CN104684183A - 一种主副光源三级恒流驱动电路和装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于恒流驱动电路控制领域，提供了一种主副光源三级恒流驱动电路和装置。通过第一级过压过流保护模块对电源的输出电压进行多重保护使电流能够达到高安全级别的要求，通过开关切换模块对主副光源的导通进行控制，由恒流控制模块驱动并控制主副光源的输入电流恒定，通过三级调光控制模块不仅可以用来驱动主副光源进行照明，还可以控制主副光源进行闪烁，通过闪烁来传递求救信号，矿难发生时，可以让救援队伍及时找到被困工人。由于本发明实施例采用了较少了元器件，且都是规格较小的元器件，使主副光源驱动电路的设计更加精简。

Description

一种主副光源三级恒流驱动电路和装置

技术领域

本发明属于恒流驱动电路控制领域，尤其涉及一种主副光源三级恒流驱动电路和装置。

背景技术

矿洞作业需要非常高的安全标准，工人在矿洞中工作时需要照明，就需要高安全标准的照明灯，照明灯的安全关系工人的生命安全。

而现在矿洞中使用的照明灯为了达到规定的安全级别，采用了较负责的设计，且采用的元器件规格和体积一般较大，其重量也随之增加，当工人头部佩戴这种照明灯时，不仅增加了工人工作时的负重，而且在增加了矿难发生时工人逃生的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种主副光源三级恒流驱动电路，旨在解决现有矿用照明设备驱动电路设计复杂、元器件重量大给工人的工作带来困难且在矿难发生时不易逃生的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：一种主副光源三级恒流驱动电路，与电源和主副光源连接，所述主副光源三级恒流驱动电路包括：

第一级过压过流保护模块，输入端与所述电源的输出端连接，输出端与后级电路连接，用于对所述电源的输出电压进行过压和过流保护；

开关切换模块，第一输入端与所述第一级过压过流保护模块的输出端连接，第一输出端和第三输出端分别与所述主光源的输入端和所述副光源的输入端连接，用于给所述主光源或所述副光源提供工作电压；

恒流控制模块，第一输入端和第二输入端分别与所述开关切换模块的第二输出端和第四输出端连接，用于控制所述主光源的工作电流和所述副光源的工作电流输入恒定；以及

三级调光控制模块，电源端与所述过压过流保护的输出端连接，调光控制端与所述开关切换模块的第一输入端连接，第一调光端和第二调光端分别与所述主光源的输出端和所述副光源的输出端连接，复位端与所述开关切换模块的第二输入端连接，用于根据用户操作对所述主光源和所述副光源的亮度和闪烁进行调节控制。

进一步地，所述主副光源三级恒流驱动电路还包括：

第二级过流过压保护模块，连接在所述第一级过压过流保护模块的输出端和所述开关切换模块的第一输入端之间，用于对所述电源的输出电压进行第二级过压过流保护。

进一步地，所述主副光源三级恒流驱动电路还包括：

充电模块，正极端与所述电源的正极连接，负极端与所述电源的负极连接，用于对所述电源进行充电。

进一步地，所述第二级过流过压保护模块包括：

第二二极管D2、第三二极管D3以及限流电阻R4；

所述第二二极管D2的阳极与所述第一级过压过流保护模块的输出端连接，所述第二二极管D2的阴极与所述第三二极管D3的阳极连接，所述第三二极管D3的阴极与所述限流电阻R4的第一端连接，所述限流电阻R4的第二端与所述开关切换模块的第一输入端连接。

进一步地，所述充电模块包括第一二极管D1；

所述第一二极管D1的阳极为所述充电模块的正极端，所述第一二极管D1的阴极与所述电源的正极连接。

进一步地，所述主副光源分别为主副照明灯或主副SOS信号发射模块。

进一步地，所述第一级过压过流保护模块为过压过流保护芯片；

所述过压过流保护芯片的输入端与所述电源的输出端连接，所述过压过流保护芯片的输出端为所述第一级过压过流保护模块的输出端，所述过压过流保护芯片的接地端接地。

进一步地，所述恒流控制模块包括：第一限流电阻R1和第二限流电阻R2；

所述第一限流电阻R1的第一端为所述恒流控制模块的第一输入端，所述第二限流电阻R2的第一端为所述恒流控制模块的第二输入端，所述第一限流电阻R1的第二端和所述第二限流电阻R2的第二端共接于地。

