【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及配电终端电路驱动，尤其涉及一种配电自动化终端多个状态指示灯低成本驱动电路。
技术介绍
1、在配电自动化领域中，为了直观查看配电自动化终端的运行状态(如电源、运行、告警、异常、网口、串口等)和每个间隔的开关运行状态信息(如合位、分位、远方、未储能、接地、隔开、地开、控制回路、故障、操作等)，要求配电自动化终端产品设计时在面板上设计多个指示灯来指示相应状态，且不同应用产品或者同一产品不同地区对状态指示灯的需求数量也不完全相同，需求多样化，例如：2021年国家电网有限公司发布的《12千伏一二次融合环网柜(箱)及配电自动化终端(dtu)标准化设计方案》中对集中式dtu核心单元面板状态指示灯需求73个，分散式dtu公共单元需求32个，目前除标准化产品之外，组屏dtu需求间隔数达到16个甚至更多，每个间隔8个状态指示灯，加上公共状态指示灯可达到140个甚至更多，数量多造成终端对硬件资源要求高，硬件布线复杂，元器件数量多，终端功耗大，显示亮度一致性差，空间和成本也随之增大。
2、关于状态指示灯的驱动方式，现有技术中主要有两种方式：
3、第一种：通过mcu的gpio直接或间接驱动led指示。
4、如图1所示，此方案中每一个状态指示灯都需要使用一个mcu的gpio，指示灯数量少的时候可以，当指示灯数量达到几十或者上百个的时候就会出现如下问题：(1)、mcu没有足够多的空余gpio，必须使用管脚多封装大的mcu或者增加额外mcu来驱动，导致成本大幅增加，占用更多的pcb空间，且布线复杂；(2)、由于
5、第二种：通过串转并驱动芯片来直接驱动led指示。
6、如图2所示，此方案虽然减少了gpio的使用数量，但依然存在如下问题：(1)、驱动芯片的使用数量多，一个hc595芯片只能驱动8个led指示灯，n个芯片驱动8n个指示灯，其中8n≥所需指示灯的需求，导致元器件数量多成本增加且占用更多的pcb空间；(2)、mcu驱动一次指示灯需要将数据串行移位8n次，单次传输数据多会导致串行数据更容易受到干扰，导致误点指示灯；(3)、每一个led指示灯需要一个限流电阻，需要8n个限流电阻，同时存在每一种颜色的led灯限流电阻值不一样大，导致元器件数量和种类多增加空间和成本。(4)、多个指示灯同时点亮时大大增加了dtu的功耗。
7、因此，需要一种既能满足所有客户应用需求又能兼顾成本效益且控制简单低成本还能保证显示效果的指示灯驱动电路，来满足当前的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种配电自动化终端多个状态指示灯低成本驱动电路，以解决上述
技术介绍
中遇到的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种配电自动化终端多个状态指示灯低成本驱动电路，包括led状态指示灯电路、行和列选择电路、驱动芯片和mcu控制单元，所述驱动芯片至少设有一个，相邻两个之间通过串联进行级联；所示mcu控制单元与级联后的驱动芯片连接，驱动芯片的输出端与行和列选择电路相连，行和列选择电路的端线与led状态指示灯电路连接。
4、上述方案中，所述mcu控制单元的串行数据控制信号gpio3与第一个所述驱动芯片的sdi引脚相连，所述mcu控制单元的串行数据控制信号gpio2与每个所述驱动芯片的clk引脚相连，所述mcu控制单元的串行数据控制信号gpio1与每个所述驱动芯片的le引脚相连。
5、上述方案中，每个所述驱动芯片的oe使能引脚连接地保持使能，vcc引脚连接电源，gnd引脚接地，r-ext引脚通过电流设置电阻接地，第一个所述驱动芯片的串行数据输入端sdi引脚与mcu控制单元的gpio3相连，多个所述驱动芯片的clk引脚并联在一起与mcu控制单元的gpio2相连，多个所述驱动芯片的le引脚并联在一起与mcu控制单元的gpio1相连，多个所述驱动芯片的输出引脚out0～out15引脚分别与n个行选接线端row以及n个列选接线端col的一端相连；第一个驱动芯片的sdo引脚连到下一个驱动芯片的sdi引脚上，多个所述驱动芯片组成了级联。
