一种LED驱动电源通信的收发一体复用电路的制作方法

一种led驱动电源通信的收发一体复用电路
技术领域
1.本发明涉及led驱动电源，尤其涉及一种led驱动电源通信的收发一体复用电路。


背景技术：

2.随着技术的不断发展，越来越多的设备变得智能化，数字化，同样的，开关电源不再单单仅仅是实现ac-dc的转换，更多的提出对电源的进行功率监控，故障上报，输出电压电流的更改，以及功能升级等要求，以实现“比特管理瓦特”的功能。对于led驱动电源，不同的led的串并联输出电压电流不一样，同一款led电源需要应对不同的led的输出需求，由于led的特性，一般需要电源恒流输出，而工厂大批量生产出的电源在出厂时一般是设定一个固定的输出电流，而不同的led灯需要的输出电流不一样， 所以led电源一般需要外接一对调光线，通过在外接的输出线上施加0-10v的输入电压或者pwm信号，调节输出电流以应对不同的led灯恒流需求，同时，有时候需要用外接调光线进行通信，以实现对led电源进行故障读取，产品升级等需要。
3.申请号为cn201922128754.6的实用新型公开了一种多接口兼容复用的led驱动电源，包括led驱动电源本体，led驱动电源本体内部设置有。调光小板，调光小板的一端依次与地线及12v输出线连接，调光小板上依次设置有mcu模块、调光线兼容通信电路及线性稳压电路，且mcu模块依次与调光线兼容通信电路及线性稳压电路连接，调光线兼容通信电路与线性稳压电路均与通信兼容调光线连接。有益效果：通过将调光、编程、供电功能全部集合到一个接口，只需要两根线就可以实现全部功能，这样即可以节约很多成本，同时也方便了生产，管理和客户的使用。大大降低了led驱动电源的物料成本与生产成本，充分利用了各种接口的分时复用特性，使产品使用更加方便。
4.传统的通信方法包括rs232通信，rs485通信和can通信等，rs232需要外接三根线，而rs485通信需要专门的通信芯片跟隔离芯片，采用这些通信或价格昂贵，或需要增加一根线以及专门的通信芯片，无法利用上述实用新型多接口兼容复用的led驱动电源的调光线兼容通信电路去进行通信。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、使用通信线少的led驱动电源通信的收发一体复用电路。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种led驱动电源通信的收发一体复用电路，包括第一微控制器、第二微控制器、第一收发电路、第二收发电路和与被控led驱动电源连接的信号收发引脚；第一收发电路包括第一发送电路和第一接收电路，第二收发电路包括第二发送电路和第二接收电路；第一发送电路的输入端接第一微控制器的发送引脚，输出端接信号收发引脚；第一接收电路的输入端接信号收发引脚，输出端接第一微控制器的接收引脚；第二发送电路的输入端接第二微控制器的发送引脚，输出端接信号收发引脚；第二接收电路的输入端接信号收发引脚，输出端接第二微控制器的接收引脚，信号
收发引脚由第一发送电路、第一接收电路、第二发送电路和第二接收电路分时复用。
7.以上所述的收发一体复用电路，包括上位机通信电路，上位机通信电路包括usb接口，usb接口的两个数据引脚分别接第一微控制器的两个数据引脚，第一微控制器的两个数据引脚接收数据与发送数据分时复用。
8.以上所述的收发一体复用电路，第一发送电路包括第一mos管、第二mos管和第一分压电路, 第一分压电路的第一端接第一微控制器的发送引脚，第二端接地；第一mos管的栅极接第一分压电路的电压信号输出端，第一mos管的源极接地，第一mos管的漏极通过第一限流电阻接第一辅助电源的正极；第二mos管的栅极接第一mos管的漏极，并通过第一下拉电阻接地；第二mos管的源极接地，漏极通过第二限流电阻接第一辅助电源的正极；第二mos管的漏极通过第一输出电阻接所述的信号收发引脚。
