声控led电路的制作方法
声控led电路的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电路设计领域，尤其涉及声控LED(Light Emitting D1de)电路。【【背景技术】】
[0002]根据市场调查，声控LED很受欢迎，可以替代目前家用普通灯泡。家用普通灯泡依靠机械开关来控制点亮和关灯。而声控LED更加方便，例如黑暗中无需摸索机械开关，直接通过特定的声音来进行控制。另外声控LED还可以实现变换颜色，和调节亮度的效果，这些传统的家用普通灯泡无法做到。一方面要实现方便控制LED的功能(例如关断、启动、亮度调节、间歇式闪烁等)，另一方面，希望系统的供电效率高。
[0003]有必要提出一种高效率的声控LED电路。
【
【发明内容】
】
[0004]本发明的目的之一在于提供一种声控LED电路，其具有较高的供电效率。
[0005]为实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供一种声控LED电路，其包括:整流电路，其将交流电整流成直流电;第一开关;变压器，其包括有主级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，所述主级绕组的第一端与所述整流电路的输出端相连，所述主级绕组的第二端通过所述第一开关与接地端相连;第一电压调整电路，其连接于第一次级绕组的第一端和第二端之间，用于得到稳定的第一直流电压;第二电压调整电路，其连接于第二次级绕组的第一端和第二端之间，用于得到稳定的第二直流电压;LED支路，其包括有依次串联于第一直流电压和接地端之间的一个或多个LED、第二开关和检测电阻，所述检测电测的与第二开关相连的一端提供反馈电压;麦克风，用于采集音频信号;微控制器，基于所述麦克风采集的音频信号输出灯光控制信号;LED控制器，接收所述微控制器输出的灯光控制信号和所述反馈电压，并输出第一控制信号给所述第一开关以控制第一开关不断的导通或关断，输出第二控制信号给第二开关以控制第二开关不断的导通或关断，其中麦克风、微控制器和LED控制器由第二直流电压供电。
[0006]进一步的，所述LED控制器基于所述灯光控制信号输出第二控制信号以控制第二开关导通或截止，在第二开关导通时，所述LED控制器基于所述反馈电压和预定参考电压调整第一控制信号的占空比以控制第一开关不断的导通或关断，最终使得所述反馈电压等于预定参考电压。
[0007]进一步的，在第二开关截止时，所述LED控制器输出预定占空比的第一控制信号以控制第一开关不断的导通或关断。
[0008]进一步的，所述LED控制器包括解码器、误差放大器和脉宽调制器，所述解码器接收所述灯光控制信号，基于所述灯光控制信号输出第二控制信号，所述误差放大器的第一输入端连接所述预定参考电压，第二输入端有选择的连接至所述反馈电压或预定比较电压，在第二控制信号为有效时，其控制第二开关导通，在第二控制信号为无效时，其控制第二开关截止，同时在第二控制信号为有效时将所述反馈电压连接至所述误差放大器的第二输入端，在第二控制信号为无效时将所述预定比较电压连接至所述误差放大器的第二输入端，所述脉宽调制器基于所述误差放大器输出的误差放大信号输出第一控制信号。
[0009]进一步的，所述LED控制器还包括参考电压产生电路，其包括并联于第二直流电压和参考电压输出端之间的第一电流源、第二电流源、第三电流源，以及串联于参考电压输出端和接地端之间的第二电阻，其中所述参考电压产生电路还包括分别与第二电流源和第三电流源串联第三开关和第四开关，所述解码器还基于所述灯光控制信号输出第三控制信号以控制第三开关，输出第四控制信号以控制第四开关，从而改变所述预定参考电压的值。
[0010]进一步的，所述LED控制器还包括比较电压产生电路，其包括并联于第二直流电压和接地端之间的第三电阻和第四电阻，第三电阻和第四电阻之间的中间节点的电压就是所述预定比较电压。
[0011 ]进一步的，所述LED控制器还包括第五开关、第六开关和反相器，第五开关连接于所述反馈电压和所述误差放大器的第二输入端之间，第六开关连接于所述预定比较电压和所述误差放大器的第二输入端之间，所述解码器输出的第一控制信号直接与第五开关的控制端相连，通过所述反相器与第六开关的控制端相连。
[0012]进一步的，所述整流电路包括整流桥和串联于所述整流桥的两个输出端之间的第一电感和第一电容，其中第一电感和第一电容的中间节点为所述整流电路的输出端，第一电压调整电路包括串联于第一次级绕组的第一端和第二端之间第一二极管和第二电容，第一二极管和第二电容的中间节点为所述第一电压调整电路的输出端;第二电压调整电路包括串联于第二次级绕组的第一端和第二端之间第二二极管和第三电容，第二二极管和第三电容的中间节点为所述第二电压调整电路的输出端。
[0013]进一步的，第一次级绕组和第二次级绕组的线圈匝数比为N.VL/Vs，其中N为串联LED的数目，VL为LED导通电压，Vs为麦克风、微处理器、LED控制器的最低工作电压。
[0014]与现有技术相比，本发明中的声控LED电路，通过调整所述变压器的第一次级绕组和第二次级绕组之间的线圈匝数比，从而实现较高的供电效率。
【【附图说明】】
[0015]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
[0016]图1为本发明中的声控LED电路在一个实施例中的电路不意图；
[0017]图2为图1中的LED控制器在一个实施例中的电路示意图。
【【具体实施方式】】
