CN203251457U - 宽电压范围多功能控制器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种宽电压范围多功能控制器电路，包含同步升压和线性降压的升降压电路，还包括输入电源。功能控制端间跨接一个开关，通过轻触开关或紧锁开关实现功能转换，且还可以通过一个特定引脚选择不同的功能组合。本实用新型通过一个产品即可实现不同供电场合、不同功能要求场合下应用需求，使客户选择简单、成本减低。

Description

宽电压范围多功能控制器电路

技术领域

本实用新型属于电子产品控制电路领域，涉及一种宽电压范围控制驱动电路。

背景技术

在目前倡导节能高效的大环境下，LED手电筒以其低功率、低污染、高亮度和高寿命的特点，越来越受到人们的喜欢。为了迎合市场需求，这些LED手电筒一般还配置了一些其他功能，比如，节能、防身和急救功能，从而被称之为高端LED手电筒。具体功能一般包含全亮、半亮、25%亮、爆闪及SOS等诸多功能，根据消费客户群不一样，其功能选择、配置会有不同。这种高端LED手电筒的驱动功率要求越大越好，一般其供电有一节充电电池、两节充电电池或一节3.7V锂电池。针对不同的电池，其驱动电路有不同的区别：一节、两节电池属于升压驱动控制电路；一节3.7V锂电池或多节镍氢等充电电池串联供电则同时需要降压和升压两种驱动模式。

由于这些高端LED手电筒厂商一般会根据客户的需求，生产多种具有不同配置规格的手电筒，从而导致各种配置规格下的手电筒具备不同的控制电路，而目前所使用的电路也存在着各种各样的问题。如图1，该电路拓扑是升压驱动，低电压供电不存在问题，但是电压偏高时：Vin>Vf(LED工作电压)+Vd(开关管电压)+Vref(取样电阻电压)，存在问题；LED在闪烁时，由于Vin通过电感、LED倒地形成通路，LED关不断，因此必须在LED上加开关（如图2所示）。同理，DC-DC降压芯片实用时同样需要在LED上加开关：如图3拓扑结构所示。因此，在生产过程中，面对不同应用需求，生产者会选择不同的电路：升压恒流芯片+功能芯片、单功能降压芯片、降压恒流芯片+功能芯片及其它功能组合芯片。高端LED手电筒用法、功能需求种类繁多，因此每次用量也不会多，若按上述用法备库存，不仅采购成本、生产成本也相对较高，而且工艺多样，无法实现多种规格统一生产。

图7和图8是目前市场常用的DC-DC升或降压芯片配功能芯片实现的模块电路示意图，这类用法使用比较灵活，但是元件、芯片种类多，比较繁琐。另外，对一些小尺寸手电筒而言，其生产时由于元件多，PCB布板非常困难。

因此，亟需设计一种简单方便的单一驱动电路来适合不同的规格的手电筒。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种宽电压范围多功能控制器电路，满足不同电池供电需求及模式控制方式，降低客户产品成本、库存压力并提高生产效率。

为达到以上目的，本专利所采用的解决方案是：

一种LED控制驱动芯片，其包括逻辑控制电路Logic ctrol、驱动电路Driver、环路控制电路Loop ctrol、三态控制逻辑电路Tri ctrol、误差放大器Erro、第一场效应管N1、第二场效应管N2、电阻R和整流管P1，误差放大器Erro的正相输入端为LED控制驱动芯片的管脚Rs端，其反相输入端与电阻R的一端连接，其输出端与环路控制电路Loop ctrol相连接；电阻R的另一端与第二场效应管N2的漏极相接，电阻R与第二场效应管N2的漏极相接点作为LED控制驱动芯片的管脚Cs端；第二场效应管N2的源极接地，第二场效应管N2的栅极与环路控制电路Loop ctrol相连接，第二场效应管N2的漏极与栅极之间并联一电容C；环路控制电路Loop ctrol分别还与驱动电路Driver和逻辑控制电路Logicctrol相连接；驱动电路Driver与第一场效应管N1及整流管P1的栅极分别连接，整流管P1的漏极为LED控制驱动芯片的管脚Vout端；整流管P1的源极与第一场效应管N1的漏极相连接，且连接点作为作为LED控制驱动芯片的开关驱动管脚SW，第一场效应管N1的源极接地；逻辑控制电路Logic ctrol的一个输入端作为LED控制驱动芯片的管脚En端；逻辑控制电路Logic ctrol的输出端与三态控制逻辑电路Tri ctrol的输入端相连接，三态控制逻辑电路Tri ctrol的输出端作为LED控制驱动芯片的管脚Mod端。