进一步地，所述三级调光控制模块包括：

第一电容C1、第三电阻R3、开关、三级调光芯片；

所述开关的第一端和所述三级调光芯片的电源端与所述限流电阻R4的第二端连接，所述开关的第二端与所述三级调光芯片的调光设置端以及所述第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端接地，所述三级调光芯片的第一调光端与所述主光源的输出端连接，所述三级调光芯片的第二调光端与所述副光源的输出端连接，所述三级调光芯片的复位端与所述开关切换模块的第二输入端连接，所述三级调光芯片的电源端通过第一电容C1与地连接，所述三级调光芯片的测试端和接地端共接于地。

本发明还提供了一种主副光源三级恒流驱动装置，与电源和主副光源连接，所述主副光源三级恒流驱动装置包括如上所述的主副光源三级恒流驱动电路。

在本发明中，通过第一级过压过流保护模块对电源的输出电压进行多重保护使电流能够达到高安全级别的要求，通过开关切换模块对主副光源的导通进行控制，由恒流控制模块驱动并控制主副光源的输入电流恒定，通过三级调光控制模块不仅可以用来驱动主副光源进行照明，还可以控制主副光源进行闪烁，通过闪烁来传递求救信号，矿难发生时，可以让救援队伍及时找到被困工人。

附图说明

图1是本发明实施例提供的主副光源三级恒流驱动电路的模块结构图；

图2是本发明实施例提供的主副光源三级恒流驱动电路的电路结构图；

图3表示本发明实施例提供的主副光源三级恒流驱动电路进行三级调光的控制原理图；

T_K2表示开关K2的导通时间。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

图1示出了本发明实施例提供的主副光源三级恒流驱动电路的模块结构，为了便于说明，仅列出与本发明实施例相关的部分，详述如下：

本发明实施例提供的主副光源三级恒流驱动电路与电源1和主副光源2和3连接，该主副光源三级恒流驱动电路包括：

第一级过压过流保护模块4，输入端与电源1的输出端连接，输出端与后级电路连接，用于对电源1的输出电压进行第一级过压和过流保护；

开关切换模块5，第一输入端与第一级过压过流保护模块4的输出端连接，第一输出端和第三输出端分别与主光源2的输入端和副光源3的输入端连接，用于给主光源2或副光源3提供工作电压；

恒流控制模块6，第一输入端和第二输入端分别与开关切换模块的第二输出端和第四输出端连接，用于控制主光源2的工作电流和副光源3的工作电流输入恒定；以及

三级调光控制模块7，电源端与第一级过压过流保护模块4的输出端连接，调光控制端与开关切换模块5的第一输入端连接，第一调光端和第二调光端分别与主光源2的输出端和副光源3的输出端连接，复位端与开关切换模块5的第二输入端连接，用于根据用户操作对主光源2和副光源3的亮度和闪烁频率进行调节控制。

在本发明实施例中，电源1为蓄电池或可充电干电池，本发明实施例提供的主副光源三级恒流驱动电路主要应用于矿洞中对主副光源进行驱动，由于矿洞的特殊环境，对电源和用电设备的管控非常严格，需要达到一定的安全级别才可以使用，第一级过压过流保护模块4就是对电源1输出的电压进行高级别的过压过流以及短路保护，三级调光控制模块6可以控制主副光源2和3的亮度，主副光源2和3可以用于照明，还可以以预设的频率进行闪烁从而进行信号指示，在本发明实施例中，开关切换模块5为双刀双掷开关K1。

如图1所示，作为本发明一实施例，主副光源三级恒流驱动电路还包括：

第二级过流过压保护模块8，连接在第一级过压过流保护模块4的输出端和开关切换模块5的第一输入端之间，用于对电源1的输出电压进行第二级过压过流保护。

作为本发明一实施例，主副光源三级恒流驱动电路还包括：

充电模块9，充电模块9的正极端与电源1的正极连接，负极端与电源1的负极连接，用于对电源1进行充电。

在本发明实施例中，由于在矿洞中使用，充电模块9的正极端和负极端都需要进行特殊保护，避免漏电或短路产生火花引发爆炸。

图2示出了本发明实施例提供的主副光源三级恒流驱动电路的电路结构，为了便于说明，仅列出与本发明实施例相关的部分，详述如下：

作为本发明一实施例，第二级过流过压保护模块8包括：

第二二极管D2、第三二极管D3以及限流电阻R4；

第二二极管D2的阳极与第一级过压过流保护模块4的输出端连接，第二二极管D2的阴极与第三二极管D3的阳极连接，第三二极管D3的阴极与限流电阻R4的第一端连接，限流电阻R4的第二端与开关切换模块5的第一输入端连接。

