CN212324415U - Rgb三色led灯的灯光控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种RGB三色LED灯的灯光控制电路，包括采用型号为PIC18F87J50的主控芯片，主控芯片的第27、28、29、30、33、34引脚各连接一路灯控单元电路，每路灯控单元电路连接一LED灯珠。本实用新型通过简单的三极管控制mos管导通，实现控制RGB中不同基本颜色灯珠开关，通过改变pwm参数达到调节RGB中不同基本颜色灯珠的电流，从而组合改变灯光的颜色，通过简单的485通信协议改变PWM的参数，从而用通信报文直接改变灯光亮暗，颜色；这种控制方式简单实用，成本低廉，适用于多种灯光控制场合。

Description

RGB三色LED灯的灯光控制电路

技术领域

本实用新型属于灯光颜色控制领域，尤其是涉及一种基于多路PWM调节电流变化实现改变LED灯珠通断、亮暗的控制电路。

背景技术

目前灯光控制系统中，控制模块和通信模块彼此分离，或者颜色控制是预设固定颜色为主。无法做到对灯光颜色的任意控制，这导致灯光单独控制无法和生活生产中的其它应用进行对接，实现联动。这需要一种可以通过常用通信方式精确控制灯光颜色变化的方法，实现与生活生产中的其它应用无缝对接的功能。

多色LED灯光是由RGB(即红、绿、蓝三色)三种基本色组合而成的，灯光颜色的变化是通过红绿蓝三色灯珠的通断和亮暗的方式实现的。由于灯光通断和亮暗的变化是由连接在灯珠的电流大小实现的。灯光的色彩变化对电流的要求精度很高，电流的微小差距都会导致颜色的偏差。同时多个通信模块同时应用增加了通信延时和控制时效；并且模块本身很贵，成本很大。

在市场上现有的灯光控制器多是应用几种预设颜色，或者固定采集声音或者光电信号等等。这些局限了灯光在生产生活中的灵活应用。更是难以满足在日益丰富的互动互联场景下的应用。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是通过简易电路实现灯光任意颜色控制和与上位通信的功能，通过实时读取上位的通信信息，不断改变灯光的颜色，解决通信模块应用多延时长，色彩差异大，功能单一，灯光颜色需求多样性的问题。

具体方案为：RGB三色LED灯的灯光控制电路，包括采用型号为PIC18F87J50的主控芯片，主控芯片的第27、28、29、30、33、34引脚各连接一路灯控单元电路，将这些引脚定义为灯控引脚，每路灯控单元电路包括由两个分压电阻组成的灯控第一分压电路、灯控电阻、由两个分压电阻组成的灯控第二分压电路，以及灯控三极管和灯控MOS管；灯控第一分压电路两端分别接正3.3V直流电源和地，灯控第一分压电路的两个分压电阻之间分别连接灯控引脚和灯控电阻的一端，灯控电阻的另一端接灯控三极管的基极B，灯控三极管的发射极接地，集电极接灯控第二分压电路的两个分压电阻之间，灯控第二分压电路的一端接正12V直流电源，另一端接灯控MOS管的栅极，灯控MOS管的源极接地，漏极接一LED灯。

进一步，还包括一MAX3485芯片，主控芯片的第35至38引脚分别连接MAX3485芯片的第2、3、4、1引脚；MAX3485芯片的第5引脚接地，第8引脚接正3.3V直流电源，第6、7引脚分别接第一SP0503BAHT芯片的第3、2引脚，第一SP0503BAHT芯片的第1引脚接地。

进一步，还包括第二SP0503BAHT芯片，主控芯片的第16、17引脚与第二SP0503BAHT芯片和USB接线端共同组成与USB通信的电路，第二SP0503BAHT芯片为USB通信提供电压保护。

进一步，主控芯片的第53至58引脚各接一路按键输入单元电路，每路按键输入单元电路包括一按键三极管及其上拉电阻、两个分压电阻组成的按键分压电路，按键分压电路一端接第三接线端子排的一个接线端，另一端接正12V直流电源，按键分压电路两分压电阻之间接按键三极管的基极B，按键三极管的发射极E接地，集电极与上拉电阻一端及主控芯片的相应引脚连接，按键上拉电阻的另一端接正3.3V直流电源。