[0018]本发明的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本发明技术方案的运作。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明则可能仍可实现。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。换句话说，为避免混淆本发明的目的，由于熟知的方法和程序已经容易理解，因此它们并未被详细描述。
[0019]此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0020]图1为本发明中的声控LED电路100在一个实施例中的电路示意图。如图1所示的，所述声控LED电路100包括整流电路110、第一开关K1、第二开关K2、检测电阻R1、多个LED、变压器120、第一电压调整电路130、第二电压调整电路140、麦克风150、微控制器160和LED控制器170。
[0021]所述整流电路110将交流电整流成直流电。在一个实施例中，所述整流电路110包括整流桥和串联于所述整流的两个输出端之间的第一电感L1和第一电容C1，其中第一电感L1和第一电容C1的中间节点为所述整流电路110的输出端。所述整流桥包括四个收尾相连的二极管，其两个输入端接入220V的交流电。所述整流电路110可以将220V的交流电整流成约300V的直流电压。
[0022]所述变压器120包括有主级绕组S1、第一次级绕组S2和第二次级绕组S3。所述主级绕组S1的第一端与所述整流电路110的输出端相连，所述主级绕组S1的第二端通过所述第一开关K 1与接地端相连。
[0023]第一电压调整电路130连接于第一次级绕组S2的第一端和第二端之间，用于得到稳定的第一直流电压VA。在一个实施例中，第一电压调整电路130包括串联于第一次级绕组S2的第一端和第二端之间第一二极管D1和第二电容C2，第一二极管D1和第二电容C2的中间节点为所述第一电压调整电路130的输出端。
[0024]第二电压调整电路140连接于第二次级绕组S3的第一端和第二端之间，用于得到稳定的第二直流电压VB。在一个实施例中，第二电压调整电路140包括串联于第二次级绕组S2的第一端和第二端之间第二二极管D2和第三电容C3，第二二极管D2和第三电容C3的中间节点为所述第二电压调整电路140的输出端。
[0025]一个或多个LED、第二开关K2和检测电阻R1依次串联于第一直流电压VA和接地端之间，它们可以被称之为LED支路，所述检测电测R1的与第二开关K2相连的一端提供反馈电压FB。
[0026]所述麦克风150、微控制器160和所述LED控制器170由第二直流电压VB供电。
[0027]所述麦克风150用于采集音频信号。所述微控制器160基于所述麦克风150采集的音频信号进行分析，如果匹配控制信号则输出相应的灯光控制信号CTRL给所述LED控制器170，以实现例如调节亮度、或关断LED、或者以一定模式闪烁等控制功能。
[0028]LED控制器170接收所述微控制器160输出的灯光控制信号CTRL和所述反馈电压FB，并输出第一控制信号给所述第一开关K1以控制第一开关K1导通或截止，输出第二控制信号0N给第二开关K2以控制第二开关K2导通或截止。
[0029]在所述微控制器160希望所述LED点亮时，则发送相应的灯光控制信号CTRL给所述LED控制器170。所述LED控制器170输出有效的第二控制信号0N给第二开关K2，以使得第二开关K2导通，同时根据所述反馈电压FB和预定参考电压来控制第一控制信号的占空比。LED控制器比较所述反馈电压FB与预定参考电压，如果所述反馈电压FB大于预定参考电压，则减小第一控制信号的占空比;反之，则增加第一控制信号的占空比。这样形成负反馈调节环路，当负反馈环路稳定时，反馈电压FB等于预定参考电压，这样就形成了对LED电流的控制，因此LED的电流被精确调整到等于预定参考电压除以第一电阻R1的电阻值。
[0030]在所述微控制器160希望所述LED关闭时，则发送相应的灯光控制信号CTRL给所述LED控制器170。所述LED控制器170输出无效的第二控制信号0N给第二开关K2，以使得第二开关K2截止，同时根据预定比较电压和预定参考电压来控制输出预定占空比的第一控制信号。这样，可以保证第二直流电压VB仍能够保持在预定范围内，给麦克风、微处理器、LED控制器供电。
[0031]在本发明中，变压器T1的第一次级绕组为多个LED(图中示意出了三个，LED1、LED2、LED3)提供驱动电压，变压器T1的第二次级绕组为麦克风MIC、微控制器MCU、LED控制器170提供电压，通过将第一次级绕组和第二次级绕组的线圈匝数比设置来优化为Μ⑶、MIC、LED控制器170的效率。例如驱动3个LED灯时，一般每个LED的导通电压为3V左右，则所需的LED驱动电压为9V，而MIC、M⑶、LED控制器最低供电电压为3V，则可以将第一次级绕组和第二次级绕组的线圈匝数比设置为3:1。如果第二次级绕组输出电压(此时指的是经过第二电压调整电路140后的电压)过高，则将浪费效率，比如线圈匝数比为3: 2，则第二次级绕组的输出电压(此时指的是经过第二电压调整电路140后的电压)为6V，MIC、M⑶、LED控制器的供电电压仅需3V，则6V-3V = 3V的电压差将只能通过线性调节器消耗，此时线性调节器消耗的功率为3V与MIC、MCU、LED控制器170电流之和的乘积。因此优选的，第一次级绕组和第二次级绕组的线圈匝数比为N.VL/Vs，其中N为LED串联的数目，VL为LED导通电压，Vs为MI C、MCU、LED控制器170的最低工作电压。
