CN208029155U - 一种三线控制rgbw多彩发光的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三线控制RGBW多彩发光的驱动电路，其包括正极电源输入线、负极电源输入线、三根负载连接线、四种颜色的发光二极管、六个开关控制器，第1个至第3个开关控制器的输入端均与正极电源输入线连接，第4个至第6个开关控制器的输入端均与负极电源输入线连接，第1个和第4个开关控制器的输出端与第1根负载连接线连接，第2个和第5个开关控制器的输出端与第2根负载连接线连接，第3个和第6个开关控制器的输出端与第3根负载连接线连接，其中两种颜色的发光二极管反向并联连接在第1根和第2根负载连接线之间，剩余两种颜色的发光二极管反向并联连接在第2根和第3根负载连接线之间；优点是可实现单色发光和多色混合发光。

Description

一种三线控制RGBW多彩发光的驱动电路

技术领域

本实用新型涉及一种彩灯驱动电路，尤其是涉及一种三线控制RGBW(红、绿、蓝、白)多彩发光的驱动电路。

背景技术

随着生活水平的不断提高，人们对于物质文化的追求也越来越高，如对于节日中彩灯的需求，不仅需要可以单色发光，而且需要可以多种颜色同时发光，以满足不同节日的需求。现有的彩灯一般通过在RGBW之间切换来实现上述功能，而彩灯控制RGBW 包括以下两种方式：

一种是采用传统的五线控制方式控制RGBW，将上述四种发光二极管的正极并联连接在同一条连接线上，将上述四种发光二极管的负极分别与其余四条连接线连接，通过开关控制器分别控制上述四种发光二极管的导通和断开，实现单色发光或多色混合发光，但是这种控制方式线路较多，成本较高。

另一种是采用三线控制方式控制RGBW，如：中国公告的实用新型专利“一种无芯片三线无极性控制七彩RGBW电路”(专利号：ZL 201720161064.9)，其包括电阻R1、电阻R2、二极管G1和二极管B1，其特征在于，所述电阻R1的一端连接接口A和电阻R3，电阻R1的另一端连接二极管G1的阴极，二极管G1的阳极连接二极管G2的阴极，二极管G2的阳极连接二极管G3的阴极，二极管G3的阳极连接二极管D1的阴极和二极管B3的阳极，二极管D1的阳极连接二极管D2的阴极和接口B，电阻R3的另一端连接二极管U1的阳极，二极管U1的阴极连接二极管U2的阳极，二极管U2的阴极连接二极管U3的阳极，二极管U3的阴极连接二极管W1的阴极和二极管D3的阳极，二极管B3的阴极连接二极管B2的阳极，二极管B2的阴极连接二极管B1的阳极，二极管B1的阴极连接电阻R2，电阻R2的另一端连接电阻R4和接口C，电阻R4的另一端连接二极管W1的阳极，二极管W1的阴极连接二极管W2的阳极，二极管W2的阴极连接二极管W3的阳极；即在接口A、B、C之间连接四种发光二极管，通过改变AB、 BC、ABC接口之间的正负极性实现输出不同发光二极管，如当接口A正B负时输出发光二极管U1、U2、U3(红光)，接口A负B正时输出发光二极管G1、G2、G3(绿光)，接口B正C负时输出发光二极管B1、B2、B3(蓝光)，接口B负C正时输出发光二极管W1、W2、W3(白光)，接口AC正B负输出发光二极管U1、U2、U3(红光)和 W1、W2、W3(白光)，实现红光和白光之间混色，接口AC负B正输出发光二极管G1、G2、G3(绿光)和B1、B2、B3(蓝光)，实现绿光和蓝光混色。该无芯片三线无极性控制七彩RGBW电路虽然能够实现发光二极管的单色发光，也能够实现两种发光二极管之间的混色发光，但是却无法实现三种及以上发光二极管之间的混色发光。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种三线控制RGBW多彩发光的驱动电路，其不仅可以实现单种颜色的发光二极管的单色发光和两种颜色的发光二极管的混合发光，而且还可以实现三种和四种颜色的发光二极管的混合发光，能够满足多种颜色发光的需求。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种三线控制RGBW多彩发光的驱动电路，包括正极电源输入线、负极电源输入线、三根负载连接线及四种颜色的发光二极管，所述的负极电源输入线接地，其特征在于：还包括六个开关控制器，第1 个所述的开关控制器的输入端、第2个所述的开关控制器的输入端和第3个所述的开关控制器的输入端均与所述的正极电源输入线连接，第1个所述的开关控制器的输出端与第1根所述的负载连接线连接，第2个所述的开关控制器的输出端与第2根所述的负载连接线连接，第3个所述的开关控制器的输出端与第3根所述的负载连接线连接，第4 个所述的开关控制器的输入端、第5个所述的开关控制器的输入端和第6个所述的开关控制器的输入端均与所述的负极电源输入线连接，第4个所述的开关控制器的输出端与第1根所述的负载连接线连接，第5个所述的开关控制器的输出端与第2根所述的负载连接线连接，第6个所述的开关控制器的输出端与第3根所述的负载连接线连接，其中两种颜色的所述的发光二极管反向并联连接在第1根所述的负载连接线和第2根所述的负载连接线之间，剩余两种颜色的所述的发光二极管反向并联连接在第2根所述的负载连接线和第3根所述的负载连接线之间。

