CN201639831U

CN201639831U - 一种呼吸灯电路及具有所述电路的手机

Info

Publication number: CN201639831U
Application number: CN2010201510206U
Authority: CN
Inventors: 王海盈; 赵辉
Original assignee: Hisense Mobile Communications Technology Co Ltd
Current assignee: Hisense Mobile Communications Technology Co Ltd
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2020-03-31

Abstract

本实用新型公开了一种呼吸灯电路及具有所述电路的手机，包括主芯片和指示灯，所述主芯片的控制信号输出端通过低通滤波电路连接达林顿管的基极，所述达林顿管的集电极和发射极连接在指示灯的供电回路之间，对流过指示灯的电流大小进行调节。本实用新型采用少数几个极为常用的分立元器件搭建呼吸灯电路，结构简单、成本低廉，占用电路板空间少，适合应用在对呼吸效果要求不高的场合。将其应用于手机等价格竞争相对激烈的消费类电子产品中，可以有效降低产品的硬件成本。

Description

一种呼吸灯电路及具有所述电路的手机

技术领域

本实用新型属于灯控电路技术领域，具体地说，是涉及一种可以控制LED灯按照某一特定频率渐亮渐灭的呼吸灯电路以及采用所述呼吸灯电路设计的手机。

背景技术

随着电子通讯技术的快速发展，在许多电子产品上都采用了炫彩的呼吸灯电路，它能够使LED灯以类似于人的呼吸节奏的频率渐渐点亮和渐渐熄灭。在手机上，使用不同颜色或不同节奏的LED灯光来提示电话、短信、邮件或充电状态已经越来越普及。

现有的呼吸灯电路主要采用以下两种设计方案实现：

(1)采用分立电子元器件搭建实现

这种方案中常见的有两种实现方式：第一种是使用MCU+LED的方式，即将几颗LED灯连接在MCU(一颗功能最简单的单片机即可)的标准输入输出接口上，组成一个最小系统，通过在单片机中编写软件代码(如PWM编码)即可实现LED的呼吸灯效果。这种实现方式由于需要使用单片机，因此电路成本相对较高。

第二种是采用简单的电阻、电容、三极管和运算放大器(或555定时器)构成的呼吸灯电路，如图1和图2所示。图1电路中使用的是两个运算放大器LM358构成自激振荡器，通过调节电阻R6和电容C1的大小，可以调节LED灯的呼吸频率和亮度渐变的快慢。图2电路中使用的是一个555定时器构成自激振荡器，从而实现呼吸灯效果。可以看出：除去基本的元器件，运算放大器和555定时器的成本都相对较高，从而导致整个呼吸灯电路的硬件成本较高。

(2)采用专用呼吸灯芯片实现

随着呼吸灯和跑马灯电路在消费类电子产品市场上的持续走俏，许多芯片厂商相继推出了专用的呼吸灯电路芯片。这种芯片一般功能强大，不占用系统过多的GPIO接口资源，而是使用串口(比如I²C接口)对电路进行控制，呼吸灯的显示效果也多种多样。例如，上海艾为电子有限公司近期推出了一款与触摸屏驱动相结合的呼吸灯芯片AW2246，该芯片采用32步分阶线性调光，可以实现复杂的呼吸灯效果；美国的ADI公司也推出了一款性能强大的呼吸灯芯片ADP8861，该芯片最高采用128步分阶线性调光，甚至可以实现复杂的波浪形效果。与功能成正比的是这些产品的成本，以ADP8861芯片为例，市场报价大约在5～6美金之间，这对于价格竞争相对激烈的手机等消费类电子产品来说，显然是不适合推广应用的。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有的呼吸灯电路由于需要使用较复杂的分立元器件或者专用芯片来实现呼吸灯功能所导致的硬件成本高、占用PCB面积大的问题，提供了一种低成本的呼吸灯电路，整个电路只需使用较少的惯用元器件即可搭建完成，电路结构简单，成本极低，有效节约了PCB面积。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种呼吸灯电路，包括主芯片和指示灯，所述主芯片的控制信号输出端通过低通滤波电路连接达林顿管的基极，所述达林顿管的集电极和发射极连接在指示灯的供电回路之间，对流过指示灯的电流大小进行调节。