[0032]一般LED为主要发光器件，其消耗的能量比MIC、MCU、LED控制器消耗的能量多(SPLED消耗的电流比MIC、M⑶、LED控制器消耗的电流之和要多)，因此当LED被启动时，应该优先以LED支路控制作为环路控制依据，此时LED工作在其所需最低的能量状态。反之，如果此时以MIC、MCU、LED控制器满足最低工作电压来调整第一开关K1的占空比维持环路工作，同时为LED工作留有工作余地，则变压器T1的第一次级绕组为LED提供的电压可能过高，需要以线性方式调节额外电压降，这样损失的功率更多。
[0033]比较两者实现方式，如果额外留有余量的电压相同，假设为VC，则本发明优先以LED电流反馈作为环路调整依据，其额外损耗的功率为VC.1LED，其中VC为额外留有余量的电压，ILED为LED电流;而以MIC、M⑶、LED控制器170的工作电压为基准调整第一开关K1占空比的方式中，额外损耗的功率为VC.1B，其中VC为额外留有余量的电压，IB为MIC、MCU、LED控制器170的电流之和。一般ILED大于IB。随着设计技术进步和芯片制造工艺进步，长期趋势看，IB可能会被进一步减小。因此，在本发明中，优先以LED支路控制作为环路控制依据，SP优先通过反馈电压FB来调整所述第一开关K1的占空比。
[0034]在本发明实施方式中，当LED被控制关断时，K2被关断，此时检测电阻R1上电压降变为零，因此此时必须以第二直流电压VB为反馈控制信号来进行环路控制，来调节第一开关K1的占空比，以维持第二直流电压VB为MIC、MCU、LED控制器170中所需工作电压的最低值。
[0035]图2为图1中的LED控制器170在一个实施例中的电路示意图。所述LED控制器包括解码器171、误差放大器EA和脉宽调制器172。
[0036]所述解码器171接收所述灯光控制信号CTRL，基于所述灯光控制信号输出第二控制信号ON。所述误差放大器EA的第一输入端连接预定参考电压，第二输入端有选择的连接至所述反馈电压FB或预定比较电压V2。在第二控制信号ON为有效时，其控制第二开关K2导通，在第二控制信号ON为无效时，其控制第二开关K2截止。同时在第二控制信号ON为有效时将所述反馈电压FB连接至所述误差放大器EA的第二输入端，在第二控制信号ON为无效时将所述预定比较电压V2连接至所述误差放大器EA的第二输入端。所述脉宽调制器172基于所述误差放大器EA输出的误差放大信号EA0输出第一控制信号CK1。
[0037]如图2所示的，所述LED控制器170还包括参考电压产生电路173，其包括并联于第二直流电压VB和参考电压输出端VR之间的第一电流源11、第二电流源12、第三电流源13，以及串联于参考电压输出端VR和接地端之间的第二电阻Rr，其中所述参考电压产生电路173还包括分别与第二电流源12和第三电流源13串联第三开关K3和第四开关K4。所述解码器171还基于所述灯光控制信号CTRL输出第三控制信号D1以控制第三开关K3，输出第四控制信号D0以控制第四开关K4，从而改变所述预定参考电压VR的值。所述LED控制器170还包括比较电压产生电路174，其包括并联于第二直流电压VB和接地端之间的第三电阻Rfl和第四电阻Rf2，第三电阻Rfl和第四电阻Rf2之间的中间节点的电压就是所述预定比较电压。所述LED控制器170还包括第五开关KA1、第六开关KA2和反相器INV1，第 五开关KA1连接于所述反馈电压FB和所述误差放大器EA的第二输入端之间。第六开关KA2连接于所述预定比较电压和所述误差放大器EA的第二输入端之间。所述解码器171输出的第一控制信号0N直接与第五开关KA1的控制端相连，通过所述反相器INV1与第六开关KA2的控制端相连。
[0038]当第二控制信号0N为高电平时，第五开关KA1导通，第六开关KA2断开，此时反馈电压FB被选中连接到误差放大器EA的负输入端。误差放大器比较反馈电压FB和参考电压VR，产生误差放大信号，脉宽调制器(PWM)根据误差放大信号ΕΑ0来产生第一控制信号GK1来控制图1中第一开关K1的导通占空比。当反馈电压FB高于参考电压VR时，ΕΑ0信号下降，导致GK1的占空比下降，导致图1中第一直流电压VA下降，进一步导致LED电流减小，则反馈电压FB下降；当反馈电压FB低于参考电压VR时，ΕΑ0信号上升，导致GK1的占空比增加，导致图1中的第一直流电压VA增加，进一步导致LED电流增加，则反馈电压FB上升。因此形成负反馈，此负反馈稳定时，FB等于VR，从而形成对LED灯的电流控制，此时LED的电流等于VR/R1，其中VR为VR节点的电压值，R1为电阻R1的电阻值。
[0039]当第二控制信号0N为低电平时，第二直流电压VB经过分压电阻Rfl、Rf 2分压后的比较电压V2被连接到误差放大器EA的负输入端。当V2高于VR时，ΕΑ0电压下降，导致GK1的占空比下降，导致VB下降，进一步导致V2下降；当V2低于VR时，ΕΑ0电压上升，导致GK1信号的占空比增加，导致VB电压增加，进一步导致V2增加。因此形成负反馈，当负反馈稳定时，V2电压等于VR电压，形成对MIC、MCU、LED控制器170的供电电压(即第二直流电压)VB的控制。
[0040]本发明中的“连接”、“相连”或“相接”等表示电性连接的词语都表示电性的间接或直接连接。上述说明已经充分揭露了本发明的【具体实施方式】。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的【具体实施方式】所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述【具体实施方式】。
