CN106787740A - 一种利用磁反馈反激开关电源的智能无线烟感控制器 - Google Patents

一种利用磁反馈反激开关电源的智能无线烟感控制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用磁反馈反激开关电源的智能无线烟感控制器，其特征是：包括控制模块、光电感烟模块、电源模块和无线发射模块，所述光电感烟模块、无线发射模块均连接控制模块，所述控制模块还连接消防系统和智能建筑系统，所述消防系统与控制系统通过消防总线连接，智能建筑系统与控制系统通过无线模块连接，所述电源模块为控制模块和无线发射模块供电，所述光电烟感模块为消防模块和控制模块提供检测信号。与现有技术相比，本发明安转方便，成本低且电源模块提供稳定的电源，电路可靠性强。

Description

一种利用磁反馈反激开关电源的智能无线烟感控制器
技术领域
本发明涉及智能建筑烟雾探测技术领域,具体地说是一种利用磁反馈反激开关电源的智能无线烟感控制器。
背景技术
随着社会的不断发展，居家安全是人们安居乐业的基础，也是共建和谐社会的重要环节。尤其是比较分散、比较偏远、环境相对比较复杂的居民区，安全形势不容乐观，传统的门卫值班和保安巡逻等治安管理手段已经不能适应新形势下住宅安全保障的需要。因此，智能建筑被提上了议程。
智能建筑对环境、安全等有较高的要求，需要及时探测室内外的烟雾，以便智能建筑云控软件对系统设备做出调整，需要及时探测室内的烟雾情况。由现有的感烟控制器是消防设备，连接的消防系统，楼宇智能系统无法采集到烟雾信号。而且现有的通信网络采用了有线网络，有网络的安装和使用成本高昂，并且在组网时需要做到强弱电隔离，接线方式需要严格符合相关标准，对应用环境有一定的要求，布线十分复杂。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种安装方便、投资低廉的利用磁反馈反激开关电源的智能无线烟感控制器，可同时应用于消防系统和智能建筑系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用磁反馈反激开关电源的智能无线烟感控制器，其特征是：包括控制模块、光电感烟模块、电源模块和无线发射模块，所述光电感烟模块、无线发射模块均连接控制模块，所述控制模块还连接消防系统和智能建筑系统，所述消防系统与控制系统通过消防总线连接，智能建筑系统与控制系统通过无线模块连接，所述电源模块为控制模块和无线发射模块供电，所述光电烟感模块为消防模块和控制模块提供检测信号；
所述电源模块包括开关电源电路和电压转换电路，所述开关电源电路包括带反馈绕组的变压器、整流电路、吸收缓冲电路、整流稳定电路和PWM振荡电路，所述带反馈绕组的变压器包括原边绕组Np、副边绕组Ns和反馈绕组Nf，所述原边绕组Np分别连接吸收缓冲电路和PWM振荡电路，所述反馈绕组Nf连接整流稳定电路和PWM振荡电路，所述副边绕组Ns连接所述电压转换电路。
优选地，所述开关电源电路还包括滤波电路，所述滤波电路接入所述整流电路和吸收缓冲电路之间，所述整流电路包括二极管D2、D3、D6和D7，所述电源模块还包括保险丝F1，所述二极管D2的正极和D6的负极分别通过所述保险丝F1与火线连接，所述二极管D3的正极和D7的负极连接零线，二极管D2和D3的负极均连接电感LD1的一端，所述滤波电路包括电容CD5和CD6，所述电容CD5的一端连接电感LD1的一端，电感LD1的另一端连接电容CD6的一端，所述二极管D6、D7的正极和电容CD5、CD6的另一端接交流地端，所述电源模块还包括缓存电阻，所述缓存电阻包括串联连接的电阻RD1和RD2，所述电阻RD1的一端分别连接吸收缓存电路、原边绕组Np的1抽头和所述电感LD1的另一端，电阻RD1的另一端连接电阻RD2的一端，电阻RD2的另一端分别连接整流稳定电路和交流地端，所述吸收缓冲电路包括电阻RD2、电容CD1和二极管D4，所述电阻RD2和电容CD1的一端均连接变压器原边绕组Np的1抽头，原边绕组Np的2抽头连接二极管D4的正极，二极管D4的负极分别连接电阻RD2和电容CD1的另一端。
