CN205546092U - 一种用于驱动电子蜡烛灯的电路模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于驱动电子蜡烛灯的电路模块，所述电路模块内包括状态机，状态机的输入端与使能解码模块的输出端连接，状态机的时钟端与时钟模块连接，状态机的输出端与逻辑生成模块的输入端连接，逻辑生成模块的输出端与升压模块和驱动模块连接，电路模块包括6个管脚，所述6个管脚为晶振正极、晶振负极、系统地、指令输入端、电源输入端和LED驱动输出端，其中LED驱动输出端与驱动模块输出端连接，晶振正极和晶振负极均与时钟模块连接，指令输入端与使能解码模块的输入端连接。本实用新型集成了全部遥控信号解码、逻辑控制、升压以及LED驱动功能，不但方案的成本更低，而且外围应用电路和物料维护都极其简化。

Description

一种用于驱动电子蜡烛灯的电路模块

技术领域

本实用新型属于集成电路领域，具体涉及一种采用CMOS工艺实现的用于驱动电子蜡烛灯的电路模块。

背景技术

电子蜡烛灯是利用电池供电、LED灯珠为光源、控制电路控制LED灯的点亮与闪烁方式以模拟出蜡烛效果的一种电子产品。通常电子蜡烛灯包含由图1所组成的几个部分，各部分的用途分别为：

－遥控器：用来遥控电子蜡烛灯的状态，采用红外技术；

－电池(组)：系统供电源；

－红外接收：接收由遥控器端发送过来的红外线指令信号，以支持红外遥控的功能；

－MCU：核心控制器，对红外指令信号进行解码、并产生相应的控制信号，以控制LED灯的状态；

－电源管理：给MCU和LED灯珠提供稳定的工作电源。通常电子蜡烛灯由1～2节干电池供电，而MCU的工作电压多为3.3V或5V，点亮LED灯珠的电压一般也要求在3.3V以上，因此该电源管理单元是一个直流升压转换单元。

－光源：即LED灯珠。

因为使用了MCU，故这种方案也称为MCU方案，而采用专用芯片的方案就称为专用芯片方案。MCU方案的好处是：因为MCU是可编程的部件，所以可以根据应用需求的变化灵活地进行编程，具有更好的适应性。

但MCU方案也存在很多缺点，主要包括：

1.成本高；MCU相对于专用芯片，是相对复杂的器件，比专用芯片的成本高；

2.待机功耗大：MCU的待机功耗至少是专用芯片的10倍以上。

3.可靠性隐患：MCU一般需烧入代码，增加可靠性方面的影响因素，如代码错乱，代码存在BUG，等等。

4.还需要配套专用的升压芯片，系统电路复杂。因为要满足单节干电池 (0.9～1.5V)供电的应用，而MCU尤其是白光LED灯珠，需要的电压必须超过3V，所以必须将干电池电压升压至3V以上。MCU一般没有此类功能，所以必须另外配置升压芯片。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种采用CMOS工艺实现的用于驱动电子蜡烛灯的电路模块，该电路模块的功能更加完善，成本更低。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种用于驱动电子蜡烛灯的电路模块，其特征在于所述电路模块内包括状态机，所述状态机的输入端与使能解码模块的输出端连接，所述状态机的时钟端与时钟模块连接，所述状态机的输出端与逻辑生成模块的输入端连接，所述逻辑生成模块的输出端与升压模块和驱动模块连接，所述电路模块包括6个管脚，所述6个管脚为晶振正极、晶振负极、系统地、指令输入端、电源输入端和LED驱动输出端，其中LED驱动输出端与驱动模块输出端连接，晶振正极和晶振负极均与时钟模块连接，指令输入端与使能解码模块的输入端连接。

根据本实用新型的具体实施例，所述指令输入端接红外接收器，所述电源输入端和系统地连接电池正极和电池负极，LED驱动输出端连接LED正极，LED负极接地，晶振正极和晶振负极连接晶振。

