CN115361758A - 一种电力线载波驱动电路和一种灯串 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电力线载波驱动电路和一种灯串，包含信号接收电路、直流电压Vin、传输控制电路、V+电源线和GND电源线，传输控制电路包括电力线载波微处理器、场效应管Q1、场效应管Q2、电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R18；电力线载波微处理器设有PWM0引脚，PWM0引脚与电阻R18的第一端连接，电阻R18的第二端通过电阻R12与场效应管Q1的栅极连接，场效应管Q1的栅极通过电阻R11与直流电压Vin连接，电阻R18的第二端通过电阻R13与场效应管Q2的栅极连接，场效应管Q1的源极与直流电压Vin连接，场效应管Q1的漏极与V+电源线、场效应管Q2的漏极连接，场效应管Q2的源极与GND电源线连接。本发明可以将数字控制信号载入电源线中进行传输，降低圣诞灯串的生产成本。

Description

一种电力线载波驱动电路和一种灯串

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤指一种电力线载波驱动电路和一种灯串。

背景技术

随着LED的应用越来越广泛，LED被广泛地应用于照明和装饰领域，LED由于具有节能和环保的效果因此受到广大消费者的欢迎；同时LED由于可以实现色彩变化和发光模式的控制，因此被广泛应用于装饰的领域。特别是在圣诞装饰中需要用到大量的LED，而随着消费者的要求越来越高，需要LED圣诞灯串能实现亮度或色彩的变化，使其能达到绚丽的发光效果。

在现有LED圣诞灯串电源的电力线载波方案中，由于传输信号干扰问题，造成RGBW灯板子系统MCU解码信号错误，造成圣诞灯串RGBW灯板乱码，使2种以上颜色灯光错乱，无法实现幻彩灯效果、流水灯效果、跑马灯效果，用户体验感很差。对此，市面上的解决方案是采用专门的信号电源线传输，采用6线电源方案(即：2根DC正负线+4根信号电源线)，这样会导致产品的生产工艺复杂，制造成本高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电力线载波传输控制电路，其可以将数字控制信号载入电源线中进行传输，利用二线电源线实现幻彩圣诞灯串的效果，解决了市面上圣诞灯串产品生产工艺复杂，生产成本高的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种电力线载波驱动电路，包含：信号接收电路、直流电压Vin、传输控制电路、V+电源线和GND电源线，所述传输控制电路包括电力线载波微处理器、场效应管Q1、场效应管Q2、电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R18，所述信号接收电路与电力线载波微处理器连接；

所述电力线载波微处理器设有PWM0引脚，所述PWM0引脚与电阻R18的第一端连接，电阻R18的第二端通过电阻R12与场效应管Q1的栅极连接，场效应管Q1的栅极通过电阻R11与直流电压Vin连接，电阻R18的第二端通过电阻R13与场效应管Q2的栅极连接，场效应管Q1的源极与直流电压Vin连接，场效应管Q1的漏极与V+电源线、场效应管Q2的漏极连接，场效应管Q2的源极与GND电源线连接。

进一步，所述传输控制电路包括二极管D5和二极管D6，所述二极管D5的正极与电阻R18的第二端连接，所述二极管D5的负极与场效应管Q1的栅极连接；所述二极管D6的负极与电阻R18的第二端连接，所述二极管D6的正极与场效应管Q2的栅极连接。

进一步，所述传输控制电路还包括电阻R14和电容C6，所述电阻R14的第一端与V+电源线连接，所述电阻R14的第二端与GND电源线连接；所述电容C6的第一端与V+电源线连接，所述电容C6的第二端与GND电源线连接。

进一步，所述传输控制电路还包括电容C4和电容C5，所述电容C4的第一端与所述电阻R18的第二端连接，所述电容C4的第二端与GND电源线连接；所述场效应管Q1的源极通过电容C5接地。

