專利名稱：一種音樂炫彩燈控制驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種低成本的音樂炫彩燈控制電路，具體說是一種控制三色LED 彩燈跟隨音樂節(jié)拍閃爍的電路?？蓱糜谑謾C、PM3、PDA等消費類數(shù)碼設(shè)備之中，也可應用 于玩具及其它與音樂節(jié)拍炫彩相關(guān)的設(shè)備。
背景技術(shù)：
三色LED彩燈能根據(jù)其內(nèi)部紅燈(R)、綠燈(G)和藍燈(B)三種顏色燈的不同亮度 合成各種不同的顏色。使用專門的控制驅(qū)動電路，控制三色燈跟隨音樂節(jié)拍閃爍會產(chǎn)生華 麗的炫彩效果，吸引消費者，特別是年輕時尚的消費者的注意。因此音樂節(jié)拍炫彩燈在諸如 手機、MP3、MP4和PDA及高檔玩具中被越來越多的采用，具有廣闊的發(fā)展空間。 音樂節(jié)拍炫彩燈就控制方式來說主要有幅度控制、頻率控制和幅頻控制三種方 式?；诜瓤刂凭褪侨獿ED彩燈的顏色和亮度的變化均由音頻信號的幅度來控制；基 于頻率控制即三色LED彩燈的顏色和亮度的變化均由音頻信號的頻率來控制；基于幅頻控 制即三色LED彩燈的顏色和亮度的變化由音頻信號的幅度和頻率共同控制。目前多采用幅 度控制和幅頻控制。 目前音樂節(jié)拍炫彩燈的技術(shù)實現(xiàn)方式多為采用模擬電路或數(shù)字電路來實現(xiàn)。模擬 電路實現(xiàn)方式單純采用模擬電路技術(shù)。數(shù)字電路實現(xiàn)方式多采用ASIC技術(shù)，先通過AD將 音頻信號數(shù)字化，然后進行各種數(shù)字信號處理，最后控制M0SFET驅(qū)動LED彩燈。這種方式 控制效果好，靈活多變；缺點是電路復雜，價格昂貴。 傳統(tǒng)的基于音頻信號幅度控制的方式通常對音頻信號按其直流偏置電壓進行鏡 像，將低于偏置電壓的信號幅度鏡像到偏置電壓之上，如圖1所示，鏡像后的信號經(jīng)放大驅(qū) 動LED。這種控制方式使得LED的平均電流更大，故LED更明亮，但同時會降低LED閃爍的 動感。
實用新型內(nèi)容基于上述問題，本實用新型的目的是提供一種音樂炫彩燈控制驅(qū)動電路，該電路 能夠有效地處理三色LED燈閃爍和明亮的問題，使得三色LED燈不僅具有相當?shù)拿髁炼?，?且閃爍動感明顯。 因此，本實用新型要解決的技術(shù)問題是采用幅頻控制方式，使用混合電路技術(shù)來 實現(xiàn)音樂節(jié)拍炫彩燈。其特點是成本低，電路簡單，彩燈的閃爍動感明顯，與音樂節(jié)拍同步 好。 本裝置的原理是基帶控制器BB輸出的音頻信號隔離放大后通過高通、帶通、低通 濾波器分離為高音頻、中音頻和低音頻三路信號；該三路音頻信號經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換后基于 其幅度分別控制一種顏色的LED，如高音頻信號控制紅色LED、中音頻信號控制藍色LED、低 音頻信號控制綠色LED。 本實用新型是這樣實現(xiàn)的[0010] —種音樂炫彩燈控制驅(qū)動電路，包括基帶處理器(BB)、控制驅(qū)動電路(CDC)和三 色LED彩燈及電池，所述三色LED彩燈能在所述控制驅(qū)動電路的控制下跟隨音樂節(jié)拍進行 顏色和亮度閃爍，所述基帶處理器與所述控制驅(qū)動電路相連并進行通訊，二者通訊內(nèi)容包 括控制信號和音樂音頻信號；所述控制驅(qū)動電路與所述三色LED彩燈相連，控制彩燈的閃 爍；電池給整個基帶處理器、控制驅(qū)動電路和三色LED燈提供電源。 