优选地，所述PWM振荡电路包括开关芯片UD1，开关芯片UD1的型号为CR6235，开关芯片UD1的5管脚连接原边绕组的2抽头，所述反馈绕组Nf分别连接整流稳定电路和PWM振荡电路，所述整流稳定电路包括电容CD7和二极管D5，所述反馈绕组Nf的4抽头分别连接二极管D4的正极和电阻RD5的一端，，二极管D5的负极连接电容CD7的一端和开关芯片UD1的1管脚，电容CD7的一端还连接电阻RD4的另一端，电容CD7的另一端接交流地端，电阻RD5的另一端分别连接电阻RD6的一端、二极管D8的负极和开关芯片UD1的3管脚，电阻RD6的另一端连接电阻RD8的一端，电阻RD8的另一端接交流地端，开关芯片UD1的2管脚通过电容CD8接地，4管脚分别连接电阻RD7和R3的一端，电阻RD7和R3的另一端接交流地端，开关芯片UD1的7、8管脚均接交流地端，5、6管脚连接原边绕组Np的2抽头。
优选地，所述电压转换电路包括两级电压转换，第一级电压转换将副边绕组Ns的电压转化为Vcc，第二级电压转化将电压Vcc转化为3.3V电压。
优选地，所述第一级电压转换电路包括二极管D1，所述二极管D1的正极连接副边绕组Ns的8抽头，二极管D1的负极分别连接电容CD1的一端和电感L1的一端，电感L1的另一端分别连接电容CD2、CD3和电阻RD3的一端和短路点DT1的一端，短路点DT1的另一端输出电压Vcc，所述电容CD2、CD3和电阻RD3的另一端接短路点DT2的一端，短路点DT2的另一端接地；
所述第二级电压转换电路包括稳压芯片U4和滤波电容，所述滤波电容包括C9～C12，所述电容C11、C9的一端分别连接电压Vcc和稳压芯片U4的3管脚，稳压芯片U4的3、4管脚均连接电容C10、C12的一端并输出3.3V电压，所述电容C9～C12的另一端均接地。
优选地，所述稳压芯片为AMS117。
优选地，还包括解码通讯电路，所述解码通讯电路通过QA840119连接所述控制模块，实现编码控制，所述QA840119通过消防二总线连接所述消防系统，所述控制模块包括微控制器U5，型号为ATmega16。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的PWM振荡电路采用恒压恒流均采用原边反馈控制，简化了电源结构，降低了故障率；
开关芯片UD1适用低的启动电流,低的工作电流,内置软启动电路，防止电源干扰；内置频率抖动以改善EMI特性，内置原边绕组电感补偿；具备欠压保护、过压保护及VDD电压保护；
电源模块设计了多级滤波结构及电感结构，有效降低了EMC干扰，为后级提供可靠的电源；采用了开关电源与电压转换电路的线性稳压结合方式产生3.3V电压，保证该电源的纯净度；吸收缓冲电路吸收因为开关震荡而产生的反向电动势，保护开关芯片UD1；反馈端采用反向放电二极管D8，防止电路储能而造成的震荡。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明所述开关电源电路的电路图；
图3A是本发明所述第一级电压转换电路的电路图；
