CN106211433A - 一种电源载波通信led控制芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电源载波通信LED控制芯片和利用该芯片的控制电路，所述芯片包括振荡电路、基准电压电路，电压比较电路、逻辑控制电路、载波数据电路，芯片地址设置电路，辉度产生电路，输出驱动电路。所述振荡电路连接所述载波数据电路，所述基准电压电路连接电压比较电路，所述电压比较电路连接所述载波数据电路，所述载波数据电路、所述芯片地址设置电路连接所述逻辑控制电路，所述逻辑控制器连接所述辉度产生电路，所述辉度产生电路连接所述输出驱动电路。包括所述芯片的电源载波通信LED控制电路，还包括控制模块和LED模组，所述控制电路只需要两条线就可实现对多个LED模组的控制，实现复杂而漂亮的闪烁效果。
Description
技术领域
本发明涉及LED控制领域，特别是涉及一种电源载波通信LED控制驱动芯片领域。
背景技术
圣诞灯是西方国家圣诞节常用在圣诞树上的装饰用品。用控制芯片来实现流水，闪烁等花样效果，营造出更好的节日气氛。除家庭使用外，商店，街道等也都多有使用。目前在国内也使用的越来越多。
圣诞灯的组成部分，主要为几串灯和一个控制盒。因各人喜好不同，一般多是提供几种不同的闪烁花样给用户选择，通过控制盒上的一个按键进行花样切换。市场上最常见的一种圣诞灯控制芯片，为四路八段控制，提供八种闪烁花样选择。通常只能实现一些比较基础的闪烁花样。
不管是传统的圣诞灯控制芯片，还是级联传输数据的方式，都存在的问题是需要的线缆的长度很长，线缆的成本占总成本的比重高，同时装配复杂需要人力多。
为了实现比较复杂的闪烁花样控制，会使用MCU来进行控制，这样可以用算法来实现复杂的花样，同时调整起来更简单。比如市面上常见的TM1803，通过DIN和DOUT与MCU相联，通过级联的方式，将数据从MCU送到LED的驱动控制芯片，可以实现每个IC的每个输出256级辉度可调。配合MCU的算法实现复杂的LED效果，灯串控制IC或者TM1803类通过传输数据控制辉度的LED控制驱动IC，除了需要电源线，还需要一线DIN的数据输入线和DOUT的数据输出线，至少要三线或者四线，因此减小电线数目是亟待解决的问题。
发明内容
本发明目的就是为LED控制过程电线数目多的问题。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
一种电源载波通信LED控制芯片，其特征在于，包括振荡电路、基准电压电路，电压比较电路，逻辑控制电路，载波数据电路，芯片地址设置电路，辉度 产生电路，输出驱动电路；所述振荡电路与所述载波数据电路相连，所述基准电压电路与所述电压比较电路相连，所述电压比较电路的输出端与所述载波数据电路的输入端相连，所述载波数据电路、所述芯片地址设置电路与所述逻辑控制电路相连，所述逻辑控制器的输出端与辉度产生电路的输入端相连，所述辉度产生电路的输出端与所述输出驱动电路的输入端相连，所述输出驱动电路输出连接输出脚；所述振荡电路用于提供产生振荡频率信号、系统时钟，所述基准电压电路提供一个不随电源电压和温度变化的基准电压。本发明的技术问题还通过以下的技术方案予以解决：
一种电源载波通信LED控制电路，包括控制模块、至少一个电源载波通信LED控制芯片和LED模组，所述控制模块的输出端连接所述控制芯片的电源端，所述控制芯片的地址端连接电源电压或电源地，所述控制芯片的输出端连接所述LED模组。
根据本发明的另一个具体方面，所述基准电压值为1.2V。
根据本发明的另一个具体方面，所述电压比较电路将电源电压通过电阻分压后，与基准电压进行比较，将加载在电源电压上的数据信号分离出来，得到载波数据。
根据本发明的另一个具体方面，芯片地址设置电路连接地址设置端,用于设定芯片地址，所述地址设置端是4位。