【主权项】
1.一种声控LED电路，其特征在于，其包括: 整流电路，其将交流电整流成直流电； 第一开关； 变压器，其包括有主级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，所述主级绕组的第一端与所述整流电路的输出端相连，所述主级绕组的第二端通过所述第一开关与接地端相连；第一电压调整电路，其连接于第一次级绕组的第一端和第二端之间，用于得到第一直流电压； 第二电压调整电路，其连接于第二次级绕组的第一端和第二端之间，用于得到第二直流电压； LED支路，其包括有依次串联于第一直流电压和接地端之间的一个或多个LED、第二开关和检测电阻，所述检测电测的与第二开关相连的一端提供反馈电压； 麦克风，用于采集音频信号； 微控制器，基于所述麦克风采集的音频信号输出灯光控制信号； LED控制器，接收所述微控制器输出的灯光控制信号和所述反馈电压，并输出第一控制信号给所述第一开关以控制第一开关不断的导通或关断，输出第二控制信号给第二开关以控制第二开关不断的导通或关断， 其中麦克风、微控制器和LED控制器由第二直流电压供电。2.根据权利要求1所述的声控LED电路，其特征在于:所述LED控制器基于所述灯光控制信号输出第二控制信号以控制第二开关导通或截止， 在第二开关导通时，所述LED控制器基于所述反馈电压和预定参考电压调整第一控制信号的占空比以控制第一开关不断的导通或关断，最终使得所述反馈电压等于预定参考电压。3.根据权利要求2所述的声控LED电路，其特征在于:在第二开关截止时，所述LED控制器输出预定占空比的第一控制信号以控制第一开关不断的导通或关断。4.根据权利要求2所述的声控LED电路，其特征在于:所述LED控制器包括解码器、误差放大器和脉宽调制器， 所述解码器接收所述灯光控制信号，基于所述灯光控制信号输出第二控制信号， 所述误差放大器的第一输入端连接所述预定参考电压，第二输入端有选择的连接至所述反馈电压或预定比较电压， 在第二控制信号为有效时，其控制第二开关导通，在第二控制信号为无效时，其控制第二开关截止， 同时在第二控制信号为有效时将所述反馈电压连接至所述误差放大器的第二输入端，在第二控制信号为无效时将所述预定比较电压连接至所述误差放大器的第二输入端， 所述脉宽调制器基于所述误差放大器输出的误差放大信号输出第一控制信号。5.根据权利要求4所述的声控LED电路，其特征在于: 所述LED控制器还包括参考电压产生电路，其包括并联于第二直流电压和参考电压输出端之间的第一电流源、第二电流源、第三电流源，以及串联于参考电压输出端和接地端之间的第二电阻，其中 所述参考电压产生电路还包括分别与第二电流源和第三电流源串联第三开关和第四开关， 所述解码器还基于所述灯光控制信号输出第三控制信号以控制第三开关，输出第四控制信号以控制第四开关，从而改变所述预定参考电压的值。6.根据权利要求4所述的声控LED电路，其特征在于: 所述LED控制器还包括比较电压产生电路，其包括并联于第二直流电压和接地端之间的第三电阻和第四电阻，第三电阻和第四电阻之间的中间节点的电压就是所述预定比较电压。7.根据权利要求4所述的声控LED电路，其特征在于:所述LED控制器还包括第五开关、第六开关和反相器， 第五开关连接于所述反馈电压和所述误差放大器的第二输入端之间， 第六开关连接于所述预定比较电压和所述误差放大器的第二输入端之间， 所述解码器输出的第一控制信号直接与第五开关的控制端相连，通过所述反相器与第六开关的控制端相连。8.根据权利要求1所述的声控LED电路，其特征在于: 所述整流电路包括整流桥和串联于所述整流桥的两个输出端之间的第一电感和第一电容，其中第一电感和第一电容的中间节点为所述整流电路的输出端， 第一电压调整电路包括串联于第一次级绕组的第一端和第二端之间第一二极管和第二电容，第一二极管和第二电容的中间节点为所述第一电压调整电路的输出端； 第二电压调整电路包括串联于第二次级绕组的第一端和第二端之间第二二极管和第三电容，第二二极管和第三电容的中间节点为所述第二电压调整电路的输出端。9.根据权利要求1所述的声控LED电路，其特征在于:第一次级绕组和第二次级绕组的线圈匝数比为N.VL/Vs，其中N为串联LED的数目，VL为LED导通电压，Vs为麦克风、微处理器、LED控制器的最低工作电压。
【专利摘要】本发明公开一种声控LED电路，其包括：变压器，其包括有主级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，主级绕组和第一开关串联于整流电路的输出端和接地端之间；连接于第一次级绕组的两端之间的第一电压调整电路，用于得到第一直流电压；连接于第二次级绕组的两端之间的第二电压调整电路，用于得到第二直流电压；LED支路，其包括有依次串联于第一直流电压和接地端之间LED、第二开关和检测电阻，检测电测的一端提供反馈电压；微控制器，基于麦克风采集的音频信号输出灯光控制信号；LED控制器，接收灯光控制信号和反馈电压，并输出控制信号给第一开关和第二开关。通过调整所述变压器的第一次级绕组和第二次级绕组之间的线圈匝数比，从而实现较高的供电效率。
【IPC分类】H05B33/08
【公开号】CN105491709
【申请号】CN201510963113
【发明人】王钊
【申请人】无锡中感微电子股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月21日
【专利说明】
