CN103957650B - Led电源管理电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种LED电源管理电路，包括电源开关、AC/DC变换器，其特征在于：还包括备用电源，在该备用电源的两个输出端之间串行连接有至少两段LED灯，在备用电源两个输出端之间串连连接至少一段LED一个驱动管，在备用电源上还连接有信号产生模块和基准电压生成模块，AC/DC变换器的两条输入线上连接有采样电路。其效果是：电路结构简单，使用安全、方便，通过简单的模拟电路即可利用原有的电源开关实现停电状态下LED灯光的有效控制，可以不用高端的传感器和数字处理芯片，设备的成本比较低廉，针对现代家用LED照明而言非常适用。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术，具体地说，是一种LED电源管理电路。
背景技术
目前的照明LED灯通常利用电源开关实现灯光控制，但是在夜间，如果市电断电，LED灯将无法利用预设的电源开关实现控制，对人们生活造成不便。
现有技术中，有人提出了中国专利申请201210588220.1，“LED驱动电源断电后自动启动备用电源的方法和电路”，该电源可使用三种供电方式：交流90V～264V、直流12V～24V和内置蓄电池，内部由MCU控制，使得在外部交流或直流输入发生连接或者断开瞬间状态转换时，自动激活并点亮LED灯，在外部交流电源或直流供电时，满载驱动LED工作。当没有外部电源供电，只有内置蓄电池供电时，本LED驱动电源采取半负载模式驱动LED工作，延长内置电池的工作时间，可以维持照明达数小时之久。本LED驱动电源用一个自复式开关来控制LED灯的开关，当LED灯亮的时候，按一下开关，LED灯会熄灭，当LED灯熄灭的时候，按一下开关，LED灯会点亮。
上述设备及方法虽然在一定程度上可以解决市电断电时LED照明控制的功能，但是电路结构复杂，需要MCU编程实现，设备成本相对较高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提出一种LED电源管理电路，通过设置备用电源和相应的采样电路，可以对市电供电情况和电源开关的通断情况进行检查，当市电断电时，可以利用原有的电源开关控制备用电源，实现LED灯的照明控制，特别针对室内夜间照明而言，使用非常方便。
为了达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：
一种LED电源管理电路，包括电源开关和AC/DC变换器，所述电源开关连接在市电电源与AC/DC变换器之间，电源开关接通的市电电源经AC/DC变换器后为至少两段串行连接的LED灯供电，其关键在于：还包括备用电源，在该备用电源的两个输出端之间连接有LED灯和电流控制电路，在所述备用电源上还连接有信号产生模块和基准电压生成模块，所述AC/DC变换器的两条输入线上连接有采样电路，所述信号产生模块输出的信号经过所述采样电路后形成开关状态信号，所述基准电压生成模块用于产生基准电压，所述开关状态信号与所述基准电压生成模块产生的基准电压分别输入电压比较电路中进行电压比较，该电压比较电路的输出端与所述电流控制电路相连，当市电电源断电且电源开关闭合时，通过所述电流控制电路可以控制所述备用电源两个输出端之间的LED灯点亮。
基于上述设计，在市电电源正常通电的情况下，可以通过电源开关控制所有串联的LED灯工作，当市电电源出现故障或者断电时，利用备用电源驱动部分LED灯工作，其亮度只要满足夜间照明的需要即可，利用信号产生模块和采样电路来检测电源开关的工作状态，由于市电网络存在一定的接入阻抗，在电源开关断开或接通时，其采样电路可以形成不同的电压的开关状态信号，通过与基准电压生成模块生成的基准电压进行比较，即可获得不同的电源开关状态，在电源开关断开的情况下，电流控制电路不工作，如果电源开关接通，通过电流控制电路控制备用电源驱动全部及部分LED灯开启，满足人们生活需要。