本实用新型集成了全部遥控信号解码、逻辑控制、升压以及LED驱动功能，是功能完善的单芯片方案，不但方案的成本更低，而且外围应用电路和物料维护都极其简化。

其他的优点还包括了：

1.待机功耗低，可达到MCU方案的1/10水平；

2.专用的逻辑控制，可靠性隐患低。

附图说明

图1示出了现有电子蜡烛灯的电路框图。

图2示出了本实用新型的电路模块的引脚定义。

图3示出了采用本实用新型的电子蜡烛灯的电路框图。

图4示出了本实用新型的内部框图。

图5示出了本实用新型实现的电子蜡烛灯实际应用电路图。

图6示出了本实用新型一实施例的使能解码模块的电路图。

图7示出了本实用新型一实施例的时钟模块的电路图。

图8示出了本实用新型一实施例的状态机的电路图。

图9示出了本实用新型一实施例的逻辑生成模块的电路图。

图10示出了本实用新型一实施例的升压模块的电路图。

具体实施方式

下面详细结合附图描述本实用新型的工作原理。

图2示出了本实用新型的电路模块的引脚定义。

图3为根据本实用新型的电子蜡烛灯的电路框图，用于驱动电子蜡烛灯的电路模块连接红外接收器、LED光源和电池。

如图4所示，一种用于驱动电子蜡烛灯的电路模块，其特征在于所述电路模块内包括状态机，所述状态机的输入端与使能解码模块的输出端连接，所述状态机的时钟端与时钟模块连接，所述状态机的输出端与逻辑生成模块的输入端连接，所述逻辑生成模块的输出端与升压模块和驱动模块连接，所述电路模块包括6个管脚，所述6个管脚为晶振正极X+、晶振负极X-、系统地GND、指令输入端CD、电源输入端VIN和LED驱动输出端DRV，其中LED驱动输出端DRV与驱动模块输出端连接，晶振正极X+和晶振负极X-均与时钟模块连接，指令输入端CD与使能解码模块的输入端连接。

红外遥控接收端接收来自遥控器的红外信号，将其转换成数字码；本实用新型的用于驱动电子蜡烛灯的电路模块将遥控码转换成相应的指令，并转换成相应的LED驱动控制信号，这些控制信号实现所需要的LED点亮效果。

图5示出了本实用新型实现的电子蜡烛灯实际应用电路图。所述用于驱动电子蜡烛灯的电路模块的指令输入端接红外接收器，电源输入端和系统地连接电池正极和电池负极，LED驱动输出端连接LED正极，LED负极接地，晶振正极和晶振负极连接晶振。

图6示出了本实用新型一实施例的使能解码模块的电路图。图6给出“ON”指令解码的一个实例，将B0～B6各位用反相器产生各自的反逻辑，然后再用8 输入1输出与逻辑门即可实现。其他指令的解码可依法实现。

图7示出了本实用新型一实施例的时钟模块的电路图。因为对时钟精度有要求(6小时内允许时钟误差<1秒)，故选用石英晶振构成时钟信号，是用石英晶振构成时钟信号的一个实例，D型触发器用来给时钟信号整形和分频。如图7，所述时钟模块包括一振荡器，该振荡器包括第一场效应管Q1和第二场效应管Q2，第一场效应管Q1的源极接地，第一场效应管Q1的漏极接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端接晶振负极X-，第一场效应管Q1的漏极还和第二场效应管Q2的源极连接，第二场效应管Q2的漏极接正电源，第一场效应管Q1的栅极以及第二场效应管Q2的栅极连接，并与晶振正极X+连接，第一场效应管Q1的漏极和栅极之间连接有第二电阻R2，第一场效应管Q1的漏极还连接D型触发器的时钟端，D型触发器的输出端为时钟模块的输出端。

状态机可以由一个2位寄存器“STATE[1-0]”产生，寄存器数值代表的状态如下表：

STATE[1-0]	代表状态
		00	OFF，关机
01	SINGLE，执行直接指令
		10	COMP，执行辅助性指令
11	ON，开机

图8示出了本实用新型一实施例的状态机的电路图。如图，该状态机包括第一D型触发器和第二D型触发器，第一D型触发器的输入端与使能解码模块输出端连接，第二D型触发器的输入端通过非门与使能解码模块输出端连接，第一D型触发器的时钟端和第二D型触发器的时钟端与时钟模块的输出端连接，第一D型触发器和第二D型触发器的输出端为该状态机的输出端。系统初次上电时，系统复位信号RST将初始状态清零，状态机处于OFF状态。当解码器解除一条有效编码时，向状态机发出一个CHANGE信号，由状态机输出端输出，OFF指令和ON指令被视为特殊指令，直接接第一D型触发器和第二D型触发器的复位端R和置位端S，分别将状态机复位和置全位。状态机的OFF指令和ON指令来自于解码器的解码结果。当解码器解译到来自红外遥控器的ON或OFF指令后， 发送OFF或ON指令给状态机。

