一種LED驅動控制系統

《一種LED驅動控制系統》是常州星宇車燈股份有限公司於2017年2月7日申請的發明專利，該專利的申請號為2017201132929，公告號為CN206542595U，公告日為2017年10月3日，發明人是孫徐佳、徐寶奇、夏承軍、孫磊。

《一種LED驅動控制系統》包括電源模組、LED模組和驅動模組。驅動模組包括晶片控制單元和分立元件控制單元；作為改進，驅動模組還包括過溫保護單元。在電源模組接通時，晶片控制單元向分立元件控制單元發出第一控制信號，使分立元件控制單元驅動所有LED燈點亮；在LED模組短路或斷路時，晶片控制單元向分立元件控制單元發出第二控制信號，熄滅所有LED燈；當晶片控制單元檢測到過溫保護單元的電壓超過設定值時，向分立元件控制單元發出第二控制信號熄滅所有LED燈。

2018年12月20日，《一種LED驅動控制系統》獲得第二十屆中國專利銀獎。

（概述圖為《一種LED驅動控制系統》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種LED驅動控制系統
• 公告號：CN206542595U
• 公告日：2017年10月3日
• 申請號：2017201132929
• 申請日：2017年2月7日
• 專利權人：常州星宇車燈股份有限公司
• 地址：江蘇省常州市漢江路398號
• 發明人：孫徐佳、徐寶奇、夏承軍、孫磊
• 分類號：H05B33/08(2006.01)I
• 代理機構：常州佰業騰飛專利代理事務所（普通合夥）
• 類別：實用新型專利
• 代理人：康瀟

專利背景

2017年2月前汽車行業競爭激烈，成本壓力日益增加，銷售業績增長的同時利潤已一再降低。原因在於市場對於汽車電子產品的功能要求在不斷提高，追求造型的華麗多變與性能的穩定可靠使得零件成本有所提高，同時車價在不斷下跌，人工的設計開發費用又呈上漲趨勢，勢必以後的發展核心在於追求性價比，即滿足造型與性能的同時不斷降低成本。

而LED車燈不容置疑已成為未來的發展趨勢。2017年2月前主要的套用包括全LED尾燈、LED轉向燈、LED室內燈、LED前霧燈、LED氛圍燈和部分LED前大燈。其中全LED尾燈包括後位置燈、轉向燈、制動燈、倒車燈和後霧燈。而尾燈作為造型的關鍵位置，往往會遇到多變的LED顆數，這就給每次驅動的設計帶來了難度，開發周期長且人力物力成本高。

尾燈的主要性能要求包括多顆LED的驅動控制，特別是位置、制動燈啟停控制；電路的過溫保護功能；LED的失效診斷與關閉功能；有時還帶有電路的過壓保護等要求。針對市場需求，各電子零部件供應商也設計開發了多款晶片希望給尾燈的驅動設計帶來便利，如英飛凌的TLS2314，能夠輸出三路驅動，每路最大120mA，單路電流均可單獨調節，且帶有過壓保護、過溫保護以及LED失效的診斷檢測。但該晶片成本較高，如尾燈位置燈有20顆LED時就需要四顆晶片。而TI設計開發的TPS92638，能夠輸出八路驅動，每路最大70mA，每路電流相同，帶有過溫保護以及LED失效的診斷檢測。該品牌晶片成本稍低，但每路電流需保持一致，如尾燈位置燈要根據造型設計不同光通量是將很困難。且2017年2月前驅動晶片的共同問題是由於體積限制功率都無法做到太大，因而驅動能力較弱，如做尾燈制動燈時，往往一顆晶片只能帶2-4顆LED，成本很高。而完全使用分立元件設計時，由於LED失效的診斷的要求，檢測與開關機制將讓電路網路異常複雜，元件繁多增加生產難度的同時也增加了失效風險。

發明內容

專利目的

為了克服2017年2月前已有技術中單獨採用晶片驅動設計成本高、設計困難和完全使用分立元件設計時電路複雜的問題，《一種LED驅動控制系統》提供了一種LED驅動控制系統，採用單個晶片和分立元件結合的方式實現汽車車燈LED的驅動控制，在實現過溫保護、LED失效診斷與關閉等功能的同時，有效降低成本，簡化電路。

技術方案

《一種LED驅動控制系統》包括電源模組、LED模組和驅動模組。電源模組用於給LED模組和驅動模組供電；驅動模組包括晶片控制單元和分立元件控制單元。在電源模組接通時，晶片控制單元向分立元件控制單元發出第一控制信號，使得分立元件控制單元驅動LED模組工作。在電源模組斷電時或LED模組短路或斷路時，晶片控制單元向分立元件控制單元發出第二控制信號，使得LED模組停止工作。

上述LED模組由2-3顆LED燈串聯而成，LED模組的數量為1-8路，上述分立元件控制單元的數量與LED模組的數量相等。

作為改進，驅動模組還可包括過溫保護單元，感應周圍溫度的變化，當晶片控制單元檢測到過溫保護單元的電壓超過晶片控制單元的設定值時，向分立元件控制單元發出第二控制信號使得LED模組停止工作。