作为进一步描述，所述信号产生模块为电源信号产生模块，所述采样电路设置有比较器U1，采样电路的第一采样端经电阻R3与比较器U1的反相输入端相连，该第一采样端还依次经过电阻R11和电阻R4连接在比较器U1的正相输入端上，所述电阻R11和电阻R4的公共连接端同时与电阻R2的一端以及稳压二极管D4的负极端连接，所述电阻R2的另一端与信号产生模块的高电平输出端相连，所述稳压二极管D4的正极端与信号产生模块的低电平输出端相连，采样电路的第二采样端连接在稳压二极管D4的正极端上，比较器U1的输出端经过电阻R8与所述采样电路的输出端相连，在比较器U1的正相输入端与信号产生模块的低电平输出端之间还连接有电阻R6，在所述采样电路输出端与信号产生模块的高电平输出端之间还连接有电阻R7，在所述采样电路输出端与信号产生模块的低电平输出端之间还连接有电容C1。
为了避免市电通电状况下大电流对采样电路造成损坏，在所述采样电路的第一采样端和第二采样端上均串联有限流元件，该限流元件为电阻元件或者MOS管。
再进一步描述，所述电压比较电路包括第一电压比较器和第二电压比较器，所述基准电压生成模块包括电阻R21、电阻R22以及电阻R23，电阻R21、电阻R22和电阻R23依次串接在电源信号产生模块的高电平输出端和低电平输出端之间，在电阻R22上形成第一基准电压，在电阻R23上形成第二基准电压，所述第一基准电压连接在第一电压比较器的正相输入端，所述第二基准电压连接在第二电压比较器的反相输入端，第一电压比较器的反相输入端和第二电压比较器的正相输入端均与所述采样电路的输出端相连，经过所述第一电压比较器和第二电压比较器比较后输出不同的开关状态。
为了更详细的区分市电状况和电源开关的工作状况，所述第一电压比较器和第二电压比较器的输出端还分别连接在与非门的两个输入端上。
为了便于备用电源管理，所述备用电源设置有蓄电池以及至少一路与蓄电池相连的电流采样回路。
为了实现开关切换时灯光的延时控制，所述电流控制电路包括一个与LED灯串连的驱动管，在该驱动管的控制端上还连接有延时关断控制电路。
通常，在所述驱动管的两端连接有LED灯。
本发明的显著效果是：电路结构简单，使用安全、方便，通过简单的模拟电路即可利用原有的电源开关实现停电状态下LED灯光的有效控制，可以不用高端的传感器和数字处理芯片，设备的成本比较低廉，针对现代家用LED照明而言非常适用。
附图说明
图1是本发明的电路原理框图；
图2是图1中采样电路的电路原理图；
图3是具体实施例的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。
如图1所示，一种LED电源管理电路，包括电源开关、AC/DC变换器和备用电源，所述电源开关连接在市电电源与AC/DC变换器之间，经电源开关接通的市电电源经AC/DC变换器后为至少两段串行连接的LED灯供电，通常将多颗LED灯珠串联成一串，AC/DC变换器输出的电源电压足以驱动整串LED灯正常工作。
为了实现市电断电时利用电源开关对LED灯进行控制，在该备用电源的两个输出端之间连接有LED灯和电流控制电路，在所述备用电源上还连接有信号产生模块和基准电压生成模块，所述AC/DC变换器的两条输入线上连接有采样电路，所述信号产生模块输出的信号经过所述采样电路后形成开关状态信号，所述基准电压生成模块用于产生基准电压，所述开关状态信号与所述基准电压生成模块产生的基准电压分别输入电压比较电路中进行电压比较，该电压比较电路的输出端与所述电流控制电路相连，当市电电源断电且电源开关闭合时，通过所述电流控制电路可以控制所述备用电源两个输出端之间的LED灯点亮。