该驱动电路还包括单片机，所述的单片机用于调节所述的开关控制器的占空比。由于开关控制器可以调节占空比，可以改变通路上的发光二极管的电压和电流，从而改变发光二极管的光通量，因此在混色过程中可以通过改变每条通路上的开关控制器的占空比来实现更多发光颜色的混色效果。

所述的开关控制器由用于控制所述的开关控制器的输入端与输出端之间导通和断开以控制所述的发光二极管亮灭的MOS管、用于控制所述的MOS管导通和断开的三极管、用于为所述的MOS管的栅极提供开启电压和电流的偏置电阻组成，所述的单片机通过对所述的三极管输入高低电平来控制所述的三极管导通和断开。单片机通过对三极管输入高低电平来控制三极管导通和断开，从而控制MOS管的导通和断开，进而控制发光二极管的亮灭，当单片机输入高电平至三极管时，三极管导通，而MOS管断开，此时与该开关控制器连接的发光二极管不亮；当单片机输入低电平至三极管时，三极管截止，而MOS管导通，此时与该开关控制器连接的发光二极管点亮；单片机还用于调节开关控制器的占空比。

在第1个所述的开关控制器、第2个所述的开关控制器和第3个所述的开关控制器中所述的MOS管、所述的三极管、所述的偏置电阻的连接结构相同，所述的MOS管的漏极作为所述的开关控制器的输入端，所述的MOS管的源极作为所述的开关控制器的输出端，所述的MOS管的栅极通过所述的偏置电阻与所述的MOS管的漏极连接，所述的MOS管的栅极与所述的三极管的集电极连接，所述的三极管的基极与所述的单片机连接，所述的三极管的发射极接地；

在第4个所述的开关控制器、第5个所述的开关控制器和第6个所述的开关控制器中所述的MOS管、所述的三极管、所述的偏置电阻的连接结构相同，所述的MOS管的源极作为所述的开关控制器的输入端，所述的MOS管的漏极作为所述的开关控制器的输出端，所述的MOS管的栅极通过所述的偏置电阻与第1个所述的开关控制器、第2个所述的开关控制器和第3个所述的开关控制器中的所述的MOS管的漏极连接，所述的MOS管的栅极与所述的三极管的集电极连接，所述的三极管的基极与所述的单片机连接，所述的三极管的发射极接地。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

