CN103037572B

CN103037572B - 一种太阳能led无线控制恒流一体机控制器

Info

Publication number: CN103037572B
Application number: CN201210444376.2A
Authority: CN
Inventors: 陈勇; 李珂
Original assignee: Shenzhen Shuo New Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Shuo New Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2032-11-09
Also published as: CN103037572A

Abstract

本发明提供一种太阳能LED无线控制恒流一体机控制器，包括设置在密封外壳内的控制电路板上的微处理器主控芯片，与遥控器通信的无线/接收电路，连接在太阳能电池板与蓄电池之间的充电模块，蓄电池输出与LED路灯之间的恒流源模块，所述的无线/接收电路和充电模块、恒流源模块分别与所述的微处理器主控芯片相连，还包括数字电位器，所述的数字电位器在微处理器主控芯片的控制下对所述的恒流源模块的负载电流进行调节。本发明由于采用了由MCU控制的数字电位器，通过MCU对数字电位器的控制，可以实现对恒流电源模块的自动控制，操作方便。

Description

一种太阳能LED无线控制恒流一体机控制器

技术领域

本发明涉及太阳能路灯控制领域，特别涉及一种太阳能LED无线控制恒流一体机控制器。

背景技术

目前，随着太阳能应用的广泛深入，其在LED路灯上的应用也越来越多。LED路灯优势在于节能，其最大特点是可以调光和调节功率。目前为路灯提供电能的可以是太阳能电源，这种路灯称为太阳能路灯，为了更加节能，太阳能路灯采用LED作为光源，因此，太阳能路灯的控制器功能上分为普通太阳能路灯控制器和LED太阳能控制器两大类。LED太阳能控制器应用环境大部分都是路灯系统，称为LED太阳能路灯控制器。LED太阳能路灯系统的运行环境经常会比较恶劣，普遍存在湿度高的现象。因此，一般LED太阳能路灯控制器都是防水型的，产品装在一个金属盒里面，再加以硅胶或树脂等材料进行填充以达到防水目的。然而，如果用传统LED太阳能控制器的恒流源设计方法，采用一个固定电阻去做恒流源的输出传感器是无法达到电流可调的目的。电流不可调则导致它只能用在专用的LED太阳能路灯系统，当LED负载灯并联数目改变时就不能正常工作。传统的LED太阳能控制器还存在使用机械按键设置高度参数，当出现大工程，路灯系统数量庞大时，操作起来非常困难。

发明内容

本发明的目的是解决传统LED太阳能控制器负载电流不可调和出现大规模使用时设置参数的困难的不足，提供一种LED太阳能路灯控制器。

本发明通过以下方案解决：一种太阳能LED无线控制恒流一体机控制器，包括设置在密封外壳内的控制电路板上的微处理器主控芯片，与遥控器通信的无线/接收电路，连接在太阳能电池板与蓄电池之间的充电模块，蓄电池输出与LED路灯之间的恒流源模块，所述的无线/接收电路和充电模块、恒流源模块分别与所述的微处理器主控芯片相连，其特征在于：还包括数字电位器，所述的数字电位器在微处理器主控芯片的控制下对所述的恒流源模块的负载电流进行调节。

进一步的，上述太阳能LED无线控制恒流一体机控制器中：所述的数字电位器通过IIC总线与微处理器主控芯片相连，产生参考电位控制恒流源模块。

进一步的，上述太阳能LED无线控制恒流一体机控制器中，其特征在于：在所述的充电模块中设置有防雷电路，所述的防雷电路包括并联在太阳能电池板的两端的防雷管。

进一步的，上述太阳能LED无线控制恒流一体机控制器中：其特征在于：所述的充电模块包括将太阳能电池板的阳极与蓄电池阳极之间的连线；设置在太阳能电池板的阴极与蓄电池阴极连接线上的控制开关管，所述的控制开关管由微处理器主控芯片控制产生的PWM信号控制开、闭。

