CN101202542B - 红外节能电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种红外节能电路。所述红外节能电路包括红外感应控制电路和开关电源控制电路，红外感应控制电路包括红外感应组件和驱动电路。所述红外感应控制电路利用红外感应组件摄取红外线，并对所述红外线进行内部处理，通过驱动电路输出控制信号。所述开关电源控制电路包括自激振荡电路，所述驱动电路用于在红外感应组件没有摄取到红外线时生成并输出红外感应控制信号给自激振荡电路，所述红外感应控制信号使自激振荡电路停止振荡，所述开关电源控制电路不输出直流电，实现了节能的目的。

Description

红外节能电路
技术领域
本发明涉及一种节能电路，特别涉及一种红外节能电路。
背景技术
目前，各种电子设备的广泛使用，使电能消耗量日益增加。尤其在一些公共场合配置的各种照明设备，其消耗的电能更为显著。因此，如何节约电能、提高电器寿命成为节能技术亟待解决的课题。
如图1所示，一种传统的红外节能电路900包括电源电路91和依次电性连接的红外传感器92、红外信号处理电路93、驱动电路94、继电器95、负载96。其中，红外信号处理电路93还包括转换电路931和放大电路932。电源电路91分别输出工作电压给所述红外信号处理电路93、驱动电路94和负载96。
红外传感器92感测到红外线时，输出一定的电流信号给转换电路931。所述转换电路931将所述电流信号转换成电压信号，放大电路932接收所述电压信号，并对其作线性放大。驱动电路94接收所述经放大后的电压信号，产生一高电平驱动信号。所述高电平驱动信号使继电器95闭合，负载96得以加电工作。
当没有红外线被感测到时，红外传感器92无感应电流输出，转换电路931和放大电路932均无电压信号输出，驱动电路94产生一低电平驱动信号。此时，所述低电平驱动信号使继电器95断开，负载96断电。
综上所述，传统的红外节能电路91通过感测红外线的有无，以利用继电器95来控制负载96加电或断电，从而实现节能的目的。然而，一般的继电器95主要依靠电磁作用力以机械接触方式维持电路的开启和闭合，长期工作容易出现接触不良，或者接触粘接造成电路损坏。故采用此种节能电路存在可靠性不高的问题。
有鉴于此，有必要提供一种提高电路可靠性的节能电路。
一种红外节能电路，包括红外感应控制电路和开关电源控制电路，所述红外感应控制电路和所述开关电源控制电路电性相连，所述红外感应控制电路输入红外线，输出红外感应控制信号。所述红外感应控制电路包括依次电性连接的红外感测组件和驱动电路。所述开关电源控制电路用于提供直流工作电压，其包括自激振荡电路。所述驱动电路用于在红外感应组件没有摄取到红外线时生成并输出红外感应控制信号给自激振荡电路，所述红外感应控制信号使自激振荡电路停止振荡，所述开关电源控制电路不输出直流电。
上述红外感应控制电路通过感测红外线的有无，依靠与开关电源控制电路电性连接的驱动电路，驱动开关电源控制电路的开启和闭合，以实现节能的目的。此外，所述红外节能电路采用电驱动控制方式，而非机械接触方式维持开关电源控制电路的开启和闭合，有利于提高电路的可靠性。
附图说明
图1为传统的节能电路的原理框图。
图2为本发明一较佳实施方式揭示之红外节能电路的原理框图。
图3为图2所示的驱动电路的具体电路图。
图4为图2所示的开关电源控制电路的具体电路图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明一较佳实施方式进行说明：