进一步，所述电力线载波驱动电路包括音乐律动电路，所述音乐律动电路与所述电力线载波微处理器连接。

进一步，所述电力线载波驱动电路还包括AC－DC电路，所述AC－DC电路用于为所述信号接收电路、传输控制电路以及音乐律动电路供电。

进一步，所述V+电源线与所述GND电源线之间连接有LED灯串电路。

进一步，所述LED灯串电路包括灯板电路和信号解码电路，所述灯板电路与所述信号解码电路连接。

本发明还提供一种灯串，所述灯串包括如以上所述的一种电力线载波驱动电路。

进一步，所述灯串包括灯串电源装置，所述电力线载波驱动电路设置在所述灯串电源装置内。

本发明的有益效果在于：

本发明包含信号接收电路、直流电压Vin、传输控制电路、V+电源线和GND电源线，所述传输控制电路包括电力线载波微处理器、场效应管Q1、场效应管Q2、电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R18，所述信号接收电路与电力线载波微处理器连接。本发明可以将数字控制信号载入电源线中进行传输，利用二线电源线实现幻彩圣诞灯串的效果，解决了市面上圣诞灯串产品生产工艺复杂，生产成本高的问题。

附图说明

图1是本发明所述传输控制电路的电路原理图。

图2是本发明所述电力线载波微处理器的电路图。

图3是本发明所述LED灯串电路的电路原理图。

图4是本发明所述信号接收电路的电路原理图。

图5是本发明所述音乐律动电路的电路图。

图6是本发明所述AC－DC电路的电路原理图。

图7是本发明所述灯串的示意图。

具体实施方式

请参阅图1－7所示，本发明关于一种电力线载波驱动电路和一种灯串，所述电力线载波驱动电路应用于所述灯串中，所述灯串可以为RGBW(LED)圣诞灯串。

所述电力线载波驱动电路，包含：信号接收电路、直流电压Vin、传输控制电路、V+电源线和GND电源线，所述传输控制电路包括电力线载波微处理器、场效应管Q1、场效应管Q2、电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R18，所述信号接收电路与电力线载波微处理器连接；

所述电力线载波微处理器设有PWM0引脚，所述PWM0引脚与电阻R18的第一端连接，电阻R18的第二端通过电阻R12与场效应管Q1的栅极连接，场效应管Q1的栅极通过电阻R11与直流电压Vin连接，电阻R18的第二端通过电阻R13与场效应管Q2的栅极连接，场效应管Q1的源极与直流电压Vin连接，场效应管Q1的漏极与V+电源线、场效应管Q2的漏极连接，场效应管Q2的源极与GND电源线连接；进一步地，所述V+电源线与所述GND电源线之间连接有LED灯串电路。

在上述方案中，当电力线载波微处理器U1收到指令并提供一个驱动Q1、Q2的开关信号，由于Q1、Q2交替开关动作在V+电源线、GND电源线上产生不同的数字数据信号，通过V+电源线、GND电源线上进行数据传输，该数据传输方式为同步通信，同步通信的好处是发射数据是一个端口，接收数据是多个端口，灯串产品比较适合这种通信方式，同步通信时我们会发送3帧数据，发送3帧数据目的是防止丢数据，当接收端口收到并识别出一个完整同步字符后就连续接收数据，3帧数据结束进行CRC校验，CRC校验主要是检验在数据传输过程中是否出现错误码，是保证传输可靠性的重要手段。具体为：电力线载波微处理器U1、Q1、Q2组成一个推挽控制电路，Q1采用的是P－MOSFET、Q2采用的是N－MOSFET，由于Vin/5VDC电压通过电阻R11把Q1(P－MOSFET)栅极电位抬高，同时U1/OUT1脚待机时输出高电平，Q1不符合导通过条件，因此，V+电源线、GND电源线上没有电压，此时推挽电路状态为待机状态，当电力线载波微处理器U1收到指令内容后U1/OUT1脚由待机时的高电平转为开关信号的高低电平，电源线上V+由于Q1的导通，Vin上的直流电压流入V+电源线上，通过高低电平形成各种指令的数字信号并通过电源线进行传输，各灯串中的子系统MCU设定为接收状态，时时读取并解码电源线上的数字信号并把数字信号转换为控制信号驱动RGBW(LED)灯串工作。

