一种多路PWM信号共用驱动模块的电路系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及LED灯具电路驱动领域，尤其涉及一种多路PWM信号共用驱动模块的电路系统及其控制方法。

背景技术

参考图6，传统彩色LED灯具的驱动电路，灯具模块4中每种颜色灯珠R_LED、G_LED、B_LED……N_LED分别需独立的驱动模块30R、30G、30B……30N来驱动，控制模块10通过同时分别给上述驱动模块输出对应的PWM调光信号10R、10G、10B……10N，来实现LED灯具的调光效果。由于驱动模块的电路造价成本较高，若有多种颜色的灯珠时，则要多个独立的驱动电路，这就大幅增加了灯具电路的成本，如元器件成本，同时由于驱动元器件体积较大，造成电路板面积增加，从而导致结构上的成本以及人工制造成本上升，元器件的数量增加也增加了灯具损坏的机率，因此需要提出改进。

发明内容

本发明提供一种多路PWM信号共用驱动模块的电路系统，由同一个驱动模块来驱动多路的LED灯具，简化多路LED灯具电路驱动系统的结构。

本发明提供一种多路PWM信号共用驱动模块的电路系统，其应用于多路LED灯具电路中，实现对多路LED灯具电路中的灯具的调光控制，其包括：一控制模块，该控制模块包括微控制单元，该控制模块用于输出一PWM总调光信号以及预定数量的开关信号，所述PWM总调光信号由预定数量种颜色的PWM子调光信号组成，该些子调光信号与所述开关信号一一配对；预定数量的开关模块，该些开关模块与所述控制模块电连接，该些开关模块一一对应接收所述开关信号，并一一对应电连接多路LED灯具电路中的灯具，该些开关模块根据开关信号切断或导通其对应的灯具的电路；一驱动模块，该驱动模块电连接所述控制模块以及开关模块，该驱动模块用于接收处理所述PWM总调光信号，并配合所述开关模块驱动所述灯具进行调光。

优选的，所述驱动模块为恒压驱动模块，该恒压驱动模块接收处理所述PWM总调光信号后输出一驱动电压。

优选的，所述恒压驱动模块包括开关管、与所述开关串联的电阻以及电容。

优选的，所述开关管包括但不限于MOS管或三极管。

优选的，所述驱动模块为恒流驱动模块，该恒流驱动模块接收处理所述PWM总调光信号后输出一驱动电流。

优选的，所述驱动模块包括开关管、恒流驱动芯片、电感、电阻、电解电容以及肖特基二极管。

优选的，所述开关管包括但不限于MOS管或三极管。

优选的，所述开关模块包括一开关管，所述开关管包括但不限于MOS管或三极管。

本发明提供的多路PWM信号共用驱动模块的电路系统，通过控制模块发出由多个子调光信号组合而成的一总调光信号，以及与所述子调光信号一一对应的开关信号，仅通过一个驱动模块接收处理所述总调光信号，配合开关信号控制开关模块的切断与导通，便实现对多路LED灯具电路中的多个LED灯具进行调光控制，与传统的多路LED灯具电路驱动系统相比，该系统结构减少了驱动模块的数量，而开关模块的造价远低于驱动模块的，由此降低灯具设计成本以及维护成本，又由于开关模块使用的电子元件数量比驱动模块少，可减少灯具的整体体积，同时，相对传统的电路系统，本系统简单的电路结构使该电路易于维护，进一步降低维护成本与难度。

一种多路PWM信号共用驱动模块的电路系统控制方法，该控制方法应用于如上任意一种所述的多路PWM信号共用驱动模块的电路系统，该控制方法包括如下步骤:步骤1、参数初始化，预设各颜色对应的PWM子调光信号输出顺序、PWM子调光信号占空比以及PWM子调光信号输出标记；步骤2、定时器中断，进入PWM总调光信号输出判断周期，若当前PWM总调光信号输出周期结束则进入步骤31，若当前PWM总调光信号输出周期未结束则进入步骤32；

步骤31、重置PWM总调光信号输出的判断周期，将下一周期首位输出颜色对应的PWM子调光信号输出标记置为输出状态，并同时输出与该下一周期首位输出颜色对应的PWM子调光信号与开关信号，循环至步骤2；步骤32、根据输出标记进入PWM子调光信号输出判断周期，若当前PWM子调光信号输出完成则进入步骤5，若当前PWM子调光信号输出未完成则循环至步骤2，当所有输出标记均置于关闭状态则循环至步骤2；

步骤5、关闭当前PWM子调光信号以及当前开关信号的输出，并将当前PWM子调光信号输出标记置为关闭状态，进入步骤6，若当前PWM子调光信号为位于所述PWM子调光信号输出顺序的最后一位，则循环至步骤2；步骤6、将下一个输出颜色对应的PWM子调光信号输出标记置为输出状态，并同时输出与该下一个输出颜色对应的PWM子调光信号与开关信号，循环至步骤2。