6、进一步的，所述mcu控制单元的三个gpio通过模拟所述驱动芯片的控制时序逻辑将当前要显示的数据按列选在前、行选在后顺序移入所述驱动芯片并输出控制相应行和列控制引脚点亮相应的led状态指示灯。
7、再进一步的，所述mcu控制单元采用快速循环刷新方式每次仅选择其中一列的n个需要点亮的指示灯点亮，n列led指示灯按照等间隔时间δt循环点亮。
8、上述方案中，所述led状态指示灯电路中各个led按照n行和n列呈并联，并且每列的led电路端部均连接有一个电源控制三极管。所述led状态指示灯电路的公共端为共阳极电路，所述三极管为pnp型三极管；所述行选择电路的vdrop电阻(r3～r14)的另一端分别与各行的led阴极相连，列选择电路与各列的控制三极管的基极相连，各列led指示灯的阳极分别并联与对应列的三极管的集电极相连，三极管的发射极连接电源。
9、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
10、1、在本方案中mcu硬件资源需求低，只需要用3个gpio，而现有第一种方案如果点亮144个状态指示灯需要144个gpio，必须使用足够多gpio的大封装的mcu才能满足需求，相比而言现有方案实现成本显著降低。
11、2、元器件数量少，本专利技术采用n个串转并驱动芯片级联通过不同的组合方式最多可驱动64n2个状态指示灯，而第二种方式驱动64n2个状态指示灯需要8n2个驱动芯片。例如点亮144个状态指示灯除led灯外需要的额外元器件，第一种现有方案需要288个限流电阻，144个三极管，总使用元器件432个。第二种现有方案需要驱动芯片18个，滤波电容18个，限流电阻144个，总使用元器件180个，而本方案只需要驱动芯片2个，滤波电容2个，vdrop电阻12个，上拉电阻12个，三极管12个，r-ext电流设置电阻2个，总使用元器件42个，在元器件使用数量和pcb占用面积上大幅减少，大大降低了元器件成本。
12、3、功耗降低显著，本专利技术状态指示灯点亮方式为快速循环刷新显示，优点在于任何时候都只有一列灯被选中点亮，led灯消耗最大功耗计算以举例的144个灯为例，当所有灯都点亮的时候，本方案优点在于任何时候最多12个灯被选中点亮，以每个灯的驱动电流5ma来算，消耗电流仅为60ma，而第一种现有方案消耗电流为5ma*144＝720ma，第二种现有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种配电自动化终端多个状态指示灯低成本驱动电路，其特征在于：包括LED状态指示灯电路(1)、行和列选择电路(2)、驱动芯片(3)和MCU控制单元(4)，所述驱动芯片(3)至少设有一个，相邻两个之间通过串联进行级联；所示MCU控制单元(4)与级联后的驱动芯片(3)连接，驱动芯片(3)的输出端与行和列选择电路(2)连接，行和列选择电路(2)的端线与LED状态指示灯电路(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种配电自动化终端多个状态指示灯低成本驱动电路，其特征在于：所述MCU控制单元(4)的串行数据控制信号GPIO3与第一个所述驱动芯片(3)的SDI引脚相连，所述MCU控制单元(4)的串行数据控制信号GPIO2与每个所述驱动芯片(3)的CLK引脚相连，所述MCU控制单元(4)的串行数据控制信号GPIO1与每个所述驱动芯片(3)的LE引脚相连；所述行和列选择电路(2)包括N个行选电路和N个列选电路。
3.根据权利要求2所述的一种配电自动化终端多个状态指示灯低成本驱动电路，其特征在于：每个所述驱动芯片(3)OE使能引脚连接地保持使能，VCC引脚连接电源，GND引