如图2所示，在具体实施过程中，所述信号产生模块为电源信号产生模块，所述采样电路设置有比较器U1，采样电路的第一采样端经电阻R3与比较器U1的反相输入端相连，该第一采样端还依次经过电阻R11和电阻R4连接在比较器U1的正相输入端上，所述电阻R11和电阻R4的公共连接端同时与电阻R2的一端以及稳压二极管D4的负极端连接，所述电阻R2的另一端与信号产生模块的高电平输出端相连，所述稳压二极管D4的正极端与信号产生模块的低电平输出端相连，采样电路的第二采样端连接在稳压二极管D4的正极端上，比较器U1的输出端经过电阻R8与所述采样电路的输出端相连，在比较器U1的正相输入端与信号产生模块的低电平输出端之间还连接有电阻R6，在所述采样电路输出端与信号产生模块的高电平输出端之间还连接有电阻R7，在所述采样电路输出端与信号产生模块的低电平输出端之间还连接有电容C1。
利用上述采样电路，设定信号产生模块输出的参考电压为Vf，假设稳压管电压等于Vk，AC/DC变换器的电阻为Ri，电网电阻为Ru，采样电阻或者MOS管电阻为Rr，如果电源开关J1断开，由于AC/DC变换器在低电压下电阻Ri较大并且第一采样端和第二采样端对电网之间不能形成电流回路，比较器U1的反相输入端输入电压约为稳压二极管D4的稳定电压，正相输入端电压等于稳压二极管电压与R4和R6的分压值，即正相输入端电压等于Vk*R6/(R4+R6)。经过比较器U1和电容C1处理后，在采样电路的输出端得到第一开关状态信号；当电源开关J1闭合时，如果市电电源没有电源供应，参考电压Vf经过电阻R2、R11所形成的电流将会经过电源开关流向市电电源网络中，比较器U1反相输入端输入的电压将略等于Vk*(Ru+Rr)/(R11+Ru+Rr)低于正相输入端电压Vk*R6/(R4+R6)，经过比较器U1和电容C1处理后，在采样电路的输出端得到第二开关状态信号；如果市电电源存在电源供应，市电电源将会通过第一采样端和第二采样端流入所述采样电路中，由于市电电源是交流电源，经过比较器U1和电容C1处理后，在采样电路的输出端得到第三开关状态信号；根据采样电路输出开关状态信号的电压大小即可确定市电电源通电状态和电源开关的工作状态。
为了防止市电电源大电流注入采样电路中，在所述采样电路的第一采样端和第二采样端上均串联有限流元件，该限流元件为电阻元件或者MOS管，通过图2和图3可以看出，本例中分别采用了一对镜像连接的MOS管作为限流元件。
如图3所述，为了进一步详细的分辨出开关状态信号，所述电压比较电路包括第一电压比较器和第二电压比较器，所述基准电压生成模块包括电阻R21、电阻R22以及电阻R23，电阻R21、电阻R22和电阻R23依次串接在电源信号产生模块的高电平输出端和低电平输出端之间，在电阻R22上形成第一基准电压，在电阻R23上形成第二基准电压，所述第一基准电压连接在第一电压比较器的正相输入端，所述第二基准电压连接在第二电压比较器的反相输入端，第一电压比较器的反相输入端和第二电压比较器的正相输入端均与所述采样电路的输出端相连，经过所述第一电压比较器和第二电压比较器比较后输出不同的开关状态。
所述第一电压比较器和第二电压比较器的输出端还分别连接在与非门的两个输入端上。
经过设置相应的基准电压，在第一电压比较器、第二电压比较器和与非门的输出端上分别可以输出停电或有电状态下，电源开关闭合状态信号，以及电源开关断开状态信号，通过利用停电状态下电源开关闭合状态信号可以控制备用电源为LED灯供电，达到夜间停电LED开关控制的目的。
结合图3可以看出，所述备用电源设置有蓄电池以及至少一路与蓄电池相连的电流采样回路，利用电流控制电路对备用电源中的蓄电池进行充放电控制，当市电电源正常供电情况下，可以对蓄电池充电，当检测到市电电源断电且电源开关闭合时，可以通过对蓄电池的放电控制实现LED灯供电。
为了实现开关切换时灯光的延时控制，所述电流控制电路包括一个与LED灯串连的驱动管，在该驱动管的控制端上还连接有延时关断控制电路，当电源开关断开时，备用电源可以延时一段时间保持部分LED灯点亮。