进一步的，上述太阳能LED无线控制恒流一体机控制器中：所述的控制开关管包括场效应管Q7、场效应管Q15、场效应管Q8和场效应管Q12；所述的场效应管Q7的源极和场效应管Q15的源极相连后与所述的太阳能电池板的阴极相连，所述的场效应管Q7的漏极和场效应管Q15的漏极与场效应管Q8的源极和场效应管Q12的源极相连，所述的场效应管Q8的漏极和场效应管Q12的漏极相连后与所述的蓄电池的阴极相连；所述的场效应管Q7的栅极和场效应管Q15的栅极与所述的PWM信号控制的第一驱动电路相连，所述的场效应管Q8的栅极极和场效应管Q12栅极与所述的PWM信号控制的第二驱动电路相连。

进一步的，上述太阳能LED无线控制恒流一体机控制器中：所述的第一驱动电路包括NPN型的三极管Q2、PNP型的三极管Q5、二极管D9、二极管D10和电阻R15、电阻R3、电阻R1、电阻R16、电阻R7、电阻R11；所述的PWM信号接入三极管Q2的发射极，电阻R15与电阻R3串连，电阻R15的另一端与所述的PWM信号相连，电阻R3的另一端接地，三极管Q2的基极接电阻R15与电阻R3的连接点，三极管Q2的集电极接二极管D9的阳极，二极管D9的阴极接电阻R1，电阻R1的另一端与三极管Q5的基极和电阻R16相连，电阻R16的另一端接太阳能电池板的阴极，三极管Q5的集电极接太阳能电池板的阴极；三极管Q5发射极与电阻R7和电阻R11相连，电阻R7的另一端接二极管D10的阴极，二极管D10的阳极接15V电源，R11的另一端接场效应管Q7的栅极和场效应管Q15的栅极。

进一步的，上述太阳能LED无线控制恒流一体机控制器中：所述的第二驱动电路包括PNP型的三极管Q13、二极管D11、电阻R6、电阻R53、电阻R45、电阻R46；所述的PWM信号与二极管D11的阳极相连，二极管D11的阴极通过电阻R46接所述的三极管Q13的基极，在电阻R46与三极管Q13基极连接点之间通过电阻R45与太阳能电池板的阴极相连，电阻R53设置在太阳能电池板的阴极和阳极之间；三极管Q13的发射极分别与电阻R6和场效应管Q8的栅极和场效应管Q12的栅极相连，电阻R6的另一端接15V电源。

进一步的，上述太阳能LED无线控制恒流一体机控制器中：还包括蓄电池电压采样电路、太阳能电池电压采样电路、温度采样电路，所述的蓄电池电压采样电路、太阳能电池电压采样电路、温度采样电路的输出接微处理器主控芯片。

本发明由于采用了由MCU控制的数字电位器，通过MCU对数字电位器的控制，可以实现对恒流电源模块的自动控制，操作方便。

附图说明：

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明实施例1的数字电位器电路图。

图3为本发明实施例充电控制电路图。

图4是太阳能电池板电压采样电路。

图5是蓄电池电压采集电路。

图6是温度采样电路。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明LED专用太阳能控制器作进一步详细描述。

如图1所示，如本发明所示为一种太阳能LED无线控制恒流一体机路灯控制系统中的控制器，设置在太阳能路灯上，通过遥控器对其进行操作。本实施例的一种LED太阳能路灯控制器，包括设置在密封外壳内的控制电路板上的微处理器主控芯片，与遥控器通信的无线/接收电路，连接在太阳能电池板与蓄电池之间的充电模块，蓄电池输出与LED路灯之间的恒流源模块，无线/接收电路和充电模块、恒流源模块分别与所述的微处理器主控芯片相连，还包括数字电位器，数字电位器在微处理器主控芯片的控制下对所述的恒流源模块的负载电流进行调节。