一种使用上述的LED控制驱动芯片的宽电压范围多功能控制器电路，其包括电池、开关S1、电容Cin、电解电容Cout、LED控制驱动芯片、电感L、LED灯和电流取样电阻Rs，开关S1一端与电池的正极，另一端与电容Cin的一端连接，Cin另一端接地；开关S1的另一端还与电感L的一端、及LED控制驱动芯片的Vin和EN端相连接；电感L的另一端接LED控制驱动芯片的开关驱动端SW端；LED控制驱动芯片的Vout端与电解电容Cout的一端相连，电解电容Cout的另一端接地；LED灯的正极与LED控制驱动芯片的Vout端相连接，LED灯的负极与LED控制驱动芯片的Rs端相连接;电流取样电阻Rs一端与LED控制驱动芯片的Rs端相连接，另一端与LED控制驱动芯片的Cs端相连接。

进一步，所述LED控制驱动芯片的Mod端处于接地、悬空和接Vout状态时，分别对应三种模式组合：二功能、三功能和五功能。

所述二功能是LED灯100%亮和50%亮；三功能是指LED灯100%亮、50%亮和爆闪；五功能是指LED灯100%亮、50%亮、25%亮、爆闪和SOS亮法。

一种使用上述的LED控制驱动芯片的宽电压范围多功能控制器电路，其包括电池、开关S1、电容Cin、电解电容Cout、LED控制驱动芯片、电感L、LED灯和电流取样电阻Rs，开关S1一端与电池的正极，另一端与LED控制驱动芯片的EN端连接，电池的正极还与Cin的一端、电感L的一端以及LED控制驱动芯片的Vin端连接，Cin另一端接地；电感L的另一端接LED控制驱动芯片的开关驱动端SW端；LED控制驱动芯片的Vout端与电解电容Cout的一端相连，电解电容Cout的另一端接地；LED灯的正极与LED控制驱动芯片的Vout端相连接，LED灯的负极与LED控制驱动芯片的Rs端相连接;电流取样电阻Rs一端与LED控制驱动芯片的Rs端相连接，另一端与LED控制驱动芯片的Cs端相连接。

进一步，所述LED控制驱动芯片的Mod端处于接地、悬空和接Vout状态时，分别对应三种模式组合：三功能、四功能或六功能。

所述三功能是LED灯100%亮、50%亮和LED灯关断；四功能是指LED灯100%亮、50%亮、爆闪和LED灯关断；六功能是指LED灯100%亮、50%亮、25%亮、爆闪、SOS亮法和LED灯关断。

由于采用了以上技术方案，本实用新型具有的有益效果是：客户可以只需采购一种芯片IC，可以应对不同客户的应用功能需求；生产时只需要很少种类PCB板、通过不同元器件贴片使PCB通用就可以满足整板生产要求，简化生产备货、节省人力成本。

