CN107318195A - 一种嵌入照明灯具中应急灯的集中管理电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种嵌入照明灯具中应急灯的集中管理电路，涉及照明技术领域，该管理电路主要包括铅酸蓄电池充电管理电路和铅酸蓄电池放电管理电路两部分。AC220V电源、18V 1A开关电源、铅酸蓄电池充电管理电路、铅酸蓄电池放电管理电路和1W恒流源依次电连接，铅酸蓄电池充电管理电路还与12V 5AH铅酸蓄电池电连接，AC220V电源还与18W恒流源连接，18W恒流源为灯具中普通照明部分提供电源，1W恒流源为灯具中应急照明部分提供电源。相对于现有技术，本发明的集中管理电路降低了照明灯具布线和采购成本，同时提高了应急照明的可靠性。

Description

一种嵌入照明灯具中应急灯的集中管理电路
技术领域
本发明涉及照明电路技术领域，特别是涉及一种嵌入照明灯具中应急灯的集中管理电路。
背景技术
在传统高亮LED照明灯具中，普通照明灯具和应急灯是分开的，各个应急灯进行分散控制，一旦出现问题不好排查。另一种情况虽然筒灯中照明灯具和应急灯具是一体的，但是应急电源体积过大，成本过高。
发明内容
本发明实施例提供了一种嵌入照明灯具中应急灯的集中管理电路，可以解决现有技术中存在的问题。
一种嵌入照明灯具中应急灯的集中管理电路，该管理电路包括铅酸蓄电池充电管理电路和铅酸蓄电池放电管理电路，AC220V电源、18V 1A开关电源、铅酸蓄电池充电管理电路、铅酸蓄电池放电管理电路和1W恒流源依次电连接，所述铅酸蓄电池充电管理电路还与12V 5AH铅酸蓄电池电连接，所述AC220V电源还与18W恒流源连接，所述18W恒流源为灯具中普通照明部分提供电源，所述1W恒流源为灯具中应急照明部分提供电源。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、降低照明灯具布线和采购成本。
2、提高应急照明灯具的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中一种嵌入照明灯具中应急灯的集中管理电路的框图；
图2是一种嵌入照明灯具中应急灯的集中管理电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，本发明实施例中提供的一种嵌入照明灯具中应急灯的集中管理电路，该管理电路包括铅酸蓄电池充电管理电路和铅酸蓄电池放电管理电路，AC220V电源、18V 1A开关电源、铅酸蓄电池充电管理电路、铅酸蓄电池放电管理电路和1W恒流源依次电连接，所述铅酸蓄电池充电管理电路还与12V 5AH铅酸蓄电池电连接，所述AC220V电源还与18W恒流源连接，所述18W恒流源为灯具中普通照明部分提供电源，所述1W恒流源为灯具中应急照明部分提供电源。
参照图2，所述充电管理电路主要包括芯片U3，该芯片U3是PWM降压模式的铅酸蓄电池专用的充电管理芯片CN3717，独立对铅酸蓄电池充电进行自动管理，具有涓流、恒流、过充电和浮充电四种模式。
芯片U3的引脚VCC连接在二极管D4、D5、D6和D7组成的整流桥的输出正端，该整流桥的输出正端也连接至二极管D1的正极；引脚连接至红绿双色LED的引脚R，芯片U3的引脚连接至红绿双色LED的引脚G，红绿双色LED的引脚DC通过电阻R10连接至二极管D1的正极；芯片U3的引脚TEMP通过电阻R14接地，引脚EOC、PGND、GND均直接接地，引脚COM3通过电容C8接地，引脚COM1通过电容C9接地，引脚COM2通过串联的电阻R12和电容C10接地，引脚FB通过电阻R13接地，同时也通过电阻R11连接至铅酸蓄电池P4的正极，铅酸蓄电池P4的负极接地；芯片U3的引脚BAT连接至铅酸蓄电池P4的正极，引脚CSP通过电阻RCS连接至铅酸蓄电池P4的正极，同时也通过串联的电感L1和二极管D3接地，其中二极管D3的正极接地，以及通过电感L1连接至二极管D2的负极；芯片U3的引脚DRV连接至MOS管Q4的栅极，源极连接至二极管D2的正极，漏极连接至整流桥的输出正端；芯片U3的引脚VG通过电容C3连接至整流桥的输出正端。
二极管D4和D5的负极为整流桥的输出正端，二极管D6和D7的正极为整流桥的输出负端，输出负端接地，输出正端和输出负端之间连接有并联的滤波用电解电容C4和C5，二极管D5的正极和D7的负极连接，接在18V 1A开关电源P2的引脚1，二极管D4的正极和D6的负极连接，接在18V 1A开关电源P2的引脚2。