进一步的，所述达林顿管是由两个NPN型三极管或者一个NPN型三极管和一个PNP型三极管级联而成的N型复合管，所述指示灯连接在供电电源与达林顿管的集电极之间，所述达林顿管的发射极接地。

为了限制流过指示灯的最大电流值，实现对指示灯的保护，将所述达林顿管的发射极通过限流电阻接地。

当然，所述的达林顿管也可以采用由两个PNP型三极管或者一个PNP型三极管和一个NPN型三极管级联而成的P型复合管，所述指示灯连接在供电电源与达林顿管的发射极之间，所述达林顿管的集电极接地。

进一步的，所述达林顿管的集电极通过限流电阻接地。

又进一步的，在所述低通滤波电路中包含有一个电阻和一个电容，所述电阻连接在主芯片的控制信号输出端与达林顿管的基极之间，电容连接在达林顿管的基极与地之间。

再进一步的，所述指示灯为LED灯，其阳极连接供电电源，阴极通过所述的达林顿管接地。

为了实现直亮效果，可以将所述LED灯的阴极与主芯片的键盘背光驱动接口相连接。

更进一步的，针对R、G、B三色LED灯，本实用新型设置三组所述的低通滤波电路和达林顿管，一一对应地连接在主芯片的三个控制信号输出端与R、G、B三色LED灯之间，通过主芯片输出的三路方波电压，分别对三种颜色的LED灯的发光强度进行控制，实现渐亮渐灭的呼吸效果。

基于上述呼吸灯电路结构，本实用新型又提供了一种采用所述呼吸灯电路设计的手机，通过在手机主芯片与手机指示灯之间连接由低通滤波电路和达林顿管组成的控制电路，进而将手机主芯片输出的方波电压转化为缓慢变化的充放电电压，并由此达到对流过指示灯的电流进行缓慢调节的设计目的，从而实现了指示灯的呼吸效果。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型采用少数几个极为常用的分立元器件搭建呼吸灯电路，结构简单、成本低廉，占用电路板空间少，适合应用在对呼吸效果要求不高的场合。将其应用于手机等价格竞争相对激烈的消费类电子产品中，可以有效降低产品的硬件成本。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是传统采用运算放大器设计的呼吸灯电路的原理图；

图2是传统采用555定时器设计的呼吸灯电路的原理图；

图3是本实用新型所提出的呼吸灯电路的一种实施例的电路原理图；

图4是为实现几种不同的呼吸灯效果主芯片所输出的方波时序图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。

在设计呼吸灯电路时，需要解决的关键技术问题主要有两个：一是如何控制流过指示灯的电流值逐渐变化且变化时间足够长；二是如何将流过指示灯的电流值控制在其额定工作电流值的范围内。为了解决第一个问题，本实用新型在主芯片的控制信号输出端连接了一个低通滤波电路，将主芯片输出的方波脉冲信号转化为缓慢变化的充放电电压。为了降低成本，所述的低通滤波电路可以简单的采用一个电阻和一个电容组建实现，通过改变电阻或者电容的参数值即可控制电压渐变的时间。为了解决第二个问题，本实用新型采用两个普通的双极型三极管构成一个复合管，即达林顿结构的三极管，将达林顿管的基极连接在低通滤波电路的输出端，集电极和发射极连接在指示灯的供电回路中，进而利用两个三极管对基极电流的放大作用，弥补由于基极电阻过大导致的基极电流过小的问题，从而增大流过指示灯的电流，使指示灯的发光强度满足要求。

下面以手机为例，通过一个具体的实施例来详细阐述所述呼吸灯电路的具体组建结构及其工作原理。

实施例一，参见图3所示，本实施例的指示灯以手机中的R、G、B三基色LED灯为例进行说明。为了实现对每一种颜色LED灯的渐变控制，需要使用三组所述的低通滤波电路和达林顿管构建三个并列的呼吸灯电路，分别对应连接在手机主芯片的3个控制信号输出端与LED灯的供电回路之间，进而利用手机主芯片输出的3路方波脉冲信号实现对三种颜色LED灯的独立控制。