该驱动电路中每种颜色的发光二极管的正极和负极上各串联连接有一个开关控制器，总共形成四条通路，每条通路上有两个开关控制器和一种颜色的发光二极管，每条通路控制一种颜色的发光二极管发光，当只有一条通路上的开关控制器导通时，该条通路上的发光二极管发光；当两条通路上的开关控制器高频交替导通时，两条通路上的两种颜色的发光二极管几乎同时点亮混合发光；当三条通路上的开关控制器高频交替导通时，三条通路上的三种颜色的发光二极管几乎同时点亮混合发光；当四条通路上的开关控制器高频交替导通时，四条通路上的四种颜色的发光二极管几乎同时点亮混合发光，不仅可以实现单种颜色的发光二极管的单色发光和两种颜色的发光二极管的混合发光，而且还可以实现三种和四种颜色的发光二极管的混合发光，能够满足多种颜色发光的需求。

附图说明

图1为本实用新型的三线控制RGBW多彩发光的驱动电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型提出的一种三线控制RGBW多彩发光的驱动电路，如图所示，其包括正极电源输入线in+、负极电源输入线in-、三根负载连接线、四种颜色的发光二极管及六个开关控制器，负极电源输入线in-接地，第1个开关控制器K1的输入端、第2个开关控制器K2的输入端和第3个开关控制器K3的输入端均与正极电源输入线in+连接，第1个开关控制器K1的输出端与第1根负载连接线out1连接，第2个开关控制器K2 的输出端与第2根负载连接线out2连接，第3个开关控制器K3的输出端与第3根负载连接线out3连接，第4个开关控制器K4的输入端、第5个开关控制器K5的输入端和第6个开关控制器K6的输入端均与负极电源输入线in-连接，第4个开关控制器K4的输出端与第1根负载连接线out1连接，第5个开关控制器K5的输出端与第2根负载连接线out2连接，第6个开关控制器K6的输出端与第3根负载连接线out3连接，四种颜色的发光二极管分别为红色发光二极管R-LED、绿色发光二极管G-LED、蓝色发光二极管B-LED和白色发光二极管W-LED，其中两种颜色的发光二极管反向并联连接在第 1根负载连接线out1和第2根负载连接线out2之间，剩余两种颜色的发光二极管反向并联连接在第2根负载连接线out2和第3根负载连接线out3之间，如图1中为红色发光二极管R-LED和绿色发光二极管G-LED反向并联连接在第1根负载连接线out1和第 2根负载连接线out2之间，蓝色发光二极管B-LED和白色发光二极管W-LED反向并联连接在第2根负载连接线out2和第3根负载连接线out3之间，具体为红色发光二极管 R-LED的正极和绿色发光二极管G-LED的负极分别与第1根负载连接线out1连接，红色发光二极管R-LED的负极和绿色发光二极管G-LED的正极分别与第2根负载连接线 out2连接，蓝色发光二极管B-LED的负极和白色发光二极管W-LED的正极分别与第2 根负载连接线out2连接，蓝色发光二极管B-LED的正极和白色发光二极管W-LED的负极分别与第3根负载连接线out3连接。该驱动电路中每种颜色的发光二极管的正极和负极上各串联连接有一个开关控制器，总共形成四条通路，每条通路上有两个开关控制器和一种颜色的发光二极管，每条通路控制一种颜色的发光二极管发光，当只有一条通路上的开关控制器导通时，该条通路上的发光二极管发光；当两条通路上的开关控制器高频交替导通(如在1秒内交替导通1000次)时，两条通路上的两种颜色的发光二极管几乎同时点亮混合发光；当三条通路上的开关控制器高频交替导通(如在1秒内交替导通1000次)时，三条通路上的三种颜色的发光二极管几乎同时点亮混合发光；当四条通路上的开关控制器高频交替导通(如在1秒内交替导通1000次)时，四条通路上的四种颜色的发光二极管几乎同时点亮混合发光，不仅可以实现单种颜色的发光二极管的单色发光和两种颜色的发光二极管的混合发光，而且还可以实现三种和四种颜色的发光二极管的混合发光，能够满足多种颜色发光的需求。