根据本发明的另一个具体方面，所述逻辑控制电路用于将所述地址设置端的地址与所述载波数据中的地址进行比较，当所述芯片被选中后接收载波数据中的数据信息。
根据本发明的另一个具体方面，所述载波数据电路利用所述系统时钟将所述电压比较结果转化为载波数据。根据本发明的另一个具体方面，所述辉度产生电路将所述载波数据中的所述数据信息转化为不同占空比的辉度信号。
根据本发明的另一个具体方面，输出驱动电路连接外部LED驱动端，用于根据所述辉度信号驱动所述LED模组工作。
根据本发明的另一个具体方面，所述芯片是SOP10型封装。
根据本发明的另一个具体方面，所述芯片至少驱动一路LED模组，所述芯片与所述LED模组封装在一起。
根据本发明的另一个具体方面，所述芯片具有能够存储至少四个编码器地址的存储空间。
根据本发明的另一个具体方面，所述芯片的外部连接电路包括控制模块和LED模组，所述控制模块输出的控制信号作为所述芯片的电源电压，所述芯片的驱动端连接所述LED模组，所述芯片的地址端通过连接电源电压或电源地端进行设置，或者通过IC内部FUSE的通断进行设置。
根据本发明的另一个具体方面，所述控制模块包括MCU与电压调整模块，所述MCU将数据控制信号传输到所述电压调整模块，所述电压调整模块对所述数据控制信号调制，所述控制模块输出的控制信号是以高电压与低电压不同持续时间组合表示二维码，所述控制信号包括控制码、第一数据、第二数据、第三数据、第四数据和帧结束信息，所述控制码包括一位全地址选择位、四个地址位和三个预留位，所述第一数据、第二数据、第三数据、第四数据分别包括8位，表示LED不同的辉度，所述帧结束信息以低电压持续时间超过设定时间表示。
根据本发明的另一个具体方面，所述控制芯片将所述控制信号从电源电压中分离出来，当所述全地址选择位有效时选中四个地址位表示的全部控制芯片，所述全部控制芯片接收所述控制信号中的所述第一数据、第二数据、第三数据、第四数据分别输出不同占空比的辉度信号驱动所述LED模组工作；当所述全地址选择位无效时，将所述控制芯片地址端的地址与所述控制信号中的地址进行比对，当地址相同时选中的所述控制芯片根据所述控制信号中的所述第一数据、第二数据、第三数据、第四数据分别输出不同占空比的辉度信号驱动所述LED模组工作。
本发明与现有技术对比的有益效果是：
本发明的一种电源载波通信LED控制驱动芯片，相对于原灯串控制，只需要电源和地两根线，辉度和芯片地址数据加载在电源电压信号上，外围更少，线缆更少，提高生产效率，降低开发成本，提高产品利润率。
附图说明
图1是本发明控制电路结构示意图；
图2是本发明简化的控制电路结构示意图；
图3是本发明驱动模块的电路结构示意图；
图4是本发明数据控制信号示意图；
图5是本发明驱动模块的应用电路图；
图6是本发明亮度数据信息示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种电源载波通信LED控制电路，包括控制模块10、驱动模组20和LED模组30，控制模块10包括MCU和电压调整模块，MCU输出控制LED模组的数据控制信号给电压调整模块，电压调整模块对数据控制信号进行调制，将数据控制信号转化为以高低电平表示，用高电平持续T1时间和低电平持续T2时间的组合表示二维码1，用低电平持续T1时间和高电平持续T2时间的组合表示二维码0，高电平取电压调整模块的电源电压，低电平取低于电压调整模块的电源电压值的任一值，在本实施例中低电平取电压调整模块的电源电压值的二分之一，将带有数据控制信号的高低电平作为驱动模块的电源电压，施加在驱动模块20的电源端。
驱动模组20包括N个驱动模块，N个驱动模块具有相同的结构，每个驱动模块驱动至少一个LED灯串，本实施例中驱动4个LED灯串；
为了清楚明了的说明本发明，图2对图1进行了简化，控制模块10连接一个驱动模块1，驱动模块1驱动4个LED灯串工作，以下就以图2进行说明，其余各路工作原理相同，不再赘述。
