一種LED驅動控制系統的制作方法

本實用新型涉及LED驅動控制技術領域，尤其是一種用于汽車車燈LED的驅動控制系統。

背景技術：

目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。原因在于市場對于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，勢必以后的發展核心在于追求性價比，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。目前主要的應用包括全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尾燈包括后位置燈、轉向燈、制動燈、倒車燈和后霧燈。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芯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。但該芯片成本較高，如尾燈位置燈有20顆LED時就需要四顆芯片。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。該品牌芯片成本稍低，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。且目前驅動芯片的共同問題是由于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，往往一顆芯片只能帶2-4顆LED，成本很高。而完全使用分立元件設計時，由于LED失效的診斷的要求，檢測與開關機制將讓電路網絡異常復雜，元件繁多增加生產難度的同時也增加了失效風險。

技術實現要素：

為了克服現有技術中單獨采用芯片驅動設計成本高、設計困難和完全使用分立元件設計時電路復雜的問題，本實用新型提供了一種LED驅動控制系統，采用單個芯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。

本實用新型設計方案是：

本實用新型是一種LED驅動控制系統，包括電源模塊、LED模塊和驅動模塊。電源模塊用于給LED模塊和驅動模塊供電；驅動模塊包括芯片控制單元和分立元件控制單元。在電源模塊接通時，芯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模塊工作。在電源模塊斷電時或LED模塊短路或斷路時，芯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模塊停止工作。

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

作為改進，驅動模塊還可包括過溫保護單元，感應周圍溫度的變化，當芯片控制單元檢測到過溫保護單元的電壓超過芯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模塊停止工作。

本實用新型一種LED驅動控制系統的有益效果是：首先，采用單個芯片和分立元件結合的方式代替現有技術中采用多顆芯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，單個芯片和分立元件分工協作，LED模塊由分立元件驅動，LED模塊的電流均可調，且分立元件控制單元的開關由單個芯片控制，一個芯片就可實現對多個LED模塊中的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，本實用新型的電路結構簡單，降低了設計開發的難度，大大減低了研發成本。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

圖1是本實用新型的LED驅動控制系統的原理框圖；

圖2是本實用新型的驅動模塊的原理框圖；

圖3是本實用新型的LED驅動控制系統的電路連接示意圖；

圖4是圖3中的A處局部放大圖。

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

具體實施方式

圖1是本實用新型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塊1、LED模塊2和驅動模塊3。其中，驅動模塊3包括分立元件控制單元31和芯片控制單元32，電源模塊1給LED模塊2和驅動模塊3中的芯片控制單元32供電。

在電源模塊1接通時，芯片控制單元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模塊2工作。

當LED模塊2有LED短路時，芯片控制單元32通過短路信號SC端檢測到分立元件控制單元31的電壓變化大于芯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模塊2有LED斷路時，芯片控制單元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。當電源模塊1斷電時，芯片控制單元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，當芯片控制單元32檢測到過溫保護單元33的電壓超過設定值時，芯片控制單元32向分立元件控制單元31發出第二控制信號使得LED模塊停止工作。

圖2是本實用新型一種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模塊2，每路LED模塊2由3個LED燈串聯而成；驅動模塊包括8路分立元件控制單元31和1個芯片控制單元32；每路分立元件控制單元31驅動1路LED模塊2工作，每路分立元件控制單元31采用一個NPN三極管作為主要驅動元件，驅動相應的LED模塊2；芯片控制單元32采用芯片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連接，實現每路LED模塊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是本實用新型一種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模塊，每路LED模塊由2個或3個LED燈串聯而成；芯片控制單元為NCV7691芯片，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芯片通過短路信號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模塊中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接關系都相同，下面以1路分立元件控制單元驅動1路LED模塊工作為例來說明LED驅動控制系統中驅動單元和LED模塊之間的連接關系和工作原理。

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模塊之間的連接關系和工作原理。

如圖4所示，在分立元件控制單元中，NPN三極管Q1的集電極與LED模塊連接，該端同時與二極管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芯片的短路信號SC端相連，NPN三級管Q1的發射極經過電阻R9接地，電阻R5一端同時連接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芯片的電流反饋信號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的基極同時連接電阻R4的一端和NPN三極管Q5的基極，電阻R4的另一端與NCV7691芯片的控制信號BASE端連接，NPN三極管Q5的發射極經電容C9接地，NPN三極管Q5的集電極接地，NCV7691芯片的GND端接地。

LED驅動控制系統的工作原理是：在電源模塊VS通電時，NCV7691芯片的控制信號BASE端輸出第一控制信號給NPN三極管Q1的基極，其中第一控制信號為高電平信號，此時NPN三極管導通，驅動LED模塊中的LED燈點亮。當LED模塊中有LED燈短路時，NCV7691芯片通過短路信號SC端檢測到分立元件控制單元的電壓變化超過NCV7691芯片設定的范圍，NCV7691芯片的控制信號BASE端將輸出第二控制信號給NPN三極管Q1的基極，第二控制信號為低電平信號，NPN三極管Q1截止，熄滅所有LED燈。當LED模塊中有LED燈斷路時，NCV7691芯片的電流反饋信號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芯片的控制信號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三極管截止，熄滅所有LED燈。

作為一種改進，驅動模塊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并聯，電阻R13的一端同時與電阻R16的一端和NCV7691芯片的NTC輸入端連接，電阻R16的另一端接地，電阻R13的另一端連接電阻R15的一端，電阻R15的另一端同時與電阻R14的一端和穩壓二極管D7的負極相連，穩壓二極管D7的正極接地，電阻R14的另一端與電源模塊VS連接。

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芯片的NTC輸入端的電壓在增加，當該值超過NCV7691芯片設定的范圍時，NCV7691芯片的控制信號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。

應當理解，以上所描述的具體實施例僅用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。由本實用新型明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。