如图2所示为本实施例所采用的数字电位器电路，数字电位器U5通过IIC总线接受MCU的控制。U5和R48组成了恒流芯片的电压基准电路。U5是一个数字电位器，MCU通过IIC通信协议跟它进行通信，可通过设定它内部的参数去改变它的电阻值。如图2所示，在R48的一端输入恒定的3.7V的电压，通过U5的分压再输入到恒流芯片的基准电压输入管脚端。R37和R43为IIC总线的上拉电阻，U5的第二脚SCL连接到MCU的第11脚，U5的第三脚SDA连接到MCU的第13脚。MCU根据用户设置的电流参数的需要去更改U5的电阻值，当改变了恒流芯片的参考电压，其输出电流也会随之而变。

如图3所示，太阳能电池板阴极和阳极端并接一防雷管TVS1，因为太阳能电池板一般安装位置较高，为避免雷电对控制器损害，因此，在太阳能电池板的阴、阳两极之间增加防雷管TVS1。

如图4所示是太阳能电池板电压采样电路，电路中电阻R29和R32，R36为光照度采集电路，通过检测光电池两端电压从而判断出目前光照度的大小，MCU通过判断光照度的大小去识别白天和黑夜，结合用户设置的模式去决定负载的工作状态。D4输出连接到太阳能电池板的负极，当太阳能电池板有电压时，D4导通，R32电阻上端到地的电压为0.5～0.7V；当太阳能电池板没有电压时，D4截止，R32上面的电压为蓄电池在R32上面的分压，MCU通过采集R32和R36上面的分压值来判断白天和晚上，C15为MCU的AD采样口的滤波电容。

如图5所示是蓄电池电压采集电路。R30和R35是蓄电池的电压采集电路中的分压电阻，通过R35的分压，得到MCU白带的AD转换器的电压，经过一定算法就可得到实际的蓄电池电压。

如图3所示，充电模块包括将太阳能电池板的阳极与蓄电池阳极之间的连线；设置在太阳能电池板的阴极与蓄电池阴极连接线上的控制开关管，所述的控制开关管由微处理器主控芯片控制产生的PWM信号控制开、闭。控制开关管包括场效应管Q7、场效应管Q15、场效应管Q8和场效应管Q12；场效应管Q7的源极和场效应管Q15的源极相连后与太阳能电池板的阴极相连，场效应管Q7的漏极和场效应管Q15的漏极与场效应管Q8的源极和场效应管Q12的源极相连，场效应管Q8的漏极和场效应管Q12的漏极相连后与所述的蓄电池的阴极相连；所述的场效应管Q7的栅极和场效应管Q15的栅极与所述的PWM信号控制的第一驱动电路相连，场效应管Q8的栅极和场效应管Q12栅极与PWM信号控制的第二驱动电路相连。

场效应管Q7，Q8，Q12，Q15，场效应管Q7和Q15并联后，场效应管Q8和Q12并联后，再串联，这里并联指，源极和源极相连、漏极和漏极相连，栅极和栅极相连，串连批前面的漏极与后面的源极相连，为充电控制开关管，当MCU检测到光电池电压大于蓄电池电压时这四个管子开始导通，对蓄电池充电，并由PWM功率控制器提供PWM驱动信号，MCU不断的检测蓄电池电压，根据其电压大小来调节PWM信号的占空比，以达到使蓄电池电压恒定在某个特定电压的目的，防止蓄电池过充。驱动场效应管Q8和Q12的并联电路的第一驱动电路如图3所示，第一驱动电路包括NPN型的三极管Q2、PNP型的三极管Q5、二极管D9、二极管D10和电阻R15、电阻R3、电阻R1、电阻R16、电阻R7、电阻R11；所述的PWM信号接入三极管Q2的发射极，电阻R15与电阻R3串连，电阻R15的另一端与所述的PWM信号相连，电阻R3的另一端接地，三极管Q2的基极接电阻R15与电阻R3的连接点，三极管Q2的集电极接二极管D9的阳极，二极管D9的阴极接电阻R1，电阻R1的另一端与三极管Q5的基极和电阻R16相连，电阻R16的另一端接太阳能电池板的阴极，三极管Q5的集电极接太阳能电池板的阴极；三极管Q5发射极与电阻R7和电阻R11相连，电阻R7的另一端接二极管D10的阴极，二极管D10的阳极接15V电源，R11的另一端接场效应管Q7的栅极和场效应管Q15的栅极。当PWM信号处于脉冲高电平时，三极管Q2导通，通过二极管D9和电阻R1、R16分压，使三极管Q5导通，使输入到场效应管Q7和Q15栅极处于低电平，截止，相反，PWM处于低电平时，三极管Q2、Q5都截止，效应管Q7和Q15栅极处于高电平，源漏极之间导通。

