【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，具体涉及一种基于单片机的低压程控led恒流驱动电路。
技术介绍
1、由于led是特性敏感的半导体器件，又具有负温度特性，使用不当极易烧毁或造成光衰。因而在应用过程中需要对其进行稳定工作状态和工作电流保护。
2、图1是不同颜色的led典型伏安曲线。由led伏安特性可知，当加到led两端的正向电压 达到led开启阈值后，其正向工作电流与电压关系具有非常陡峭的伏安特性。这意味着当加到led两端的电压具有稍微变化时，其工作电流就有非常大的变化。
3、当led工作电流增大时，其pn结温度会随之升高，而由于led由具有负温度特性，当led工作电流增大时，其电阻反而变小，从而导致其工作电流进一步增大,pn结温度进一步升高，形成恶行循环，最终导致led烧毁。因此， led一般采用恒流驱动模式，防止led出现热失控。
4、常规的led驱动电路大多采用恒流驱动芯片，但在一些特殊应用场景如电池供电的产品中，由于电压较低，无法达到led的开启门限电压，往往要先经过升压然后再驱动led，其驱动方式如图2所示，但在上述典型低压恒流驱动led电路中，依然存在几个无法满足特殊应用的缺点：
5、1、工作电压依然偏高，大多升压dcdc或恒流驱动芯片最低工作电压都在2.7v，这对于某些特殊需要如单节电池供电的产品依然偏高；
6、2、电利用效率偏低，虽然dcdc芯片或恒流驱动芯片往往号称可以达到90%左右的效率，但在大电流下，芯片自身发热严重，效率下降较快，且dcdc芯片和恒流驱动芯片串
7、3、无法按需动态调光，虽然很多dcdc芯片和恒流驱动芯片都可以通过pwm进行调节输出电压或输出电流，但由于dcdc芯片和恒流驱动芯片自身不具有可编程能力，因而往往只能实现某一个特定的亮度，无法按照实际需要动态调节led亮度，如果需要动态调光，则需额外增加mcu实现程序控制输出电压或输出电流，但这样无疑增加了电路复杂度和bom成本。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于单片机的低压程控led恒流驱动电路，利用mcu内部的pwm组件、比较器组件及ad组件，直接构造升压电路和恒流驱动电路，对led工作电流进行采样，与程序内部设定工作电流进行比较，依据比较结果动态调整pwm输出脉冲占空比，从而调节和控制led两端的工作电压，达到调节其工作电流的目的，有效解决现有技术中的诸多问题。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种基于单片机的低压程控led恒流驱动电路，电路包括：
3、mos管q1，其源极连接输入电源vin，其漏极连接储能电感l1的一端，从而让输入电源vin电流有控制的流向输出vout;
4、储能电容c3，其一端连接mos管q1的漏极，另一端接地，起到储能作用，保证负载有连续的能量供给；
5、储能电感l1，其另一端连接续流二极管d1的阳极，当mos管q1导通时储能，当q1关断时为负载提供续航电流；
6、续流二极管d1，其阴极连接输出vout，用于在mos管q1关断时为电感电流提供回路，防止电流反灌；
7、单片机u1，与mos管q1连接，用于控制mos管q1的导通与截止，以及检测和控制输出电压和输出电流。
8、作为优选的技术方案，当pwm驱动mos管q1导通时，电感l1两端的电压为：vlon=vin，此时根据电感的基本方程：vlon = l * dion / dton，电感电流将呈线性上升。
9、作为优选的技术方案，当pwm驱动mos管q1截至时，电感l1两端的电压为：vloff=vout -vin，此时电感电流呈线性下降，并根据电感的基本特性方程：vloff= l * dioff / dtoff。
10、作为优选的技术方案，根据电感电压伏秒平衡定律：vlon * ton = vloff * toff，以及已知的dc-dc控制器输出pwm驱动信号的占空比为d，则：d = ton /( ton+toff)。
11、作为优选的技术方案，boost型拓扑电路的电压输出为：vout= vin *d /(1-d)，占空比d越大，输出电压越高，反之则输出电压越低。
12、作为优选的技术方案，当vout建立后，驱动led灯珠d2，同时在r1上建立压降vr，其中led灯珠电流可以通过公式iled= vr/r1计算。
13、作为优选的技术方案，单片机u1利用内含的ad组件，对r1两端电压进行实时采样，并计算led灯珠电流值iled，与设定值进行比较，从而调整pwm输出占空比d值。
14、作为优选的技术方案，通过ad组件对led灯珠电流进行不间断采样并实时调整pwm输出占空比d值。