如图2所示，一较佳实施方式揭示之红外节能电路100包括总电源输入电路200、红外感应控制电路300、开关电源控制电路400。总电源输入电路200分别和红外感应控制电路300、开关电源控制电路400电性相连。红外节能电路100主要通过红外感应控制电路300感测红外线，以控制开关电源控制电路400输出电源，从而实现节能的目的。所述红外节能电路100可应用于照明设备、监控设备等的电源电路中。
总电源输入电路200用于从交流电网上接收交流电，并对所述交流电进行变压、整流、滤波等处理，以产生直流电。所述直流电分别供给红外感应控制电路300和开关电源控制电路400。
红外感应控制电路300用于感测红外线，并对所述红外线进行内部处理，以输出相应的控制信号S301。
开关电源控制电路400一方面用于接收总电源输入电路200供给的直流电，并输出一路或多路稳压工作电源；另一方面用于接收红外线控制电路300输出的控制信号S301，以改变开关电源控制电路400的电源输出状态。
如图2所示，所述红外感应控制电路300包括辅助供电电路311和依次电性连接的红外感应组件312、放大电路313、延时电路314、驱动电路315。
辅助供电电路311用于接收总电源输入电路200供给的直流电，并分别向红外感应组件312、放大电路313、延时电路314及驱动电路315输出直流电。
红外感应组件312用于摄取红外线，并将一定强度的红外线转变成电流信号。放大电路313用于接收所述电流信号，将电流信号转变成电压信号，并对其进行线性放大。延时电路314用于接收所述放大后的电压信号，将所述电压信号延迟一预定的时间，输出延时电信号给驱动电路315。驱动电路315用于接收所述延时电信号，并依此输出控制信号S301。所述控制信号S301用于改变开关电源控制电路400的电源输出状态。
图2所示的红外感应控制电路300中，红外感应组件312、放大电路313、延时电路314为互相独立的功能模块。各功能模块所完成的功能也可由一独立的模块来实现，如单片集成IC芯片。
开关电源控制电路400包括主开关电源电路410、自激振荡电路411、正反馈电路412及取样稳压电路413。自激振荡电路411分别和主开关电源供电电路410、正反馈电路412、取样稳压电路413电性连接。其中正反馈电路412还与主开关电源电路410电性相连，取样稳压电路413还与主开关电源电路410电性相连。开关电源控制电路400主要根据红外感应控制电路300输出的控制信号S301，控制电源的输出状态。
主开关电源供电电路410用于接收总电源输入电路200供给的直流电，输出一路或多路稳压直流电。自激振荡电路411一方面可产生开关脉冲信号，使主开关电源供电电路410输出稳压直流电；另一方面可在红外感应控制电路300输出的控制信号S301作用下停止自激振荡，使开关电源供电电路410不输出稳压直流电。正反馈电路412用于提供能使自激振荡电路411迅速起振的正反馈信号。取样稳压电路413用于感测输出稳压直流电的电压值变化，送出负反馈信号给自激振荡电路411，使所述主开关电源供电电路410在自激振荡电路411的控制下输出稳定的直流电压。
如图3所示，一较佳方式揭示的驱动电路315包括输入端301和输出端302。输入端301用于接收延时电路314输出的延时电信号，输出端302用于输出控制信号S301给开关电源控制电路400。
输入端301和输出端302之间具有级连的第一三极管Q1和第二三极管Q2。其中，第一三极管Q1的基极与输入端301电性相连，其发射极接地，其集电极通过一电阻器R1与直流电压源VCC电性相连。第二三极管Q2的基极一方面与第一三极管Q1的集电极电性相连，另一方面与电容器C1的一端相连。所述电容器C1的另一端接地。此外，第二三极管Q2的发射极接地，其集电极通过一电阻器R2与输出端302电性相连。
当输入端301输入的延时电信号为高电平时，第一三极管Q1导通。第一三极管Q1集-射极压降近似为零，使第二三极管Q2的基极位于低电平，导致第二三极管Q2截止。此时，输出端302输出的控制信号S301为高阻状态。
