一種用于驅(qū)動(dòng)電子蠟燭燈的電路模塊的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于驅(qū)動(dòng)電子蠟燭燈的電路模塊，所述電路模塊內(nèi)包括狀態(tài)機(jī)，狀態(tài)機(jī)的輸入端與使能解碼模塊的輸出端連接，狀態(tài)機(jī)的時(shí)鐘端與時(shí)鐘模塊連接，狀態(tài)機(jī)的輸出端與邏輯生成模塊的輸入端連接，邏輯生成模塊的輸出端與升壓模塊和驅(qū)動(dòng)模塊連接，電路模塊包括6個(gè)管腳，所述6個(gè)管腳為晶振正極、晶振負(fù)極、系統(tǒng)地、指令輸入端、電源輸入端和LED驅(qū)動(dòng)輸出端，其中LED驅(qū)動(dòng)輸出端與驅(qū)動(dòng)模塊輸出端連接，晶振正極和晶振負(fù)極均與時(shí)鐘模塊連接，指令輸入端與使能解碼模塊的輸入端連接。本實(shí)用新型集成了全部遙控信號(hào)解碼、邏輯控制、升壓以及LED驅(qū)動(dòng)功能，不但方案的成本更低，而且外圍應(yīng)用電路和物料維護(hù)都極其簡(jiǎn)化。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種用于驅(qū)動(dòng)電子蠟燭燈的電路模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于集成電路領(lǐng)域，具體涉及一種采用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的用于驅(qū)動(dòng)電子 蠟燭燈的電路模塊。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子蠟燭燈是利用電池供電、LED燈珠為光源、控制電路控制LED燈的點(diǎn)亮與閃爍 方式以模擬出蠟燭效果的一種電子產(chǎn)品。通常電子蠟燭燈包含由圖1所組成的幾個(gè)部分，各 部分的用途分別為：
[0003] -遙控器:用來(lái)遙控電子蠟燭燈的狀態(tài)，采用紅外技術(shù)；
[0004] 一電池(組）：系統(tǒng)供電源；
[0005] -紅外接收:接收由遙控器端發(fā)送過(guò)來(lái)的紅外線(xiàn)指令信號(hào)，以支持紅外遙控的功 能；
[0006] - MCU:核心控制器，對(duì)紅外指令信號(hào)進(jìn)行解碼、并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，以控制 LED燈的狀態(tài)；
[0007] -電源管理：給MCU和LED燈珠提供穩(wěn)定的工作電源。通常電子蠟燭燈由1~2節(jié)干 電池供電，而MCU的工作電壓多為3.3V或5V，點(diǎn)亮LED燈珠的電壓一般也要求在3.3V以上，因 此該電源管理單元是一個(gè)直流升壓轉(zhuǎn)換單元。
[0008] -光源：即LED燈珠。
[0009] 因?yàn)槭褂昧薓CU，故這種方案也稱(chēng)為MCU方案，而采用專(zhuān)用芯片的方案就稱(chēng)為專(zhuān)用 芯片方案。MCU方案的好處是：因?yàn)镸CU是可編程的部件，所以可以根據(jù)應(yīng)用需求的變化靈活 地進(jìn)行編程，具有更好的適應(yīng)性。
[0010]但MCU方案也存在很多缺點(diǎn)，主要包括：
[0011] 1.成本高;M⑶相對(duì)于專(zhuān)用芯片，是相對(duì)復(fù)雜的器件，比專(zhuān)用芯片的成本高；
[0012] 2.待機(jī)功耗大:MCU的待機(jī)功耗至少是專(zhuān)用芯片的10倍以上。
[0013] 3.可靠性隱患:MCU-般需燒入代碼，增加可靠性方面的影響因素，如代碼錯(cuò)亂，代 碼存在BUG，等等。
[0014] 4.還需要配套專(zhuān)用的升壓芯片，系統(tǒng)電路復(fù)雜。因?yàn)橐獫M(mǎn)足單節(jié)干電池（0.9~ 1.5V)供電的應(yīng)用，而MCU尤其是白光LED燈珠，需要的電壓必須超過(guò)3V，所以必須將干電池 電壓升壓至3V以上。MCU-般沒(méi)有此類(lèi)功能，所以必須另外配置升壓芯片。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0015] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的用于驅(qū)動(dòng)電子蠟燭燈的電 路模塊，該電路模塊的功能更加完善，成本更低。