15、作为优选的技术方案，根据boost型拓扑电路电压输出公式vout= vin *d /(1-d)，当电池电压vin下降时，通过调整pwm输出的占空比d值，可使输出电压vout保持稳定。
16、作为优选的技术方案，单片机u1型号为stc8g1k08a，但不限于此型号。
17、本专利技术的有益效果是：一、本专利技术只需要一颗mcu芯片，配合外围少量元器件如储能电感，续流二极管，储能电容，少数电阻等即可实现升压恒流驱动led的目标；
18、二、本专利技术成本低，较传统的控制方式，本专利技术省去了dcdc升压芯片和恒流驱动芯片，bom成本明显降低，且占用空间少，更易于集成和装配；
19、三、本专利技术控制灵活，用于本专利中使用了可编程mcu，可根据使用场景动态控制led灯珠亮度，不仅亮度调节范围大，而且使用更加灵活，在不增加成本的前提下可实现复杂场景下的亮度控制。
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1.一种基于单片机的低压程控LED恒流驱动电路，其特征在于：电路包括：
2.根据权利要求1所述的基于单片机的低压程控LED恒流驱动电路，其特征在于：当PWM驱动MOS管Q1导通时，电感L1两端的电压为：VLon =Vin，此时根据电感的基本方程：VLon = L *dIon / dTon ,电感电流将呈线性上升。
3.根据权利要求1所述的基于单片机的低压程控LED恒流驱动电路，其特征在于：当PWM驱动MOS管Q1截至时，电感L1两端的电压为： VLoff = Vout -Vin，此时电感电流呈线性下降，并根据电感的基本特性方程：VLoff = L * dIoff / dToff。
4.根据权利要求1所述的基于单片机的低压程控LED恒流驱动电路，其特征在于：根据电感电压伏秒平衡定律： VLon * Ton = VLoff * Toff，以及已知的DC-DC控制器输出PWM驱动信号的占空比为D，则：D = Ton /( Ton+ Toff)。
5.根据权利要求4所述的基于单片机的低压程控LED恒流驱动电路，其特征在于：BOOST型拓扑电
6.根据权利要求1所述的基于单片机的低压程控LED恒流驱动电路，其特征在于：当Vout建立后，驱动LED灯珠D2，同时在R1上建立压降VR，其中LED灯珠电流可以通过公式Iled = VR/R1计算。
7.根据权利要求6所述的基于单片机的低压程控LED恒流驱动电路，其特征在于：单片机U1利用内含的AD组件，对R1两端电压进行实时采样，并计算LED灯珠电流值Iled，与设定值进行比较，从而调整PWM输出占空比D值。
8.根据权利要求7所述的基于单片机的低压程控LED恒流驱动电路，其特征在于：通过AD组件对LED灯珠电流进行不间断采样并实时调整PWM输出占空比D值。
9.根据权利要求5所述的基于单片机的低压程控LED恒流驱动电路，其特征在于：根据BOOST型拓扑电路电压输出公式Vout = Vin *D / (1-D)，当电池电压Vin下降时，通过调整PWM输出的占空比D值，可使输出电压Vout保持稳定。
10.根据权利要求1所述的基于单片机的低压程控LED恒流驱动电路，其特征在于：单片机U1型号为STC8G1K08A。
...【技术特征摘要】
1.一种基于单片机的低压程控led恒流驱动电路，其特征在于：电路包括：
2.根据权利要求1所述的基于单片机的低压程控led恒流驱动电路，其特征在于：当pwm驱动mos管q1导通时，电感l1两端的电压为：vlon =vin，此时根据电感的基本方程：vlon = l *dion / dton ,电感电流将呈线性上升。
3.根据权利要求1所述的基于单片机的低压程控led恒流驱动电路，其特征在于：当pwm驱动mos管q1截至时，电感l1两端的电压为： vloff = vout -vin，此时电感电流呈线性下降，并根据电感的基本特性方程：vloff = l * dioff / dtoff。
4.根据权利要求1所述的基于单片机的低压程控led恒流驱动电路，其特征在于：根据电感电压伏秒平衡定律： vlon * ton = vloff * toff，以及已知的dc-dc控制器输出pwm驱动信号的占空比为d，则：d = ton /( ton+ toff)。
5.根据权利要求4所述的基于单片机的低压程控led恒流驱动电路，其特征在于：boost型拓扑电路的电压输出为：vout = vin *d /(1-...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄孝民，侯景山，
申请(专利权)人：凯联医疗科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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