN型三极管Q9和分压电阻R88、R92连接形成第三组开关控制电路，连接所述第三组恒流电路，并接收控制器输出的开关控制信号GPIO_LED_B，对所述第三组恒流电路中的NMOS管Q3进行通断控制。

以连接红色LED指示灯DR的恒流控制电路为例说明工作原理如下：

当需要控制红色LED指示灯DR点亮时，控制器置开关控制信号GPIO_LED_R为高电平，控制NPN型三极管Q7截止。此时，NMOS管Q1的栅极G电位为高，NMOS管Q1导通，接通红色LED指示灯DR的供电回路，控制红色LED指示灯DR点亮。NMOS管Q1导通后，有电流流过限流电阻R71，继而为NPN型三极管Q4建立起基射极电压Vbe，控制NPN型三极管Q4导通并工作在放大区。利用NPN型三极管Q4的Vbe电压为固定值（0.66V）的特性，可以控制流过限流电阻R71的电流恒定。假设流过限流电阻R71的电流增加，根据三极管的BJT特性，使流过上拉电阻R74的电流增加，进而使NMOS管Q1的栅源极电压VGS减小。由于NMOS管Q1的栅源极电压VGS越小，NMOS管Q1的漏源极电阻RDS越大，继而使流过NMOS管Q1的漏极D和源极S的电流减小，进而降低了流过限流电阻R71的电流，实现了电流的动态调整，起到了电流恒定的作用。由于流过限流电阻R71的电流恒定，因此，流过红色LED指示灯DR的电流也将保持恒定。

当需要关闭红色LED指示灯DR时，控制器置开关控制信号GPIO_LED_R为低电平，控制NPN型三极管Q7饱和导通。此时，NMOS管Q1的栅极G电位被拉低，NMOS管Q1截止，切断红色LED指示灯DR的供电回路，控制红色LED指示灯DR关闭。

同理，对绿色LED指示灯DG和蓝色LED指示灯DB的恒流控制同上述红色LED指示灯DR的恒流控制过程，由此便实现了红绿蓝三色LED指示灯亮度的均匀性和统一性。

将图2所示的LED恒流控制电路应用于全景相机中，可以控制全景相机中的红绿蓝三色LED指示灯达到统一亮度，满足了全景相机对LED指示灯红绿蓝三色亮度的均匀度要求，解决了因三种颜色亮度值偏差而引起的色差问题，有利于提升全景相机的成像品质。

当然，本实施例的LED恒流控制电路也可以应用在除全景相机以外的其他具有多个或多色LED指示灯的控制电路中，只需针对LED的实际使用数量扩展出相应数量的LED恒流控制电路即可，本实施例并不仅限于以上举例。

需要指出的是：上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。