[0016] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：一種用于驅(qū)動(dòng)電子蠟燭燈的電 路模塊，其特征在于所述電路模塊內(nèi)包括狀態(tài)機(jī)，所述狀態(tài)機(jī)的輸入端與使能解碼模塊的 輸出端連接，所述狀態(tài)機(jī)的時(shí)鐘端與時(shí)鐘模塊連接，所述狀態(tài)機(jī)的輸出端與邏輯生成模塊 的輸入端連接，所述邏輯生成模塊的輸出端與升壓模塊和驅(qū)動(dòng)模塊連接，所述電路模塊包 括6個(gè)管腳，所述6個(gè)管腳為晶振正極、晶振負(fù)極、系統(tǒng)地、指令輸入端、電源輸入端和LED驅(qū) 動(dòng)輸出端，其中LED驅(qū)動(dòng)輸出端與驅(qū)動(dòng)模塊輸出端連接，晶振正極和晶振負(fù)極均與時(shí)鐘模塊 連接，指令輸入端與使能解碼模塊的輸入端連接。
[0017] 根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，所述指令輸入端接紅外接收器，所述電源輸入端 和系統(tǒng)地連接電池正極和電池負(fù)極，LED驅(qū)動(dòng)輸出端連接LED正極，LED負(fù)極接地，晶振正極 和晶振負(fù)極連接晶振。
[0018] 本實(shí)用新型集成了全部遙控信號(hào)解碼、邏輯控制、升壓以及LED驅(qū)動(dòng)功能，是功能 完善的單芯片方案，不但方案的成本更低，而且外圍應(yīng)用電路和物料維護(hù)都極其簡(jiǎn)化。
[0019] 其他的優(yōu)點(diǎn)還包括了 ：
[0020] 1.待機(jī)功耗低，可達(dá)到MCU方案的1/10水平；
[0021 ] 2.專(zhuān)用的邏輯控制，可靠性隱患低。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1示出了現(xiàn)有電子蠟燭燈的電路框圖。
[0023] 圖2示出了本實(shí)用新型的電路模塊的引腳定義。
[0024] 圖3示出了采用本實(shí)用新型的電子蠟燭燈的電路框圖。
[0025]圖4示出了本實(shí)用新型的內(nèi)部框圖。
[0026]圖5示出了本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的電子蠟燭燈實(shí)際應(yīng)用電路圖。
[0027] 圖6示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的使能解碼模塊的電路圖。
[0028] 圖7示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的時(shí)鐘模塊的電路圖。
[0029] 圖8示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的狀態(tài)機(jī)的電路圖。
[0030] 圖9示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的邏輯生成模塊的電路圖。
[0031 ]圖10示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的升壓模塊的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面詳細(xì)結(jié)合附圖描述本實(shí)用新型的工作原理。
[0033] 圖2示出了本實(shí)用新型的電路模塊的引腳定義。
[0034] 圖3為根據(jù)本實(shí)用新型的電子蠟燭燈的電路框圖，用于驅(qū)動(dòng)電子蠟燭燈的電路模 塊連接紅外接收器、LED光源和電池。
[0035] 如圖4所示，一種用于驅(qū)動(dòng)電子蠟燭燈的電路模塊，其特征在于所述電路模塊內(nèi)包 括狀態(tài)機(jī)，所述狀態(tài)機(jī)的輸入端與使能解碼模塊的輸出端連接，所述狀態(tài)機(jī)的時(shí)鐘端與時(shí) 鐘模塊連接，所述狀態(tài)機(jī)的輸出端與邏輯生成模塊的輸入端連接，所述邏輯生成模塊的輸 出端與升壓模塊和驅(qū)動(dòng)模塊連接，所述電路模塊包括6個(gè)管腳，所述6個(gè)管腳為晶振正極X+、 晶振負(fù)極X-、系統(tǒng)地GND、指令輸入端⑶、電源輸入端VIN和LED驅(qū)動(dòng)輸出端DRV，其中LED驅(qū)動(dòng) 輸出端DRV與驅(qū)動(dòng)模塊輸出端連接，晶振正極X+和晶振負(fù)極X-均與時(shí)鐘模塊連接，指令輸入 端CD與使能解碼模塊的輸入端連接。