二极管D1的负极通过电阻R4连接至MOS管Q1的栅极，MOS管Q1的漏极连接至铅酸蓄电池P4的正极，MOS管Q1的栅极还通过电阻R5连接至芯片U1的引脚ANODE，该引脚接地；芯片U1的引脚CATHODE通过电阻R1连接至MOS管Q1的源极，同时也通过电容C1接地，以及通过串联的电阻R6和R8连接至MOS管Q2的源极；MOS管Q1的源极通过依次串联的电阻R2、R7接地，MOS管Q1的源极还通过电阻R3和芯片U2的引脚OUTPUT1连接，同时也通过电阻R3连接至MOS管Q2和Q3的栅极。
MOS管Q2的漏极和MOS管Q3的源极连接，同时也接地，MOS管Q2的源极和漏极之间连接有电阻R9，MOS管Q3的漏极连接至1W恒流源P1的负极，1W恒流源P1的正极连接至MOS管Q1的源极，同时也连接至芯片U2的引脚VCC；芯片U2的引脚IN1+连接在电阻R2和R7之间，引脚IN1-连接在电阻R6和R8之间，引脚GND接地。
所述芯片U2的型号为LM393，芯片U1的型号为LM285Z-2.5，芯片U3为PWM降压模式的铅酸蓄电池专用的充电管理芯片CN3717。
1、充电管理电路：
过充电电压的设置：如图2所示，铅酸蓄电池端的电压通过电阻R11和R13构成的电阻分压网络反馈到芯片的FB引脚，CN3717通过反馈到FB引脚的电压来确定充电的状态，本电路所设置的过充电电压为13.7V，满足下列公式：
恒流充电电流的设置：本电路通过连接与CSP和BAT引脚之间的充电电流检测电阻来设置恒流充电模式下的电流大小，本电路所设置的恒流充电电流约为1A。
120mV÷RCS＝120mV÷0.12Ω≈1A
充电模式的判断：当VCC管脚电压大于低压锁存阈值，并且大于电池电压时，CN3717正常工作，对电池充电；在开始充电阶段，如果FB引脚检测到铅酸蓄电池端的电压低于10.4V(电压低于所设置的过充电电压的75.6％，即13.7×75.6％≈10.4V)，进入涓流充电模式，此时的充电电流约为0.2A(充电电流为所设置的恒流充电电流的19％，即1A×19％≈0.2A)；当检测到电池电压高于10.4V时，结束涓流充电模式而进入恒流充电模式，充电电流固定为所设置的1A；在恒流充电阶段，即使电池电压再降低到过充电电压的75.6％，CN3717也不进入涓流充电模式，而是保持在恒流充电模式；当电池电压继续上升接近13.7V时，充电器进入过充电模式；在过充电模式时充电电流逐渐减小，当减小到0.15A时，CN3717进入浮充电模式；在浮充电状态，如果电池电压下降到11.3V时，自动开始新的充电周期。浮充电模式的存在弥补了由于电池自身放电或者后级电路元件所导致的电能损失。
当输入电压掉电后，CN3717自动进入睡眠模式，内部电路关断，这样可以减小电池电能的消耗，延长待机时间。
当处在涓流、恒流和过充电模式时，漏极开路输出CHRG引脚内部的晶体管接通，输出为低阻态，与CHRG引脚相连的红色LED点亮。当处在浮充模式时，漏极开路输出DONE引脚内部的晶体管接通，输出为低阻态，与DONE引脚相连的绿色LED灯点亮。
本电路所选用的片外P沟道MOS场效应晶体管Q4的型号为AOD425，所选用的二极管D2和D3的型号为SS36。
2、放电管理电路：
当停电使用铅酸蓄电池进行供电时，为了保护铅酸蓄电池不过度放电，需要设置放电保护。本实施例中利用的方法是设置一个门限电压，让铅酸蓄电池电压低于门限电压时停止为负载供电。当铅酸蓄电池停止放电后，其电压会有一个小幅的抬升，会出现电压振荡。为了消除这种振荡，本电路加入了滞回比较电路。放电管理电路中所用的是LM285Z-2.5和LM393两个芯片。
LM285Z-2.5是双端带隙基准二极管，标称电压为2.5V与两个1％和2％的公差提供，最大动态电阻为1Ω，用该芯片为LM393电压比较器提供2.5V的基准电压。该芯片可以在最低10μA低电流下正常工作，本电路中通过电阻R1设置其最小工作电流约为42μA，最大工作电流约为62uA，极低的工作电流保证了该电路能有极小的静态功耗。
LM393是双端电压比较器集成电路，由两个独立的类似于增益不可调的运算放大器组成，每个比较器有两个输入端和一个输出端，两个输入端一个称为同相输入端，另一个称为反相输入端。本电路在反相输入端输入的是基准芯片输出经分压以后的1.25V的基准电压，同相输入端的是电池端电压经过分压以后的待比较信号电压。当同相输入端的待比较信号电压高于反相端的基准电压时，输出端输出高电平，该高电平驱动MOS管Q3导通，铅酸蓄电池为负载供电。当同相输入端的待比较信号电压低于反相端的基准电压时，该芯片输出低电平，该低电平驱动下的MOS管Q3截止，铅酸蓄电池停止为负载供电。从而实现保护铅酸蓄电池的目的。
当铅酸蓄电池正常放电时，LM393输出高电平，MOS管Q2导通，此时满足以下公式：
只要铅酸蓄电池的电压电压高于10.8V时，铅酸蓄电池就能放电，给应急灯供电。