改善效果

該實用新型一種LED驅動控制系統的有益效果是：首先，採用單個晶片和分立元件結合的方式代替2017年2月前已有技術中採用多顆晶片驅動方式或者完全使用分立元件驅動的方式來實現系統功能，結構簡單，有效降低成本。其次，單個晶片和分立元件分工協作，LED模組由分立元件驅動，LED模組的電流均可調，且分立元件控制單元的開關由單個晶片控制，一個晶片就可實現對多個LED模組中的LED狀態的監控，即實現對LED的失效診斷與過溫保護等功能。

總之，《一種LED驅動控制系統》的電路結構簡單，降低了設計開發的難度，減低了研發成本。

附圖說明

圖1是該實用新型的LED驅動控制系統的原理框圖；

圖2是該實用新型的驅動模組的原理框圖；

圖3是該實用新型的LED驅動控制系統的電路連線示意圖；

圖4是圖3中的A處局部放大圖。

其中：電源模組1、LED模組2、驅動模組3、分立元件控制單元31、晶片控制單元32、過溫保護單元33。

權利要求

1.《一種LED驅動控制系統》其特徵在於，包括：電源模組（1），用於給LED模組（2）和驅動模組（3）供電；LED模組（2），由驅動模組（3）驅動工作，所述LED模組（2）由多顆LED燈串聯而成；驅動模組（3），所述驅動模組（3）包括分立元件控制單元（31）和晶片控制單元（32），正常工作時，所述晶片控制單元（32）向所述分立元件控制單元（31）發出第一控制信號，所述第一控制信號使得所述分立元件控制單元（31）驅動所述LED模組（2）工作，在所述LED模組（2）短路或斷路時，所述晶片控制單元（32）向所述分立元件控制單元（31）發出第二控制信號，所述分立元件控制單元（31）使得所述LED模組（2）停止工作。

2.根據權利要求1所述的LED驅動控制系統，其特徵在於，所述LED模組（2）由2-3顆LED燈串聯而成，所述LED模組（2）的數量為1-8路，所述分立元件控制單元（31）的數量與所述LED模組（2）的數量相等。

3.根據權利要求2所述的LED驅動控制系統，其特徵在於，所述驅動模組（3）還包括過溫保護單元（33），當所述晶片控制單元（32）檢測到所述過溫保護單元（33）的電壓超過設定值時，所述晶片控制單元（32）向所述分立元件控制單元（31）發出第二控制信號使得所述LED模組（2）停止工作。

4.根據權利要求3所述的LED驅動控制系統，其特徵在於，所述晶片控制單元（32）包括NCV7691晶片，所述NCV7691晶片具有電源信號VS端、短路信號SC端、電流反饋信號FB端、控制信號BASE端、NTC輸入端和GND端。

5.根據權利要求4所述的LED驅動控制系統，其特徵在於，所述分立元件控制單元（31）中，NPN三極體Q1的集電極與所述LED模組（2）連線，該端同時與二極體D3的陽極、電容C3的一端相連，電容C3的另一端接地，所述二級管D3的陰極經過電阻R2與所述NCV7691晶片的短路信號SC端相連，所述NPN三級管Q1的發射極經過電阻R9接地，電阻R5一端同時連線所述NPN三級管Q1的發射極和電阻R9的一端，所述電阻R5的另一端同時與所述NCV7691晶片的電流反饋信號FB端和電容C8的一端相連，電容C8的另一端接地，所述NPN三級管Q1的基極同時連線電阻R4的一端和NPN三極體Q5的基極，電阻R4的另一端與所述NCV7691晶片的控制信號BASE端連線，所述NPN三極體Q5的發射極經電容C9接地，所述NPN三極體Q5的集電極接地，所述NCV7691晶片的GND端接地。

6.根據權利要求4所述的LED驅動控制系統，其特徵在於，在所述過溫保護單元（33）中，電阻R13與熱敏電阻PTC1並聯，所述電阻R13的一端同時與電阻R16的一端和所述NCV7691晶片的NTC輸入端連線，所述電阻R16的另一端接地，所述電阻R13的另一端連線電阻R15的一端，所述電阻R15的另一端同時與電阻R14的一端和穩壓二極體D7的負極相連，所述穩壓二極體D7的正極接地，所述電阻R14的另一端與電源模組（1）相連。

實施方式

圖1是該實用新型LED驅動控制系統的原理框圖。如圖1所示，LED驅動控制系統包括電源模組1、LED模組2和驅動模組3。其中，驅動模組3包括分立元件控制單元31和晶片控制單元32，電源模組1給LED模組2和驅動模組3中的晶片控制單元32供電。

在電源模組1接通時，晶片控制單元32通過控制信號BASE端向分立元件控制單元31發出第一控制信號，使得分立元件控制單元31工作，從而驅動LED模組2工作。

當LED模組2有LED短路時，晶片控制單元32通過短路信號SC端檢測到分立元件控制單元31的電壓變化大於晶片控制單元的設定值，通過控制信號BASE端向分立元件控制單元31發出第二控制信號，使得所有LED停止工作。當某路LED模組2有LED斷路時，晶片控制單元32通過電流反饋信號FB端檢測到分立元件控制單元31的電流為零，通過控制信號BASE端向分立元件控制單元31發出第二控制信號，使得所有LED停止工作。當電源模組1斷電時，晶片控制單元32向分立元件控制單元31發出第二控制信號，使得所有LED停止工作。