当输入端301输入的延时电信号为低电平时，第一三极管Q1截止，第二三极管Q2导通，从而导致电阻器R1接地。此时，输出端302输出的控制信号S301为低电平状态。
如图4所示，一较佳实施方式揭示之开关电源控制电路400的具体电路配置如下：
开关电源控制电路400具有第一输入端401、第二输入端402及输出端403。第一输入端401用于输入图2所示的总电源输入电路200输出之直流电。第二输入端402用于输入图3所示的输出端302输出之控制信号S301。输出端403用于输出稳压直流电。
主开关电源电路410主要包括变压器T1的初级线圈绕组P1、次级线圈绕组S1、整流二极管D4、电容器C7、C8及电感器L1。整流二极管D4的阳极与次级线圈绕组S1的端子S11电性相接，其阴极通过电容器C7接地。电容器C7串联电感器L1后与电容器C8并联。电容器C8的正端与输出端403电性相连。电容器C7提供一次滤波和平滑功能，电感器L1用于限制在初始启动期间滤波电容器C8的初始冲击电流达到最大值。电容器C8提供二次滤波功能，以使输出端403输出额定的直流电压。
自激振荡电路411为一种脉冲调宽式自激振荡电路，其主要包括第三三极管Q3、电阻器R4、R5、R6及电容器C3、C4。所述第三三极管Q3较佳的为一开关管。第三三极管Q3的基极和第二输入端402电性相连。第三三极管Q3的集电极分别和初级线圈绕组P1的端子P12电性相连。第三三极管Q3的发射极一方面电性连接并联的电阻器R5、电容器C4，另一方面通过电阻器R6接地。第三三极管Q3的集电极和发射极之间并联有串性连接的电容器C3和电阻器R4。
正反馈电路412主要包括变压器T1的正反馈线圈P2、电阻器R7、R8、R9、电容器C5、C6、二极管D2、D3及第四三极管Q4。正反馈线圈P2一方面通过串性连接的电阻器R8、二极管D3、电容器C6接地，另一方面通过串性连接的电容器C5、电阻器R7与第四三极管Q4的集电极电性相连。其中电容器C5的两端并联有二极管D2。第四三极管Q4的基极通过电阻器R9与电容器C6正端电性相连，其发射极接地。
取样稳压电路413包括电阻器R10、R11、R12、R13、电容器C9、光发射管U1A、光接收管U1B及基准电压发生器V1。电阻器R11与R12串接后接地。电阻器R10通过串性连接的光发射管U1A、基准电压发生器V1接地，其中光发射管U1A的阴极与基准电压发生器V1的阴极电性相连。基准电压发生器V1的参考端与R11和R12之间的节点相连。光发射管U1A的阴极和基准电压发生器V1的参考端之间串性连接电阻器R13和电容器C9。光接收管U1B并联于电阻器R9之间。
此外，主开关电源电路410还包括电阻器R2、启动电阻器R3、电容器C2和二极管D1。启动电阻器R3串接于输入端401和第三三极管Q3的基极之间。电阻器R2并联电容器C2后与二极管D1串接于第三三极管Q3的集电极。
具有上述配置的开关电源控制电路400主要根据第三三极管Q3在导通和截止状态之间的变化，控制变压器T1中磁能的储存与释放，从而实现稳定的直流电压输出。
首先，第三三极管Q3导通，使变压器T1储存磁能的过程如下：
输入端401存在直流电压输入时，即通过启动电阻器R3将启动电流加到第三三极管Q3的基极，使第三三极管Q3导通。第三三极管Q3导通后，其集电极即有电流通过。根据电感器中的电流不能突变的原理，第三三极管Q3集电极的电流流经初级线圈绕组P1时，产生P11正、P12负的感应电动势ξ1。由于线圈绕组之间存在互感，次级线圈绕组S1产生S11负、S12正的感应电动势ξ2，正反馈线圈绕组P2产生P21正、P22负的感应电动势ξ3。