进一步，主控芯片的第24引脚经第二十电阻接正3.3V直流电源；第26、11、31、51、70引脚接地；第25、32、48、71引脚接正3.3V直流电源；第23引脚接正5V直流电源，用于USB升级时USB接口的输入电源；第12引脚分别接正3.3V直流电源和第八电容C8的一端，第八电容C8的另一端接地。

进一步，主控芯片的第49引脚连接12MHz时钟电路，控制芯片提供的方波占空比，实现定时器功能，控制PWM输出。

进一步，主控芯片的第9引脚连接一RC复位电路。

进一步，主控芯片的第1引脚连接一继电器电路，继电器输出口可外接声音报警器，可在灯珠颜色变化同时发出提示音。

进一步，主控芯片的第1引脚接IO输出单元电路，第80引脚接IO输入单元电路。

本实用新型通过简单的三极管控制mos管导通，实现控制RGB中不同基本颜色灯珠开关，通过改变pwm参数达到调节RGB中不同基本颜色灯珠的电流，从而组合改变灯光的颜色，通过简单的485通信协议改变PWM的参数，从而用通信报文直接改变灯光亮暗，颜色；这种控制方式简单实用，成本低廉，适用于多种灯光控制场合。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的完整的电路原理图；由于本原理图较大，故需分解为以下各局部电路示意图进行详细展示；

图2为其中的主控芯片IC4及其引脚的示意图；

图3为与IC4的第53至58引脚相连接的局部电路示意图；

图4为与IC4的第27、28、29、30、33、34引脚相连接的局部电路示意图；

图5为与IC4的第63至69和第72至76引脚相连接的局部电路示意图；

图6为与IC4的第47和52引脚相连接的局部电路示意图；

图7为与IC4的第16和17及35至38引脚相连接的局部电路示意图；

图8为与IC4的第9和49引脚相连接的局部电路示意图；

图9为与IC4的第1、79和80引脚相连接的局部电路示意图；

图10为电源电路原理图；

图11为去耦电容电路原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

图1为本实用新型的完整的电路原理图；由于本原理图较大，为了更清晰展现，本文将图1的大图分解为各个局部电路示意图；

如图2所示，主控芯片IC4采用型号为PIC18F87J50的芯片；从图中可见，主控芯片IC4的第24引脚经第二十电阻接正3.3V直流电源；第26、11、31、51、70引脚接地；第25、32、48、71引脚接正3.3V直流电源；第23引脚接正5V直流电源(+5VBUS)，用于USB升级时USB接口的输入电源；第12引脚分别接正3.3V直流电源和第八电容C8的一端，第八电容C8的另一端接地；

如图3所示，主控芯片IC4的第53至58引脚各接一路按键输入单元电路，经第三接线端子排J3接触控按键，支持12V低电平输入。通过触控按键的按钮控制灯光颜色的改变和灯珠的通断。以第53引脚所接按键输入单元电路为例，包括一按键三极管Q21及其上拉电阻R57、两个分压电阻(R59、R61)组成的按键分压电路，按键分压电路一端接第三接线端子排J3的一个接线端，另一端接正12V直流电源，按键分压电路两分压电阻之间接按键三极管Q21的基极B，按键三极管Q21的发射极E接地，集电极C与上拉电阻R57一端及主控芯片的第53引脚连接，按键上拉电阻R57的另一端接正3.3V直流电源。