作为本发明一实施例，充电模块9包括第一二极管D1；

第一二极管D1的阳极为充电模块9的正极端，第一二极管D1的阴极与电源1的正极连接。

作为本发明一实施例，主副光源2和3分别为主副照明灯或主副SOS信号发射模块。

在本发明实施例中，主副光源2和3可以是主副照明灯或者主副SOS信号发射模块，或者照明灯与SOS信号发射组合。

作为本发明一实施例，第一级过压过流保护模块4为过压过流保护芯片U1；

过压过流保护芯片U1的输入端IN与电源1的输出端连接，过压过流保护芯片U1的输出端OUT为第一级过压过流保护模块4的输出端，过压过流保护芯片的接地端接地。

作为本发明一实施例，恒流控制模块6包括：第一限流电阻R1和第二限流电阻R2；

第一限流电阻R1的第一端为恒流控制模块5的第一输入端，第二限流电阻R2的第一端为恒流控制模块5的第二输入端，第一限流电阻R1的第二端和第二限流电阻R2的第二端共接于地。

作为本发明一实施例，三级调光控制模块6包括：

第一电容C1、第三电阻R3、开关K2、三级调光芯片U2；

开关K2的第一端和三级调光芯片U2的电源端VDD与限流电阻R4连接，开关K2的第二端与三级调光芯片U2的调光设置端SET以及第三电阻R3的第一端连接，第三电阻R3的第二端接地，三级调光芯片U2的第一调光端LED1与主光源2的输出端连接，三级调光芯片U2的第二调光端LED2与副光源3的输出端连接，三级调光芯片U2的复位端RSET与双刀双掷开关K1的第二输入端连接，三级调光芯片U2的电源端VDD通过第一电容C1与地连接，三级调光芯片U1的测试端TEST和接地端GND共接于地。

在本发明实施例中，为了达到较高的安全级别，适应不同的主副光源2和3需要不同的三级调光芯片U2，当主副光源2和3为主副照明灯时，三级调光芯片U2的型号为T6327A3BDG，当主副光源2和3为主副SOS三级调光芯片U2的型号为T6327A3ADG。

下面对本发明实施例提供的主副光源三级恒流驱动电路的工作原理进行说明。

本发明实施例提供的三级调光芯片U2支持2.7V到5V的输入电压，电源1可采用两节3.2V磷酸铁锂电池串连共6.4V，由于电池在向三级调光芯片U2供电之前，要经过过压过流保护芯片U1和三个串联的二极管D2-D4，电源1的输出电压将减少2.4V，这样，到三级调光芯片U2电源端VDD的电压就在2.7到5V之内。

根据远近照明的需要,先将开关切换模块K1打到主光源2支路或副光源3支路进行照明类型选择，另外，在照明过程中也可随时进行切换。电源1经过第一级过压过流保护模块4向主副光源2和3以及三级调光芯片U2的电源端VDD供电，同时向开关K2提供高电平信号。通过限流电阻R1和限流电阻R6可以设定主副光源2和3的恒定驱动电流，它将使主光源2或副光源3工作时的输入电流恒定。过压过流保护芯片U1是低压差芯片，本身功耗很低，能有效延长电源1的使用时间，而且具备超过5KV的人体静电防护能力。

开关K2是为了向三级调光芯片U2的调光设置端SET提供高/低电平信号，因为主副光源2和3的开关、调光以及闪烁控制都是根据调光设置端SET上得到的高/低电平信号和预设程序实现的。第三电阻R3是为了在电路稳态工作时，给调光设置端SET提供一个低电平信号，通过控制开关K2的导通时间可以控制主副光源的亮度和闪烁频率，在本发明实施例中，三级调光芯片U2具备三级调光，能够调节亮度分别为100%和50%以及25%，并能控制闪烁频率。

图3是本发明实施例提供的主副光源三级调光恒流驱动电路中进行三级调光的控制原理图。

根据图3中的控制原理图，可以实现对主副光源亮度调节和闪烁控制，以及不同亮度、闪烁和关闭的控制。

本发明还提供了一种主副光源三级恒流驱动装置，与电源1和主副光源2和3连接，该主副光源三级恒流驱动装置包括上述主副光源三级恒流驱动电路。

在本发明实施例中，通过第一级过压过流保护模块对电源的输出电压进行多重保护使电流能够达到高安全级别的要求，通过开关切换模块对主副光源的导通进行控制，由恒流控制模块驱动并控制主副光源的输入电流恒定，通过三级调光控制模块不仅可以用来驱动主副光源进行照明，还可以控制主副光源进行闪烁，通过闪烁来传递求救信号，矿难发生时，可以让救援队伍及时找到被困工人。由于本发明实施例采用了较少了元器件，且都是规格较小的元器件，使主副光源驱动电路的设计更加精简。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种主副光源三级恒流驱动电路，与电源和主副光源连接，其特征在于，所述主副光源三级恒流驱动电路包括：