9.以上所述的收发一体复用电路，第一接收电路包括第三三极管、第四mos管、第五mos管和第二分压电路，第三三极管的基极通过基极电阻接所述的信号收发引脚，发射极接地，集电极通过第三限流电阻接第一辅助电源的正极；第四mos管的栅极接第三三极管的集电极，并通过第二下拉电阻接地；第四mos管的漏极通过第四限流电阻接第二辅助电源的正极，并通过第二输出电阻接第一微控制器的接收引脚，第四mos管的源极接地；第二分压电路的一端接第一mos管的漏极，第二端接地；第五mos管的栅极接第二分压电路的电压信号输出端，源极接地，漏极接第三三极管的集电极。
10.以上所述的收发一体复用电路，第一发送电路包括第四电阻和第十电容，所述的信号收发引脚通过第四电阻接地，第十电容与第四电阻并接。
11.以上所述的收发一体复用电路，第二接收电路包括第三mos管、第一光耦和第三分压电路，第一光耦发光二极管的阳极通过第五限流电阻接第一辅助电源的正极，第一光耦发光二极管的阴极接第三mos管的漏极，第三mos管的源极接地；第三分压电路的第一端接所述的信号收发引脚，第二端接地，第三mos管的栅极接第三分压电路的电压信号输出端；第一光耦光敏三极管的集电极接第二辅助电源的正极，发射极接第二微控制器的接收引脚，并通过第三下拉电阻接模拟地。
12.以上所述的收发一体复用电路，第二发送电路包括第一三极管、第二三极管和第二光耦，第一三极管的基极接第二微控制器的发送引脚，并通过第四下拉电阻接模拟地，第一三极管的集电极通过第六限流电阻接第一辅助电源的正极，第一三极管的发射极接模拟地；第二三极管的基极接第一三极管的集电极，并通过第五下拉电阻接模拟地；第二三极管的集电极接第二光耦发光二极管的阴极，第二光耦发光二极管的阳极通过第七限流电阻接第一辅助电源的正极，第二三极管的发射极接模拟地；第二光耦光敏三极管的发射极接地，集电极接所述的信号收发引脚。
13.以上所述的收发一体复用电路，第二收发电路包括屏蔽电路，屏蔽电路包括第四三极管和第四分压电路，第四分压电路的第一端接第二微控制器接收引脚的使能引脚，第二端接模拟地；第四三极管的集电极接第二微控制器的接收引脚，发射极接模拟地，基极接第四分压电路的电压信号输出端。
14.以上所述的收发一体复用电路，第一微控制器作为上位机与第二微控制器的中介，起到协议转换作用；上位机需要对led驱动电源进行电流调节时，第一微控制器将上位机的指令转换成第二微控制器能识别的信息，通过第一收发电路和第二收发电路下发给第
二微控制器，第二微控制器接收指令后，对led驱动电源的输出电流进行调节；第二微控制器有led驱动电源电压或电流的信息需要上报给上位机时，通过第一收发电路和第二收发电路将信息发送给第一微控制器中，由第一微控制器进行协议转换，转换后的信息上传给上位机，告知led驱动电源输出电流或电压的状态。
15.本发明不需要额外的增加通信线以及通信芯片，就能利用led驱动电源的调光线进行发送接收信号，具有成本低，价格低廉的优点。
附图说明
16.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
17.图1是本发明实施例上位机usb接口和第一微控制器的接线图。
18.图2是本发明实施例屏蔽电路和第二微控制器的接线图。
19.图3是本发明实施例第一收发电路的电路图。
20.图4是本发明实施例第二接收电路的电路图。
21.图5是本发明实施例第二发送电路的电路图。
具体实施方式
22.本发明实施例的led驱动电源通信的收发一体复用电路用于led驱动电源的通信，led驱动电源包括三根线，第一根线输出12v电压，可以作为本发明实施例led驱动电源通信的收发一体复用电路的第一辅助电源+12v ；第二根线为调光线，与本发明实施例中的信号收发引脚dim+连接；第三根线为地线。接地gnd。调光线既可以用做调光，也可以作为通信线使用，用做调光时可以外接输入0-10v的电压，也可以外接pwm信号调光。作为通信线使用时，既可以接收信号，也可以发送信号。调光线用作调光与通信线时，分时复用。调光线作为通信线收发信号时，半双工传输。本发明实施例的led驱动电源通信的收发一体复用电路是用于led驱动电源的调光线作为通信线收发信号时，如何实现半双工传输，收发一体分时复用。