在本实施例中，该驱动电路还包括单片机(图中未示出)，单片机用于调节各个开关控制器的占空比。由于开关控制器可以调节占空比，可以改变通路上的发光二极管的电压和电流，从而改变发光二极管的光通量，因此在混色过程中可以通过改变每条通路上的开关控制器的占空比来实现更多发光颜色的混色效果。

在本实施例中，开关控制器由用于控制开关控制器的输入端与输出端之间导通和断开以控制发光二极管亮灭的MOS管、用于控制MOS管导通和断开的三极管、用于为 MOS管的栅极提供开启电压和电流的偏置电阻组成，单片机通过对三极管输入高低电平来控制三极管导通和断开。单片机通过对三极管输入高低电平来控制三极管导通和断开，从而控制MOS管的导通和断开，进而控制发光二极管的亮灭，当单片机输入高电平至三极管时，三极管导通，而MOS管断开，此时与该开关控制器连接的发光二极管不亮；当单片机输入低电平至三极管时，三极管截止，而MOS管导通，此时与该开关控制器连接的发光二极管点亮；单片机还用于调节开关控制器的占空比。

在本实施例中，在第1个开关控制器K1、第2个开关控制器K2和第3个开关控制器K3中MOS管、三极管、偏置电阻的连接结构相同。将第1个开关控制器K1中的 MOS管、三极管、偏置电阻对应作为第一MOS管M1、第一三极管Q1、第一偏置电阻 R1，第一MOS管M1的漏极作为第1个开关控制器K1的输入端与正极电源输入线in+ 连接，第一MOS管M1的源极作为第1个开关控制器K1的输出端与第1根负载连接线 out1连接，第一MOS管M1的栅极通过第一偏置电阻R1与第一MOS管M1的漏极连接，第一MOS管M1的栅极与第一三极管Q1的集电极连接，第一三极管Q1的基极与单片机连接，第一三极管Q1的发射极接地；将第2个开关控制器K2中的MOS管、三极管、偏置电阻对应作为第二MOS管M2、第二三极管Q2、第二偏置电阻R2，第二 MOS管M2的漏极作为第2个开关控制器K2的输入端与正极电源输入线in+连接，第二MOS管M2的源极作为第2个开关控制器K2的输出端与第2根负载连接线out2连接，第二MOS管M2的栅极通过第二偏置电阻R2与第二MOS管M2的漏极连接，第二MOS管M2的栅极与第二三极管Q2的集电极连接，第二三极管Q2的基极与单片机连接，第二三极管Q2的发射极接地；将第3个开关控制器K3中的MOS管、三极管、偏置电阻对应作为第三MOS管M3、第三三极管Q3、第三偏置电阻R3，第三MOS管 M3的漏极作为第3个开关控制器K3的输入端与正极电源输入线in+连接，第三MOS 管M3的源极作为第3个开关控制器K3的输出端与第3根负载连接线out3连接，第三MOS管M3的栅极通过第三偏置电阻R3与第三MOS管M3的漏极连接，第三MOS管 M3的栅极与第三三极管Q3的集电极连接，第三三极管Q3的基极与单片机连接，第三三极管Q3的发射极接地。