[0036] 紅外遙控接收端接收來(lái)自遙控器的紅外信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字碼;本實(shí)用新型的 用于驅(qū)動(dòng)電子蠟燭燈的電路模塊將遙控碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的指令，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的LED驅(qū)動(dòng)控 制信號(hào)，這些控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)所需要的LED點(diǎn)亮效果。
[0037] 圖5示出了本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的電子蠟燭燈實(shí)際應(yīng)用電路圖。所述用于驅(qū)動(dòng)電子蠟 燭燈的電路模塊的指令輸入端接紅外接收器，電源輸入端和系統(tǒng)地連接電池正極和電池負(fù) 極，LED驅(qū)動(dòng)輸出端連接LED正極，LED負(fù)極接地，晶振正極和晶振負(fù)極連接晶振。
[0038] 圖6示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的使能解碼模塊的電路圖。圖6給出"0N"指令解碼 的一個(gè)實(shí)例，將BO~B6各位用反相器產(chǎn)生各自的反邏輯，然后再用8輸入1輸出與邏輯門(mén)即 可實(shí)現(xiàn)。其他指令的解碼可依法實(shí)現(xiàn)。
[0039] 圖7示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的時(shí)鐘模塊的電路圖。因?yàn)閷?duì)時(shí)鐘精度有要求(6 小時(shí)內(nèi)允許時(shí)鐘誤差〈1秒），故選用石英晶振構(gòu)成時(shí)鐘信號(hào)，是用石英晶振構(gòu)成時(shí)鐘信號(hào)的 一個(gè)實(shí)例，D型觸發(fā)器用來(lái)給時(shí)鐘信號(hào)整形和分頻。如圖7,所述時(shí)鐘模塊包括一振蕩器，該 振蕩器包括第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql和第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2，第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極接地，第一場(chǎng)效應(yīng) 管Ql的漏極接第一電阻Rl的一端，第一電阻Rl的另一端接晶振負(fù)極X -，第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql的 漏極還和第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極連接，第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極接正電源，第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql 的柵極以及第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極連接，并與晶振正極X+連接，第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏極和 柵極之間連接有第二電阻R2,第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏極還連接D型觸發(fā)器的時(shí)鐘端，D型觸發(fā) 器的輸出端為時(shí)鐘模塊的輸出端。
[0040] 狀態(tài)機(jī)可以由一個(gè)2位寄存器"STATE[ 1-0 ]"產(chǎn)生，寄存器數(shù)值代表的狀態(tài)如下表： Luwzj 團(tuán)8不m j奪頭州朋坐一頭她