本实施例中，场效应管Q7和Q12并联电路的栅极上的第二控制电路与第一控制电路不同，如图3所示，第二驱动电路包括PNP型的三极管Q13、二极管D11、电阻R6、电阻R53、电阻R45、电阻R46；所述的PWM信号与二极管D11的阳极相连，二极管D11的阴极通过电阻R46接所述的三极管Q13的基极，在电阻R46与三极管Q13基极连接点之间通过电阻R45与太阳能电池板的阴极相连，电阻R53设置在太阳能电池板的阴极和阳极之间；三极管Q13的发射极分别与电阻R6和场效应管Q8的栅极和场效应管Q12的栅极相连，电阻R6的另一端接15V电源。当PWM的信号处于高电平时，三极管Q13导通，场效应管Q8和Q12栅极处于低电平，截止，相反，PWM处于低电平时，三极管Q13截止，效应管Q8和Q12栅极处于高电平，源漏极之间导通。另外，在第二驱动电路中加入了R53和R45作为太阳能电池板的短路保护电路。由R53和R45串联后，一端接蓄电池和太阳能电池板共同的阳极，一端接场效应管Q8和Q12的驱动电路，R53和R45连接处接太阳能电池板的阴极；由其组成的反馈电路，当出现短路时，太阳能电池板的负极和蓄电池负极电压一样，Q13导通，Q8和Q12的栅极电压为零而断开光电池负极和蓄电池的连接，达到硬件防光电池短路的作用。这种硬件的防光电池短路的方式是本发明的一大亮点。

如图6所示，R28与JP1温敏电阻组成温度检测电路，MCU通过其检测到的温度对目前的充电电压进行修改以达到温度补偿的目的。当温度超过一定值时，MCU也会减少负载的输出或关闭负载，启动超温或过温保护功能。

用户可用专用的遥控器设置好相关的参数，然后通过无线红外信号发送到本发明的产品上，产品的MCU会根据软件设定的通信协议去更改相应的参数并照此参数控制整个系统的运作。

本发明实施例有以下优点：

1.在不加防充电反接整流管的前提下达到硬件防反接的作用，这样的没计会让充电部分的电路达到更高的充电效率并当出现短路时保护响应迅速有效。

2.负载的短路保护和开路保护都是通过硬件比较器完成，采用打嗝保护方式，不用通过MCU的控制。这种方式保护的响应速度会更加迅速有效。

3.通过专用的手持遥控器给控制器发送控制参数信息，本发明产品再根据收到的信息改变工作模式。这样就可解决通过按键这种方式出现大规模设置参数的困难问题。

4.控制器通过接收到遥控器的信息，然后转化成恒流值的大小，通过IIC接口控制数字电位器的输出电阻值从而控制LED的电流大小，达到本发明用在不同负载电流系统的目的。当用户系统方案临时改变成不同电流LED负载时，仍然不用更换控制器。只需更改控制器相关的部分工作参数就可以。

本发明可将这些问题全部解决，可采用专用无线通信工具对产品进行参数设置和调试。本发明可以让LED太阳能系统方案设计变得更加简单，使现场安装调试变得更加人性化智能化并更加快速，推动了LED绿色节能行业的发展。