因此，本发明可以将数字控制信号载入电源线中进行传输，利用二线电源线实现幻彩圣诞灯串的效果，解决了市面上圣诞灯串产品生产工艺复杂，生产成本高的问题。

需要说明的是，电力线载波微处理器U1(单片机)是集成的电路芯片，其在自动执行程序过程中，把单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来，并用程序存储器和数据存储器分开的形式来执行的全部指令。存储器由许多存储单元组成，从单元里取出并执行分配到的存储的指令。其中，电力线载波微处理器U1连接有信号接收电路，所述信号接收电路用于接收遥控器的功能指令。

当电力线载波微处理器U1接收到所述信号接收电路的指令后，根据指令内容调取程序存储器中的程序内容，并把程序内容转换为驱动Q1、Q2的开关信号，通过Q1、Q2开关转换为高低电平的数字信号在电源线上载入进行传输，如：灯灭(OFF指令)指令发送00数字信号、红灯亮(R指令)指令发送01数字信号。

在本实施例中，所述传输控制电路包括二极管D5和二极管D6，所述二极管D5的正极与电阻R18的第二端连接，所述二极管D5的负极与场效应管Q1的栅极连接；所述二极管D6的负极与电阻R18的第二端连接，所述二极管D6的正极与场效应管Q2的栅极连接。进一步地，所述传输控制电路还包括电阻R14和电容C6，所述电阻R14的第一端与V+电源线连接，所述电阻R14的第二端与GND电源线连接；所述电容C6的第一端与V+电源线连接，所述电容C6的第二端与GND电源线连接。进一步地，所述传输控制电路还包括电容C4和电容C5，所述电容C4的第一端与所述电阻R18的第二端连接，所述电容C4的第二端与GND电源线连接；所述场效应管Q1的源极通过电容C5接地。

进一步地，所述信号接收电路由包括RF信号接收模块，当RF信号接收模块接收到遥控器的功能指令，通过RF脚与U1/4脚进行数据通信。

进一步地，所述电力线载波驱动电路包括音乐律动电路，所述音乐律动电路与所述电力线载波微处理器连接。其中，所述音乐律动电路由MK拾音器、C10、Q3、C12、Q4、C13组成，由MK拾音器检测音频信号，通过C10、Q3进行一级放大，进一步通过C12、Q4进行二级放大并通过C13耦合输出到U1/3脚，动态灯光模式，实现炫酷灯光场景，灯串的音乐律动功能，能让灯光跟随音乐同步变幻，非常适合节日派对等场景。

进一步地，所述电力线载波驱动电路还包括AC－DC电路，所述AC－DC电路用于为所述信号接收电路、传输控制电路以及音乐律动电路供电；在本实施例中，交流高压通过AC/L、AC/N、保险电阻器FR1、整流桥DB1把交流高压转换成脉动的直流高压，脉动的直流高压通过EC1、L1、EC2组成的π型滤波器滤成平滑的直流高压(310VDC)，直流高压(310VDC)通过U2、TR1、D3、D4、EC3转换成直流低压(5VDC)。

AC－DC电路的工作原理：保险电阻器FR1主要功能是抗击电网浪涌电流的作用，当工作异常切断供电回路起到保护产品的作用，EC1、L1、EC2组成的π型滤波器主要是滤波的作用，U1与TR1共同工作，形成一个30KHZ开关储能电路，通过隔离变压器TR1按线圈匝比换算得到一个电压比值，这样通过开关储能电路得到一个低压脉动的三角波，三角波再通过D3、D4、EC3整流滤波得到一个直流低压为RGBW(LED)提供能量。

进一步地，所述LED灯串电路包括灯板电路和信号解码电路，所述灯板电路与所述信号解码电路连接；其中，

所述灯板电路由RGBW－1(LED)、RGBW－n(LED)、二极管D1组成，当电源线上V+、GND上有一个5VDC通过RGBW－1(LED)，它会产生不同颜色灯光的(红色的、绿色的、蓝色的、暖色的)形成幻彩的效果，这个产品非常适合中国春节、美国的圣诞节使用。

