CN106060999A - 一种欠压保护的led灯电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种欠压保护的LED灯电路，所述LED灯电路包括主电路单元；所述主电路单元设置有外部电源输入端、LED灯电流输入端、镍氢电池端、二极管D1、二极管D2、二极管D3、限流电阻R1和限流电阻R20；所述外部电源输入端与二极管D1的正端相连，二极管D1的负端分别通过限流电阻R1和限流电阻R20同所述镍氢电池端并联连接，所述镍氢电池端与二极管D2的正端相连，所述二极管D2的负端与LED灯电流输入端相连，所述外部电源输入端与二极管D3的正端相连，所述二极管D3的负端与LED灯电流输入端；所述LED灯电路还包括控制限流电阻R20通断的镍氢电池充电保护单元以及控制二极管D2通断的欠压保护单元。用该LED灯电路能够很好地保护镍氢电池以及LED灯。

Description

一种欠压保护的LED灯电路
技术领域
本发明涉及电路技术领域，具体涉及一种欠压保护的LED灯电路。
背景技术
应急工业灯用于高度在5至9米之间的无爆炸性气体、粉尘的各类厂房、仓库、车站、体育馆等场所照明，有时应用于突然停电等情况，因此需要设置镍氢充电电池，同时，处于停电或充电状态的应急工业灯，对充电电池、过欠压保护具有较高的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种欠压保护的LED灯电路，用该LED灯电路能够很好地保护镍氢电池以及LED灯。
为实现上述目的，本发明提供一种欠压保护的LED灯电路，所述LED灯电路包括主电路单元；所述主电路单元设置有外部电源输入端、LED灯电流输入端、镍氢电池端、二极管D1、二极管D2、二极管D3、限流电阻R1和限流电阻R20；所述外部电源输入端与二极管D1的正端相连，二极管D1的负端分别通过限流电阻R1和限流电阻R20同所述镍氢电池端并联连接，所述镍氢电池端与二极管D2的正端相连，所述二极管D2的负端与LED灯电流输入端相连，所述外部电源输入端与二极管D3的正端相连，所述二极管D3的负端与LED灯电流输入端；所述LED灯电路还包括控制限流电阻R20通断的镍氢电池充电保护单元以及控制二极管D2通断的欠压保护单元。
优选地，所述欠压保护单元包括精密稳压电源、比较器U1A、二极管D4、三极管Q1、P型场效应管和N型场效应管，所述P型场效应管与二极管D2和镍氢电池端相连，所述精密稳压电源包括可调基准集成电路TL431和NPN三极管，所述比较器U1A的基准电压输入端与所述NPN三极管相连，所述比较器U1A的比较电压输入端通过分压电阻R8和分压电阻R9与镍氢电池端相连，所述比较器U1A的信号输出端通过三极管Q1与N型场效应管相连，所述N型场效应管通过限压电阻R2和限压电阻R3控制P型场效应管的通断。
优选地，所述镍氢电池充电保护单元包括比较器U1B、二极管D5、三极管Q6、N型场效应管和P型场效应管，所述P型场效应管与二极管D1和限流电阻R20相连，所述比较器U1B的比较电压输入端通过分压电阻R22、分压电阻R17以及可调电阻W1与镍氢电池端相连，所述比较器U1B输出端与三极管Q6相连，所述三极管Q6与N型场效应管相连，所述N型场效应管与所述P型场效应管相连。
优选地，所述外部电源输入端的电压为24V，镍氢电池端的工作电压为15-23.5V。
优选地，所述欠压保护单元的临界电压为15V，所述镍氢电池充电保护单元的临界电压为22V。
本发明方法具有如下优点：本发明提供的LED灯电路能够很好地控制镍氢电池的充放电以及LED灯的照明。
附图说明
图1是本发明欠压保护的LED灯电路一种具体实施方式的示意图。
图2是本发明主电路单元和镍氢电池充电保护单元一种具体实施方式的示意图。
图3是本发明欠压保护单元一种具体实施方式的示意图。
附图标记说明
J1为外部电源，J2为 LED灯，R1-R25为电阻，D1-D5为二极管，Q1、Q3、Q4为三极管，Q2为N型效应管，Q5为P型效应管，U1A为比较器，U1B为比较器，U2A为可控精密稳压源，E1-E3以及C1-C4为电容器，BAT为16节镍氢电池