由于控制每一种颜色的LED灯产生呼吸效果的电路结构相同，因此，本实施例仅以蓝色呼吸灯电路为例进行说明。

如图3所示，本实施例采用手机主芯片的其中一路GPIO接口GPIO1作为控制信号输出端，输出控制蓝色LED灯发光的方波脉冲信号。主芯片通过GPIO1接口输出的方波脉冲信号经由电阻R1和电容C1组成的低通滤波电路转换后，变为缓慢变化的充放电电压，输出到达林顿管的基极。其中，所述电阻R1连接在主芯片的GPIO1接口与达林顿管的基极之间，电容C1连接在达林顿管的基极与地之间。当然，所述低通滤波电路也可以采用其它的电路组建形式，本实施例并不仅限于以上举例。

为了实现肉眼可以分辨的渐变效果，RC网络的充放电时间常数τ必须足够大，由于

τ＝R₁×C₁

因此，电阻R1的阻值往往很大(电容C1的容值过大的话会增加成本)。如果采用单个三极管对基极电流进行放大，这将导致最大的集电极电流值也过小，从而使LED灯的发光强度不够。为了增大此电流值，并实现对更多LED灯的驱动，本实施例使用两个三极管组成一个达林顿结构的复合管，从而增大了电流放大倍数，保证了LED灯的发光强度。

在本实施例中，所述达林顿管可以采用由两个NPN型三极管或者一个NPN型三极管和一个PNP型三极管级联而成的N型复合管，也可以采用由两个PNP型三极管或者一个PNP型三极管和一个NPN型三极管级联而成的P型复合管。若采用N型达林顿管，则需要将其集电极连接在LED灯的阴极，LED灯的阳极连接供电电源VPH_PWR，发射极接地。为了限制流过LED灯的电流，防止LED灯长时间工作在大电流状态导致其受损，本实施例在达林顿管的发射极与地之间添加了一个限流电阻R2，从而使电路的性能有了明显的改善。若采用P型达林顿管，则需要将其发射极连接在LED灯的阴极，集电极接地或者进一步通过限流电阻R2接地。

本实施例以采用两个NPN型三极管Q1、Q2构建的N型达林顿管为例进行说明。通过低通滤波电路转换输出的缓慢变化的充放电电压传输到NPN型三极管Q1的基极，基极电压的渐变导致基极电流随输入电压缓慢变化，其基极最大电流值的计算公式如下：

I_{b} = \frac{V_{GPIO} - V_{BE 1} - V_{BE 2}}{R_{1} + R_{2}}

其中，V_GPIO为主芯片输出的方波电压；V_BE1、V_BE2分别为NPN型三极管Q1、Q2的BE结电压；R₁、R₂表示电阻R1、R2的阻值。

由三极管电流的放大关系得到集电极的电流值为：

I_c＝h_FE1×h_FE2×I_b

其中，h_FE1和h_FE2分别表示NPN型三极管Q1、Q2的放大倍数。

N型达林顿管的基极电流的渐变引起其集电极电流的渐变，从而使流过LED灯的电流缓慢变化，再配合软件对GPIO1接口的时序控制，即可实现呼吸灯的效果。

同理，对于其它两种颜色的LED灯可以采用主芯片的另外两个GPIO接口GPIO2、GPIO3配合另外两组低通滤波电路和达林顿管实现渐亮渐灭的呼吸效果。对于在手机系统中同时设计有多组RGB彩色LED灯的电路来说，如图3所示，各组RGB彩色LED灯中的同一种颜色的LED灯可以采用同一组低通滤波电路配合达林顿管进行呼吸控制即可。