23.如图1至图5所示，包括上位机通信电路、第一微控制器mcu1（tae32f5300）、第二微控制器mcu2（tae32f5300）、第一收发电路、第二收发电路和与被控led驱动电源连接的信号收发引脚dim+。第一收发电路包括第一发送电路和第一接收电路，第二收发电路包括第二发送电路和第二接收电路。第一发送电路的输入端接第一微控制器mcu1的发送引脚uart_tx，输出端接信号收发引脚dim+。第一接收电路的输入端接信号收发引脚dim+，输出端接第一微控制器mcu1的接收引脚uart_rx。第二发送电路的输入端接第二微控制器mcu2的发送引脚tx，输出端接信号收发引脚dim+。第二接收电路的输入端接信号收发引脚dim+，输出端接第二微控制器mcu2的接收引脚rx，信号收发引脚dim+由第一发送电路、第一接收电路、第二发送电路和第二接收电路分时复用。
24.如图1所示，上位机通信电路包括usb接口con1，usb接口con1的两个数据引脚data+和data-分别接第一微控制器mcu1的两个数据引脚data+和data
‑ꢀ
data+和data-，第一微控制器mcu1的两个数据引脚data+和data-接收数据与发送数据分时复用。
25.第一微控制器mcu1作为电脑上位机与第二微控制器mcu2的中介，起到协议转换作用。上位机需要对led进行电流调节时，第一微控制器 mcu1将上位机的指令转换成单片机
能识别的信息，通过收发一体复用电路下发给第二微控制器mcu2, 第二微控制器mcu2接收指令后，对led驱动电源的输出电流进行调节，同样的，第二微控制器mcu2有led驱动电源电压或电流的信息需要上报给电脑上位机时，也是通过第一微控制器mcu1进行协议转换，转换后的信息上传给上位机，告知led驱动电源输出电流或电压的状态。
26.如图3所示，第一发送电路包括第一mos管q1、第二mos管q2和由电阻r3与r12串联组成的第一分压电路。第一分压电路的电阻r3的一端接第一微控制器mcu1的发送引脚uart_tx，电阻r12的一端接地gnd。第一mos管q1的栅极接第一分压电路的电压信号输出端（电阻r3与r12的连接点），第一mos管q1的源极接地gnd，第一mos管q1的漏极通过由电阻r2和r7并联组成的第一限流电阻接第一辅助电源的正极+12v。第二mos管q2的栅极接第一mos管q1的漏极，并通过第一下拉电阻r13接地gnd。第二mos管q2的源极接地gnd，漏极通过由电阻r5和r10并联组成的第二限流电阻接第一辅助电源的正极+12v。第二mos管q2的漏极通过由电阻r19和r23并联组成的第一输出限流电阻接信号收发引脚dim+。
27.第一微控制器mcu1的发送引脚uart_tx发送信号时，信号收发引脚dim+的电平变化与第一微控制器mcu1的发送引脚uart_tx的电平变化同步。
28.如图3所示，第一接收电路包括第三npn三极管q4、第四mos管q3、第五mos管q5和由电阻r11与r15串接组成的第二分压电路，第三npn三极管q4的基极通过基极电阻r18接信号收发引脚dim+，发射极接地gnd，集电极通过由电阻r18和r20并联组成的第三限流电阻接第一辅助电源的正极+12v。第四mos管q3的栅极接第三npn三极管q4的集电极，并通过第二下拉电阻r14接地gnd。第四mos管q3的漏极通过第四限流电阻r21接第二辅助电源的3.3v的正极，并通过第二输出电阻r17接第一微控制器mcu1的接收引脚uart_rx，第一微控制器mcu1的接收引脚uart_rx通过电容c1接地gnd，第四mos管q3的源极接地gnd。第二分压电路在电阻r11的一端接第一mos管q1的漏极，即图3中的uart_txa引脚，第二端接地gnd。第五mos管q5的栅极接第二分压电路的电压信号输出端（电阻r11与r15的连接点），源极接地gnd，漏极接第三npn三极管q4的集电极和第四mos管q3的栅极。第二辅助电源利用三端调压芯片u38从usb接口con1的5v电压端口取电，输出3.3v的芯片电压。