图3B是本发明所述第二级电压转换电路的电路图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
如图所示，本发明的一种利用磁反馈反激开关电源的智能无线烟感控制器，它包括控制模块、光电感烟模块、电源模块和无线发射模块，所述光电感烟模块、无线发射模块均连接控制模块，所述消防系统通过消防总线与控制系统连接，智能建筑系统通过无线模块与控制系统连接，所述电源模块为控制模块和无线发射模块供电，所述光电烟感模块为消防模块和控制模块提供检测信号，控制模块负责对消防模块进行地址编码并采集烟感信号，控制模块将采集到的烟感信号进行运算后通过SPI接口连接无线发射模块，同时接受编码信号，控制消防地址，并掉电保存。
如图2、3A、3B所示，所述电源模块包括开关电源电路和电压转换电路，所述开关电源电路包括带反馈绕组的变压器、整流电路、吸收缓冲电路、整流稳定电路和PWM振荡电路，所述带反馈绕组的变压器包括原边绕组Np、副边绕组Ns和反馈绕组Nf，所述原边绕组Np分别连接吸收缓冲电路和PWM振荡电路，所述反馈绕组Nf连接整流稳定电路和PWM振荡电路，所述副边绕组Ns连接所述电压转换电路。
所述开关电源电路还包括滤波电路，所述滤波电路接入所述整流电路和吸收缓冲电路之间，所述整流电路包括二极管D2、D3、D6和D7，所述电源模块还包括保险丝F1，所述二极管D2的正极和D6的负极分别通过所述保险丝F1与火线连接，所述二极管D3的正极和D7的负极连接零线，二极管D2和D3的负极均连接电感LD1的一端，所述滤波电路包括电容CD5和CD6，所述电容CD5的一端连接电感LD1的一端，电感LD1的另一端连接电容CD6的一端，所述二极管D6、D7的正极和电容CD5、CD6的另一端接交流地端，所述电源模块还包括缓存电阻，所述缓存电阻包括串联连接的电阻RD1和RD2，所述电阻RD1的一端分别连接吸收缓存电路、原边绕组Np的1抽头和所述电感LD1的另一端，电阻RD1的另一端连接电阻RD2的一端，电阻RD2的另一端分别连接整流稳定电路和交流地端，所述吸收缓冲电路包括电阻RD2、电容CD1和二极管D4，所述电阻RD2和电容CD1的一端均连接变压器原边绕组Np的1抽头，原边绕组Np的2抽头连接二极管D4的正极，二极管D4的负极分别连接电阻RD2和电容CD1的另一端。
所述PWM振荡电路包括开关芯片UD1，开关芯片UD1的型号为CR6235，开关芯片UD1的5管脚连接原边绕组的2抽头，所述反馈绕组Nf分别连接整流稳定电路和PWM振荡电路，所述整流稳定电路包括电容CD7和二极管D5，所述反馈绕组Nf的4抽头分别连接二极管D4的正极和电阻RD5的一端，，二极管D5的负极连接电容CD7的一端和开关芯片UD1的1管脚，电容CD7的一端还连接电阻RD4的另一端，电容CD7的另一端接交流地端，电阻RD5的另一端分别连接电阻RD6的一端、二极管D8的负极和开关芯片UD1的3管脚，电阻RD6的另一端连接电阻RD8的一端，电阻RD8的另一端接交流地端，开关芯片UD1的2管脚通过电容CD8接地，4管脚分别连接电阻RD7和R3的一端，电阻RD7和R3的另一端接交流地端，开关芯片UD1的7、8管脚均接交流地端，5、6管脚连接原边绕组Np的2抽头。
本发明的PWM振荡电路采用恒压恒流均采用原边反馈控制，简化了电源结构，降低了故障率；
所述开关芯片UD1适用低的启动电流,低的工作电流,内置软启动电路，防止电源干扰；内置频率抖动以改善EMI特性，内置原边绕组电感补偿；具备欠压保护、过压保护及VDD电压保护；