如图4所示，主控芯片IC4的第27、28、29、30、33、34引脚各连接一路灯控单元电路，将这些引脚定义为灯控引脚，每路灯控单元电路基于通过控制灯泡控制灯控三极管从而控制灯控mos管通断实现对所连接的一个LED灯珠亮灭的控制；以第28引脚所连接的灯控单元电路为例，其中包括由两个分压电阻(R62、R63)组成的灯控第一分压电路、灯控电阻R29、由两个分压电阻(R25、R27)组成的灯控第二分压电路，以及灯控三极管Q6和灯控MOS管Q4；灯控第一分压电路两端分别接正3.3V直流电源和地，其两分压电阻之间分别连接第28引脚(灯控引脚)和灯控电阻R29的一端，灯控电阻R29的另一端接灯控三极管Q6的基极B，灯控三极管Q6的发射极E接地，集电极C接灯控第二分压电路的两分压电阻之间，灯控第二分压电路的一端接正12V直流电源，另一端接灯控MOS管Q4的栅极，灯控MOS管的源极接地，漏极接一LED灯；

每路灯控单元电路，利用单片机的定时器PWM输出控制LED灯珠的亮暗程度，通过对对占空比调节，控制输出电流的改变。由于PWM信号频率很高，我们无法通过肉眼观察到每一个周期LED灯亮灭的变化，这样形成平均电压。平均电压决定了平衡电流，从而改变RGB三色灯珠的亮暗程度，实现不同颜色额的调节。

红蓝绿三种灯珠分别接到灯控引脚，灯控引脚的平均电压的输出控制灯控三极管(Q6、Q7、Q10、Q11、Q14、Q15)的导通和关闭改变灯控MOS管(Q4、Q5、Q8、Q9、Q12、Q13)的电流大小，控制LED灯珠的亮暗程度；本电路板采用六路输出形式，可以实现对两组RGB灯带的控制。

图5所示为与主控芯片IC4的第63至69和第72至76引脚相连接的局部电路示意图，这些引脚连接的拨码开关，可实现对控制板多种预设颜色的改变。

图6为与主控芯片IC4的第47和52引脚相连接的局部电路示意图；J8是主控芯片IC4的烧写接口座子，用于连接烧写器；第47引脚是数据线，第52引脚是时钟线，用于和烧写器器通信和数据传输。

图7为与主控芯片IC4的第16和17及35、36、37、38引脚相连接的局部电路示意图；

IC2为RS485接口芯片，采用MAX3485，10Mbps，具有摆率限制的RS-485/RS-422收发器，IC3为SP0503BAHT是ESD保护芯片；通信模块的集成，使得RGB灯珠灯光颜色可以直接通过中控发送报文的方式控制，实现服务器控制灯光效果。

主控芯片的第35至38引脚分别连接MAX3485芯片的第2、3、4、1引脚；MAX3485芯片的第5引脚接地，第8引脚接正3.3V直流电源，第6、7引脚分别接第一SP0503BAHT芯片(IC3)的第3、2引脚，第一SP0503BAHT芯片(IC3)的第1引脚接地；

主控芯片的第16、17引脚与第二SP0503BAHT芯片(IC5)和USB接线端共同组成与USB通信的电路，第二SP0503BAHT芯片(IC5)为USB通信提供电压保护。

图8为与主控芯片IC4的第9和49引脚相连接的局部电路示意图；其中，第49引脚连接的是12MHz时钟电路，控制芯片提供的方波占空比，实现定时器功能，控制PWM输出；

第9引脚连接一RC复位电路；

图9为主控芯片IC4的第1、79和80引脚相连接的局部电路示意图；其中，主控芯片IC4的第1引脚连接一继电器电路，继电器输出口可外接声音报警器，可在灯珠颜色变化同时发出提示音；

第1引脚接IO输出单元电路，第80引脚接IO输入单元电路，IC1：SP0503BAHT是ESD保护芯片，扩展IO输入电路，为其他控制多路灯光的分段开关设计。IO输出单元电路采用三极管的升压电路，支持12V电压输出。

图10为配套的电源电路，包括12V输入电路和DCDC降压电路，E1和C6为滤波电容，TVS1为单向过压保护稳压管，P1为DCDC电源芯片LM2576-ADJ，将12V电压转换成3.3V电压给系统提供正3.3V直流电源；图11为去耦电容电路，用于给主控芯片IC4电源滤波，以降低工作时主控芯片IC4的电源纹波。

