CN107562105A - 智能电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能电源，通过对输入电压U和输入电流I的实时采集，计算K值和实际功率W，与K_L、K_H和W_MAX进行比较，若W≤W_MAX且K≤K_H，则判断为电流不足，对电流进行补充，直至不符合W≤W_MAX且K≤K_H的情况，从而使W接近W_MAX，以达到智能电源高适配的功能。

Description

智能电源

技术领域

本发明涉及电源供给装置，特别涉及一种智能电源。

背景技术

许多用是电器需要恒流电源的，因此电源要具备恒流功能，LED就是其中一种需要电源的用电器，不同的LED需要不同的适配器来给其供电，例如现在市场上面的,1W灯珠是3.2U 350mA连接方式是10串3并那就是3.2U*10=32U 350*3=1.05A那么我们就要32U 1.05A的恒流电源。所以每使用一种LED灯，就需要选择或制作相适配的适配器，将提高设计成本，需要设计一种高适配的适配器。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能电源，其可为用电器提供合适的恒流电源。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种智能电源，包括用于采集用电器输入电压U和输入电流I的采集模块、用于根据输入电压U和输入电流I进行数据分析的处理模块、用于根据所述处理模块分析的数据对输入电流I进行调整的调节模块，所述处理模块根据用电器额定电流I_r和额定电压U_r通过K_H=(I_r/U_r)*110%计算获得K_H值，通过最大功率W_MAX=I_r*U_r*110%计算获得W_MAX值，通过K_L=(I_r/U_r)*90%计算获得K_L值；所述智能电源的工作步骤：S1：开启电源，为用电器供电；S2：所述采集模块采集用电器的输入电压U和输入电流I；S3：所述处理模块根据采集模块当前采集的电流I₂和电压U₂与上一次采集的电流I₁和电压U₁通过K=(I₂-I₁)/(U₂-U₁)计算获得K值，通过W=I₂*U₂计算获得当前的实际功率W；S4：所述处理模块分别对W和W_MAX以及K和K_H进行比较，若比较得到W≤W_MAX且K≤K_H，所述处理模块控制调节模块增大输入电流I，否则保持输入电流I；S5：返回步骤S2。

通过采用上述技术方案，经过以上计算，在W≤W_MAX且K≤K_H时，说明用电器实际功率还未达到额定功率，因此处理模块会控制调节模块逐步提高输入电流I，每提高以此输入电流I后，继续返回步骤S2，对W和K进行比较判断、调整，直至W和K不满足W≤W_MAX且K<K_H时，说明用电器的实际功率基本达到额定功率，故保持电流。

进一步的，所述输入电压U通过接于用电器输入端的采样电阻R得到电压U_a，然后通过比例计算U=aU_a得到所述输入电压U,其中a为常数。

通过采用上述技术方案，通过风压的方式对用电器外部的采样电阻R进行电压采集时候，经过比例运算得到输入电压，可减小采集元件的检测范围，以及避免用电器对电压采集元件的干扰。

进一步的，所述用电器的输入端串接有采样电阻R，采样电阻R的采样电压为U_b，所述输入电流I通过I=U_b/R计算获得。

通过采用上述技术方案，通过采集电阻R得到输入电流I,可避免用电器对电流采集元件的干扰。

进一步的，所述调节模块增大输入电流I时，增大的电流大小为ΔI，所述ΔI为一定值。

通过采用上述技术方案，输入电流逐步增大，避免一次性增大较大的值，导致实际功率W大于W_MAX,造成用电器过载损耗。

进一步的，所述调节模块包括PWM控制器，通过增加占空比以增大输入电流I。

通过采用上述技术方案，采用PWM控制器，增大占空比来增大输入电流I，适用于LED灯等其他用电器，PWM既经济、节约空间、抗噪性能强，是一种值得广大工程师在许多设计应用中使用的有效技术。

进一步的，所述步骤S4先对W与W_MAX进行比较，然后对K、K_H和K_L进行比较。

通过采用上述技术方案，首先进行W与W_MAX的比较，能够更快得对输入电流的操作进行分类调整，而K、K_H和K_LDE的比较，一方面进一步分析以控制电流，另一方面根据比较结果方便做出不同的显示，以展示当前电源的情况。

进一步的，所述智能电源还包括显示模块，所述显示模块可输出三种显示信号，若K>K_H，所述显示模块输出第一显示信号，若K_L≤K≤K_H,所述显示模块输出第三显示信号，若K<K_L,所述显示模块输出第二显示信号。