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电路设计领域，尤其涉及声控LED(Light Emitting D1de)电路。【【背景技术】】
[0002]根据市场调查，声控LED很受欢迎，可以替代目前家用普通灯泡。家用普通灯泡依靠机械开关来控制点亮和关灯。而声控LED更加方便，例如黑暗中无需摸索机械开关，直接通过特定的声音来进行控制。另外声控LED还可以实现变换颜色，和调节亮度的效果，这些传统的家用普通灯泡无法做到。一方面要实现方便控制LED的功能(例如关断、启动、亮度调节、间歇式闪烁等)，另一方面，希望系统的供电效率高。
[0003]有必要提出一种高效率的声控LED电路。
【
【发明内容】
】
[0004]本发明的目的之一在于提供一种声控LED电路，其具有较高的供电效率。
[0005]为实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供一种声控LED电路，其包括:整流电路，其将交流电整流成直流电;第一开关;变压器，其包括有主级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，所述主级绕组的第一端与所述整流电路的输出端相连，所述主级绕组的第二端通过所述第一开关与接地端相连;第一电压调整电路，其连接于第一次级绕组的第一端和第二端之间，用于得到稳定的第一直流电压;第二电压调整电路，其连接于第二次级绕组的第一端和第二端之间，用于得到稳定的第二直流电压;LED支路，其包括有依次串联于第一直流电压和接地端之间的一个或多个LED、第二开关和检测电阻，所述检测电测的与第二开关相连的一端提供反馈电压;麦克风，用于采集音频信号;微控制器，基于所述麦克风采集的音频信号输出灯光控制信号;LED控制器，接收所述微控制器输出的灯光控制信号和所述反馈电压，并输出第一控制信号给所述第一开关以控制第一开关不断的导通或关断，输出第二控制信号给第二开关以控制第二开关不断的导通或关断，其中麦克风、微控制器和LED控制器由第二直流电压供电。
[0006]进一步的，所述LED控制器基于所述灯光控制信号输出第二控制信号以控制第二开关导通或截止，在第二开关导通时，所述LED控制器基于所述反馈电压和预定参考电压调整第一控制信号的占空比以控制第一开关不断的导通或关断，最终使得所述反馈电压等于预定参考电压。
[0007]进一步的，在第二开关截止时，所述LED控制器输出预定占空比的第一控制信号以控制第一开关不断的导通或关断。
[0008]进一步的，所述LED控制器包括解码器、误差放大器和脉宽调制器，所述解码器接收所述灯光控制信号，基于所述灯光控制信号输出第二控制信号，所述误差放大器的第一输入端连接所述预定参考电压，第二输入端有选择的连接至所述反馈电压或预定比较电压，在第二控制信号为有效时，其控制第二开关导通，在第二控制信号为无效时，其控制第二开关截止，同时在第二控制信号为有效时将所述反馈电压连接至所述误差放大器的第二输入端，在第二控制信号为无效时将所述预定比较电压连接至所述误差放大器的第二输入端，所述脉宽调制器基于所述误差放大器输出的误差放大信号输出第一控制信号。
[0009]进一步的，所述LED控制器还包括参考电压产生电路，其包括并联于第二直流电压和参考电压输出端之间的第一电流源、第二电流源、第三电流源，以及串联于参考电压输出端和接地端之间的第二电阻，其中所述参考电压产生电路还包括分别与第二电流源和第三电流源串联第三开关和第四开关，所述解码器还基于所述灯光控制信号输出第三控制信号以控制第三开关，输出第四控制信号以控制第四开关，从而改变所述预定参考电压的值。
[0010]进一步的，所述LED控制器还包括比较电压产生电路，其包括并联于第二直流电压和接地端之间的第三电阻和第四电阻，第三电阻和第四电阻之间的中间节点的电压就是所述预定比较电压。
[0011 ]进一步的，所述LED控制器还包括第五开关、第六开关和反相器，第五开关连接于所述反馈电压和所述误差放大器的第二输入端之间，第六开关连接于所述预定比较电压和所述误差放大器的第二输入端之间，所述解码器输出的第一控制信号直接与第五开关的控制端相连，通过所述反相器与第六开关的控制端相连。
[0012]进一步的，所述整流电路包括整流桥和串联于所述整流桥的两个输出端之间的第一电感和第一电容，其中第一电感和第一电容的中间节点为所述整流电路的输出端，第一电压调整电路包括串联于第一次级绕组的第一端和第二端之间第一二极管和第二电容，第一二极管和第二电容的中间节点为所述第一电压调整电路的输出端;第二电压调整电路包括串联于第二次级绕组的第一端和第二端之间第二二极管和第三电容，第二二极管和第三电容的中间节点为所述第二电压调整电路的输出端。
[0013]进一步的，第一次级绕组和第二次级绕组的线圈匝数比为N.VL/Vs，其中N为串联LED的数目，VL为LED导通电压，Vs为麦克风、微处理器、LED控制器的最低工作电压。
[0014]与现有技术相比，本发明中的声控LED电路，通过调整所述变压器的第一次级绕组和第二次级绕组之间的线圈匝数比，从而实现较高的供电效率。
【【附图说明】】
[0015]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
[0016]图1为本发明中的声控LED电路在一个实施例中的电路不意图；
[0017]图2为图1中的LED控制器在一个实施例中的电路示意图。
【【具体实施方式】】