由感应电动势ξ2产生的感应电压的极性使整流二极管D4截止，于是变压器T1便开始储存磁能。由感应电动势ξ3产生的感应电压一方面通过电阻器R8、二极管D3、电阻器R9加到Q4的基极，使第四三极管Q4基射极正向偏置，另一方面通过电容器C2和电阻器R4加到第三三极管Q3的基极。当电容器C5两端的充电电压使二极管D2正向导通时，流经二极管D2和电阻器R7的电流使第三三极管Q3的基极电流增大，第三三极管Q3进一步导通。于是第三三极管Q3在正反馈过程的作用下，迅速进入饱和状态。
其次，第三三极管Q3截止，使变压器释放磁能的过程如下：
第三三极管Q3饱和时，其集-射极间的饱和电流在电阻器R6产生压降，该压降通过电阻器R5分压后加到第四三极管Q4的基极，使第四三极管Q4导通。因第四三极管Q4集电极电流的分流作用，使第三三极管Q3的基极电流减小，第三三极管Q3将截止。第三三极管Q3截止导致其集电极电压升高，此时通过缓冲器C3、R4产生一脉冲电流。所述脉冲电流通过电阻器R5流向第四三极管Q4，使第四三极管Q4进一步导通，第三三极管Q3进一步截止。
此外，第三三极管Q3退出饱和状态时，其集-射极内阻逐渐增大，导致集电极电流进一步下降。根据电感器中的电流不能突变的原理，此时，初级线圈绕组P1、次级线圈绕组S1和正反馈线圈绕组P2分别产生反方向的感应电动势ξ1′、ξ2′、ξ3′。感应电动势ξ3′产生的感应电压与电容器C5两端所充的电压极性相同，二者迭加到第三三极管Q3基极，使第三三极管Q3进一步截止。
第三三极管Q3截止时，由感应电动势ξ2′产生的感应电压使整流二极管D4正向导通，变压器T1便开始释放磁能。通过电容器C6、电感器L1、滤波电容器C7，在输出端403产生稳定的直流电压。当变压器T1的磁能释放完时，电容器C5两端电压下降到使第三三极管Q3又可重新导通。变压器T1又开始储存磁能。因此，开关电源控制电路400便通过自激振荡电路411周期性的控制变压器储存释放磁能，从而实现直流电压输出。
开关电源控制电路400以如下方式实现稳压过程：
当输出端403电压过高时，分压电阻器R12两端的压降升高，从而基准电压发生器V1的参考端电压随之升高。基准电压发生器V1参考端和基准端之间的差值电压使V1输出的电流增加，流经U1A的电流增加，U1A的光通量增加，从而光接收管U1B的集电极电流增加。由于U1B集电极电流的分流作用，使第三三极管Q3的基极电流减少，因此第三三极管Q3提前退出截止状态，于是第三三极管Q3在一个周期内的截止时间减少。通过变压器T1耦合到次级线圈绕组S1回路的能量减少，使输出电压降低，由此维持输出端403输出稳定的电压。同理，当输出端403输出的电压过低时，通过增加第三三极管Q3的导通时间，使输出的直流电压维持在稳定状态。
结合开关电源控制电路400的工作原理，红外节能电路100实现节能的过程如下：
红外感应组件312没有红外线被摄入时，其无电信号输出。此时，延时电路314输出低电平延时信号到第一三极管Q1的基极，使第一三极管Q1截止，第二三极管Q2导通。红外感应控制电路300的输出端302输出低电平信号到开关电源控制电路400的第三三极管Q3的基极，使第三三极管Q3截止，从而自激振荡电路不能起振，红外感应控制电路300的输出端403没有稳定的直流电压输出。也即在没有红外线摄入时，红外节能电路100不供给电能，以此实现节能之目的。
当红外感应组件312摄取到红外线时。一定强度的红外线信号经红外感应组件312被转换成电流信号，所述电流信号并被传送给放大电路313。放大电路313将电流信号转变成电压信号，并进行线性放大。通过延时电路314输出高电平延时信号给驱动电路315，使第一三极管Q1管导通，第二三极管Q2管截止。此时，输出端302相当于在第三三极管Q3的基极和发射极之间并联了一个高电阻，所述高电阻对第三三极管Q3的导通和截止状态不产生影响。也即红外感应控制电路300有红外线摄入时，开关电源控制电路400持续输出稳定的直流电压。