通过采用上述技术方案，当K>K_H时，光源电流过大，将造成用电器损耗，此时输出第一显示信号作为警示提醒，当K_L≤K≤K_H时，在正常工作斜率范围内，输出第三显示信号，当K<K_L时，用电器输入电流过小，可以工作但比较浪费性能，输出第二信号作为提醒。

进一步的，所述显示模块包括红灯、黄灯、绿灯三种颜色的信号灯，当输出第一显示信号时红灯亮起，当输出第二显示信号时黄灯亮起，当输出第三显示信号时绿灯亮起。

通过采用上述技术方案，用比较惯用的红灯、黄灯、绿灯，红灯表示电流过大，绿灯表示正常工作，黄灯表示还未达到额定功率但能够工作。

进一步的，所述智能电源还包括用于存储采集模块采集的输入电压U和输入电流I的采集模块，供所述处理模块调用所述电流I₁、电流I₂、电压U₁和电压U₂。

通过采用上述技术方案，存储模块用于存储采集模块采集得到的输入电压U和输入电流I，供处理模块调用，否则采集模块采集的数据无法供处理模块进行计算。

进一步的，所述智能电源还包括用于统计时间的定时模块，定时模块每累计100ms，所述步骤S2-S5重复一次。

通过采用上述技术方案，通过定时模块，每100ms进行一次判断，输入电压U和输入电流I的采集频率为10Hz，输入电流I与输入电压U在这一频率下变化较小，检测更加精准。

综上所述，本发明具有以下有益效果：通过对输入电压U和输入电流I的实时采集，计算K值和实际功率W，与K_L、K_H和W_MAX进行比较，若W≤W_MAX且K≤K_H，则判断为电流不足，对电流进行补充，直至不符合W≤W_MAX且K≤K_H的情况，从而使W接近W_MAX，以达到智能电源高适配的功能。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图；

图2是本发明的概念流程图；

图3是一种LED的U/I变化曲线；

图4是本发明完整的系统流程框图。

图中，1、采集模块；2、处理模块；3、调节模块；4、显示模块；5、存储模块；6、定时模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。

一种智能电源，包括用于采集用电器输入电压U和输入电流I的采集模块1、用于根据输入电压U和输入电流I进行数据分析的处理模块2、用于根据处理模块2分析的数据对输入电流I进行调整的调节模块3，处理模块2根据用电器额定电流I_r和额定电压U_r通过K_H=(I_r/U_r)*110%计算获得K_H值，通过最大功率W_MAX=I_r*U_r*110%计算获得W_MAX值，通过K_L=(I_r/U_r)*90%计算获得K_L值；

智能电源的工作步骤，如图2所示：

S1：开启电源，为用电器供电；

S2：采集模块1采集用电器的输入电压U和输入电流I；

S3：处理模块2根据采集模块1当前采集的电流I₂和电压U₂与上一次采集的电流I₁和电压U₁通过K=(I₂-I₁)/(U₂-U₁)计算获得K值，通过W=I₂*U₂计算获得当前的实际功率W；

S4：处理模块2分别对W和W_MAX以及K和K_H进行比较，若比较得到W≤W_MAX且K≤K_H，处理模块2控制调节模块3增大输入电流I，否则保持输入电流I；

S5：返回步骤S2。

输入电压U和输入电流I是通过用电器外串接的采样电阻R获得的。通过检测芯片获得采样电阻R的电压U_a，然后通过比例运算U=aU_a，获得输入电压U。其中a为常数，a为用电器电阻采样电阻的阻值。采集模块1的采样频率为10Hz，也就是每100ms。采样频率通过定时模块6对100ms进行计时，从而精确地控制采集模块1的采样。并且，整个步骤S2-S5的时间也是100ms。

为了获得用电器当前的电压U₁和当前电流I₁以及上一次采集的电压U₂和电流I₂，本发明的实施例中还包括有存储模块5，将采集模块1采集的输入电压U和输入电流I进行存储。在一种实施例中，存储模块5中的数据在断电后就会消失，在通电后需要重新对输入电流进行调整，可自动适配不同的用电器，但分压比例的常数a需要根据用电器的电阻进行调整。而在另一种实施例中，存储模块5中的数据断电后仍保持，在给同用电器供电后，调节模块3可输出上一次调整得到的输入电流I，使用电器进入正常工作状态更快，但在替换用电器后，需要对调节模块3进行复位，清除原有的数据，并调整常数a的大小。

调节模块3增大输入电流I时，增大的电流大小为ΔI，ΔI为一定值。在本发明的实施例中，ΔI为50mA。，避免一次性增大较大的值，导致实际功率W大于W_MAX,造成用电器过载损耗。