4.根据权利要求2所述的一种配电自动化终端多个状态指示灯低成本驱动电路，其特征在于：所述MCU控制单元(4)的三个GPIO通过模拟所述驱动芯片(3)的控制时序逻辑将当前要显示的数据按列选在前、行选在后顺序移入所述驱动芯片(3)并输出控制相应行和列控制引脚点亮相应的LED状态指示灯。
5.根据权利要求4所述的一种配电自动化终端多个状态指示灯低成本驱动电路，其特征在于：所述MCU控制单元(4)采用快速循环刷新点亮方式每次仅选择其中一列的N个需要点亮的指示灯点亮，N列LED指示灯按照等间隔时间ΔT循环点亮。
6.根据权利要求1所述的一种配电自动化终端多个状态指示灯低成本驱动电路，其特征在于：所述LED状态指示灯电路(1)中各个LED按照N行和N列呈并联，并且每列的LED电路端部均连接有一个三极管控制LED的VDD电源。
7.根据权利要求6所述的一种配电自动化终端多个状态指示灯低成本驱动电路，其特征在于：所述LED状态指示灯电路(1)的公共端为共阳极电路，所述三极管为PNP型三极管；所述行和列选择电路(2)Vdrop电阻(R3～R14)的另一端与各行的LED阴极相连，而列与电源控制三极管的基极相连，各列LED指示灯的阳极分别并联与对应列的三极管的集电极相连，三极管的发射极与VDD电源相连。
8.根据权利要求2所述的一种配电自动化终端多个状态指示灯低成本驱动电路，其特征在于：每个行选电路中分别设有一个Vdrop电阻，每个列选电路中分别设有一个三极管且三极管的基极有上拉电阻，且上拉电阻的另一端和所述LED状态指示灯电路(1)的VDD电源相连；所述驱动芯片(3)的输出端与行选电路的Vdrop电阻、列选电路的PNP三极管控制端基极相连。
...【技术特征摘要】
1.一种配电自动化终端多个状态指示灯低成本驱动电路，其特征在于：包括led状态指示灯电路(1)、行和列选择电路(2)、驱动芯片(3)和mcu控制单元(4)，所述驱动芯片(3)至少设有一个，相邻两个之间通过串联进行级联；所示mcu控制单元(4)与级联后的驱动芯片(3)连接，驱动芯片(3)的输出端与行和列选择电路(2)连接，行和列选择电路(2)的端线与led状态指示灯电路(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种配电自动化终端多个状态指示灯低成本驱动电路，其特征在于：所述mcu控制单元(4)的串行数据控制信号gpio3与第一个所述驱动芯片(3)的sdi引脚相连，所述mcu控制单元(4)的串行数据控制信号gpio2与每个所述驱动芯片(3)的clk引脚相连，所述mcu控制单元(4)的串行数据控制信号gpio1与每个所述驱动芯片(3)的le引脚相连；所述行和列选择电路(2)包括n个行选电路和n个列选电路。
3.根据权利要求2所述的一种配电自动化终端多个状态指示灯低成本驱动电路，其特征在于：每个所述驱动芯片(3)oe使能引脚连接地保持使能，vcc引脚连接电源，gnd引脚接地，r-ext引脚通过电流设置电阻接地，第一个所述驱动芯片(3)的串行数据输入端sdi引脚与mcu控制单元(4)的gpio3相连，多个所述驱动芯片(3)的clk引脚并联在一起与mcu控制单元(4)的gpio2相连，多个所述驱动芯片(3)的le引脚并联在一起与mcu控制单元(4)的gpio1相连，多个所述驱动芯片(3)的输出引脚out0～out15引脚分别与n个行选电路接线端row以及n个列选电路接线端col的控制三极管基极相连；第一个驱动芯片(3)的sdo引脚连到下一个驱动芯片(3)的sdi引脚上，多个所述驱动芯片(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：王石求，陈建华，万涛，靳翔剑，
申请(专利权)人：南京林洋电气有限公司，
类型：发明
国别省市：
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