附图说明

图1是现有的DC-DC升压拓扑结构图。

图2是现有的LED通路带开关的DC-DC升压拓扑结构图。

图3是现有的LED通路带开关的DC-DC降压拓扑结构图。

图4是现有的DC-DC恒流升压芯片及功能芯片用法示意图。

图5是现有的DC-DC同步恒流降压芯片及功能芯片用法示意图。

图6是本实用新型一个实施例紧锁开关用法示意图。

图7是本实用新型另一个实施例轻触开关用法示意图。

图8是本实用新型LED控制驱动电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本专利作进一步的说明。

本实用新型的宽电压范围多功能控制器电路，如图4（紧锁开关用法）所示，由电池（电压为Vin）、开关S1、电容Cin、电解电容Cout、LED控制驱动芯片、电感L、LED灯和电流取样电阻Rs组成。开关S1一端与电池的正极（图面显示为Vin端），另一端与电容Cin的一端连接，Cin另一端接地；开关S1的另一端还与电感L的A端、及LED控制驱动芯片的Vin和EN端相连接；电感L的B端接LED控制驱动芯片的开关驱动端SW端；LED控制驱动芯片的Vout端与电解电容Cout的一端相连，电解电容Cout的另一端接地；LED灯的正极与LED控制驱动芯片的Vout端相连接，LED灯的负极与LED控制驱动芯片的Rs端相连接;电流取样电阻Rs一端与LED控制驱动芯片的Rs端相连接，另一端与LED控制驱动芯片的Cs端相连接。LED控制驱动芯片还具有接地端GND，其中，EN端是模式转换控制端，Mod端是功能组合选择控制端：共三种模式组合，接地、悬空和接Vout分别对应三种模式组合：二功能、三功能和五功能。LED控制驱动芯片包括逻辑控制电路Logic ctrol、驱动电路Driver、环路控制电路Loop ctrol、三态控制逻辑电路Tri ctrol、误差放大器Erro、第一场效应管N1、第二场效应管N2、电阻R和整流管P1。误差放大器Erro的正相输入端为LED控制驱动芯片的管脚Rs端，其反相输入端与电阻R的一端连接，其输出端与环路控制电路Loopctrol相连接；电阻R的另一端与第二场效应管N2的漏极相接，电阻R与第二场效应管N2的漏极相接点作为LED控制驱动芯片的管脚Cs端；第二场效应管N2的源极接地，第二场效应管N2的栅极与环路控制电路Loop ctrol相连接，第二场效应管N2的漏极与栅极之间并联一电容C；环路控制电路Loop ctrol分别还与驱动电路Driver和逻辑控制电路Logic ctrol相连接；驱动电路Driver与第一场效应管N1及整流管P1的栅极分别连接，整流管P1的漏极为LED控制驱动芯片的管脚Vout端；整流管P1的源极与第一场效应管N1的漏极相连接，且连接点作为作为LED控制驱动芯片的开关驱动管脚SW，第一场效应管N1的源极接地；逻辑控制电路Logic ctrol的一个输入端作为LED控制驱动芯片的管脚En端；逻辑控制电路Logic ctrol的输出端与三态控制逻辑电路Tri ctrol的输入端相连接，三态控制逻辑电路Tri ctrol的输出端作为LED控制驱动芯片的管脚Mod端。当Vin<Vf(LED工作电压)+Vd(开关管电压)+Vref(取样电阻电压)时，电路工作在升压工作模式，第二场效应管N2作为功率开关管完全导通，第一场效应管N1作为功率驱动管对电感L进行充电，整流管P1正向给Cout充、电反向阻断，误差放大器Erro监控LED工作电流、通过环路控制电路LOOP ctrol、驱动电路Driver控制第一场效应管N1的开、关占空比来调整输出电压Vout，从而达到监控LED电流使其达到恒流驱动要求；当Vin>Vf+Vd+Vref时，电路工作在线性降压模式，第二场效应管N2作为线性调整管工作，此时第一场效应管N1作为功率开关管关断不工作，整流管P1作为功率开关完全导通，误差放大器Erro监控LED工作电流、通过环路控制电路LOOP ctrol控制第二场效应管N2栅极电压线性调整第二场效应管N2的导通内阻，从而达到调整LED电流使其工作在恒流驱动状态的目的。当整个电路关闭时，第二场效应管N2关断，确保LED通路被关断，此时在供电电压比较高的情况下LED不发光。此电路两种模式电路的难点在于电压的判断和工作模式的选择。

如图5（轻触开关用法）所示，由电池（电压为Vin）、开关S1、电容Cin、电解电容Cout、LED控制驱动芯片、电感L、LED灯和电流取样电阻Rs组成。开关S1一端与电池的正极（图面显示为Vin端），另一端与LED控制驱动芯片的EN端连接，电池的正极还与Cin的一端、电感L的A端以及LED控制驱动芯片的Vin端连接，Cin另一端接地；电感L的B端接LED控制驱动芯片的开关驱动端SW端；LED控制驱动芯片的Vout端与电解电容Cout的一端相连，电解电容Cout的另一端接地；LED灯的正极与LED控制驱动芯片的Vout端相连接，LED灯的负极与LED控制驱动芯片的Rs端相连接;电流取样电阻Rs一端与LED控制驱动芯片的Rs端相连接，另一端与LED控制驱动芯片的Cs端相连接。在本实施例中，LED控制驱动芯片的MOD端接地、悬空或接Vout，分别对应三功能、四功能或六功能；触动开关，会给EN端提供脉冲信号，该触发信号使逻辑控制Logicctrol按Mod管脚设定好的功能组合及顺序去实现功能转换。

紧锁开关是指按一下开关闭合、再按一下开关断开，如此反复；而轻触开关则是指手指按下去开关断开、手松开时开关闭合，从使用功能上讲轻触开关用法要比紧锁开关用法多一个关断功能，否则电路一直不能关断：例如紧锁开关三功能：100%亮、25%亮和爆闪；而轻触开关三功能则变为：100%亮、25%亮、爆闪和关断。EN是模式转换功能选择端，以轻触开关三功能为例，通过开关给出信号轮流选择100%亮、25%亮、爆闪和关断功能。

其中，紧锁开关用法的功能定义是指：二功能是LED灯100%亮和50%亮，三功能是指LED灯100%亮、50%亮和爆闪（频率5–12Hz），五功能是指LED灯100%亮、50%亮、25%亮、爆闪和SOS亮法；轻触开关用法的功能定义是指：三功能是LED灯100%亮、50%亮和LED灯关断，四功能是指LED灯100%亮、50%亮、爆闪和LED灯关断，六功能是指LED灯100%亮、50%亮、25%亮、爆闪、SOS亮法和LED灯关断。