本实施例的工作原理：在该开关型电路中包含起调节作用的调整管(三极管)，在运行中三极管工作在开关状态。场效应管(MOS管)的漏极电连接一稳压电源，源极电连接一LED供电电源，PWM比较器用以比较误差电压信号和三角波信号，生成第一方波信号；第一补偿电路用以产生与第一方波信号同频的具有设定占空比的第二方波信号，通过逻辑与，或者逻辑或电路连接至PWM比较器输出端，调制生成第三方波信号，控制场效应管的通断，实现对RGB灯珠的亮度调节。该方法节省元器件成本以及PCB成本，另外减少了消耗的补偿电阻上的功耗，可使得整体功耗下降。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.RGB三色LED灯的灯光控制电路，其特征在于，包括采用型号为PIC18F87J50的主控芯片(IC4)，主控芯片的第27、28、29、30、33、34引脚各连接一路灯控单元电路，将这些引脚定义为灯控引脚，每路灯控单元电路包括由两个分压电阻组成的灯控第一分压电路、灯控电阻、由两个分压电阻组成的灯控第二分压电路，以及灯控三极管和灯控MOS管；灯控第一分压电路两端分别接正3.3V直流电源和地，灯控第一分压电路的两个分压电阻之间分别连接灯控引脚和灯控电阻的一端，灯控电阻的另一端接灯控三极管的基极B，灯控三极管的发射极接地，集电极接灯控第二分压电路的两个分压电阻之间，灯控第二分压电路的一端接正12V直流电源，另一端接灯控MOS管的栅极，灯控MOS管的源极接地，漏极接一LED灯。

2.根据权利要求1所述的RGB三色LED灯的灯光控制电路，其特征在于，还包括一MAX3485芯片，主控芯片的第35至38引脚分别连接MAX3485芯片的第2、3、4、1引脚；MAX3485芯片的第5引脚接地，第8引脚接正3.3V直流电源，第6、7引脚分别接第一SP0503BAHT芯片(IC3)的第3、2引脚，第一SP0503BAHT芯片(IC3)的第1引脚接地。

3.根据权利要求2所述的RGB三色LED灯的灯光控制电路，其特征在于，还包括第二SP0503BAHT芯片(IC5)，主控芯片的第16、17引脚与第二SP0503BAHT芯片(IC5)和USB接线端共同组成与USB通信的电路，第二SP0503BAHT芯片(IC5)为USB通信提供电压保护。

4.根据权利要求1所述的RGB三色LED灯的灯光控制电路，其特征在于，主控芯片的第53至58引脚各接一路按键输入单元电路，每路按键输入单元电路包括一按键三极管及其上拉电阻、两个分压电阻组成的按键分压电路，按键分压电路一端接第三接线端子排的一个接线端，另一端接正12V直流电源，按键分压电路两分压电阻之间接按键三极管的基极B，按键三极管的发射极E接地，集电极与上拉电阻一端及主控芯片的相应引脚连接，按键上拉电阻的另一端接正3.3V直流电源。

5.根据权利要求1所述的RGB三色LED灯的灯光控制电路，其特征在于，主控芯片的第24引脚经第二十电阻接正3.3V直流电源；第26、11、31、51、70引脚接地；第25、32、48、71引脚接正3.3V直流电源；第23引脚接正5V直流电源(+5VBUS)，用于USB升级时USB接口的输入电源；第12引脚分别接正3.3V直流电源和第八电容C8的一端，第八电容C8的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的RGB三色LED灯的灯光控制电路，其特征在于，主控芯片的第49引脚连接12MHz时钟电路，控制芯片提供的方波占空比，实现定时器功能，控制PWM输出。

7.根据权利要求1所述的RGB三色LED灯的灯光控制电路，其特征在于，主控芯片的第9引脚连接一RC复位电路。

8.根据权利要求1所述的RGB三色LED灯的灯光控制电路，其特征在于，主控芯片的第1引脚连接一继电器电路，继电器输出口可外接声音报警器，可在灯珠颜色变化同时发出提示音。

9.根据权利要求1所述的RGB三色LED灯的灯光控制电路，其特征在于，主控芯片的第1引脚接IO输出单元电路，第80引脚接IO输入单元电路。

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