29.led驱动电源调光线的信号收发引脚dim+的发送接收是共用的，从信号收发引脚dim+发出的信号通过第三npn管三极管和第四mos管发送到第一微控制器mcu1的接收引脚uart_rx，第一微控制器mcu1此时并不能识别此信号是下位机第二微控制器mcu2发来的信号还是第一微控制器mcu1的发送引脚uart_tx发来的信号，如果不将上位机发送的信号进行屏蔽，第一微控制器mcu1就会收到自己发送到信号收发引脚dim+上的信号，相当于自发自收，是不能允许的。
30.第一微控制器mcu1不能在发送信号时收到来自自己的信号，通过第五mos管q5连到第一mos管uart_txa，只要第一微控制器mcu1有信号发送，都不能接收到自身的发送信号，只有在第一微控制器mcu1不进行信号传输时，第一微控制器的mcu1的接收脚uart_rx才能接收信号。以下为实现过程：第五mos管q5作为屏蔽电路的作用就是屏蔽第一微控制器mcu1接收此时上位机发送到调光线信号收发引脚dim+上的信号，具体的实现方式是，第一微控制器mcu1的发送引脚uart_tx为低电平时，与第一mos管q1漏极连接的 uart_txa引脚反相为高电平，此时第五mos管q5漏极的电平被拉低，将第一微控制器mcu1的接收引脚uart_rx置为高电平
当第一微控制器mcu1的发送引脚uart_tx为为高电平时或上位机不发数据时（第一微控制器mcu1的发送引脚uart_tx空闲时，也是高电平），与第一mos管q1漏极连接的 uart_txa引脚为低电平，第五mos管q5不起作用，此时，因为信号收发引脚dim+为高电平，所以uart_rx（mcu1的接收脚）输出也是高电平。综上，当第一微控制器mcu1的发送引脚uart_tx发送信号时，第一微控制器mcu1的接收引脚uart_rx置位于高电平，不受发送信号影响。
31.如图3所示，第一发送电路还包括第四电阻r4和第十电容c10 ，信号收发引脚dim+通过第四电阻r4接地gnd，第十电容c10与第四电阻r4并接,第十电容c10跟第四电阻r4放于此处构成一个低通滤波器，起到对高频信号干扰滤除的作用。
32.如图4所示，第二接收电路包括第三mos管q8、第一光耦ot6和由电阻r6与r24串联组成的第三分压电路，第一光耦ot6发光二极管ot6-b的阳极通过第五限流电阻r308接第一辅助电源的正极+12v，第一光耦ot6发光二极管ot6-b的阴极接第三mos管q8的漏极，第三mos管q8的源极接地gnd。第三分压电路电阻r6的一端接信号收发引脚dim+，电阻r24的一端接地gnd，第三mos管q8的栅极接第三分压电路的电压信号输出端（电阻r6与r24的连接点）。第一光耦ot6光敏npn三极管ot6-a的集电极接第二辅助电源的正极smcu_3.3v，发射极接第二微控制器mcu2的接收引脚rx，并通过第三下拉电阻r1接模拟地agnd，电容c87与第三下拉电阻r1并接。
33.第一微控制器mcu1的发送引脚uart_tx发送信号时，信号收发引脚dim+的电平变化与第一微控制器mcu1的发送引脚uart_tx的电平变化同步，第二微控制器mcu2的接收引脚rx的电平变化与信号收发引脚dim+的电平变化同步，所以第二微控制器mcu2的接收引脚rx的电平变化与第一微控制器mcu1的发送引脚uart_tx的电平变化同步。第一微控制器mcu1的发送引脚uart_tx的发出的信号，经信号收发引脚dim+中转，发送到第二微控制器mcu2的接收引脚rx。