所述开关电源电路的工作原理为：首先电源通过保险丝F1、整流电路以及滤波电容CD5、CD6和电感LD1，电感LD1为阻止后级震荡电路对前段电源的影响。所述缓存电阻可让系统实现软启动，当电压达到所述开关芯片UD1的启动电压后启动，实现软启动。所述RCD吸收缓冲电路吸收开关芯片UD1的PWM震荡关闭引起的负向感应电压，保护开关芯片UD1。所述整流稳定电路为UD1提供工作电压。所述分压电路为开关芯片UD1内部的分压电路提供反馈电压，与开关芯片UD1内部的2.0V基准电压比较，调节震荡频率。反向放电二极管D8，防止电路储能而造成的震荡。电路在开关芯片UD1的工作下，产生震荡，主绕组震荡，副绕组产生电压。
所述电压转换电路包括两级电压转换，第一级电压转换将副边绕组Ns的电压转化为Vcc，第二级电压转化将电压Vcc转化为3.3V电压。
所述第一级电压转换电路包括二极管D1，所述二极管D1的正极连接副边绕组Ns的8抽头，二极管D1的负极分别连接电容CD1的一端和电感L1的一端，电感L1的另一端分别连接电容CD2、CD3和电阻RD3的一端和短路点DT1的一端，短路点DT1的另一端输出电压Vcc，所述电容CD2、CD3和电阻RD3的另一端接短路点DT2的一端，短路点DT2的另一端接地；
所述第二级电压转换电路包括稳压芯片U4和滤波电容，所述滤波电容包括C9～C12，所述电容C11、C9的一端分别连接电压Vcc和稳压芯片U4的3管脚，稳压芯片U4的3、4管脚均连接电容C10、C12的一端并输出3.3V电压，所述电容C9～C12的另一端均接地。
本发明所述电源模块采用了开关电源与电压转换电路的线性稳压结合方式产生3.3V电压，保证该电源的纯净度。同时电源模块设计了多级滤波结构及电感结构，有效降低了EMC干扰，为后级提供可靠的电源。
优选地，所述电感LD1的值为1mH，电容CD1～CD8、C9～C12的分别为100pF、10V/470μF、25V/470μF、16V/1000μF、400V/4.7μF、400V/4.7μF、400V/4.7μF、0.1μF、100μF/16V、100μF/16V、100nF、100nF，电阻RD1～RD8、R3的电阻值分别为750KΩ、270KΩ、510Ω、750KΩ、6.9KΩ、0-2KΩ、4.7Ω、2.4KΩ、4.7Ω，二极管D1、D4、D5、D8分别为SB360、UF4007、FR104、4148，开关芯片UD1为CR6235，稳压芯片U4为AMS117-3.3。
以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种利用磁反馈反激开关电源的智能无线烟感控制器，其特征是：包括控制模块、光电感烟模块、电源模块和无线发射模块，所述光电感烟模块、无线发射模块均连接控制模块，所述控制模块还连接消防系统和智能建筑系统，所述消防系统与控制系统通过消防总线连接，智能建筑系统与控制系统通过无线模块连接，所述电源模块为控制模块和无线发射模块供电，所述光电烟感模块为消防模块和控制模块提供检测信号；
所述电源模块包括开关电源电路和电压转换电路，所述开关电源电路包括带反馈绕组的变压器、整流电路、吸收缓冲电路、整流稳定电路和PWM振荡电路，所述带反馈绕组的变压器包括原边绕组Np、副边绕组Ns和反馈绕组Nf，所述原边绕组Np分别连接吸收缓冲电路和PWM振荡电路，所述反馈绕组Nf连接整流稳定电路和PWM振荡电路，所述副边绕组Ns连接所述电压转换电路。
