CN107889332A - 一种闪光器中电容的快速补电电路及方法 - Google Patents

一种闪光器中电容的快速补电电路及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电路的改进，具体涉及一种闪光器电路中电容的快速补电技术。本发明提供一种闪光器中电容的快速补电电路，包括驱动电路和逻辑电路，所述快速补电电路还包括电容、开关和开关管，所述电容和开关管并联，所述电容与电源的正极以及灯泡连接，构成电容充电回路；所述电源和开关管以及灯泡串联，构成应用回路。本发明的有益效果是(1)电容减小直接将生产成本降低；(2)1μF左右的电容为贴片元件，即可采用SMT自动贴片，降低制造成本，同时大幅度提高产品良率。

Description

一种闪光器中电容的快速补电电路及方法
技术领域
本发明涉及一种电路的改进，具体涉及一种闪光器电路中电容的快速补电技术。
背景技术
闪光器在现代生活中用途十分广泛，常用作警示或醒目作用，常见的闪光器只要有机动车的转向灯、交通系统控制灯以及商家的广告牌等，以摩托车转向灯为例，目前常见电路的技术方案简易示意图如图1，直流电源VCC、开关管S1、电容C1、逻辑控制IC、转向开关S2以及灯泡构成了系统的基本回路。在摩托车中内置电瓶充当了直流电源VCC的作用，常见的电压值为36V；常用的电容C1为100μF 的电解电容；转向开关即扶手上的转向控制器，左右拨动即为切换不同的通路，点亮某一个灯泡；灯泡为55V/15W的钨丝灯泡。
在实际的应用情况中，车辆正常驾驶过程中转向灯无需开启，此时转向开关S2打开，电路无通路存在，即电路中无电流流过。当行驶至路口或需要打开转向灯时，转向开关S2拨向相应的方向，此时进入正常工作模式，此处以亮灯占空比为50％为例，说明整个周期内的工作情况：在前半个工作周期，开关管S1打开，此时电源电流无法流经灯泡，灯泡保持熄灭，电容C与电源构成并联关系，完成电容的上电，在该阶段末尾，控制IC发出控制信号将开关管S1闭合，此时电源与灯泡构成回路，灯泡被点亮，同时电容C开始为控制IC供电，维持IC的正常工作，在该阶段的末尾，IC发出信号将开关管S1 打开，灯泡熄灭，电容再次进入充电状态。
以上就是摩托车转向灯的基本电路结构简介，由于用途广泛且诞生时间很早，转向灯的控制电路已经较为完善。但是现阶段的生产中存在着一个突出的缺点，就是电路中的电容C1。由于转向灯闪光器的闪光频率不会很高，通常为1Hz左右，电容C需要在整个亮灯过程中对逻辑控制IC回路进行供电，就需要使用较大容值的电容元器件，常见的容值通常为100μF，这样就带来了两个问题：
1)电容的价格和容值成正比，即选用的容值越大电路的制造成本越高；
2)大电容元件通常为插件元件而不是贴片件，现在的PCB生产中，除了必要的无法替换的元器件之外，要求所有的标准件为贴片元件。使用插件元件一方面需要大量的人工成本，另一方面产品质量的稳定性无法得到很好的保证。
发明内容
本发明提供了所本发明对现有的闪光器的电路进行改进，能够在保证电路正常工作的情况下，对电路中的电容进行快速补电，从而实现大幅减小电路中所需电容值的需求，降低了生产成本，同时提高电路的可靠性和一致性。
本发明通过以下技术得到实现：闪光器电路中电容的快速补电技术，在有效减小电路中所需电容值的情况下，维持电路的正常工作。包括逻辑控制电路，驱动电路和外围器件等要素构成。电路中所述电容C与开关管构成并联关系，根据开关管的通断决定其是否为电路供电。所述电容C与电源的正极以及灯泡连接，构成电容充电回路；所述电源和开关管以及灯泡串联，构成系统的应用回路。
电路中的各关键器件的作用如下：系统的逻辑控制电路LOG1发送预设的PWM控制信号，控制开关管S2的通断。开关管S2断开时电源为所述电容C充电；开关管S2联通时，电源与灯泡构成回路，点亮灯泡，此时电容为系统的控制电路供电，维持系统的正常工作。系统的逻辑控制电路LOG1为开关S1提供控制信号，S1打开时，电容为逻辑控制电路LOG2供电，S1闭合时，电源为电容C充电。在灯泡点亮的过程中，通过瞬间关断开关管S2并同时打开开关S1，使得电容在瞬间充满电，继而断开开关S1而打开开关管S2，维持开关管的正常工作所需电压值。
电路的具体工作流程如下：
(1)闪光器不需要工作时，即外部控制开关断开时，VCC断开，系统不上电。
(2)闪光器需要工作时，外部电源开关打开，电源给系统供电。此时开关S1闭合,开关管S2断开，电源为电容C瞬间上电至启动电压。
(3)电容C上升至启动电压后，开关S1断开，开关管S2联通，点亮灯泡。
(4)在闪光器持续工作的时间内，当电容C的电压降至复冲电压值时，开关S1和开关管S2周期性的瞬间反向，此时电源为电容C 迅速补电至启动电压，继而开关再次转换为正常工作状态，维持闪光器的正常工作。
(5)闪光器的灯泡需要关闭时，开关S1闭合，开关管S2打开，此时外部电源的开关断开，等待下一次工作信号的到达。