[0018]本发明的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本发明技术方案的运作。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明则可能仍可实现。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。换句话说，为避免混淆本发明的目的，由于熟知的方法和程序已经容易理解，因此它们并未被详细描述。
[0019]此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0020]图1为本发明中的声控LED电路100在一个实施例中的电路示意图。如图1所示的，所述声控LED电路100包括整流电路110、第一开关K1、第二开关K2、检测电阻R1、多个LED、变压器120、第一电压调整电路130、第二电压调整电路140、麦克风150、微控制器160和LED控制器170。
[0021]所述整流电路110将交流电整流成直流电。在一个实施例中，所述整流电路110包括整流桥和串联于所述整流的两个输出端之间的第一电感L1和第一电容C1，其中第一电感L1和第一电容C1的中间节点为所述整流电路110的输出端。所述整流桥包括四个收尾相连的二极管，其两个输入端接入220V的交流电。所述整流电路110可以将220V的交流电整流成约300V的直流电压。
[0022]所述变压器120包括有主级绕组S1、第一次级绕组S2和第二次级绕组S3。所述主级绕组S1的第一端与所述整流电路110的输出端相连，所述主级绕组S1的第二端通过所述第一开关K 1与接地端相连。
[0023]第一电压调整电路130连接于第一次级绕组S2的第一端和第二端之间，用于得到稳定的第一直流电压VA。在一个实施例中，第一电压调整电路130包括串联于第一次级绕组S2的第一端和第二端之间第一二极管D1和第二电容C2，第一二极管D1和第二电容C2的中间节点为所述第一电压调整电路130的输出端。
[0024]第二电压调整电路140连接于第二次级绕组S3的第一端和第二端之间，用于得到稳定的第二直流电压VB。在一个实施例中，第二电压调整电路140包括串联于第二次级绕组S2的第一端和第二端之间第二二极管D2和第三电容C3，第二二极管D2和第三电容C3的中间节点为所述第二电压调整电路140的输出端。
[0025]一个或多个LED、第二开关K2和检测电阻R1依次串联于第一直流电压VA和接地端之间，它们可以被称之为LED支路，所述检测电测R1的与第二开关K2相连的一端提供反馈电压FB。
[0026]所述麦克风150、微控制器160和所述LED控制器170由第二直流电压VB供电。
[0027]所述麦克风150用于采集音频信号。所述微控制器160基于所述麦克风150采集的音频信号进行分析，如果匹配控制信号则输出相应的灯光控制信号CTRL给所述LED控制器170，以实现例如调节亮度、或关断LED、或者以一定模式闪烁等控制功能。
[0028]LED控制器170接收所述微控制器160输出的灯光控制信号CTRL和所述反馈电压FB，并输出第一控制信号给所述第一开关K1以控制第一开关K1导通或截止，输出第二控制信号0N给第二开关K2以控制第二开关K2导通或截止。
[0029]在所述微控制器160希望所述LED点亮时，则发送相应的灯光控制信号CTRL给所述LED控制器170。所述LED控制器170输出有效的第二控制信号0N给第二开关K2，以使得第二开关K2导通，同时根据所述反馈电压FB和预定参考电压来控制第一控制信号的占空比。LED控制器比较所述反馈电压FB与预定参考电压，如果所述反馈电压FB大于预定参考电压，则减小第一控制信号的占空比;反之，则增加第一控制信号的占空比。这样形成负反馈调节环路，当负反馈环路稳定时，反馈电压FB等于预定参考电压，这样就形成了对LED电流的控制，因此LED的电流被精确调整到等于预定参考电压除以第一电阻R1的电阻值。
[0030]在所述微控制器160希望所述LED关闭时，则发送相应的灯光控制信号CTRL给所述LED控制器170。所述LED控制器170输出无效的第二控制信号0N给第二开关K2，以使得第二开关K2截止，同时根据预定比较电压和预定参考电压来控制输出预定占空比的第一控制信号。这样，可以保证第二直流电压VB仍能够保持在预定范围内，给麦克风、微处理器、LED控制器供电。
[0031]在本发明中，变压器T1的第一次级绕组为多个LED(图中示意出了三个，LED1、LED2、LED3)提供驱动电压，变压器T1的第二次级绕组为麦克风MIC、微控制器MCU、LED控制器170提供电压，通过将第一次级绕组和第二次级绕组的线圈匝数比设置来优化为Μ⑶、MIC、LED控制器170的效率。例如驱动3个LED灯时，一般每个LED的导通电压为3V左右，则所需的LED驱动电压为9V，而MIC、M⑶、LED控制器最低供电电压为3V，则可以将第一次级绕组和第二次级绕组的线圈匝数比设置为3:1。如果第二次级绕组输出电压(此时指的是经过第二电压调整电路140后的电压)过高，则将浪费效率，比如线圈匝数比为3: 2，则第二次级绕组的输出电压(此时指的是经过第二电压调整电路140后的电压)为6V，MIC、M⑶、LED控制器的供电电压仅需3V，则6V-3V = 3V的电压差将只能通过线性调节器消耗，此时线性调节器消耗的功率为3V与MIC、MCU、LED控制器170电流之和的乘积。因此优选的，第一次级绕组和第二次级绕组的线圈匝数比为N.VL/Vs，其中N为LED串联的数目，VL为LED导通电压，Vs为MI C、MCU、LED控制器170的最低工作电压。