所述控制驅(qū)動電路(CDC)主要由隔離放大器OP、電源控制電路PRC、低通濾波器 LPF、高通濾波器HPF、帶通濾波器BPF、參考電壓發(fā)生器RVG、比較電路CC1 、比較電路CC2、 比較電路CC3和驅(qū)動電路DRC組成；隔離放大器OP分別連接低通濾波器LPF、帶通濾波器 BPF、高通濾波器HPF，低通濾波器LPF、帶通濾波器BPF、高通濾波器HPF則分別連接比較電 路CC1 、比較電路CC2和比較電路CC3，基帶處理器直接連接電源控制電路、驅(qū)動電路和參考 電壓發(fā)生器，向電源控制電路和驅(qū)動電路提供控制信號，參考電壓發(fā)生器輸出連接到比較 電路CC1、比較電路CC2、比較電路CC3，提供參考電壓。各個部分作用如下 隔離放大器OP對來自基帶的音頻信號進行隔離放大，避免CDC干擾音頻信號而降 低音頻信號質(zhì)量。在一些對音質(zhì)要求不高的場合，如果基帶輸出的音頻信號帶負載能力較 強，則隔離放大電路OP也可以省略。 低通濾波器LPF、帶通濾波器BPF、高通濾波器HPF對隔離放大后的音頻信號進行 濾波，將音頻信號分離為低頻、中頻和高頻三路信號。濾波電路可采用基于RC或LC的有源 濾波和無源濾波電路。 比較電路CC1、比較電路CC2和比較電路CC3分別對濾波分離的低頻、中頻和高頻 信號進行整形。參考電壓發(fā)生器RVG用于產(chǎn)生信號整形時所需的參考電壓，參考電壓可隨 輸入音頻信號幅度的大小進行實時變化。 整形后的脈沖波形控制驅(qū)動電路DRC驅(qū)動三色LED彩燈。DRC同時可由基帶控制 器BB通過GPIO控制，用于使能音樂炫彩功能。當炫彩功能沒有被使能的時能按普通鍵盤 背光的控制方式發(fā)光。本實用新型將音頻信號脈沖化，通過混合電路進行控制，該電路具有 成本低，電路簡單，彩燈的閃爍動感明顯、與音樂節(jié)拍同步效果好。 且本實用新型參考比較電壓能隨著輸入音頻信號的幅度自適應進行變化；采用頻 率和幅度相結(jié)合的方式對三色LED燈進行控制；音樂炫彩功能可以被關(guān)閉，而不影響LED的 照明功能。 電源控制電路PRC由基帶控制器BB通過GPIO控制，用于使能關(guān)閉本裝置的電源， 節(jié)約移動終端的電源消耗。
下面將結(jié)合附圖及實施方式對本實用新型作進一步說明，附圖中 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的音頻信號鏡像波形圖； 圖2是本實用新型結(jié)構(gòu)框圖； 圖3是本實用新型具體實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖4是本實用新型音頻信號整形波形圖； 圖5是音頻信號幅度與其過零點間隔相關(guān)性的波形示意圖； 圖6是壓控電壓源二階低通濾波器電路圖。
4[0025] 圖7是參考電壓發(fā)生器RVG的信號處理過程示意圖； 圖8是驅(qū)動電路DRC原理示意圖； 圖9是電源控制電路PRC原理示意圖。
具體實施方式具體實施方式
