CN104754801A - 低压供电系统中电气设备低功耗控制方法 - Google Patents
低压供电系统中电气设备低功耗控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种低压直流供电设备的负载驱动方法，其特征在于：将负载及驱动电路串联在控制电路的正端和电源正端之间。本发明具有以下有益效果：1)电路中没有DC/DC变换器件，设备干扰小，采用可采用线性稳压器件为控制单元1供电更稳定，系统成本低；2)在负载及驱动电路3需要的工作电压为18V,控制单元1电压为3.3V，系统供电为24V时，负载及驱动电路3的工作电流和控制单元1部分的工作电流相当时，设备总功率中用于负载的比例可高达75%，因此这是一种高效的电路；3）电路中没有功率电感和大电容，因此电路都采用贴片元件，设备轻薄紧凑。
Description
技术领域
本发明涉及的是安全电压或者低电压供电的电气设备中，一种低功耗负载驱动方法。
背景技术
在低压供电的电气设备网络中，每个设备的功耗越低，电源上的电流越小，电源线上的损耗越小，网络上可连接的设备数量越大，因此降低每个节点的功耗是低压供电网络应用系统的一个重要目标。 目前大多采用DC/DC变换技术将直流电源降低到单片机可用的5V或3V电压，然后驱动外围器件工作，但是由于DC/DC的转换效率及DC/DC自身的功耗限制，导致整个电路的整体效率不高，以应急标志灯电路为例，目前多采用高亮度LED作为发光器件，用于点亮LED的能量只有100mW数量级，但目前市场上的所有高亮度LED应急灯控制器的功耗都远大于这个数值，实际的损耗大大超过LED本身功耗，一方面导致没必要的能量消耗，浪费的能源；另一方面一个供电网络中连接的设备数量受到的功耗的限制。
以24V直流供电系统为例，分析一些小功率低压电器的控制线路，大多采用将24V通过DC/DC变换电路降到3.3V或5V给单片机供电，然后再通过另外一个DC/DC变换电路为负载提供稳定的直流电压，单片机通过驱动电路控制负载。大多数的DC/DC的空载功耗在几十mW量级，有的会达到100mW以上；而提供给负载的DC/DC电路的工作效率通常在80%左右，如果负载功耗不大，如100mW, 那么整个电路中负载功耗在总功耗中的比重中，往往低于25%，显然这是一种不合理的设计。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，一种用于低压供电电气设备的低功耗控制方法。本发明是通过以下技术方案实现的：一种低压直流供电设备的负载驱动方法，其特征在于：将负载及驱动电路串联在控制电路的正端和电源正端之间。控制电路两端并接有稳压电路。在负载及驱动电路上串接有负载检测切换电路，在负载检测切换电路和控制电路之间接有一补尝电路，另有一控制驱动电路连接负载及驱动电路和控制电路。在负载及驱动电路和控制电路之间串联有负载检测切换电路，在负载检测切换电路和电源正端之间连接有补尝电路，在控制电路两端并接有稳压电路，另有一控制驱动电路连接负载及驱动电路和控制电路。
本发明具有以下有益效果：1)、电路中没有DC/DC变换器件，设备干扰小，采用可采用线性稳压器件为控制单元1供电更稳定，系统成本低、2)、在负载及驱动电路3需要的工作电压为18V, 控制单元1电压为3.3V ，系统供电为24V时，负载及驱动电路3的工作电流和控制单元1部分的工作电流相当时，设备总功率中用于负载的比例可高达75%，因此这是一种高效的电路；3）、电路中没有功率电感和大电容，因此电路都采用贴片元件，设备轻薄紧凑。
附图说明
附图1为本发明的电路框图，附图2、3为本发明的其它实施例的电路框图，附图4、5、6为本发明的具体电路原理图。
具体实施方式