各驱动模块由其设定的地址进行区分，用于对调制后的数据控制信号进行解调。
驱动模块1的结构如图3所示，包括振荡电路、基准电压电路，电压比较电路，逻辑控制电路，载波数据电路，地址设置电路，辉度产生电路，输出驱动电路；所述振荡电路与所述载波数据电路相连，所述基准电压电路与电压比较电路相连，电压比较电路的输出端与载波数据电路的输入端相连，载波数据电路与所述逻辑控制电路相连，所述逻辑控制器的输出端与辉度产生电路的输入端相连，所述辉度产生电路的输出端与输出驱动电路的输入端相连，输出驱动电路输出接输出脚；所述振荡电路用于提供产生振荡频率信号、系统时钟，所述基准电压电路提供一个不随电源电压和温度变化的基准电压，基准电压值小于低电平电压 值。本实施例中所述基准电压值为1.2V。
所述电压比较电路将电源电压通过电阻分压后，与基准电压进行比较，将加载在电源电压上的数据控制信号分离出来，得到LED的数据控制信号。
所述载波数据将电压比较电路的输出结果利用系统时针的采样，将电压比较结果转化为载波数据。
所述振荡电路用于产生振荡频率信号，驱动模块利用所述振荡频率信号，将所述数据控制信号转化为驱动模块地址数据和各LED灯串的辉度数据。
地址设置电路设有4位地址设置端,用于设定驱动模块地址，所述地址设置端通过连接电源端VDD或地端GND表示不同的驱动地址，或者通过IC内部FUSE的通断进行设置。
所述逻辑控制电路用于将所述地址设置端的地址与所述数据控制信号中的地址进行比较。
本实施例中，如图4所示，高电平持续7us和低电平持续3.5us的组合表示二维码1，用低电平持续7us和高电平持续3.5us的组合表示二维码0，长度大于50us的低电压信号，代表RESET，说明数据发送结束。
一帧数据的时长约10us，一次通信发送5字节数据，格式为控制码+第一数据+第二数据+第三数据+第四数据，时长是400us，加上结束帧信号约450us，因此MCU控制端一次发送数据需要时长约500us，一秒内可以发送2000次数据。
所述数据控制信号的格式为控制码+第一数据+第二数据+第三数据+第四数据+结束帧信息，在本实施例中，控制码、第一数据、第二数据、第三数据、第四数据分别设为8位，其中控制码的8位中，3位是保留位，4位为地址位，1位为全地址选择位，当全地址选择位有效时，4位地址位(0000，0001，0011……1111)表示的所有地址的驱动模块全部选中，接收控制码后面的所有数据信息；当全地址选择位无效时，进行地址对比，对数据控制信号中的地址与驱动模块设定的地址进行对比，只有当两个地址相同时该驱动模块才会被选中，当驱动模块被选中后，驱动模块接收控制码后面的所有数据信息，未选中驱动模块不接收数据信息，这样可以实现16路输出的LED灯串中，只要其中一路亮或者灭的效果。本实施例中控制码表示如下：
0位：模式地址协议位
第一数据、第二数据、第三数据、第四数据(0000—FFFF)分别代表不同LED灯串的亮度数据信息，不同LED灯串为不同颜色的LED灯串，如红色、绿色、蓝色、白色等。亮度数据信息表示如图6所示，控制模块10发送数据时先发高位，再发低位。先发模式地址协议位，后按第一数据、第二数据、第三数据、第四数据的顺序从高到低位依次发送。
所述辉度产生电路将所述数据控制信号中的所述数据信息转化为不同占空比的辉度信号，8位数据信息表示0-255个不同数值，不同数值对应LED灯串不同的亮度，当数值为0时，LED灯串的亮度最小，灯灭，当数据为255时，LED灯串的亮度最大，当数据为中间某一数值时，比如128时，表现PWM输出为128/256的占空比输出亮度。
输出驱动电路连接外部LED驱动端，用于根据所述辉度信号驱动所述LED模组工作。
驱动电路的电路连接如图5所示，电源电压上加载有数据控制信号，只要一条电源线、一条地线就可以对LED的亮度进行控制。
所述驱动电路是以芯片的形式设置。