在本发明的实施例中，用电器可以是LED灯。调节模块3中有PWM控制器，通过增加占空比以增大输入电流I。

在步骤S4中，可首先对W与W_MAX进行比较，然后对K、K_H和K_L进行比较，通过分类判断，以减少判断和调节计算过程，提高运算效率。

为了使人能够直观的获知用电器的工作情况，智能电源还包括显示模块4，显示模块4可输出三种显示信号，若K>K_H，显示模块4输出第一显示信号，若K_L≤K≤K_H,显示模块4输出第三显示信号，若K<K_L,显示模块4输出第二显示信号。在一种实施例中，第一显示信号、第二显示信号和第三显示信号，分别通过红灯、黄灯和绿灯表示，当输出第一显示信号时红灯亮起，当输出第二显示信号时黄灯亮起，当输出第三显示信号时绿灯亮起。红灯表示电流过大，绿灯表示正常工作，黄灯表示还未达到额定功率但能够工作。

如图3所示，LED灯的U/I变化曲线，当K>K_H时，显示红灯。当K_L≤K≤K_H时显示绿灯，当K<K_L时，显示黄灯。

如图4所示，是智能电源的完整系统流程框图：

当W≤W_MAX时，若K>K_H，保持输入电流I，红灯指示；若K<K_L,增大输入电流I,黄灯指示；若K_L≤K≤K_H,增大输入电流I，绿灯指示。

当W>W_MAX时，保持电流，若K>K_H，红灯指示；若K<K_L,黄灯指示；若K_L≤K≤K_H,绿灯指示。

Claims (10)

1.一种智能电源，包括，其特征是：包括用于采集用电器输入电压U和输入电流I的采集模块(1)、用于根据输入电压U和输入电流I进行数据分析的处理模块(2)、用于根据所述处理模块(2)分析的数据对输入电流I进行调整的调节模块(3)，所述处理模块(2)根据用电器额定电流I_r和额定电压U_r通过K_H=(I_r/U_r)*110%计算获得K_H值，通过最大功率W_MAX=I_r*U_r*110%计算获得W_MAX值，通过K_L=(I_r/U_r)*90%计算获得K_L值；

所述智能电源的工作步骤：

S1：开启电源，为用电器供电；

S2：所述采集模块(1)采集用电器的输入电压U和输入电流I；

S3：所述处理模块(2)根据采集模块(1)当前采集的电流I₂和电压U₂与上一次采集的电流I₁和电压U₁通过K=(I₂-I₁)/(U₂-U₁)计算获得K值，通过W=I₂*U₂计算获得当前的实际功率W；

S4：所述处理模块(2)分别对W和W_MAX以及K和K_H进行比较，若比较得到W≤W_MAX且K≤K_H，所述处理模块(2)控制调节模块(3)增大输入电流I，否则保持输入电流I；

S5：返回步骤S2。

2.根据权利要求1所述的智能电源，其特征是：所述输入电压U通过接于用电器输入端的采样电阻R得到电压U_a，然后通过比例计算U=aU_a得到所述输入电压U,其中a为常数。

3.根据权利要求1所述的智能电源，其特征是：所述用电器的输入端串接有采样电阻R，采样电阻的采样电压为U_b，所述输入电流I通过I=U_b/R计算获得。

4.根据权利要求1所述的智能电源，其特征是：所述调节模块(3)增大输入电流I时，增大的电流大小为ΔI，所述ΔI为一定值。

5.根据权利要求4所述的智能电源，其特征是：所述调节模块(3)包括PWM控制器，通过增加占空比以增大输入电流I。

6.根据权利要求1所述的智能电源，其特征是：所述步骤S4先对W与W_MAX进行比较，然后对K、K_H和K_L进行比较。

7.根据权利要求1所述的智能电源，其特征是：所述智能电源还包括显示模块(4)，所述显示模块(4)可输出三种显示信号，若K>K_H，所述显示模块(4)输出第一显示信号，若K_L≤K≤K_H,所述显示模块(4)输出第三显示信号，若K<K_L,所述显示模块(4)输出第二显示信号。

8.根据权利要求7所述的智能电源，其特征是：所述显示模块(4)包括红灯、黄灯、绿灯三种颜色的信号灯，当输出第一显示信号时红灯亮起，当输出第二显示信号时黄灯亮起，当输出第三显示信号时绿灯亮起。

9.根据权利要求1所述的智能电源，其特征是：所述智能电源还包括用于存储采集模块(1)采集的输入电压U和输入电流I的采集模块(5)，供所述处理模块(2)调用所述电流I₁、电流I₂、电压U₁和电压U₂。

10.根据权利要求1所述的智能电源，其特征是：所述智能电源还包括用于统计时间的定时模块(6)，定时模块(6)每累计100ms，所述步骤S2-S5重复一次。