[0032]一般LED为主要发光器件，其消耗的能量比MIC、MCU、LED控制器消耗的能量多(SPLED消耗的电流比MIC、M⑶、LED控制器消耗的电流之和要多)，因此当LED被启动时，应该优先以LED支路控制作为环路控制依据，此时LED工作在其所需最低的能量状态。反之，如果此时以MIC、MCU、LED控制器满足最低工作电压来调整第一开关K1的占空比维持环路工作，同时为LED工作留有工作余地，则变压器T1的第一次级绕组为LED提供的电压可能过高，需要以线性方式调节额外电压降，这样损失的功率更多。
[0033]比较两者实现方式，如果额外留有余量的电压相同，假设为VC，则本发明优先以LED电流反馈作为环路调整依据，其额外损耗的功率为VC.1LED，其中VC为额外留有余量的电压，ILED为LED电流;而以MIC、M⑶、LED控制器170的工作电压为基准调整第一开关K1占空比的方式中，额外损耗的功率为VC.1B，其中VC为额外留有余量的电压，IB为MIC、MCU、LED控制器170的电流之和。一般ILED大于IB。随着设计技术进步和芯片制造工艺进步，长期趋势看，IB可能会被进一步减小。因此，在本发明中，优先以LED支路控制作为环路控制依据，SP优先通过反馈电压FB来调整所述第一开关K1的占空比。
[0034]在本发明实施方式中，当LED被控制关断时，K2被关断，此时检测电阻R1上电压降变为零，因此此时必须以第二直流电压VB为反馈控制信号来进行环路控制，来调节第一开关K1的占空比，以维持第二直流电压VB为MIC、MCU、LED控制器170中所需工作电压的最低值。
[0035]图2为图1中的LED控制器170在一个实施例中的电路示意图。所述LED控制器包括解码器171、误差放大器EA和脉宽调制器172。
[0036]所述解码器171接收所述灯光控制信号CTRL，基于所述灯光控制信号输出第二控制信号ON。所述误差放大器EA的第一输入端连接预定参考电压，第二输入端有选择的连接至所述反馈电压FB或预定比较电压V2。在第二控制信号ON为有效时，其控制第二开关K2导通，在第二控制信号ON为无效时，其控制第二开关K2截止。同时在第二控制信号ON为有效时将所述反馈电压FB连接至所述误差放大器EA的第二输入端，在第二控制信号ON为无效时将所述预定比较电压V2连接至所述误差放大器EA的第二输入端。所述脉宽调制器172基于所述误差放大器EA输出的误差放大信号EA0输出第一控制信号CK1。
[0037]如图2所示的，所述LED控制器170还包括参考电压产生电路173，其包括并联于第二直流电压VB和参考电压输出端VR之间的第一电流源11、第二电流源12、第三电流源13，以及串联于参考电压输出端VR和接地端之间的第二电阻Rr，其中所述参考电压产生电路173还包括分别与第二电流源12和第三电流源13串联第三开关K3和第四开关K4。所述解码器171还基于所述灯光控制信号CTRL输出第三控制信号D1以控制第三开关K3，输出第四控制信号D0以控制第四开关K4，从而改变所述预定参考电压VR的值。所述LED控制器170还包括比较电压产生电路174，其包括并联于第二直流电压VB和接地端之间的第三电阻Rfl和第四电阻Rf2，第三电阻Rfl和第四电阻Rf2之间的中间节点的电压就是所述预定比较电压。所述LED控制器170还包括第五开关KA1、第六开关KA2和反相器INV1，第 五开关KA1连接于所述反馈电压FB和所述误差放大器EA的第二输入端之间。第六开关KA2连接于所述预定比较电压和所述误差放大器EA的第二输入端之间。所述解码器171输出的第一控制信号0N直接与第五开关KA1的控制端相连，通过所述反相器INV1与第六开关KA2的控制端相连。
[0038]当第二控制信号0N为高电平时，第五开关KA1导通，第六开关KA2断开，此时反馈电压FB被选中连接到误差放大器EA的负输入端。误差放大器比较反馈电压FB和参考电压VR，产生误差放大信号，脉宽调制器(PWM)根据误差放大信号ΕΑ0来产生第一控制信号GK1来控制图1中第一开关K1的导通占空比。当反馈电压FB高于参考电压VR时，ΕΑ0信号下降，导致GK1的占空比下降，导致图1中第一直流电压VA下降，进一步导致LED电流减小，则反馈电压FB下降；当反馈电压FB低于参考电压VR时，ΕΑ0信号上升，导致GK1的占空比增加，导致图1中的第一直流电压VA增加，进一步导致LED电流增加，则反馈电压FB上升。因此形成负反馈，此负反馈稳定时，FB等于VR，从而形成对LED灯的电流控制，此时LED的电流等于VR/R1，其中VR为VR节点的电压值，R1为电阻R1的电阻值。
[0039]当第二控制信号0N为低电平时，第二直流电压VB经过分压电阻Rfl、Rf 2分压后的比较电压V2被连接到误差放大器EA的负输入端。当V2高于VR时，ΕΑ0电压下降，导致GK1的占空比下降，导致VB下降，进一步导致V2下降；当V2低于VR时，ΕΑ0电压上升，导致GK1信号的占空比增加，导致VB电压增加，进一步导致V2增加。因此形成负反馈，当负反馈稳定时，V2电压等于VR电压，形成对MIC、MCU、LED控制器170的供电电压(即第二直流电压)VB的控制。
[0040]本发明中的“连接”、“相连”或“相接”等表示电性连接的词语都表示电性的间接或直接连接。上述说明已经充分揭露了本发明的【具体实施方式】。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的【具体实施方式】所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述【具体实施方式】。