根據(jù)圖2、圖3所示的框圖來描述。 圖1是本實用新型實施的結(jié)構(gòu)框圖，圖中，本實用新型包括有基帶處理器(BB)、控 制驅(qū)動電路(CDC)和三色LED彩燈及電池，所述三色LED彩燈能在所述控制驅(qū)動電路的控 制下跟隨音樂節(jié)拍進行顏色和亮度閃爍，所述基帶處理器與所述控制驅(qū)動電路相連并進行 通訊，二者通訊內(nèi)容包括控制信號和音樂音頻信號；所述控制驅(qū)動電路與所述三色LED彩 燈相連，控制彩燈的閃爍；電池給整個電路裝置提供電源。 圖3為本實用新型音樂節(jié)拍炫彩電路的框圖?；鶐Э刂破鰾B提供音頻信號，并通 過GPIO(通用輸入輸出端口 )對控制驅(qū)動電路CDC進行控制；圖中基帶控制器BB提供音頻 信號，并通過GPIO(通用輸入輸出端口 )對控制驅(qū)動電路CDC進行控制?？刂乞?qū)動電路CDC 主要由隔離放大0P、電源控制電路PRC、低通濾波器LPF、高通濾波器HPF、帶通濾波器BPF、 參考電壓發(fā)生器RVG、比較電路CC1、比較電路CC2、比較電路CC3和驅(qū)動電路DRC等部分組 成。 為了兼顧LED閃爍的動感和亮度，本實用新型對音頻信號進行整形，將音頻信號 脈沖化，如圖4所示。裝置先產(chǎn)生參考電壓，當音頻信號高于該電壓時驅(qū)動LED發(fā)光；當音 頻信號低于參考電壓時熄滅LED。由于音頻信號的頻率不是很高，故其幅度(圖5中a)和 音頻信號與參考電壓相交的時間長度(圖5中d)有很強的相關(guān)性，如圖5所示?；谶@個 相關(guān)性可使得上述的控制方式中LED閃爍亮度可隨音頻信號的幅度變化。這種處理方式的 優(yōu)點是沒有對音頻信號進行鏡像，LED的亮與滅有足夠的時間間隔，因此LED的閃爍動感會 得到增強。另一方面LED的平均電流足夠大，因此會使得LED的閃爍足夠明亮。 音頻隔離放大器OP并不是必須的，如果音源信號的驅(qū)動能力足夠強也可不使用 音頻放大器。通?？梢允褂眠\算放大器來實現(xiàn)隔離放大器OP，最簡單的如電壓跟隨器等。 濾波器(高通濾波器HPF、帶通濾波器BPF、低通濾波器LPF)可使用無源濾波器， 也可以使用有源濾波器。為了保證足夠的幅度，本裝置中采用了有源濾波器；為了盡量顯著 地將音頻信號分離為高、中、低三個頻段，從而使得紅綠藍三色燈的顏色變化明顯，本裝置 中采用二階濾波電路。高、中、低濾波分別采用經(jīng)典的壓控電壓源二階低通濾波器、壓控電 壓源二階帶通濾波器和壓控電壓源二階高通濾波器。低通濾波器如圖6所示，其參數(shù)可以 根據(jù)三色燈的實際閃爍效果進行調(diào)整。為了保證音頻濾波后得到的三個頻段的信號幅度差 異不是很大，需要特別調(diào)整濾波器的增益從而保證紅綠藍三種顏色的LED亮度差異不會太 大。為了獲得好的閃爍效果，高、中、低三個頻段的頻率范圍選取需要仔細調(diào)試。 比較電路主要用于將濾波后的音頻信號進行數(shù)字化，即實現(xiàn)圖4所示的波形整形 功能。實現(xiàn)上述整形功能的具體電路很多，最簡單的如比較器。需要特別關(guān)注的是比較電 路的電壓基準(比較電壓)。由于從基帶輸出到本裝置的音頻信號幅度可能不同(如用戶 調(diào)節(jié)音量)，為了使得在高音量和低音量條件下彩燈的亮度差異盡量小，即炫彩的閃爍效果 不受音頻信號幅度大小影響，參考電壓發(fā)生器RVG需要根據(jù)不同的音頻信號幅度輸出不同的參考電壓。 參考電壓發(fā)生器RVG的信號處理過程如圖7所示，其輸入為隔離放大器0P的輸
出，通過整流電路后通過低通濾波器并經(jīng)過信號調(diào)理電路生成參考電壓基準。 驅(qū)動電路DRC用于驅(qū)動三色LED，如果使用的LED負載比較輕可以直接使用比較
器構(gòu)成的比較電路(CC)驅(qū)動。如果需要驅(qū)動的三色數(shù)量較多，則需要專門的驅(qū)動電路DRC
來驅(qū)動。本裝置中采用NPN型晶體管構(gòu)成驅(qū)動電路DRC，如圖8所示。驅(qū)動電路可以由基帶