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
应急工业灯使用了性能稳定的镍氢电池作为其储能电池，外部供电情况下，照明灯具优先使用输入24Vdc电源，同时为镍氢电池充电，当充电饱和时充电自动切换为涓流，保护电池。当外部电源（即主电源）失去时，镍氢电池在第一时间切换到供电模式，保证照明灯具的供电，并保证亮度和原来电源供电一致。在主电源失电后可以不间断继续点亮LED灯90分钟。
当电池电压低于15V时，在欠压保护电路的控制下，关闭场效应管MP1，停止电池电流输出。主电源恢复后立即由主电源点亮LED灯，并通过D1和限流电阻R1和R20对电池充电。
如图1所示，本发明提供一种欠压保护的LED灯电路，所述LED灯电路包括主电路单元；所述主电路单元设置有外部电源输入端、LED灯电流输入端、镍氢电池端、二极管D1、二极管D2、二极管D3、限流电阻R1和限流电阻R20；所述外部电源输入端与二极管D1的正端相连，二极管D1的负端分别通过限流电阻R1和限流电阻R20同所述镍氢电池端并联连接，所述镍氢电池端与二极管D2的正端相连，所述二极管D2的负端与LED灯电流输入端相连，所述外部电源输入端与二极管D3的正端相连，所述二极管D3的负端与LED灯电流输入端；所述LED灯电路还包括控制限流电阻R20通断的镍氢电池充电保护单元以及控制二极管D2通断的欠压保护单元。
欠压保护单元为本领域技术人员所熟知，本发明中可以采用现有欠压保护单元进行保护LED灯。一种具体实施方式，如图2所示，所述欠压保护单元包括精密稳压电源、比较器U1A、二极管D4、三极管Q1、P型场效应管和N型场效应管，所述P型场效应管与二极管D2和镍氢电池端相连，所述精密稳压电源包括可调基准集成电路TL431和NPN三极管，所述比较器U1A的基准电压输入端与所述NPN三极管相连，所述比较器U1A的比较电压输入端通过分压电阻R8和分压电阻R9与镍氢电池端相连，所述比较器U1A的信号输出端通过三极管Q1与N型场效应管相连，所述N型场效应管通过限压电阻R2和限压电阻R3控制P型场效应管的通断。
电池充电保护单元是本领域技术人员熟知，一种具体实施方式，如图3所示，所述镍氢电池充电保护单元包括比较器U1B、二极管D5、三极管Q6、N型场效应管和P型场效应管，所述P型场效应管与二极管D1和限流电阻R20相连，所述比较器U1B的比较电压输入端通过分压电阻R22、分压电阻R17以及可调电阻W1与镍氢电池端相连，所述比较器U1B输出端与三极管Q6相连，所述三极管Q6与N型场效应管相连，所述N型场效应管与所述P型场效应管相连。
本发明中，一种优选实施方式，所述外部电源输入端的电压为24V，镍氢电池端的工作电压为15-23.5V。
本发明中，一种优选实施方式，所述欠压保护单元的临界电压为15V，所述镍氢电池充电保护单元的临界电压为22V。
下面将结合附图对本发明欠压保护的LED灯电路的工作原理进行说明，但是本发明并不因此而受到任何限制。
1．基准电压电路：
由图2所示，由可调基准集成电路TL431和NPN三极管组成精密稳压电源10V，由R10和R11电阻分压得到比较器U1A用的基准电压+5V。
2.供电主回路
如图2所示，外部24Vdc正常供电时，通过D3为LED灯提供VLED=24Vdc-VD3=约23.5V的电压，LED灯正常点亮。因为电池电压Vbat在15V-23.3V之间，即使P型场效应管MP1导通的情况下，D2的正端电压低于负端的电压VLED，无法通过二极管D2，电池的电流是不输出的。同时，主电源（即外部24Vdc电源）通过D1为电池提供涓流充电，保持电池充满状态。
外部电压断开后，LED灯的电压跌落到低于Vbat-VD2时，D2导通，电池通过通过MP1和D2为负载供电，点亮LED。
如当电池电压低于欠压保护点15V时，在欠压保护电路的控制下，关闭场效应管MP1，停止电池电流输出，LED熄灭。