Claims

1.一种太阳能LED无线控制恒流一体机控制器，包括设置在密封外壳内的控制电路板上的微处理器主控芯片，与遥控器通信的无线/接收电路，连接在太阳能电池板与蓄电池之间的充电模块，蓄电池输出与LED路灯之间的恒流源模块，所述的无线/接收电路和充电模块、恒流源模块分别与所述的微处理器主控芯片相连，还包括数字电位器，所述的数字电位器在微处理器主控芯片的控制下对所述的恒流源模块的负载电流进行调节；在所述的充电模块中设置有防雷电路，所述的防雷电路包括并联在太阳能电池板的两端的防雷管；所述的充电模块包括将太阳能电池板的阳极与蓄电池阳极之间的连线；设置在太阳能电池板的阴极与蓄电池阴极连接线上的控制开关管，所述的控制开关管由微处理器主控芯片控制产生的PWM信号控制开、闭；其特征在于：所述的控制开关管包括场效应管Q7、场效应管Q15、场效应管Q8和场效应管Q12；所述的场效应管Q7的源极和场效应管Q15的源极相连后与所述的太阳能电池板的阴极相连，所述的场效应管Q7的漏极和场效应管Q15的漏极与场效应管Q8的源极和场效应管Q12的源极相连，所述的场效应管Q8的漏极和场效应管Q12的漏极相连后与所述的蓄电池的阴极相连；所述的场效应管Q7的栅极和场效应管Q15的栅极与所述的PWM信号控制的第一驱动电路相连，所述的场效应管Q8的栅极极和场效应管Q12栅极与所述的PWM信号控制的第二驱动电路相连。

2.根据权利要求1所述的太阳能LED无线控制恒流一体机控制器，其特征在于：所述的数字电位器通过IIC总线与微处理器主控芯片相连，产生参考电位控制恒流源模块。

3.根据权利要求1所述的太阳能LED无线控制恒流一体机控制器，其特征在于：所述的第一驱动电路包括NPN型的三极管Q2、PNP型的三极管Q5、二极管D9、二极管D10和电阻R15、电阻R3、电阻R1、电阻R16、电阻R7、电阻R11；所述的PWM信号接入三极管Q2的发射极，电阻R15与电阻R3串连，电阻R15的另一端与所述的PWM信号相连，电阻R3的另一端接地，三极管Q2的基极接电阻R15与电阻R3的连接点，三极管Q2的集电极接二极管D9的阳极，二极管D9的阴极接电阻R1，电阻R1的另一端与三极管Q5的基极和电阻R16相连，电阻R16的另一端接太阳能电池板的阴极，三极管Q5的集电极接太阳能电池板的阴极；三极管Q5发射极与电阻R7和电阻R11相连，电阻R7的另一端接二极管D10的阴极，二极管D10的阳极接15V电源，R11的另一端接场效应管Q7的栅极和场效应管Q15的栅极。

4.根据权利要求1所述的太阳能LED无线控制恒流一体机控制器，其特征在于：所述的第二驱动电路包括PNP型的三极管Q13、二极管D11、电阻R6、电阻R53、电阻R45、电阻R46；所述的PWM信号与二极管D11的阳极相连，二极管D11的阴极通过电阻R46接所述的三极管Q13的基极，在电阻R46与三极管Q13基极连接点之间通过电阻R45与太阳能电池板的阴极相连，电阻R53设置在太阳能电池板的阴极和阳极之间；三极管Q13的发射极分别与电阻R6和场效应管Q8的栅极和场效应管Q12的栅极相连，电阻R6的另一端接15V电源。

5.根据权利要求1所述的太阳能LED无线控制恒流一体机控制器，其特征在于：还包括蓄电池电压采样电路、太阳能电池电压采样电路、温度采样电路，所述的蓄电池电压采样电路、太阳能电池电压采样电路、温度采样电路的输出接微处理器主控芯片。