兒?團(tuán)。如團(tuán)，該機(jī)忍個(gè)兒'&估弟一u坐 觸發(fā)器和第二D型觸發(fā)器，第一 D型觸發(fā)器的輸入端與使能解碼模塊輸出端連接，第二D型觸 發(fā)器的輸入端通過(guò)非門(mén)與使能解碼模塊輸出端連接，第一 D型觸發(fā)器的時(shí)鐘端和第二D型觸 發(fā)器的時(shí)鐘端與時(shí)鐘模塊的輸出端連接，第一 D型觸發(fā)器和第二D型觸發(fā)器的輸出端為該狀 態(tài)機(jī)的輸出端。系統(tǒng)初次上電時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)RST將初始狀態(tài)清零，狀態(tài)機(jī)處于OFF狀態(tài)。 當(dāng)解碼器解除一條有效編碼時(shí)，向狀態(tài)機(jī)發(fā)出一個(gè)CHANGE信號(hào)，由狀態(tài)機(jī)輸出端輸出，OFF 指令和ON指令被視為特殊指令，直接接第一 D型觸發(fā)器和第二D型觸發(fā)器的復(fù)位端R和置位 端S，分別將狀態(tài)機(jī)復(fù)位和置全位。狀態(tài)機(jī)的OFF指令和ON指令來(lái)自于解碼器的解碼結(jié)果。當(dāng) 解碼器解譯到來(lái)自紅外遙控器的ON或OFF指令后，發(fā)送OFF或ON指令給狀態(tài)機(jī)。
[0043] 邏輯控制部分可依需要而各自設(shè)計(jì)。圖9是本實(shí)用新型邏輯控制的一個(gè)實(shí)例。用時(shí) 鐘信號(hào)來(lái)控制升壓電路工作和暫停狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)電子蠟燭慢閃、中閃以及快閃的功能。圖9 中的芯片是傳輸門(mén)，這是一個(gè)常用的邏輯控制單元，一般用一個(gè)P型MOS管和一個(gè)N型MOS管 組成，也可以用二選一的邏輯單元實(shí)現(xiàn)。即所述邏輯生成模塊包括三個(gè)傳輸門(mén)，每個(gè)傳輸門(mén) 的兩個(gè)輸入端分別與時(shí)鐘模塊的兩個(gè)輸出端(一個(gè)表不點(diǎn)亮的時(shí)鐘輸出端，另一個(gè)是表不 熄滅的時(shí)鐘輸出端)連接，所述傳輸門(mén)的輸出端則為邏輯生成模塊的輸出端。
[0044] 升壓模塊可以采用最常見(jiàn)的基于HVM比較架構(gòu)的BOOST電路，圖10是一個(gè)實(shí)例。所 述升壓模塊包括場(chǎng)效應(yīng)管，所述場(chǎng)效應(yīng)管的源極和柵極分別連接驅(qū)動(dòng)電路，所述場(chǎng)效應(yīng)管 的漏極依次連接電感U第一電阻Rl后與電源輸入端連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與二極管 CRl的正極連接，二極管CRl的負(fù)極通過(guò)電容C、第二電阻R c后與所述場(chǎng)效應(yīng)管的源極連接， 所述二極管CRl的負(fù)極通過(guò)第三電阻R與所述場(chǎng)效應(yīng)管的源極連接。圖中VI代表升壓模塊的 輸入電壓，對(duì)于本產(chǎn)品具體而言，就是來(lái)自電池的電壓。
[0045] 本實(shí)用新型內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括使能解碼模塊、狀態(tài)機(jī)、邏輯生成模塊、升壓模塊、驅(qū)動(dòng) 模塊和時(shí)鐘模塊。其中解碼模塊用于芯片使能和翻譯來(lái)自紅外接收端口的紅外遙控指令信 號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。其中用做使能芯片的功能是為節(jié)省自身功耗而特別設(shè)定的。當(dāng)狀態(tài)機(jī) 處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，如果在一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接收到任何遙控信號(hào)，則狀態(tài)機(jī)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入關(guān)機(jī) 狀態(tài)(相當(dāng)于芯片被禁止工作），以最大程度節(jié)省功耗，而當(dāng)有信號(hào)傳入時(shí)，自動(dòng)先將芯片被 使能。狀態(tài)機(jī)是本芯片的核心部分。