所述芯片至少驱动一路LED模组，所述芯片与所述LED模组封装在一起。
所述芯片具有四个地址设置PAD，共可设置从0000～1111共16个不同的地址。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电源载波通信LED控制芯片，其特征在于，包括振荡电路、基准电压电路，电压比较电路，逻辑控制电路，载波数据电路，芯片地址设置电路，辉度产生电路，输出驱动电路；所述振荡电路与所述载波数据电路相连，所述基准电压电路与所述电压比较电路相连，所述电压比较电路的输出端与所述载波数据电路的输入端相连，所述载波数据电路、所述芯片地址设置电路与所述逻辑控制电路相连，所述逻辑控制器的输出端与辉度产生电路的输入端相连，所述辉度产生电路的输出端与所述输出驱动电路的输入端相连，所述输出驱动电路输出连接输出脚；所述振荡电路用于提供产生振荡频率信号、系统时钟，所述基准电压电路提供一个不随电源电压和温度变化的基准电压。
2.根据权利要求1所述芯片，其特征在于，所述电压比较电路将电源电压通过电阻分压后，与所述基准电压进行比较，将加载在电源电压上的数据信号分离出来，得到载波数据；所述基准电压值为1.2V。
3.根据权利要求1所述芯片，其特征在于，芯片地址设置电路连接地址设置端,用于设定芯片地址，所述地址设置端是4位。
4.根据权利要求3所述芯片，其特征在于，所述逻辑控制电路用于将所述地址设置端的地址与所述载波数据中的地址进行比较，当所述芯片被选中后接收载波数据中的数据信息；所述载波数据电路利用所述系统时钟将所述电压比较结果转化为载波数据。
5.根据权利要求1所述芯片，其特征在于，所述辉度产生电路将所述辉度数据转化为不同占空比的辉度信号；所述输出驱动电路连接外部LED驱动端，用于根据所述辉度信号驱动所述LED模组工作。
6.根据权利要求1所述芯片，其特征在于，所述芯片至少驱动一路LED模组，所述芯片与所述LED模组封装在一起；所述芯片具有能够存储至少四个编码器地址的存储空间。
7.根据权利要求1所述芯片，其特征在于，所述芯片的外部连接电路包括控制模块和LED模组，所述控制模块输出的控制信号作为所述芯片的电源电压，所述芯片的驱动端连接所述LED模组，所述芯片的地址端通过连接电源电压或电源地端进行设置，或者通过IC内部FUSE的通断进行设置。
8.一种电源载波通信LED控制电路，包括控制模块、至少一个电源载波通信LED控制芯片和LED模组，所述控制模块的输出端连接所述控制芯片的电源端，所述控制芯片的地址端连接电源电压或电源地，所述控制芯片的输出端连接所述LED模组。
9.根据权利要求8所述电路，其特征在于，所述控制模块包括MCU与电压调整模块，所述MCU将数据控制信号传输到所述电压调整模块，所述电压调整模块对所述数据控制信号调制，所述控制模块输出的控制信号是以高电压与低电压不同持续时间组合表示二维码，所述控制信号包括控制码、第一数据、第二数据、第三数据、第四数据和帧结束信息，所述控制码包括一位全地址选择位、四个地址位，所述第一数据、第二数据、第三数据、第四数据分别包括8位，表示LED不同的辉度，所述帧结束信息以低电压持续时间超过设定时间表示。
10.根据权利要求8所述电路，其特征在于，所述控制芯片将所述控制信号从电源电压中分离出来，当所述全地址选择位有效时选中四个地址位表示的全部控制芯片，所述全部控制芯片接收所述控制信号中的所述第一数据、第二数据、第三数据、第四数据分别输出不同占空比的辉度信号驱动所述LED模组工作；当所述全地址选择位无效时，将所述控制芯片地址端的地址与所述控制信号中的地址进行比对，当地址相同时选中的所述控制芯片根据所述控制信号中的所述第一数据、第二数据、第三数据、第四数据分别输出不同占空比的辉度信号驱动所述LED模组工作。
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