CN101835307A - 一种智能交通led补光灯供电控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种交通摄像领域，尤其涉及一种智能交通LED补光灯供电控制系统，包括整流器B、反激开关变换电路K、低压直流变换电路DL1、反激开关变换控制电路DL2、输出电压控制电路DL3、输出滤波储能电容C1、检流电阻R1和R2、触发驱动电路DL4、RS232转换电路DL5、单片机DL6、触发逻辑电路DL7、开关机信号DL8和LED补光灯光源。本发明的有益效果：触发响应速度快，可以实现小于5微妙的响应速度，与传统补光灯几百微妙的响应速度相比有非常大的提高，可以通过TTL电平控制开关电源软开机和软关机，在实现节能的同时也延长了系统的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种交通摄像补光灯的供电控制系统，尤其涉及一种用于交通摄像的智能交通LED补光灯供电控制系统。
背景技术
对于交通摄像补光灯来说触发响应时间是很重要的，LED补光灯必须在摄像机快门打开的时候开启并达到所需的亮度，否则补光效果就不理想。因为摄像机快门时间很短，一般不超过2.5ms，所以补光灯触发响应时间非常重要，特别是在频闪模式下更加重要。通常给LED供电的电路拓扑主要是buck降压电路，在有触发信号来的时候给MOS管发信号，通过电感给电容充电，再用电容上获得的电压去驱动LED，这个过程是很慢的，较快的也需要几百微妙，甚至更长，这对于摄像机所需的2.5ms快门时间来说是很长的时间了，使得摄像机必须提前发触发脉冲，等LED完全亮起来的时候再开启快门，使摄像机控制变的复杂。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足之处，提供一种智能交通LED补光灯供电控制系统，摄像机可以根据拍摄要求触发系统，系统可以实现与快门信号同步，延时不超过5微妙，以获得更好的抓拍效果，在不需要抓拍时可以实现低亮度照射或直接关闭系统，以达到节能目的。
本发明是通过以下技术方案达到上述目的：一种智能交通LED补光灯供电控制系统，包括整流器B、反激开关变换电路K、低压直流变换电路DL1、反激开关变换控制电路DL2、输出电压控制电路DL3、输出滤波储能电容C1、检流电阻R1和R2、触发驱动电路DL4、RS232转换电路DL5、单片机DL6、触发逻辑电路DL7、开关机信号DL8和LED补光灯光源，所述的整流器B的输入端接交流电源，输出端接反激开关变换电路K的输入端和低压直流变换电路DL1的输入端；所述的反激开关变换电路K的输出端接输出滤波储能电容C1、检流电路R1的一端和LED补光灯的阳极；所述的低压直流变换电路DL1的输出端接反激开关变换电路K；所述的反激开关变换控制电路DL2的输出接反激开关变换电路K；所述的输出电压控制电路DL3的输入接输出滤波储能电容C1的一端、检流电阻R1的一端以及单片机DL6的一个引脚，输出接反激开关变换电路K；所述的检流电阻R1和R2串联连接；所述的触发驱动电路DL4接LED补光灯的阴极、检流电阻R2的一端，输出接触发逻辑电路DL7；所述的开关机电路DL8输入接开关机信号，输出接反激开关变换电路KDL2；所述的单片机DL6两个输入分别接检流电阻R2的一端和RS232转换电路DL5的输出，两个输出分别接输出电压控制电路DL3和触发逻辑电路DL7；所述的触发逻辑电路DL7的输入分别接单片机DL6和触发信号，输出接触发驱动电路DL4。
作为优选，所述的整流器B的输入端接交流95V到265V之间的电源。
作为优选，所述的触发驱动电路DL4的电阻R40、R41、R43、R47的下端连接到MOS管Q2的漏极；R40、R41并联，R43、R47并联分别接至LED的阴极；MOS管Q2的源极接至电阻R46和R50，R46和R50并联后一端接地，另一端接单片机AD输入端口；电阻R48一端接地，另一端接到Q2的栅极；电阻R44接在三极管Q4集电极和Q2栅极之间；Q4的发射极接12V电源，基极接R39和R42组成的分压电路中间；三极管Q5集电极接电阻R42的一端，发射极接地，基极接由R45和R49串联组成的分压电路中间；R45的一端接至触发逻辑电路DL7。
LED补光灯亮灭由一个MOS管控制，给LED补光灯供电的电压一直维持在设定的电流对应的电压值，只要MOS管一打开，LED就能立马达到所需的电流，而外部触发信号可以直接控制MOS管的开关，这样，影响响应速度的主要就是MOS管的响应速度，只要MOS管的驱动电路驱动能力足够，就能做到快速的响应。