時(shí)鐘模塊與外接的高精度晶振一起產(chǎn)生高精度的時(shí)鐘 信號(hào)，以便實(shí)現(xiàn)定時(shí)開(kāi)關(guān)、不同時(shí)長(zhǎng)閃爍等功能，它由振蕩電路和分頻電路構(gòu)成，當(dāng)接入頻 率為32768Hz的晶振時(shí)，經(jīng)過(guò)15次分頻后可獲得準(zhǔn)確的Is時(shí)鐘信號(hào)，并據(jù)此產(chǎn)生1小時(shí)時(shí)鐘 信號(hào)。邏輯生成模塊則將遙控指令對(duì)應(yīng)的動(dòng)作轉(zhuǎn)換成控制輸出驅(qū)動(dòng)端的控制信號(hào)。升壓模 塊將電池電壓上升至驅(qū)動(dòng)LED光源所需的電壓，它是一款典型的PFM工作模式的真關(guān)斷同步 升壓電路，雖然驅(qū)動(dòng)能力不高，僅50mA左右，在不工作時(shí)將輸入和輸出完全斷開(kāi)，避免出現(xiàn) 漏電流。驅(qū)動(dòng)模塊則最終完成對(duì)LED燈源的驅(qū)動(dòng)，其設(shè)定的驅(qū)動(dòng)電流為20mA+/-5%，應(yīng)用時(shí) 外部不再需要連接任何元器件。
[0046] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能 認(rèn)定本實(shí)用新型具體實(shí)施只局限于上述這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng) 視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于驅(qū)動(dòng)電子蠟燭燈的電路模塊，其特征在于所述電路模塊內(nèi)包括狀態(tài)機(jī)，所 述狀態(tài)機(jī)的輸入端與使能解碼模塊的輸出端連接，所述狀態(tài)機(jī)的時(shí)鐘端與時(shí)鐘模塊連接， 所述狀態(tài)機(jī)的輸出端與邏輯生成模塊的輸入端連接，所述邏輯生成模塊的輸出端與升壓模 塊和驅(qū)動(dòng)模塊連接，所述電路模塊包括6個(gè)管腳，所述6個(gè)管腳為晶振正極、晶振負(fù)極、系統(tǒng) 地、指令輸入端、電源輸入端和LED驅(qū)動(dòng)輸出端，其中LED驅(qū)動(dòng)輸出端與驅(qū)動(dòng)模塊輸出端連 接，晶振正極和晶振負(fù)極均與時(shí)鐘模塊連接，指令輸入端與使能解碼模塊的輸入端連接。2. 如權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)電子蠟燭燈的電路模塊，其特征在于所述指令輸入端 接紅外接收器，所述電源輸入端和系統(tǒng)地連接電池正極和電池負(fù)極，LED驅(qū)動(dòng)輸出端連接 LED正極，LED負(fù)極接地，晶振正極和晶振負(fù)極連接晶振。3. 如權(quán)利要求2所述的用于驅(qū)動(dòng)電子蠟燭燈的電路模塊，其特征在于該狀態(tài)機(jī)包括第 一 D型觸發(fā)器和第二D型觸發(fā)器，第一 D型觸發(fā)器的輸入端與使能解碼模塊輸出端連接，第二 D型觸發(fā)器的輸入端通過(guò)非門(mén)與使能解碼模塊輸出端連接，第一 D型觸發(fā)器的時(shí)鐘端和第二 D型觸發(fā)器的時(shí)鐘端與時(shí)鐘模塊的輸出端連接，第一 D型觸發(fā)器和第二D型觸發(fā)器的輸出端 為該狀態(tài)機(jī)的輸出端。4. 如權(quán)利要求2所述的用于驅(qū)動(dòng)電子蠟燭燈的電路模塊，其特征在于，所述升壓模塊包 括場(chǎng)效應(yīng)管，所述場(chǎng)效應(yīng)管的源極和柵極分別連接驅(qū)動(dòng)電路，所述場(chǎng)效應(yīng)管的漏極依次連 接電感、第一電阻后與電源輸入端連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與二極管的正極連接，二極管 的負(fù)極通過(guò)電容、第二電阻后與所述場(chǎng)效應(yīng)管的源極連接，所述二極管的負(fù)極通過(guò)第三電 阻與所述場(chǎng)效應(yīng)管的源極連接。
【文檔編號(hào)】H05B33/08GK205546092SQ201620307561
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】張益銘, 談毅平
【申請(qǐng)人】上海芯強(qiáng)微電子股份有限公司