在本实施例中，通过设计三个GPIO接口GPIO1、GPIO2、GPIO3的不同时序组合，可以实现多种不同的呼吸效果。如图4所示，为几种常见的效果。依次让三个GPIO接口进行高电平低电平的变化，可以实现三色灯按顺序渐变；如果前一个GPIO接口由高电平向低电平变化的同时，下一个GPIO接口由低电平变成高电平，那么就可以实现在前一颗LED灯渐灭的同时后一颗LED灯渐亮的效果；如果总有两颗LED灯同时变亮或者变灭，则可组合出除红、绿、蓝之外的其它颜色。除了本实施例所提出的三种设计方案以外，经过少量改动，还可以得到其它显示效果。

此外，为了实现呼吸效果与直亮效果的可选择性，本实施例增加了兼容性设计。如图3所示，将蓝色LED灯的阴极连接主芯片的键盘背光驱动接口KPD_DRV_N，或者通过限流电阻R7连接主芯片的键盘背光驱动接口KPD_DRV_N。KPD_DRV_N接口是手机平台里集成的一种可控电流源，通过控制流经这个电流源的电流大小，就可以控制与其相连的LED灯打开或者关闭，并可以对LED灯的亮度进行控制。由于这个电流源没有任何延时控制电路，因此通过它打开或是关闭LED灯所需的时间极短，也就是说可以及时控制LED灯亮灭。由此，通过简单地改变主芯片的运行程序，既可以实现LED灯的渐亮渐灭的呼吸效果，也可以实现直接点亮。

在本实施例中，直接点亮的LED灯是一颗蓝色灯，技术人员可以依据本实施例中的设计理念，并对电路稍作改动，即可实现其它颜色的单一灯或是其它颜色的多颗灯的直接点亮。

本实用新型通过低成本的电路结构配合简单的软件处理，实现了指示灯的呼吸效果。软件方面充分利用手机平台上富余的GPIO口，配合简单的软件代码，用于实现呼吸灯频率、点亮顺序和点亮方式的控制。硬件方面只需使用电阻、电容和三极管即可搭建完成，借助三极管的电流放大作用将渐变的基极电流放大为渐变的集电极电流，从而使得LED灯表现出呼吸灯的效果，由于不再使用成本较高的运算放大器或者555定时器构成自激振荡器，因而大大降低了设计成本，可将其应用于对呼吸效果要求不高的电子产品上。

当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种呼吸灯电路，包括主芯片和指示灯，其特征在于：所述主芯片的控制信号输出端通过低通滤波电路连接达林顿管的基极，所述达林顿管的集电极和发射极连接在指示灯的供电回路之间。

2.根据权利要求1所述的呼吸灯电路，其特征在于：所述达林顿管是由两个NPN型三极管或者一个NPN型三极管和一个PNP型三极管级联而成的N型复合管，所述指示灯连接在供电电源与达林顿管的集电极之间，所述达林顿管的发射极接地。

3.根据权利要求2所述的呼吸灯电路，其特征在于：所述达林顿管的发射极通过限流电阻接地。

4.根据权利要求1所述的呼吸灯电路，其特征在于：所述达林顿管是由两个PNP型三极管或者一个PNP型三极管和一个NPN型三极管级联而成的P型复合管，所述指示灯连接在供电电源与达林顿管的发射极之间，所述达林顿管的集电极接地。

5.根据权利要求4所述的呼吸灯电路，其特征在于：所述达林顿管的集电极通过限流电阻接地。

6.根据权利要求1所述的呼吸灯电路，其特征在于：在所述低通滤波电路中包含有一个电阻和一个电容，所述电阻连接在主芯片的控制信号输出端与达林顿管的基极之间，电容连接在达林顿管的基极与地之间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的呼吸灯电路，其特征在于：所述指示灯为LED灯，其阳极连接供电电源，阴极通过所述的达林顿管接地。

8.根据权利要求7所述的呼吸灯电路，其特征在于：所述LED灯的阴极与主芯片的键盘背光驱动接口相连接。

9.根据权利要求7所述的呼吸灯电路，其特征在于：所述低通滤波电路和达林顿管包含有三组，一一对应地连接在主芯片的三个控制信号输出端与R、G、B三色LED灯之间。

10.一种手机，其特征在于：包含有如权利要求1至9中任一项权利要求所述的呼吸灯电路。