本发明提供的多路PWM信号共用驱动模块的电路系统控制方法，其应用于上述电路系统中，实现多个子调光信号组合成的一总调光信号输出的方法，该控制方法逻辑精简，使控制模块的PWM总调光信号输出更精准，延迟低，无需控制模块添加额外的辅助功能器件，成本低，提升所述多路PWM信号共用驱动模块的电路系统的实用性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种多路PWM信号共用驱动模块的电路系统结构图；

图2是本发明实施例提供的由控制模块输出的PWM总调光信号输出波形图；

图3是图2中PWM总调光信号输出波形图的区域划分图；

图4是图2中PWM总调光信号输出波形图的PWM子调光信号分解输出波形图；

图5是由控制模块输出的开关信号输出波形图；

图6是传统彩色LED灯具电路系统结构示意图；

图7是恒压驱动模块结构示意图；

图8是恒流驱动模块的结构示意图；

图9是开关模块部分结构示意图；

图10是本发明第一实施例提供的一种多路PWM信号共用驱动模块的电路系统控制方法的逻辑示意图。

具体实施例

下面结合附图对本发明所提供的一种多路PWM信号共用驱动模块的电路系统作进一步说明，需要指出的是，下面仅以一种最优化的技术方案对本发明的技术方案以及设计原理进行详细阐述。

参阅图1，是本发明提供的一种多路PWM信号共用驱动模块的电路系统，其包括一控制模块1、一驱动模块3、开关模块2R、2G、2B……2N以及多种颜色的灯具R_LED、G_LED、B_LED……N_LED，其中，所述控制模块包括微控制单元(MCU)以及常见的微控制单元外围电路，微控制用于输出一PWM总调光信号以及开关信号1R、1G、1B……1N，微控制单元外围电路作为成熟的公知技术在此不一一赘述；上述开关模块均电连接控制模块1，开关模块2R、2G、2B……2N分别对应接收开关信号1R、1G、1B……1N，且开关模块2R、2G、2B……2N对应电连接灯具模块4中多种颜色的灯具R_LED、G_LED、B_LED……N_LED，该些开关模块根据开关信号切断或导通其对应的不同颜色灯具的电路；所述驱动模块3电连接所述控制模块1以及开关模块2R、2G、2B……2N，其用于接收处理所述PWM总调光信号，并配合所述开关模块2R、2G、2B……2N驱动所述灯具R_LED、G_LED、B_LED……N_LED进行调光。

接下来，结合图1，本发明第一实施例中，本电路系统将以红、绿、蓝三种颜色的LED灯具为基础结合PWM具体调光信号作进一步介绍，其中，在PWM总调光信号中，灯具R_LED红色占空比30％，灯具G_LED绿色占空比为10％，灯具B_LED蓝色占空比为50％，参考图2，是所述控制模块1输出的PWM总调光信号的输出波形，再参考图3，该PWM总调光信号中单个周期内可分解为tR、tG以及tB三个输出区域，将该PWM总调光信号的三个区域tR、tG、tB分别以单独的PWM调光信号输出波形表示，即可得到图4中PWM子调光信号R(占空比30％)、PWM子调光信号G(占空比10％)、PWM自调光信号B(占空比50％)，也即，图2中的PWM总调光信号可视为分别由周期内t1时段输出的PWM子调光信号R、周期内t2时段输出的PWM子调光信号G、周期内t3时段输出的PWM子调光信号B组合而成，参考图5，是控制模块1分别向开关模块2R、2G、2B输出开关信号1R、1G、1B，其中，开关信号1R在单个周期内t1时段为高电平，开关信号1G在单个周期内t2时段为高电平，开关信号1B在单个周期内t3为高电平；当本电路系统处于单个周期t1时段，所述开关模块1输出PWM总调光信号、开关信号1R、开关信号1G以及开关信号1B，且该时段内该PWM总调光信号为高电平状态，开关信号1R为高电平状态，开关信号1G以及开关信号1B处于低电平状态，此时开关模块2R处于导通状态，开关模块2G以及开关模块2B均处于关断状态，所述驱动模块接收处理所述PWM总调光信号后输出一驱动电压或驱动电流至R_LED进行红色调光控制；当电路系统处于单个周期t2时段，所述PWM总调光信号以及开关模块2G处于高电平，开关模块2R以及开关模块2B处于低电平，此时开关模块2G处于导通状态，开关模块2R以及开关模块2B处于关断状态，所述驱动模块输出一驱动电压或驱动电流至G_LED进行绿色调光控制；当电路系统处于单个周期t3时段，所述PWM总调光信号以及开关模块2B处于高电平，开关模块2R以及开关模块2G处于低电平，此时开关模块2B处于导通状态，开关模块2R以及开关模块2G处于关断状态，所述驱动模块输出一驱动电压或驱动电流至B_LED进行蓝色调光控制，在本实施例中，单个周期的时长T1＝T2＝T3＝……＝Tn＝10ms，由于周期较短，实际上本系统在运作过程中人的眼睛观察到的效果是三种颜色的灯具同时进行调光，与传统的调光控制展现的效果是相同的，并不会因不同颜色灯具调光延时而造成闪烁的影响。