本发明采用交流电源供电，经过整流器B整流后由反激开关变换电路K变换成稳定的直流电压。反激开关变换控制电路DL2有低压直流变换电路DL1供电，根据输出电压控制电路DL3和开关机电路DL8的信号来控制反激开关变换电路K工作。输出电压控制电路DL3根据单片机设定的参考电压调节输出电压，从而控制流过LED的电流。单片机DL6还检测LED上的电流，以调整输出电压来稳定LED上的电流的稳定。单片机DL6的RS232通信接口通过RS232转换电路DL5可以接收摄像机的控制命令，完成相应功能，同时还能检测电路的运行状态，在异常情况下进行保护。触发逻辑电路DL7将单片机和摄像机的触发信号进行混合后送到触发驱动电路DL4触发LED的亮灭，实现补光灯功能。
本发明的有益效果是：触发响应速度快，可以实现小于5微妙的响应速度，与传统补光灯几百微妙的响应速度相比有非常大的提高。可以通过TTL电平控制开关电源软开机和软关机，在实现节能的同时也延长了系统的寿命。
附图说明
图1是本发明功能原理框图；
图2是本发明的电路图；
图3是本发明的输出电压控制电路DL3原理图；
图4是本发明的开关机电路原理图；
图5是本发明的RS232电路原理图；
图6是本发明的触发驱动电路DL4原理图；
图7是本发明的触发逻辑电路DL7原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
如图1、图2所示，一种智能交通LED补光灯供电控制系统由整流器B、反激开关变换电路K、低压直流变换电路DL1、反激开关变换控制电路DL2、输出电压控制电路DL3、输出滤波储能电容C1、检流电阻R1和R2、触发驱动电路DL4、RS232转换电路DL5、单片机DL6、触发逻辑电路DL7、开关机信号DL8和LED光源组成。经过整流器B整流后由反激开关变换电路K变换成稳定的直流电压。反激开关变换控制电路DL2有低压直流变换电路DL1供电，根据输出电压控制电路DL3和开关机电路DL8的信号来控制反激开关变换电路K工作。输出电压控制电路DL3根据单片机设定的参考电压调节输出电压，从而控制流过LED的电流。单片机DL6还检测LED上的电流，以调整输出电压来稳定LED上的电流的稳定。单片机DL6的RS232通信接口通过RS232转换电路DL5可以接收摄像机的控制命令，完成相应功能，同时还能检测电路的运行状态，在异常情况下进行保护。触发逻辑电路DL7将单片机和摄像机的触发信号进行混合后送到触发驱动电路DL4触发LED的亮灭
图3是输出电压控制电路DL3，其中R8一端接反激开关变换电路K的输出，另一端接电容C7和稳压管Z1，一起组成线性稳压电路为芯片U4供电。电阻R9和R10并联接在R11一端和U4的4脚实现电流检测。电阻R12和R38串联形成分压电路，在R38的一端形成较低电压送到U4的1脚，用于检测输出电压。电阻R32和电容C19串联接到U4的1脚和3脚形成负反馈，电阻R35和电容C22串联接到U4的3脚和5脚，电容C23接在U4的4脚和5脚之间起积分作用。电阻R29、R31、R33、R34串联，一端接到单片机的一个输出脚，另一端接到运放U5A的正向输入端，电容C18、C20、C21分别接到R29、R31、R33的一端用于滤波，R36接到运放U5A的正向端提供放电回路。运放U5A起到电压跟随器的作用，输出端接的二极管D8起到防止电流倒灌的作用，对维持输出电压稳定有非常重要的作用。二极管D8的阴极输出电压作为系统输出电压的参考电压，Rx1为分压电阻，其作用也非常重要。电阻R6、R30、R28和光耦Q3B串接在一起组成反馈电路作用于反激变换控制电路。
图4是开关机电路DL8，实现了用TTL电平控制开关电源的软开机和软关机。其中电阻R76一端接到U8的2脚，另一端接控制信号，起到限流的作用，根据控制信号驱动能力的不同可以改变其阻值大小以调整输入电流的大小。电阻R77接在U9的2脚和3脚之间，用于提高抗干扰能力。U9是可以用TTL电平驱动的光耦，起到隔离作用，提高了系统的安全性。电容C40接在U9的5脚和8脚。电阻RL2接在U9的8脚和6脚之间作为上拉电阻，电容CL2接在U9的5脚和6脚之间，起滤波作用。电阻R74和而稳压管Z6串接在一起，并将Z6的阴极接到U9的8脚作为电源。U9的6脚接到三极管Q10的基极，R72接在Q10的基极和射极之间。三极管Q10的集电极作为开关机信号接在U3的4脚。当接在JP1上的开关机信号为高电平时，Q10变为低电平，开关电源开机工作；当接在JP1上的开关机信号为高低平时，Q10变为高电平，开关电源关机，从而实现了软开机和软关机。
图5是RS232接收电路。其中电阻R68是限流电阻，接在光耦U7内部二极管的阳极，另一端接外部RS232通信接口的发送端，U7内部二极管的阴极接外部RS232通信输入的地。二极管D11与U7内部二极管反向并联，起到了对U7内部二极管的保护作用。光耦U7做隔离用，提高了可靠性和安全性。U7的内部三极管发射极接地，电阻R63一端接5V电源，另一端接U7内部三极管的集电极，同时接R62的一端，R62和R61串接，其连接处接至单片机的UART输入接口。此电路在没有用专用RS232芯片条件下实现了RS232信号电平的转换和隔离。