在是使用紧锁开关时，模式转换设计需要特别注意。开关断开Toff时间时间段内，整个电路由Cout电容供电，实际使用习惯模式转换Toff时间最大要求持续8秒左右，然后开关再次闭合。在整个Toff时间内，Cout要保持一定的电压，否则Cout电放完电路状态被重置，电路功能会回到第一个状态。因此在Toff时间段内，电路功耗设计要特别低。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对于本实用新型做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种LED控制驱动芯片，其特征在于：其包括逻辑控制电路Logic ctrol、驱动电路Driver、环路控制电路Loop ctrol、三态控制逻辑电路Tri ctrol、误差放大器Erro、第一场效应管N1、第二场效应管N2、电阻R和整流管P1，误差放大器Erro的正相输入端为LED控制驱动芯片的管脚Rs端，其反相输入端与电阻R的一端连接，其输出端与环路控制电路Loop ctrol相连接；电阻R的另一端与第二场效应管N2的漏极相接，电阻R与第二场效应管N2的漏极相接点作为LED控制驱动芯片的管脚Cs端；第二场效应管N2的源极接地，第二场效应管N2的栅极与环路控制电路Loop ctrol相连接，第二场效应管N2的漏极与栅极之间并联一电容C；环路控制电路Loop ctrol分别还与驱动电路Driver和逻辑控制电路Logic ctrol相连接；驱动电路Driver与第一场效应管N1及整流管P1的栅极分别连接，整流管P1的漏极为LED控制驱动芯片的管脚Vout端；整流管P1的源极与第一场效应管N1的漏极相连接，且连接点作为作为LED控制驱动芯片的开关驱动管脚SW，第一场效应管N1的源极接地；逻辑控制电路Logicctrol的一个输入端作为LED控制驱动芯片的管脚En端；逻辑控制电路Logicctrol的输出端与三态控制逻辑电路Tri ctrol的输入端相连接，三态控制逻辑电路Tri ctrol的输出端作为LED控制驱动芯片的管脚Mod端。

2.一种使用权利要求1所述的LED控制驱动芯片的宽电压范围多功能控制器电路，其特征在于：其包括电池、开关S1、电容Cin、电解电容Cout、LED控制驱动芯片、电感L、LED灯和电流取样电阻Rs，开关S1一端与电池的正极，另一端与电容Cin的一端连接，Cin另一端接地；开关S1的另一端还与电感L的一端、及LED控制驱动芯片的Vin和EN端相连接；电感L的另一端接LED控制驱动芯片的开关驱动端SW端；LED控制驱动芯片的Vout端与电解电容Cout的一端相连，电解电容Cout的另一端接地；LED灯的正极与LED控制驱动芯片的Vout端相连接，LED灯的负极与LED控制驱动芯片的Rs端相连接;电流取样电阻Rs一端与LED控制驱动芯片的Rs端相连接，另一端与LED控制驱动芯片的Cs端相连接。

3.如权利要求2所述的宽电压范围多功能控制器电路，其特征在于：所述LED控制驱动芯片的Mod端处于接地、悬空和接Vout状态时，分别对应三种模式组合：二功能、三功能和五功能。

4.如权利要求3所述的宽电压范围多功能控制器电路，其特征在于：所述二功能是LED灯100%亮和50%亮；三功能是指LED灯100%亮、50%亮和爆闪；五功能是指LED灯100%亮、50%亮、25%亮、爆闪和SOS亮法。

5.一种使用权利要求1所述的LED控制驱动芯片的宽电压范围多功能控制器电路，其特征在于：其包括电池、开关S1、电容Cin、电解电容Cout、LED控制驱动芯片、电感L、LED灯和电流取样电阻Rs，开关S1一端与电池的正极，另一端与LED控制驱动芯片的EN端连接，电池的正极还与Cin的一端、电感L的一端以及LED控制驱动芯片的Vin端连接，Cin另一端接地；电感L的另一端接LED控制驱动芯片的开关驱动端SW端；LED控制驱动芯片的Vout端与电解电容Cout的一端相连，电解电容Cout的另一端接地；LED灯的正极与LED控制驱动芯片的Vout端相连接，LED灯的负极与LED控制驱动芯片的Rs端相连接;电流取样电阻Rs一端与LED控制驱动芯片的Rs端相连接，另一端与LED控制驱动芯片的Cs端相连接。

6.如权利要求5所述的宽电压范围多功能控制器电路，其特征在于：所述LED控制驱动芯片的Mod端处于接地、悬空和接Vout状态时，分别对应三种模式组合：三功能、四功能或六功能。

7.如权利要求6所述的宽电压范围多功能控制器电路，其特征在于：所述三功能是LED灯100%亮、50%亮和LED灯关断；四功能是指LED灯100%亮、50%亮、爆闪和LED灯关断；六功能是指LED灯100%亮、50%亮、25%亮、爆闪、SOS亮法和LED灯关断。

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