如图3所示，主电源恢复后立即由主电源点亮LED灯，并通过D1和限流电阻R1和R20对电池充电。两路并联充电，实现快充。电池电压充电上升到约22V时，比较器U1B输出高电平（约10V），Q6、Q4截止（即关闭），Q5的栅极G2上拉到源极电位，Q5截止，切断R20的充电电流。转为由R1单独充电，实现涓流充电。
3.欠压保护控制回路
如图2所示，比较器U1A的3脚输入分压得到的+5V基准电压，由R8、R9（3:1输入）分压连接比较器负相输入，检测电池电压Vbat。电池供电时Vbat逐渐降低，在约15V之前，R8、R9分压输入的电压大于5V基准，反相比较器输出VO1低电平，Q1导通，拉高Q2的栅极电平到10V，Q2导通。这时，因比较器输出VO1低电平，D4截止，不影响3脚电平。Q2导通后R2、R3分压使场效应管MP1的VGS=1/3Vbat=5~8V，MP1导通的。低于15V时，反相比较器输出VO1高电平，Q1截止，R25拉低Q2的栅极电平到0V，Q2截止。Q2截止后R2、R3无电流，R2分压为0V，使场效应管MP1的VGS=0V，MP1截止，关闭输出，防止电池过放电。
电池停止供电后电池电压Vbat会逐步回升，马上大于15V，虽然R8、R9分压输入的电压大于原来5V基准，但是比较器这时并不翻转，因为欠压保护后，U1A输出高电平，在D4和R7的作用下，把原来的5V基准电压抬高到约6.2V，一个比原来高的新基准电压，直到电池电压Vbat>6.2*3=18.6V,比较器才翻转，恢复MP1导通,再次点亮LED灯。通常充电后才能达到这个电压。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种欠压保护的LED灯电路，所述LED灯电路包括主电路单元；所述主电路单元设置有外部电源输入端、LED灯电流输入端、镍氢电池端、二极管D1、二极管D2、二极管D3、限流电阻R1和限流电阻R20；所述外部电源输入端与二极管D1的正端相连，二极管D1的负端分别通过限流电阻R1和限流电阻R20同所述镍氢电池端并联连接，所述镍氢电池端与二极管D2的正端相连，所述二极管D2的负端与LED灯电流输入端相连，所述外部电源输入端与二极管D3的正端相连，所述二极管D3的负端与LED灯电流输入端；所述LED灯电路还包括控制限流电阻R20通断的镍氢电池充电保护单元以及控制二极管D2通断的欠压保护单元。
2.根据权利要求1所述的LED灯电路，其中，所述欠压保护单元包括精密稳压电源、比较器U1A、二极管D4、三极管Q1、P型场效应管和N型场效应管，所述P型场效应管与二极管D2和镍氢电池端相连，所述精密稳压电源包括可调基准集成电路TL431和NPN三极管，所述比较器U1A的基准电压输入端与所述NPN三极管相连，所述比较器U1A的比较电压输入端通过分压电阻R8和分压电阻R9与镍氢电池端相连，所述比较器U1A的信号输出端通过三极管Q1与N型场效应管相连，所述N型场效应管通过限压电阻R2和限压电阻R3控制P型场效应管的通断。
3.根据权利要求1所述的LED灯电路，其中，所述镍氢电池充电保护单元包括比较器U1B、二极管D5、三极管Q6、N型场效应管和P型场效应管，所述P型场效应管与二极管D1和限流电阻R20相连，所述比较器U1B的比较电压输入端通过分压电阻R22、分压电阻R17以及可调电阻W1与镍氢电池端相连，所述比较器U1B输出端与三极管Q6相连，所述三极管Q6与N型场效应管相连，所述N型场效应管与所述P型场效应管相连。
4.根据权利要求1所述的LED灯电路，其中，所述外部电源输入端的电压为24V，镍氢电池端的工作电压为15-23.5V。
5.根据权利要求1所述的LED灯电路，其中，所述欠压保护单元的临界电压为15V，所述镍氢电池充电保护单元的临界电压为22V。
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GR01 Patent grant
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Pledgor: ZHEJIANG IENERGY LIGHTING CO.,LTD.

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