LED驅動控制系統還可包括過溫保護單元33，當晶片控制單元32檢測到過溫保護單元33的電壓超過設定值時，晶片控制單元32向分立元件控制單元31發出第二控制信號使得LED模組停止工作。

圖2是該實用新型一種LED驅動控制系統的一種實施方式的原理圖。如圖2所示，有8路LED模組2，每路LED模組2由3個LED燈串聯而成；驅動模組包括8路分立元件控制單元31和1個晶片控制單元32；每路分立元件控制單元31驅動1路LED模組2工作，每路分立元件控制單元31採用一個NPN三極體作為主要驅動元件，驅動相應的LED模組2；晶片控制單元32採用晶片NCV7691進行控制，通過短路信號SC端、控制信號BASE端和電流反饋信號FB端三個引腳與每路分立元件控制單元31連線，實現每路LED模組2中LED燈的點亮和熄滅，監控LED燈的狀態，實現LED失效的診斷等功能。

圖3是該實用新型一種LED驅動控制系統的實施方式的電路圖。如圖3所示，由8路分立元件控制單元分別驅動8路LED模組，每路LED模組由2個或3個LED燈串聯而成；晶片控制單元為NCV7691晶片，包括電源信號VS端、短路信號SC端、電流反饋信號FB端、控制信號BASE端，NTC輸入端。1個NCV7691晶片通過短路信號SC端、電流反饋信號FB端、控制信號BASE端對8路分立元件控制單元進行檢測和控制，實現8路分立元件控制單元對8路LED模組中LED燈的狀態監控。

從圖3中可以看出，每路分立元件控制單元的元件組成和相互之間的連線關係都相同，下面以1路分立元件控制單元驅動1路LED模組工作為例來說明LED驅動控制系統中驅動單元和LED模組之間的連線關係和工作原理。

圖4是圖3中的A處局部放大圖，下面以圖4來說明圖3中1路分立元件控制單元驅動1路LED模組之間的連線關係和工作原理。

如圖4所示，在分立元件控制單元中，NPN三極體Q1的集電極與LED模組連線，該端同時與二極體D3的陽極、電容C3的一端相連，電容C3的另一端接地，二級管D3的陰極經過電阻R2與NCV7691晶片的短路信號SC端相連，NPN三級管Q1的發射極經過電阻R9接地，電阻R5一端同時連線NPN三級管Q1的發射極和電阻R9的一端，電阻R5的另一端同時與NCV7691晶片的電流反饋信號FB端和電容C8的一端相連，電容C8的另一端接地，NPN三級管Q1的基極同時連線電阻R4的一端和NPN三極體Q5的基極，電阻R4的另一端與NCV7691晶片的控制信號BASE端連線，NPN三極體Q5的發射極經電容C9接地，NPN三極體Q5的集電極接地，NCV7691晶片的GND端接地。

LED驅動控制系統的工作原理是：在電源模組VS通電時，NCV7691晶片的控制信號BASE端輸出第一控制信號給NPN三極體Q1的基極，其中第一控制信號為高電平信號，此時NPN三極體導通，驅動LED模組中的LED燈點亮。當LED模組中有LED燈短路時，NCV7691晶片通過短路信號SC端檢測到分立元件控制單元的電壓變化超過NCV7691晶片設定的範圍，NCV7691晶片的控制信號BASE端將輸出第二控制信號給NPN三極體Q1的基極，第二控制信號為低電平信號，NPN三極體Q1截止，熄滅所有LED燈。當LED模組中有LED燈斷路時，NCV7691晶片的電流反饋信號FB端將檢測到分立元件控制單元的NPN三級管Q1的發射極的電流為零，NCV7691晶片的控制信號BASE端將輸出第二控制信號，該第二控制信號為低電平信號，NPN三極體截止，熄滅所有LED燈。

作為一種改進，驅動模組中還包括過溫保護單元。圖4中B處為過溫保護單元。

在過溫保護單元中，電阻R13與熱敏電阻PTC1並聯，電阻R13的一端同時與電阻R16的一端和NCV7691晶片的NTC輸入端連線，電阻R16的另一端接地，電阻R13的另一端連線電阻R15的一端，電阻R15的另一端同時與電阻R14的一端和穩壓二極體D7的負極相連，穩壓二極體D7的正極接地，電阻R14的另一端與電源模組VS連線。

LED驅動控制系統中過溫保護單元的工作原理是：熱敏電阻PTC1感應周圍溫度的變化，當溫度升高時，其阻值降低，NCV7691晶片的NTC輸入端的電壓在增加，當該值超過NCV7691晶片設定的範圍時，NCV7691晶片的控制信號BASE端輸出第二控制信號，該第二控制信號為低電平信號，熄滅所有LED燈。

榮譽表彰

2018年12月20日，《一種LED驅動控制系統》獲得第二十屆中國專利銀獎。