优选的，参考图1及图7，本发明第一实施例提供的电路系统中，所述驱动模块3可以是恒压驱动模块，该恒压驱动模块用以接收处理所述PWM总调光信号后输出一驱动电压，该恒压驱动模块包括一三极管311、电阻312、313、二极管314、315、316、317以及318，该三极管311的基极(B)依次连接一电阻312以及控制模块1的PWM总调光信号输出端，该三极管311的发射极(E)接地，该三三极管311的集电极(C)依次连接电阻313、二极管314、315、316、317、318以及供电电源；当然，所述三极管311作为开关管，也可以用MOS管替代。

优选的，参考图1及图8，与第一实施例不同的是，所述驱动模块3可以是恒流驱动模块，该恒流驱动模块用以接收处理所述PWM总调光信号后输出一驱动电流，该恒流驱动模块包括一恒流驱动芯片321、三极管322、电阻323、324、电感327、点解电容326、3212、肖特基二极管325以及二极管328、329、3210、3211，所述恒流驱动芯片321的ADJ端连接所述三极管322的集电极(C)，所述三极管322的发射极(E)通过点解电容3212连接电源，所述三极管322的基极(B)依次连接电阻323与控制模块1的PWM总调光信号输出端，所述恒流驱动芯片321的LX端与IS端并联有一点解电容325以及相互串联的电感327、二极管328、329、3210、3211、电源电压，所述恒流驱动芯片321的VIN端连接电源以及通过一电解电容3212，当然，所述三极管322作为开关管，也可以用MOS管替代。

参阅图1及图9，本发明提供的电路系统中，所述开关模块2R、2G、2B均包括一MOS管N1，该MOS管N1的栅极(G)连接所述控制模块1的开关信号输出端，该MOS管N1的漏极(D)连接所述驱动模块3的驱动输出端，该MOS管N1的源极(S)连接LED灯具，当然，该开关模块也可以用三极管替代。

最后，参阅图1、图2、图3、图4、图5以及图10，以红、绿、蓝三种颜色的LED灯具为基础结合PWM具体调光信号对本发明第一实施例提供的多路PWM信号共用驱动模块的电路系统控制方法作进一步介绍，该方法具体包括如下步骤：

步骤1、参数初始化，在本实施例中，设红色、绿色、蓝色对应的PWM子调光信号输出顺序，红色为第一输出颜色、绿色为第二输出颜色、蓝色为第三输出颜色，红色对应的PWM子调光信号R占空比为30％，绿色对应的PWM子调光信号G占空比为10％以、蓝色对应的PWM子调光信号B占空比为50％，PWM子调光信号R的输出标记OUT_R＝0，PWM子调光信号G的输出标记OUT_G＝0，PWM子调光信号B的输出标记OUT_B＝0，其中，输出标记为0即处于关闭状态，输出标记为1即处于输出状态，PWM总调光信号单个输出周期T为10ms，定时器关断间隔为0.1ms，定时器的关断次数k，首次开机时，令定时器的关断次数k＝99；

步骤2、定时器中断，进入PWM总调光信号输出判断周期，当k>100时，则判断周期结束，若当前PWM总调光信号输出周期结束则进入步骤31，当k≤100时，则判断周期为结束，若当前PWM总调光信号输出周期未结束则进入步骤32；

步骤31、重置中断次数k，令k＝0，将红色对应的PWM子调光信号R的输出标记置为输出状态，即令OUT_R＝1，并同时输出PWM子调光信号R与开关信号1R，循环至步骤2；

步骤32、根据输出标记进入PWM子调光信号输出判断周期，当OUT_R＝1时，判断PWM子调光信号R输出是否完成，当OUT_G＝1时，判断PWM子调光信号G输出是否完成，当OUT_B＝1时，判断PWM子调光信号B输出是否完成，若当前PWM子调光信号输出完成则进入步骤5，若当前PWM子调光信号输出未完成则循环至步骤2，当所有输出标记均置于关闭状态，即OUT_R＝0、OUT_G＝0、OUT_B＝0时，则直接循环至步骤2；

步骤5、关闭当前PWM子调光信号以及当前开关信号的输出，并将当前PWM子调光信号输出标记置为关闭状态，进入步骤6，若当前PWM子调光信号为位于所述PWM子调光信号输出顺序的最后一位，即当PWM子调光信号B输出完成后，直接循环至步骤2；

步骤6、将下一个输出颜色对应的PWM子调光信号输出标记置为输出状态，并同时输出与该下一个输出颜色对应的PWM子调光信号与开关信号，循环至步骤2。

本发明提供的多路PWM信号共用驱动模块的电路系统，通过多PWM信号共用一个驱动的模式，实现了低成本、小体积的多路LED灯具电路生产。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。