第一级过压过流保护模块，输入端与所述电源的输出端连接，输出端与后级电路连接，用于对所述电源的输出电压进行第一级过压和过流保护；

开关切换模块，第一输入端与所述第一级过压过流保护模块的输出端连接，第一输出端和第三输出端分别与所述主光源的输入端和所述副光源的输入端连接，用于给所述主光源或所述副光源提供工作电压；

恒流控制模块，第一输入端和第二输入端分别与所述开关切换模块的第二输出端和第四输出端连接，用于控制所述主光源的工作电流和所述副光源的工作电流输入恒定；以及

三级调光控制模块，电源端与所述过压过流保护的输出端连接，调光控制端与所述开关切换模块的第一输入端连接，第一调光端和第二调光端分别与所述主光源的输出端和所述副光源的输出端连接，复位端与所述开关切换模块的第二输入端连接，用于根据用户操作对所述主光源和所述副光源的亮度和闪烁频率进行调节控制。

2.如权利要求1所述的主副光源三级恒流驱动电路，其特征在于，所述主副光源三级恒流驱动电路还包括：

第二级过流过压保护模块，连接在所述第一级过压过流保护模块的输出端和所述开关切换模块的第一输入端之间，用于对所述电源的输出电压进行第二级过压过流保护。

3.如权利要求2所述的主副光源三级恒流驱动电路，其特征在于，所述主副光源三级恒流驱动电路还包括：

充电模块，正极端与所述电源的正极连接，负极端与所述电源的负极连接，用于对所述电源进行充电。

4.如权利要求2所述的主副光源三级恒流驱动电路，其特征在于，所述第二级过流过压保护模块包括：

第二二极管D2、第三二极管D3以及限流电阻R4；

所述第二二极管D2的阳极与所述第一级过压过流保护模块的输出端连接，所述第二二极管D2的阴极与所述第三二极管D3的阳极连接，所述第三二极管D3的阴极与所述限流电阻R4的第一端连接，所述限流电阻R4的第二端与所述开关切换模块的第一输入端连接。

5.如权利要求3所述的主副光源三级恒流驱动电路，其特征在于，所述充电模块包括第一二极管D1；

所述第一二极管D1的阳极为所述充电模块的正极端，所述第一二极管D1的阴极与所述电源的正极连接。

6.如权利要求5所述的主副光源三级恒流驱动电路，其特征在于，所述主副光源分别为主副照明灯或主副SOS信号发射模块。

7.如权利要求6所述的主副光源三级恒流驱动电路，其特征在于，所述第一级过压过流保护模块为过压过流保护芯片；

所述过压过流保护芯片的输入端与所述电源的输出端连接，所述过压过流保护芯片的输出端为所述第一级过压过流保护模块的输出端，所述过压过流保护芯片的接地端接地。

8.如权利要求6所述的主副光源三级恒流驱动电路，其特征在于，所述恒流控制模块包括：第一限流电阻R1和第二限流电阻R2；

所述第一限流电阻R1的第一端为所述恒流控制模块的第一输入端，所述第二限流电阻R2的第一端为所述恒流控制模块的第二输入端，所述第一限流电阻R1的第二端和所述第二限流电阻R2的第二端共接于地。

9.如权利要求6所述的主副光源三级恒流驱动电路，其特征在于，所述三级调光控制模块包括：

第一电容C1、第三电阻R3、开关、三级调光芯片；

所述开关的第一端和所述三级调光芯片的电源端与所述限流电阻R4的第二端连接，所述开关的第二端与所述三级调光芯片的调光设置端以及所述第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端接地，所述三级调光芯片的第一调光端与所述主光源的输出端连接，所述三级调光芯片的第二调光端与所述副光源的输出端连接，所述三级调光芯片的复位端与所述开关切换模块的第二输入端连接，所述三级调光芯片的电源端通过第一电容C1与地连接，所述三级调光芯片的测试端和接地端共接于地。

10.一种主副光源三级恒流驱动装置，与电源和主副光源连接，其特征在于，所述主副光源三级恒流驱动装置包括如权利要求1-9任一所述的主副光源三级恒流驱动电路。