2.根据权利要求1所述的一种利用磁反馈反激开关电源的智能无线烟感控制器，其特征是：所述开关电源电路还包括滤波电路，所述滤波电路接入所述整流电路和吸收缓冲电路之间，所述整流电路包括二极管D2、D3、D6和D7，所述电源模块还包括保险丝F1，所述二极管D2的正极和D6的负极分别通过所述保险丝F1与火线连接，所述二极管D3的正极和D7的负极连接零线，二极管D2和D3的负极均连接电感LD1的一端，所述滤波电路包括电容CD5和CD6，所述电容CD5的一端连接电感LD1的一端，电感LD1的另一端连接电容CD6的一端，所述二极管D6、D7的正极和电容CD5、CD6的另一端接交流地端，所述电源模块还包括缓存电阻，所述缓存电阻包括串联连接的电阻RD1和RD2，所述电阻RD1的一端分别连接吸收缓存电路、原边绕组Np的1抽头和所述电感LD1的另一端，电阻RD1的另一端连接电阻RD2的一端，电阻RD2的另一端分别连接整流稳定电路和交流地端，所述吸收缓冲电路包括电阻RD2、电容CD1和二极管D4，所述电阻RD2和电容CD1的一端均连接变压器原边绕组Np的1抽头，原边绕组Np的2抽头连接二极管D4的正极，二极管D4的负极分别连接电阻RD2和电容CD1的另一端。
3.根据权利要求2所述的一种利用磁反馈反激开关电源的智能无线烟感控制器，其特征是：所述PWM振荡电路包括开关芯片UD1，开关芯片UD1的型号为CR6235，开关芯片UD1的5管脚连接原边绕组的2抽头，所述反馈绕组Nf分别连接整流稳定电路和PWM振荡电路，所述整流稳定电路包括电容CD7和二极管D5，所述反馈绕组Nf的4抽头分别连接二极管D4的正极和电阻RD5的一端，，二极管D5的负极连接电容CD7的一端和开关芯片UD1的1管脚，电容CD7的一端还连接电阻RD4的另一端，电容CD7的另一端接交流地端，电阻RD5的另一端分别连接电阻RD6的一端、二极管D8的负极和开关芯片UD1的3管脚，电阻RD6的另一端连接电阻RD8的一端，电阻RD8的另一端接交流地端，开关芯片UD1的2管脚通过电容CD8接地，4管脚分别连接电阻RD7和R3的一端，电阻RD7和R3的另一端接交流地端，开关芯片UD1的7、8管脚均接交流地端，5、6管脚连接原边绕组Np的2抽头。
4.根据权利要求1所述的一种利用磁反馈反激开关电源的智能无线烟感控制器，其特征是：所述电压转换电路包括两级电压转换，第一级电压转换将副边绕组Ns的电压转化为Vcc，第二级电压转化将电压Vcc转化为3.3V电压。
5.根据权利要求4所述的一种利用磁反馈反激开关电源的智能无线烟感控制器，其特征是：所述第一级电压转换电路包括二极管D1，所述二极管D1的正极连接副边绕组Ns的8抽头，二极管D1的负极分别连接电容CD1的一端和电感L1的一端，电感L1的另一端分别连接电容CD2、CD3和电阻RD3的一端和短路点DT1的一端，短路点DT1的另一端输出电压Vcc，所述电容CD2、CD3和电阻RD3的另一端接短路点DT2的一端，短路点DT2的另一端接地；
所述第二级电压转换电路包括稳压芯片U4和滤波电容，所述滤波电容包括C9～C12，所述电容C11、C9的一端分别连接电压Vcc和稳压芯片U4的3管脚，稳压芯片U4的3、4管脚均连接电容C10、C12的一端并输出3.3V电压，所述电容C9～C12的另一端均接地。
6.根据权利要求4所述的一种利用磁反馈反激开关电源的智能无线烟感控制器，其特征是：所述稳压芯片为AMS117。
7.根据权利要求1所述的一种利用磁反馈反激开关电源的智能无线烟感控制器，其特征是：还包括解码通讯电路，所述解码通讯电路通过QA840119连接所述控制模块，实现编码控制，所述QA840119通过消防二总线连接所述消防系统，所述控制模块包括微控制器U5，型号为ATmega16。
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