图6是触发驱动电路DL4。其中电阻R40、R41、R43、R47的下端连接到MOS管Q2的漏极；R40、R41并联，R43、R47并联分别接至亮串LED的阴极，起到平衡电流的作用，抑制LED电流过度增长。MOS管Q2起到开关作用，对实现补光灯的触发闪烁起到至关重要的作用。Q2的源极接至电阻R46和R50，R46和R50并联后一端接地，另一端接单片机AD输入端口，起到检测电流的作用。电阻R48一端接地，另一端接到Q2的栅极，用于提供泄放回路，这个电阻的选择将影响LED触发响应速度，电阻不能太大也不能太小。电阻R44接在三极管Q4集电极和Q2栅极之间起限流作用，电阻值不能太大。Q4的发射极接12V电源，基极接R39和R42组成的分压电路中间。三极管Q5集电极接电阻R42的一端，发射极接地，基极接由R45和R49串联组成的分压电路中间。R45的一端接至触发逻辑电路DL7。触发驱动电路DL4不光实现了将触发信号从5V变到12V的功能，还实现了对触发信号的快速响应。
图7是触发逻辑电路DL7。其中，电阻R70接在U8的2脚和外部触发引脚之间，起到限流的作用。U8的3脚接至外部触发信号的负端。光耦U8是可以用TTL电平触发的高速光耦，起到隔离作用，提高了系统的可靠性和安全性。电容C35接在U8的8脚和5脚之间，做滤波用。电阻RL1接在U8的8脚和6脚之间作为上拉电阻。电容CL1接在U8的5脚和6脚之间用于滤波。U8的6脚将触发信号转换成反向的信号通过电阻R65送至三极管Q8，通过电阻R66接至单片机的外部中断引脚。电阻R64接在5V电源和三极管Q8的基极之间。单片机DL6的触发信号通过电阻R56接至三极管Q6的基极，经过三极管Q6的集电极通过电阻R58将单片机内部触发信号引至三极管Q7的基极。三极管Q7的集电极和三极管Q8的集电极相连组成线或电路，将内部触发信号和外部触发信号进行混合，这种方式对提高触发响应速度起到了非常的重要的做用。混合后的触发信号送至触发驱动电路DL4的电阻R45的一端。在触发驱动电路DL4的电阻R45和R49之间接了三极管Q9的集电极，Q9通过电阻R67和电阻69从电阻R67的一端提取单片机的开关信号，这个开关信号用于总使能或禁止触发开关。电阻R67、R69和三极管Q9对触发超时保护起到了关键作用。
以上的所述乃是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，若依本发明的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种智能交通LED补光灯供电控制系统，其特征在于包括：整流器B、反激开关变换电路K、低压直流变换电路DL1、反激开关变换控制电路DL2、输出电压控制电路DL3、输出滤波储能电容C1、检流电阻R1和R2、触发驱动电路DL4、RS232转换电路DL5、单片机DL6、触发逻辑电路DL7、开关机信号DL8和LED补光灯光源；
所述的整流器B的输入端接交流电源，输出端接反激开关变换电路K的输入端和低压直流变换电路DL1的输入端；
所述的反激开关变换电路K的输出端接输出滤波储能电容C1、检流电路R1的一端和LED补光灯的阳极；
所述的低压直流变换电路DL1的输出端接反激开关变换电路K；所述的反激开关变换控制电路DL2的输出接反激开关变换电路K；
所述的输出电压控制电路DL3的输入接输出滤波储能电容C1的一端、检流电阻R1的一端以及单片机DL6的一个引脚，输出接反激开关变换电路K；
所述的检流电阻R1和R2串联连接；
所述的触发驱动电路DL4接LED补光灯的阴极、检流电阻R2的一端，输出接触发逻辑电路DL7；
所述的开关机电路DL8输入接开关机信号，输出接反激开关变换电路KDL2；所述的单片机DL6两个输入分别接检流电阻R2的一端和RS232转换电路DL5的输出，两个输出分别接输出电压控制电路DL3和触发逻辑电路DL7；
所述的触发逻辑电路DL7的输入分别接单片机DL6和触发信号，输出接触发驱动电路DL4。
2.根据权利要求1所述的智能交通LED补光灯供电控制系统，其特征在于，所述的整流器B的输入端接交流95V到265V之间的电源。
3.根据权利要求1或2所述的智能交通LED补光灯供电控制系统，其特征在于，所述的触发驱动电路DL4的电阻R40、R41、R43、R47的下端连接到MOS管Q2的漏极；R40、R41并联，R43、R47并联分别接至LED的阴极；MOS管Q2的源极接至电阻R46和R50，R46和R50并联后一端接地，另一端接单片机AD输入端口；电阻R48一端接地，另一端接到Q2的栅极；电阻R44接在三极管Q4集电极和Q2栅极之间；Q4的发射极接12V电源，基极接R39和R42组成的分压电路中间；三极管Q5集电极接电阻R42的一端，发射极接地，基极接由R45和R49串联组成的分压电路中间；R45的一端接至触发逻辑电路DL7。
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