【主权项】
1.一种声控LED电路，其特征在于，其包括: 整流电路，其将交流电整流成直流电； 第一开关； 变压器，其包括有主级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，所述主级绕组的第一端与所述整流电路的输出端相连，所述主级绕组的第二端通过所述第一开关与接地端相连；第一电压调整电路，其连接于第一次级绕组的第一端和第二端之间，用于得到第一直流电压； 第二电压调整电路，其连接于第二次级绕组的第一端和第二端之间，用于得到第二直流电压； LED支路，其包括有依次串联于第一直流电压和接地端之间的一个或多个LED、第二开关和检测电阻，所述检测电测的与第二开关相连的一端提供反馈电压； 麦克风，用于采集音频信号； 微控制器，基于所述麦克风采集的音频信号输出灯光控制信号； LED控制器，接收所述微控制器输出的灯光控制信号和所述反馈电压，并输出第一控制信号给所述第一开关以控制第一开关不断的导通或关断，输出第二控制信号给第二开关以控制第二开关不断的导通或关断， 其中麦克风、微控制器和LED控制器由第二直流电压供电。2.根据权利要求1所述的声控LED电路，其特征在于:所述LED控制器基于所述灯光控制信号输出第二控制信号以控制第二开关导通或截止， 在第二开关导通时，所述LED控制器基于所述反馈电压和预定参考电压调整第一控制信号的占空比以控制第一开关不断的导通或关断，最终使得所述反馈电压等于预定参考电压。3.根据权利要求2所述的声控LED电路，其特征在于:在第二开关截止时，所述LED控制器输出预定占空比的第一控制信号以控制第一开关不断的导通或关断。4.根据权利要求2所述的声控LED电路，其特征在于:所述LED控制器包括解码器、误差放大器和脉宽调制器， 所述解码器接收所述灯光控制信号，基于所述灯光控制信号输出第二控制信号， 所述误差放大器的第一输入端连接所述预定参考电压，第二输入端有选择的连接至所述反馈电压或预定比较电压， 在第二控制信号为有效时，其控制第二开关导通，在第二控制信号为无效时，其控制第二开关截止， 同时在第二控制信号为有效时将所述反馈电压连接至所述误差放大器的第二输入端，在第二控制信号为无效时将所述预定比较电压连接至所述误差放大器的第二输入端， 所述脉宽调制器基于所述误差放大器输出的误差放大信号输出第一控制信号。5.根据权利要求4所述的声控LED电路，其特征在于: 所述LED控制器还包括参考电压产生电路，其包括并联于第二直流电压和参考电压输出端之间的第一电流源、第二电流源、第三电流源，以及串联于参考电压输出端和接地端之间的第二电阻，其中 所述参考电压产生电路还包括分别与第二电流源和第三电流源串联第三开关和第四开关， 所述解码器还基于所述灯光控制信号输出第三控制信号以控制第三开关，输出第四控制信号以控制第四开关，从而改变所述预定参考电压的值。6.根据权利要求4所述的声控LED电路，其特征在于: 所述LED控制器还包括比较电压产生电路，其包括并联于第二直流电压和接地端之间的第三电阻和第四电阻，第三电阻和第四电阻之间的中间节点的电压就是所述预定比较电压。7.根据权利要求4所述的声控LED电路，其特征在于:所述LED控制器还包括第五开关、第六开关和反相器， 第五开关连接于所述反馈电压和所述误差放大器的第二输入端之间， 第六开关连接于所述预定比较电压和所述误差放大器的第二输入端之间， 所述解码器输出的第一控制信号直接与第五开关的控制端相连，通过所述反相器与第六开关的控制端相连。8.根据权利要求1所述的声控LED电路，其特征在于: 所述整流电路包括整流桥和串联于所述整流桥的两个输出端之间的第一电感和第一电容，其中第一电感和第一电容的中间节点为所述整流电路的输出端， 第一电压调整电路包括串联于第一次级绕组的第一端和第二端之间第一二极管和第二电容，第一二极管和第二电容的中间节点为所述第一电压调整电路的输出端； 第二电压调整电路包括串联于第二次级绕组的第一端和第二端之间第二二极管和第三电容，第二二极管和第三电容的中间节点为所述第二电压调整电路的输出端。9.根据权利要求1所述的声控LED电路，其特征在于:第一次级绕组和第二次级绕组的线圈匝数比为N.VL/Vs，其中N为串联LED的数目，VL为LED导通电压，Vs为麦克风、微处理器、LED控制器的最低工作电压。
【专利摘要】本发明公开一种声控LED电路，其包括：变压器，其包括有主级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，主级绕组和第一开关串联于整流电路的输出端和接地端之间；连接于第一次级绕组的两端之间的第一电压调整电路，用于得到第一直流电压；连接于第二次级绕组的两端之间的第二电压调整电路，用于得到第二直流电压；LED支路，其包括有依次串联于第一直流电压和接地端之间LED、第二开关和检测电阻，检测电测的一端提供反馈电压；微控制器，基于麦克风采集的音频信号输出灯光控制信号；LED控制器，接收灯光控制信号和反馈电压，并输出控制信号给第一开关和第二开关。通过调整所述变压器的第一次级绕组和第二次级绕组之间的线圈匝数比，从而实现较高的供电效率。
【IPC分类】H05B33/08
【公开号】CN105491709
【申请号】CN201510963113
【发明人】王钊
【申请人】无锡中感微电子股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月21日
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