在本实施例中，在第4个开关控制器K4、第5个开关控制器K5和第6个开关控制器K6中MOS管、三极管、偏置电阻的连接结构相同。将第4个开关控制器K4中的 MOS管、三极管、偏置电阻对应作为第四MOS管M4、第四三极管Q4、第四偏置电阻 R4，第四MOS管M4的源极作为第4个开关控制器K4的输入端与负极电源输入线in- 连接，第四MOS管M4的漏极作为第4个开关控制器K4的输出端与第1根负载连接线out1连接，第四MOS管M4的栅极通过第四偏置电阻R4与第一MOS管M1或第二 MOS管M2或第三MOS管M3的漏极连接，第四MOS管M4的栅极与第四三极管Q4 的集电极连接，第四三极管Q4的基极与单片机连接，第四三极管Q4的发射极接地；将第5个开关控制器K5中的MOS管、三极管、偏置电阻对应作为第五MOS管M5、第五三极管Q5、第五偏置电阻R5，第五MOS管M5的源极作为第5个开关控制器K5 的输入端与负极电源输入线in-连接，第五MOS管M5的漏极作为第5个开关控制器 K5的输出端与第2根负载连接线out2连接，第五MOS管M5的栅极通过第五偏置电阻R5与第一MOS管M1或第二MOS管M2或第三MOS管M3的漏极连接，第五MOS 管M5的栅极与第五三极管Q5的集电极连接，第五三极管Q5的基极与单片机连接，第五三极管Q5的发射极接地；将第6个开关控制器K6中的MOS管、三极管、偏置电阻对应作为第六MOS管M6、第六三极管Q6、第六偏置电阻R6，第六MOS管M6的源极作为第6个开关控制器K6的输入端与负极电源输入线in-连接，第六MOS管M6 的漏极作为第6个开关控制器K6的输出端与第3根负载连接线out3连接，第六MOS 管M6的栅极通过第六偏置电阻R6与第一MOS管M1或第二MOS管M2或第三MOS 管M3的漏极连接，第六MOS管M6的栅极与第六三极管Q6的集电极连接，第六三极管Q6的基极与单片机连接，第六三极管Q6的发射极接地。

在本实施例中，6个三极管均采用现有的NPN型三极管；6个MOS管均采用现有的N沟道的MOS管；单片机采用现有技术，仅要求其具有输出高电平、低电平的功能，并具有可调节其它部件的占空比的功能。

图1所示的驱动电源的工作原理为：

第1条通路：当正极电源输入线in+和负极电源输入线in-接上电后，单片机输出低电平至第一三极管Q1的基极和第五三极管Q5的基极，且单片机输出高电平至第二三极管Q2的基极、第三三极管Q3的基极、第四三极管Q4的基极、第六三极管Q6的基极，此时第一三极管Q1和第五三极管Q5断开，第一MOS管M1和第五MOS管M5 导通，第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第六三极管Q6导通，第二 MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第六MOS管M6断开，电流从正极电源输入线in+经过第1个开关控制器K1、红色发光二极管R-LED、第5个开关控制器 K5后回流至负极电源输入线in-，使红色发光二极管R-LED点亮。

第2条通路：当正极电源输入线in+和负极电源输入线in-接上电后，单片机输出低电平至第二三极管Q2的基极和第四三极管Q4的基极，且单片机输出高电平至第一三极管Q1的基极、第三三极管Q3的基极、第五三极管Q5的基极、第六三极管Q6的基极，此时第二三极管Q2和第四三极管Q4断开，第二MOS管M2和第四MOS管M4 导通，第一三极管Q1、第三三极管Q3、第五三极管Q5、第六三极管Q6导通，第一 MOS管M1、第三MOS管M3、第五MOS管M5、第六MOS管M6断开，电流从正极电源输入线in+经过第2个开关控制器K2、绿色发光二极管G-LED、第4个开关控制器K4后回流至负极电源输入线in-，使绿色发光二极管G-LED点亮。

第3条通路：当正极电源输入线in+和负极电源输入线in-接上电后，单片机输出低电平至第三三极管Q3的基极和第五三极管Q5的基极，且单片机输出高电平至第一三极管Q1的基极、第二三极管Q2的基极、第四三极管Q4的基极、第六三极管Q6的基极，此时第三三极管Q3和第五三极管Q5断开，第三MOS管M3和第五MOS管M5 导通，第一三极管Q1、第二三极管Q2、第四三极管Q4、第六三极管Q6导通，第一 MOS管M1、第二MOS管M2、第四MOS管M4、第六MOS管M6断开，电流从正极电源输入线in+经过第3个开关控制器K3、蓝色发光二极管B-LED、第5个开关控制器 K5后回流至负极电源输入线in-，使蓝色发光二极管B-LED点亮。