此外，在实际应用场合，当人体离开照明区域或者监控区域时，放大电路313无放大信号送给延时电路，延时电路延迟一定的时间再输出低电平信号给驱动电路315。开关电源控制电路400在延迟一定的时间后接受到驱动电路315输出的控制信号S301，停止输出直流电。此延迟的时间可根据红外节能电路应用的不同场合而预先设定不同的延迟时间。
本发明揭示之红外节能电路，通过红外感应组件感测有无红外线被摄取，由驱动电路输出控制信号给自激振荡电路，使开关电源控制电路有无稳压直流电输出。由此，节约电能，提高电能的有效利用率。由于驱动电路采用电驱动控制方式，而非以机械方式维持供电电路的开启和闭合，有利于提高电路的可靠性。

Claims (8)

1.一种红外节能电路，包括红外感应控制电路和开关电源控制电路，所述红外感应控制电路和所述开关电源控制电路电性相连，所述红外感应控制电路用于摄取红外线，输出红外感应控制信号，所述开关电源控制电路用于输出直流电，其特征在于：所述红外感应控制电路控制开关电源控制电路的动作，所述红外感应控制电路包括红外感应组件及驱动电路，所述开关电源控制电路包括自激振荡电路，所述驱动电路用于在红外感应组件没有摄取到红外线时生成并输出红外感应控制信号给自激振荡电路，所述红外感应控制信号使自激振荡电路停止振荡，所述开关电源控制电路不输出直流电。
2.如权利要求1所述的红外节能电路，其特征在于：所述红外感应组件用于在摄取到红外线时产生电信号，所述驱动电路包括第一三极管、和第二三极管、第一电阻及直流电压源，所述第一三极管的基极用于接收所述电信号，发射极接地，所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的基极电性相连，所述第二三极管的基极通过所述第一电阻连接直流电压源，集电极连接自激振荡电路，发射极接地。
3.如权利要求2所述的红外节能电路，其特征在于：所述红外感应组件在未摄取红外线时，不输出电信号。
4.如权利要求2所述的红外节能电路，其特征在于：所述开关电源控制电路包括与自激振荡电路电性相连的主开关电源供电电路，所述自激振荡电路控制所述主开关电源供电电路的电源输出状态，所述自激振荡电路包括第三三极管及第二电阻，所述第三三极管的集电极连接主开关电源供电电路，所述第三三极管的发射极通过第二电阻接地，所述第三三极管的基极和所述第二三极管的集电极电性相连。
5.如权利要求4所述的红外节能电路，其特征在于：当没有红外线被摄取时，所述第二三极管输出低电平红外感应控制信号，所述低电平红外感应控制信号加到所述第三三极管的基极，使所述第三三极管截止。
6.如权利要求5所述的红外节能电路，其特征在于：所述第三三极管截止时，所述主开关电源供电电路无直流电输出。
7.如权利要求5所述的红外节能电路，其特征在于：所述开关电源控制电路包括取样稳压电路，所述取样稳压电路分别与所述主开关电源供电电路和自激振荡电路电性相连，所述取样稳压电路用于使主开关电源供电电路输出稳压直流电。
8.如权利要求1所述的红外节能电路，其特征在于：所述红外感应控制电路包括依次电性连接的放大电路，延时电路，所述延时电路还和所述驱动电路电性相连，所述红外感应组件用于摄取红外线，输出电流信号，所述放大电路用于将电流信号转换成电压信号，并对所述电压信号进行线性放大，所述延时电路用于接收所述经放大后的电压信号，对所述电压信号进行延时，并输出延时电信号给所述驱动电路。
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