BB輸出的GPI01控制，當使用炫彩功能時GPI01設(shè)置為輸入模式(高阻抗狀態(tài))；不使用炫
彩功能的時候?qū)PI01設(shè)置為高，從而關(guān)閉而不影響鍵盤背光的照明功能。 電源控制電路PRC用來關(guān)閉整個裝置的供電，降低便攜式移動終端的待機電流，
延長待機時間。本裝置中電源控制電路PRC的使用P溝道M0SFET，如圖9所示，其導通與關(guān)
閉由基帶BB通過GPI02來控制。 根據(jù)不同的應用場合和不同的LED負載圖3所述的幾個功能模塊可以合在一起使
用更簡單的具體電路來實現(xiàn)。如在音源驅(qū)動能力較強，LED負載較小的情形下可將隔離放
大器0P、濾波器、比較電路和驅(qū)動電路綜合在一起使用三個運算放大器來實現(xiàn)。 以上所述僅為本實用新型可能采用的實施方式之一的描述，并不構(gòu)成對本實用新
型保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進等，
均在本實用新型的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種音樂炫彩燈控制驅(qū)動電路，其特征在于該控制驅(qū)動電路包括有基帶處理器、控制驅(qū)動電路和三色LED彩燈及電池，所述三色LED彩燈能在所述控制驅(qū)動電路的控制下跟隨音樂節(jié)拍進行顏色和亮度閃爍，所述基帶處理器與所述控制驅(qū)動電路相連并進行通訊，二者通訊內(nèi)容包括控制信號和音樂音頻信號；所述控制驅(qū)動電路與所述三色LED彩燈相連，控制彩燈的閃爍；電池給整個基帶處理器、控制驅(qū)動電路和三色LED燈提供電源。
2. 如權(quán)利要求1所述的音樂炫彩燈控制驅(qū)動電路，其特征在于所述控制驅(qū)動電路主要 由隔離放大器0P、電源控制電路PRC、低通濾波器LPF、高通濾波器HPF、帶通濾波器BPF、參 考電壓發(fā)生器RVG、比較電路CC1、比較電路CC2、比較電路CC3和驅(qū)動電路DRC組成；隔離 放大器0P分別連接低通濾波器LPF、帶通濾波器BPF、高通濾波器HPF，低通濾波器LPF、帶 通濾波器BPF、高通濾波器HPF則分別連接比較電路CC1、比較電路CC2和比較電路CC3，基 帶處理器直接連接電源控制電路和參考電壓發(fā)生器、驅(qū)動電路，向電源控制電路和驅(qū)動電 路提供控制信號，參考電壓發(fā)生器輸出連接到比較電路CC1、比較電路CC2、比較電路CC3， 提供參考電壓。
3. 如權(quán)利要求2所述的音樂炫彩燈控制驅(qū)動電路，其特征在于上述低通濾波器LPF、帶 通濾波器BPF、高通濾波器HPF的濾波電路采用基于RC或LC的有源濾波或無源濾波電路。
專利摘要本實用新型涉及一種低成本的音樂炫彩燈控制電路，包括基帶處理器(BB)、控制驅(qū)動電路(CDC)和三色LED彩燈。所述三色LED彩燈能在所述CDC的控制下跟隨音樂節(jié)拍進行顏色和亮度閃爍。所述基帶處理器與所述控制驅(qū)動電路相連，二者通訊內(nèi)容包括GPIO控制信號和音樂音頻信號；所述控制驅(qū)動電路與所述三色LED彩燈相連，控制彩燈的閃爍；電池給整個電路裝置提供電源。該電路具有成本低，電路簡單的特點，同時，彩燈的閃爍動感明顯、與音樂節(jié)拍同步效果好。
文檔編號F21Y101/02GK201491323SQ20092013554
公開日2010年5月26日 申請日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者黃智 申請人:深圳市中興移動通信有限公司