所述信号解码电路由MCU－1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5组成，当V+电源线、GND电源线上有数字信号时MCU－1/6脚会进行数字信号读取并进行相关指令操作，当MCU－1/6脚读取灯灭指令(OFF指令)00数字信号，MCU－1/2脚、MCU－1/3脚、MCU－1/4脚、MCU－1/5脚会关闭所有输出，当MCU－1/6脚读取红灯亮指令(R指令)01数字信号时MCU－1/2脚会打开MCU－1内部电路让电流流过V+→D1→R+→R－→限流电阻R2→MCU－1内部电路→MCU－1/VSS脚→GND电阻R1、R2、R3、R4、R5的功能是限流作用，防止RGBW－1(LED)、MCU－1过充损坏。

本发明还提供一种灯串，所述灯串包括如以上所述的一种电力线载波驱动电路。进一步地，所述灯串包括灯串电源装置和若干圣诞灯，所述电力线载波驱动电路设置在所述灯串电源装置内。需要说明的是，在图7中，标号1代表的是灯串电源装置，标号2代表的是圣诞灯。

以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电力线载波驱动电路，其特征在于，包含：信号接收电路、直流电压Vin、传输控制电路、V+电源线和GND电源线，所述传输控制电路包括电力线载波微处理器、场效应管Q1、场效应管Q2、电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R18，所述信号接收电路与电力线载波微处理器连接；

所述电力线载波微处理器设有PWM0引脚，所述PWM0引脚与电阻R18的第一端连接，电阻R18的第二端通过电阻R12与场效应管Q1的栅极连接，场效应管Q1的栅极通过电阻R11与直流电压Vin连接，电阻R18的第二端通过电阻R13与场效应管Q2的栅极连接，场效应管Q1的源极与直流电压Vin连接，场效应管Q1的漏极与V+电源线、场效应管Q2的漏极连接，场效应管Q2的源极与GND电源线连接。

2.根据权利要求1所述的一种电力线载波驱动电路，其特征在于：所述传输控制电路包括二极管D5和二极管D6，所述二极管D5的正极与电阻R18的第二端连接，所述二极管D5的负极与场效应管Q1的栅极连接；所述二极管D6的负极与电阻R18的第二端连接，所述二极管D6的正极与场效应管Q2的栅极连接。

3.根据权利要求2所述的一种电力线载波驱动电路，其特征在于：所述传输控制电路还包括电阻R14和电容C6，所述电阻R14的第一端与V+电源线连接，所述电阻R14的第二端与GND电源线连接；所述电容C6的第一端与V+电源线连接，所述电容C6的第二端与GND电源线连接。

4.根据权利要求3所述的一种电力线载波驱动电路，其特征在于：所述传输控制电路还包括电容C4和电容C5，所述电容C4的第一端与所述电阻R18的第二端连接，所述电容C4的第二端与GND电源线连接；所述场效应管Q1的源极通过电容C5接地。

5.根据权利要求1所述的一种电力线载波驱动电路，其特征在于：所述电力线载波驱动电路包括音乐律动电路，所述音乐律动电路与所述电力线载波微处理器连接。

6.根据权利要求5所述的一种电力线载波驱动电路，其特征在于：所述电力线载波驱动电路还包括AC－DC电路，所述AC－DC电路用于为所述信号接收电路、传输控制电路以及音乐律动电路供电。

7.根据权利要求1所述的一种电力线载波驱动电路，其特征在于：所述V+电源线与所述GND电源线之间连接有LED灯串电路。

8.根据权利要求7所述的一种电力线载波驱动电路，其特征在于：所述LED灯串电路包括灯板电路和信号解码电路，所述灯板电路与所述信号解码电路连接。

9.一种灯串，其特征在于，所述灯串包括如权利要求1－8任一项所述的一种电力线载波驱动电路。

10.根据权利要求9所述的一种灯串，其特征在于：所述灯串包括灯串电源装置，所述电力线载波驱动电路设置在所述灯串电源装置内。

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