第4条通路：当正极电源输入线in+和负极电源输入线in-接上电后，单片机输出低电平至第二三极管Q2的基极和第六三极管Q6的基极，且单片机输出高电平至第一三极管Q1的基极、第三三极管Q3的基极、第四三极管Q4的基极、第五三极管Q5的基极，此时第二三极管Q2和第六三极管Q6断开，第二MOS管M2和第六MOS管M6 导通，第一三极管Q1、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5导通，第一 MOS管M1、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5断开，电流从正极电源输入线in+经过第2个开关控制器K2、白色发光二极管W-LED、第6个开关控制器K6后回流至负极电源输入线in-，使白色发光二极管W-LED点亮。

Claims (4)

1.一种三线控制RGBW多彩发光的驱动电路，包括正极电源输入线、负极电源输入线、三根负载连接线及四种颜色的发光二极管，所述的负极电源输入线接地，其特征在于：还包括六个开关控制器，第1个所述的开关控制器的输入端、第2个所述的开关控制器的输入端和第3个所述的开关控制器的输入端均与所述的正极电源输入线连接，第1个所述的开关控制器的输出端与第1根所述的负载连接线连接，第2个所述的开关控制器的输出端与第2根所述的负载连接线连接，第3个所述的开关控制器的输出端与第3根所述的负载连接线连接，第4个所述的开关控制器的输入端、第5个所述的开关控制器的输入端和第6个所述的开关控制器的输入端均与所述的负极电源输入线连接，第4个所述的开关控制器的输出端与第1根所述的负载连接线连接，第5个所述的开关控制器的输出端与第2根所述的负载连接线连接，第6个所述的开关控制器的输出端与第3根所述的负载连接线连接，其中两种颜色的所述的发光二极管反向并联连接在第1根所述的负载连接线和第2根所述的负载连接线之间，剩余两种颜色的所述的发光二极管反向并联连接在第2根所述的负载连接线和第3根所述的负载连接线之间。

2.根据权利要求1所述的一种三线控制RGBW多彩发光的驱动电路，其特征在于：该驱动电路还包括单片机，所述的单片机用于调节所述的开关控制器的占空比。

3.根据权利要求2所述的一种三线控制RGBW多彩发光的驱动电路，其特征在于：所述的开关控制器由用于控制所述的开关控制器的输入端与输出端之间导通和断开以控制所述的发光二极管亮灭的MOS管、用于控制所述的MOS管导通和断开的三极管、用于为所述的MOS管的栅极提供开启电压和电流的偏置电阻组成，所述的单片机通过对所述的三极管输入高低电平来控制所述的三极管导通和断开。

4.根据权利要求3所述的一种三线控制RGBW多彩发光的驱动电路，其特征在于：在第1个所述的开关控制器、第2个所述的开关控制器和第3个所述的开关控制器中所述的MOS管、所述的三极管、所述的偏置电阻的连接结构相同，所述的MOS管的漏极作为所述的开关控制器的输入端，所述的MOS管的源极作为所述的开关控制器的输出端，所述的MOS管的栅极通过所述的偏置电阻与所述的MOS管的漏极连接，所述的MOS管的栅极与所述的三极管的集电极连接，所述的三极管的基极与所述的单片机连接，所述的三极管的发射极接地；

在第4个所述的开关控制器、第5个所述的开关控制器和第6个所述的开关控制器中所述的MOS管、所述的三极管、所述的偏置电阻的连接结构相同，所述的MOS管的源极作为所述的开关控制器的输入端，所述的MOS管的漏极作为所述的开关控制器的输出端，所述的MOS管的栅极通过所述的偏置电阻与第1个所述的开关控制器、第2个所述的开关控制器和第3个所述的开关控制器中的所述的MOS管的漏极连接，所述的MOS管的栅极与所述的三极管的集电极连接，所述的三极管的基极与所述的单片机连接，所述的三极管的发射极接地。