34.如图5所示，第二发送电路包括第一npn三极管q6、第二npn三极管q7和第二光耦ot1，第一npn三极管q6的基极接第二微控制器mcu2的发送引脚tx，并通过第四下拉电阻r8接模拟地agnd，第一npn三极管q6的集电极通过第六限流电阻r25接第一辅助电源的正极+12v，第一npn三极管q6的发射极接模拟地agnd。第二npn三极管q7的基极接第一npn三极管q6的集电极，并通过第五下拉电阻r22接模拟地agnd。第二npn三极管q7的集电极接第二光耦ot1发光二极管ot1-b的阴极，第二光耦ot1发光二极管ot1-b的阳极通过第七限流电阻r9接第一辅助电源的正极+12v，第二npn三极管q7的发射极接模拟地agnd。第二光耦ot1光敏npn三极管ot1-a的发射极接地gnd，集电极接信号收发引脚dim+。
35.第二微控制器mcu2的发送引脚tx发送信号时，信号收发引脚dim+的电平变化与第二微控制器mcu2的发送引脚tx的电平变化同步，信号收发引脚dim+接收到第二微控制器mcu2发送引脚tx发送的信号。根据图3所示的第一收发电路的第一接收电路，信号收发引脚dim+同时接第三npn三极管q4的基极，信号收发引脚dim+接收到mcu2的发送的信号时，同时转发给第一接收电路，第一接收电路的信号输出端（第四mos管q3的漏极）接第一微控制器mcu1的接收引脚uart_rx，第一微控制器mcu1的接收引脚uart_rx的电平变化与信号收发引脚dim+同步，即第二微控制器mcu2发送的信号经信号收发引脚dim+中转，传送给第一微控制器mcu1的接收引脚uart_rx。
36.如图2所示，第二收发电路包括屏蔽电路，屏蔽电路包括第四npn三极管q300和由
电阻r313与r398串联组成的第四分压电路，第四分压电路的电阻r313的一端接第二微控制器mcu2接收引脚的使能引脚rx_en，电阻r398的一端接模拟地agnd。第四npn三极管q300的集电极接第二微控制器mcu2的接收引脚rx，发射极接模拟地agnd，基极接第四分压电路的电压信号输出端（电阻r313与r398的连接点）。
37.led驱动电源调光线的信号收发引脚dim+的发送接收是共用的，其上的信号通过第三mos管q8和第一光耦ot6发送到第二微控制器mcu2的的接收引脚rx，此时，第二微控制器mcu2并不能识别底是第一微控制器mcu1发来的信号还是第二微控制器mcu2自己发送的信号，如果不将第二微控制器mcu2发送的信号进行屏蔽，第二微控制器mcu2就会收到自己发送到信号收发引脚dim+上的信号，这相当于自发自收，是不允许的。第四npn三极管q300的作用就是让第二微控制器mcu2的的接收引脚rx屏蔽来自信号收发引脚dim+上的信号，具体的实现方式是，当第二微控制器mcu2发送数据时，通过第二微控制器mcu2接收引脚的使能引脚rx_en向第四npn三极管q300的基极发送一个高电平信号，第四npn三极管q300的集电极的电平被拉低，第二微控制器mcu2的的接收引脚rx就屏蔽从信号收发引脚dim+来的信号,使得第二微控制器mcu2不会接收到自己发送来的信号。
38.综上所述，本发明以上实施例的收发一体复用电路在同一时间内只能发送信号或者接收信号，发送信号的时候不能接收信号，接收信号的时候不能发送信号，实现半双工的通信方式，收发一体复用电路复用的是信号收发引脚dim+，发送的时候用的是信号收发引脚dim+，接收的时候也是信号收发引脚dim+，但其是分时复用的，同时，led驱动电源调光线不通信时，又可以作为调光线使用。一根线实现多种功能，成本低廉，电路简单有效。
39.本发明以上实施例的收发一体复用电路，不需要额外的增加通信线以及通信芯片，就能利用调光线进行发送接收信号，具有成本低，价格低廉，实用性好等优点。