逻辑控制部分可依需要而各自设计。图9是本实用新型逻辑控制的一个实例。用时钟信号来控制升压电路工作和暂停状态，以实现电子蜡烛慢闪、中闪以及快闪的功能。图9中的芯片是传输门，这是一个常用的逻辑控制单元，一般用一个P型MOS管和一个N型MOS管组成，也可以用二选一的逻辑单元实现。即所述逻辑生成模块包括三个传输门，每个传输门的两个输入端分别与时钟模块的两个输出端(一个表示点亮的时钟输出端，另一个是表示熄灭的时钟输出端)连接，所述传输门的输出端则为逻辑生成模块的输出端。

升压模块可以采用最常见的基于PWM比较架构的BOOST电路，图10是一个实例。所述升压模块包括场效应管，所述场效应管的源极和栅极分别连接驱动电路，所述场效应管的漏极依次连接电感L、第一电阻R_L后与电源输入端连接，所述场效应管的漏极与二极管CR1的正极连接，二极管CR1的负极通过电容C、第二电阻R_C后与所述场效应管的源极连接，所述二极管CR1的负极通过第三电阻R与所述场效应管的源极连接。图中VI代表升压模块的输入电压，对于本产品具体而言，就是来自电池的电压。

本实用新型内部结构包括使能解码模块、状态机、逻辑生成模块、升压模块、驱动模块和时钟模块。其中解码模块用于芯片使能和翻译来自红外接收端口的红外遥控指令信号，产生相应的动作。其中用做使能芯片的功能是为节省自身功耗而特别设定的。当状态机处于待机状态时，如果在一段时间内没有接收到任何遥控信号，则状态机会自动进入关机状态(相当于芯片被禁止工作)，以最大程度节省功耗，而当有信号传入时，自动先将芯片被使能。状态机是本芯片的核心部分。时钟模块与外接的高精度晶振一起产生高精度的时钟信号，以便实现定时开关、不同时长闪烁等功能，它由振荡电路和分频电路构成，当接入频率为32768Hz的晶振时，经过15次分频后可获得准确的1s时钟信号，并据此产生1小时时钟信号。逻辑生成模块则将遥控指令对应的动作转换成控制输出驱动端的控制信号。升压模块将电池电压上升至驱动LED光源所需的电压，它是一款典型的PFM工作模式的真关断同步升压电路，虽然驱动能力不高，仅50mA左右，在不工作时将输入和输出完全断开，避免出现漏电流。驱动模块 则最终完成对LED灯源的驱动，其设定的驱动电流为20mA+/-5％，应用时外部不再需要连接任何元器件。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施只局限于上述这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于驱动电子蜡烛灯的电路模块，其特征在于所述电路模块内包括状态机，所述状态机的输入端与使能解码模块的输出端连接，所述状态机的时钟端与时钟模块连接，所述状态机的输出端与逻辑生成模块的输入端连接，所述逻辑生成模块的输出端与升压模块和驱动模块连接，所述电路模块包括6个管脚，所述6个管脚为晶振正极、晶振负极、系统地、指令输入端、电源输入端和LED驱动输出端，其中LED驱动输出端与驱动模块输出端连接，晶振正极和晶振负极均与时钟模块连接，指令输入端与使能解码模块的输入端连接。

2.如权利要求1所述的用于驱动电子蜡烛灯的电路模块，其特征在于所述指令输入端接红外接收器，所述电源输入端和系统地连接电池正极和电池负极，LED驱动输出端连接LED正极，LED负极接地，晶振正极和晶振负极连接晶振。

3.如权利要求2所述的用于驱动电子蜡烛灯的电路模块，其特征在于该状态机包括第一D型触发器和第二D型触发器，第一D型触发器的输入端与使能解码模块输出端连接，第二D型触发器的输入端通过非门与使能解码模块输出端连接，第一D型触发器的时钟端和第二D型触发器的时钟端与时钟模块的输出端连接，第一D型触发器和第二D型触发器的输出端为该状态机的输出端。

4.如权利要求2所述的用于驱动电子蜡烛灯的电路模块，其特征在于，所述升压模块包括场效应管，所述场效应管的源极和栅极分别连接驱动电路，所述场效应管的漏极依次连接电感、第一电阻后与电源输入端连接，所述场效应管的漏极与二极管的正极连接，二极管的负极通过电容、第二电阻后与所述场效应管的源极连接，所述二极管的负极通过第三电阻与所述场效应管的源极连接。