一种低压直流供电设备的负载驱动方法，其特征在于：将负载及驱动电路串联在控制电路的正端和电源正端之间。控制电路两端并接有稳压电路。在负载及驱动电路上串接有负载检测切换电路，在负载检测切换电路和控制电路之间接有一补尝电路，另有一控制驱动电路连接负载及驱动电路和控制电路。在负载及驱动电路和控制电路之间串联有负载检测切换电路，在负载检测切换电路和电源正端之间连接有补尝电路，在控制电路两端并接有稳压电路，另有一控制驱动电路连接负载及驱动电路和控制电路。
由控制单元1，稳压电路2，负载及驱动电路3，补偿电路4，控制驱动电路5，负载检测切换电路6组成。电路的特点是，负载及驱动电路3和控制单元1采用串联工作方式，负载及驱动电路3工作时，电流通过补偿电路4和负载及驱动电路3，再流过控制单元1和线性稳压电路2；当负载电路3被关闭时，负载检测切换电路6检测到负载无电流时，负载检测切换电路6自动令电流通过补偿电路4，再流过控制单元1和稳压电路2。电路的拓扑关系可以有多种实现方式如图2和图3；在负载不需要关闭时，系统可以简化如图1，即只包括稳压电路2、控制单元1、负载及驱动电路3。
图5和图6是两种实现例图，稳压单元2可以用常用的TL431实现，控制单元1 可以是任意带有推挽输出引脚的单片机，当该引脚上输出低电平时，电容 C3因为 D1的钳位而被充电，当该引脚上输出高电平时，C3通过D2给C2充电，如此反复，当该引脚上输出PWM波形时，C2将出现正电压，幅值近似等于线性稳压电路的输出电压；此时Q3导通，而负载单元被通电而工作；当单片机引脚输出固定电压时，C2很快放电到0V，而Q3截至，负载被关闭；
当负载被关闭时，补偿电路4起作用，为位于底端的单片机提供必须的工作电流，这部分有多种实现方法，如图5和图6。
图5中，若负载关闭，R3电流为0，而导致Q1截止，而 Q2导通，电源VIN的电流通过Q2,R5, 流入到线性稳压电路，并为控制单元供电；若负载开启，R3电压超过三极管基极电压时，而导致Q1导通，而 Q2截止，电源VIN的电流通过负载流入到线性稳压电路为, 并为控制单元供电，R5电流为0；
图6为另外一种现实方法，D3,D4为Q4基极提供固定电压，若负载关闭，R7电流减小，电压降低，而导致Q4发射极电平降低，而 Q4导通，电源VIN的电流通过R10, Q4,R7, 流入到线性稳压电路，并为控制单元供电；若负载开启，R7电压升高，而导致Q4截止，电源VIN的电流通过负载流入到线性稳压电路, 并为控制单元供电；
综上所述，本发明所述电路的特征是控制单元1与负载及驱动电路3串联，本说明书中给出了具体实现方法；本专业的技术人员根据电路中对偶原则也可根据本发明原理获得其它的实现方法：例如：将控制单元1与负载及驱动电路3依次连接到电源的正极和负极，根据本发明的原理，适当修改后，仍可得到本发明的效果，诸如此类的修改，仍将视为本发明权利要求之内。
Claims (4)
1.一种低压直流供电设备的负载驱动方法，其特征在于：将负载及驱动电路串联在控制电路的正端和电源正端之间。
2.按权利要求1所述的一种低压直流供电设备的负载驱动方法，其特征在于：控制电路两端并接有稳压电路。
3.按权利要求1所述的一种低压直流供电设备的负载驱动方法，其特征在于：在负载及驱动电路上串接有负载检测切换电路，在负载检测切换电路和控制电路之间接有一补尝电路，另有一控制驱动电路连接负载及驱动电路和控制电路。
4.按权利要求1所述的一种低压直流供电设备的负载驱动方法，其特征在于：在负载及驱动电路和控制电路之间串联有负载检测切换电路，在负载检测切换电路和电源正端之间连接有补尝电路，在控制电路两端并接有稳压电路，另有一控制驱动电路连接负载及驱动电路和控制电路。
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