当铅酸蓄电池电压电压低于10.8V时，LM393输出低电平时MOS管Q2截止，与其并联的电阻R9加入分压会使反相输入端的基准电压抬升，此时满足以下公式：
只要蓄电池电压不高于12.3V芯片U2的OUTPUT1脚就无输出，从而防止铅酸蓄电池电压抬升造成的振荡致使其反复输出，保护了铅酸蓄电池。
当市电存在时，开关电源输出18V的电压，Q1截止，铅酸蓄电池无输出；市电消失时，开关电源无输出，Q1导通，铅酸蓄电池放电。
根据GB17945-2011最新的消防应急灯国家生产标准中6.3.1.2规定，系统的时间不应小于90min，且不小于灯具本身标称的应急工作时间。本实施实例所用的蓄电池约60Wh，按照利用率75％计算，实际可用约45Wh；1W恒流源按照80％计算，实际消耗1.25W；为保证不低于90分钟的工作时间，实际可以为45÷(1.25×1.5)＝24个嵌入照明灯具中应急灯供电。传统的应急灯需要24个电源，此电路只需要一个总控制电路，从而降低了应急灯供电电源的成本。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种嵌入照明灯具中应急灯的集中管理电路，其特征在于，该管理电路包括铅酸蓄电池充电管理电路和铅酸蓄电池放电管理电路，AC220V电源、18V 1A开关电源、铅酸蓄电池充电管理电路、铅酸蓄电池放电管理电路和1W恒流源依次电连接，所述铅酸蓄电池充电管理电路还与12V 5AH铅酸蓄电池电连接，所述AC220V电源还与18W恒流源连接，所述18W恒流源为灯具中普通照明部分提供电源，所述1W恒流源为灯具中应急照明部分提供电源。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述集中管理电路包括芯片U3，芯片U3的引脚VCC连接在二极管D4、D5、D6和D7组成的整流桥的输出正端，该整流桥的输出正端也连接至二极管D1的正极；引脚连接至红绿双色LED的引脚R，芯片U3的引脚连接至红绿双色LED的引脚G，红绿双色LED的引脚DC通过电阻R10连接至二极管D1的正极；芯片U3的引脚TEMP通过电阻R14接地，引脚EOC、PGND、GND均接地，引脚COM3通过电容C8接地，引脚COM1通过电容C9接地，引脚COM2通过串联的电阻R12和电容C10接地，引脚FB通过电阻R13接地，同时也通过电阻R11连接至铅酸蓄电池P4的正极，铅酸蓄电池P4的负极接地；芯片U3的引脚BAT连接至铅酸蓄电池P4的正极，引脚CSP通过并联的电阻RCS1和RCS2连接至铅酸蓄电池P4的正极，同时也通过串联的电感L1和二极管D3接地，其中二极管D3的正极接地，以及通过电感L1连接至二极管D2的负极；芯片U3的引脚DRV连接至MOS管Q4的栅极，源极连接至二极管D2的正极，漏极连接至整流桥的输出正端；芯片U3的引脚VG通过电容C3连接至整流桥的输出正端；
二极管D4和D5的负极为整流桥的输出正端，二极管D6和D7的正极为整流桥的输出负端，输出负端接地，输出正端和输出负端之间连接有并联的滤波用电解电容C4和C5，二极管D5的正极和D7的负极连接，接在18V 1A开关电源P2的引脚1，二极管D4的正极和D6的负极连接，接在18V 1A开关电源P2的引脚2；
二极管D1的负极通过电阻R4连接至MOS管Q1的栅极，MOS管Q1的漏极连接至铅酸蓄电池P4的正极，MOS管Q1的栅极还通过电阻R5连接至芯片U1的引脚ANODE，该引脚接地，芯片U1的引脚CATHODE通过电阻R1连接至MOS管Q1的源极，同时也通过电容C1接地，以及通过串联的电阻R6和R8连接至MOS管Q2的源极；MOS管Q1的源极通过依次串联的电阻R2、R7接地，MOS管Q1的源极还通过电阻R3和芯片U2的引脚OUTPUT1连接，同时也通过电阻R3连接至MOS管Q2的栅极和MOS管Q3的栅极；
MOS管Q2的漏极和MOS管Q3的源极连接，同时也接地，MOS管Q2的源极和漏极之间连接有电阻R9，MOS管Q3的漏极连接至1W恒流源P1的负极，1W恒流源P1的正极连接至MOS管Q1的源极，同时也连接至芯片U2的引脚VCC；芯片U2的引脚IN1+连接在电阻R7和R2之间，引脚IN1-连接在电阻R6和R8之间，引脚GND接地。
3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述芯片U2的型号为LM393，芯片U1的型号为LM285Z-2.5，芯片U3为PWM降压模式的铅酸蓄电池专用的充电管理芯片CN3717。
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