通常，在所述驱动管的两端连接有LED灯，利用驱动管的电流调节作用，通过与电池串联的电流采样回路实现对电池的充放电控制，由于备用电源之间串接的LED灯较多，蓄电池无法驱动全部点亮，当驱动管导通，由于部分LED灯短路，备用电源可以驱动部分LED灯点亮，达到市电断电情况下的夜间照明目的。
尽管这里参照本发明的多种实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员还可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对电路组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (6)
1.一种LED电源管理电路，包括电源开关和AC/DC变换器，所述电源开关连接在市电电源与AC/DC变换器之间，电源开关接通的市电电源经AC/DC变换器后为至少两段串行连接的LED灯供电，其特征在于：还包括备用电源，在该备用电源的两个输出端之间连接有部分LED灯和电流控制电路，在所述备用电源上还连接有信号产生模块和基准电压生成模块，所述AC/DC变换器的两条输入线上连接有采样电路，所述信号产生模块输出的信号经过所述采样电路后形成开关状态信号，所述基准电压生成模块用于产生基准电压，所述开关状态信号与所述基准电压生成模块产生的基准电压分别输入电压比较电路中进行电压比较，该电压比较电路的输出端与所述电流控制电路相连，当市电电源断电且电源开关闭合时，通过所述电流控制电路可以控制所述备用电源两个输出端之间的LED灯点亮；
所述信号产生模块为电源信号产生模块，所述采样电路设置有比较器U1，采样电路的第一采样端经电阻R3与比较器U1的反相输入端相连，该第一采样端还依次经过电阻R11和电阻R4连接在比较器U1的正相输入端上，所述电阻R11和电阻R4的公共连接端同时与电阻R2的一端以及稳压二极管D4的负极端连接，所述电阻R2的另一端与信号产生模块的高电平输出端相连，所述稳压二极管D4的正极端与信号产生模块的低电平输出端相连，采样电路的第二采样端连接在稳压二极管D4的正极端上，比较器U1的输出端经过电阻R8与所述采样电路的输出端相连，在比较器U1的正相输入端与信号产生模块的低电平输出端之间还连接有电阻R6，在所述采样电路输出端与信号产生模块的高电平输出端之间还连接有电阻R7，在所述采样电路输出端与信号产生模块的低电平输出端之间还连接有电容C1；
所述电压比较电路包括第一电压比较器和第二电压比较器，所述基准电压生成模块包括电阻R21、电阻R22以及电阻R23，电阻R21、电阻R22和电阻R23依次串接在电源信号产生模块的高电平输出端和低电平输出端之间，在电阻R22上形成第一基准电压，在电阻R23上形成第二基准电压，所述第一基准电压连接在第一电压比较器的正相输入端，所述第二基准电压连接在第二电压比较器的反相输入端，第一电压比较器的反相输入端和第二电压比较器的正相输入端均与所述采样电路的输出端相连，经过所述第一电压比较器和第二电压比较器比较后输出不同的开关状态。
2.根据权利要求1所述的LED电源管理电路，其特征在于：在所述采样电路的第一采样端和第二采样端上均串联有限流元件，该限流元件为电阻元件或者MOS管。
3.根据权利要求1所述的LED电源管理电路，其特征在于：所述第一电压比较器和第二电压比较器的输出端还分别连接在与非门的两个输入端上。
4.根据权利要求1所述的LED电源管理电路，其特征在于：所述备用电源设置有蓄电池以及至少一路与蓄电池相连的电流采样回路。
5.根据权利要求1所述的LED电源管理电路，其特征在于：所述电流控制电路包括一个与LED灯串连的驱动管，在该驱动管的控制端上还连接有延时关断控制电路。
6.根据权利要求5所述的LED电源管理电路，其特征在于：在所述驱动管的两端连接有LED灯。
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