对于上述的电路的工作流程，由于电容C充电时间仅需灯泡点亮时间的1％，对灯泡的正常照明或指示作用无影响。而在本发明的方法中，所需电容C的容值仅为1μF,而传统的闪光器电路中所需的电容容值为100μF。工作流程中所述的复冲电压应不小于控制模块LOG1所需的工作电压，同时通过不断地给电容C复冲，使得电容C 两端的电压保证在复冲电压以上，从而保证了对闪光器电路的控制系统稳定。
本发明的有益效果是：
本发明由于采用了上述的复冲技术，使得电容两端的电压不需要保证一次充电即可满足整个工作周期内的防电需要，通过一次周期内上百次的复冲，可以将短路中的电容C的容值缩小到传统电路中所需电容的1％，即1μF左右。针对上述的两个问题都可以得到解决：
(1)电容减小直接将生产成本降低。
(2)1μF左右的电容为贴片元件，即可采用SMT自动贴片，降低制造成本，同时大幅度提高产品良率。
附图说明
附图1为现有闪光器的一种典型应用图；
附图2为本发明闪光器的一种典型应用图；
附图3为本发明闪光器的一种可行内部逻辑框图；
附图4为现有闪光器控制电路的PWM信号；
附图5为现有闪光器电容电压曲线；
附图6为本发明闪光器控制电路的PWM信号，
附图7为本发明闪光器电容电压曲线。
具体实施例
以下结合实施方式对本发明进一步说明。
实施例一：
如附图1，一种闪光器中电容的快速补电电路，电路的主要构成要素有：直流电源VCC、开关S1、开关管S2、逻辑控制模块LOG1与 LOG2、电容C、转向开关与转向灯等。与现有的闪光器电路相比，除了控制模块LOG1有所区别外，增加了开关S1以及相应的控制模块LOG2。
外部开关没有打开的情况下，电源VCC不对电路进行供电，开关 S1处于闭合状态，开关管S2处于打开状态，电容C两端没有压差，转向灯不亮。
外部开关打开后，电源VCC开始为系统供电，以灯泡闪烁占空比为50％为例，在前半个工作周期内，由于开关S1闭合且开关管S2打开，电源与电容C构成电流回路，但是因为流过的电流远小于灯泡点亮所需要的电流，所以灯泡不会被点亮。在进入后半个工作周期后，开关管S2闭合，开关S1打开，电源与转向灯形成电流回路，点亮灯泡，同时电容C为控制电路LOG1供电，维持期正常工作。
实施例二：
包括逻辑控制电路，驱动电路和外围器件等要素构成。电路中所述电容C与开关管构成并联关系，根据开关管的通断决定其是否为电路供电。所述电容C与电源的正极以及灯泡连接，构成电容充电回路；所述电源和开关管以及灯泡串联，构成系统的应用回路。
电路中的各关键器件的作用如下：系统的逻辑控制电路LOG1发送预设的PWM控制信号，控制开关管S2的通断。开关管S2断开时电源为所述电容C充电；开关管S2联通时，电源与灯泡构成回路，点亮灯泡，此时电容为系统的控制电路供电，维持系统的正常工作。系统的逻辑控制电路LOG1为开关S1提供控制信号，S1打开时，电容为逻辑控制电路LOG2供电，S1闭合时，电源为电容C充电。在灯泡点亮的过程中，通过瞬间关断开关管S2并同时打开开关S1，使得电容在瞬间充满电，继而断开开关S1而打开开关管S2，维持开关管的正常工作所需电压值。
电路的具体工作流程如下：
(1)闪光器不需要工作时，即外部控制开关断开时，VCC断开，系统不上电。
(2)闪光器需要工作时，外部电源开关打开，电源给系统供电。此时开关S1闭合,开关管S2断开，电源为电容C瞬间上电至启动电压。
(3)电容C上升至启动电压后，开关S1断开，开关管S2联通，点亮灯泡。
(4)在闪光器持续工作的时间内，当电容C的电压降至复冲电压值时，开关S1和开关管S2周期性的瞬间反向，此时电源为电容C 迅速补电至启动电压，继而开关再次转换为正常工作状态，维持闪光器的正常工作。
(5)闪光器的灯泡需要关闭时，开关S1闭合，开关管S2打开，此时外部电源的开关断开，等待下一次工作信号的到达。
对于上述的电路的工作流程，由于电容C充电时间仅需灯泡点亮时间的1％，对灯泡的正常照明或指示作用无影响。而在本发明的方法中，所需电容C的容值仅为0.8μF。
实施例三：
包括逻辑控制电路，驱动电路和外围器件等要素构成。电路中所述电容C与开关管构成并联关系，根据开关管的通断决定其是否为电路供电。所述电容C与电源的正极以及灯泡连接，构成电容充电回路；所述电源和开关管以及灯泡串联，构成系统的应用回路。
电路中的各关键器件的作用如下：系统的逻辑控制电路LOG1发送预设的PWM控制信号，控制开关管S2的通断。开关管S2断开时电源为所述电容C充电；开关管S2联通时，电源与灯泡构成回路，点亮灯泡，此时电容为系统的控制电路供电，维持系统的正常工作。系统的逻辑控制电路LOG1为开关S1提供控制信号，S1打开时，电容为逻辑控制电路LOG2供电，S1闭合时，电源为电容C充电。在灯泡点亮的过程中，通过瞬间关断开关管S2并同时打开开关S1，使得电容在瞬间充满电，继而断开开关S1而打开开关管S2，维持开关管的正常工作所需电压值。
电路的具体工作流程如下：
(1)闪光器不需要工作时，即外部控制开关断开时，VCC断开，系统不上电。
(2)闪光器需要工作时，外部电源开关打开，电源给系统供电。此时开关S1闭合,开关管S2断开，电源为电容C瞬间上电至启动电压。
(3)电容C上升至启动电压后，开关S1断开，开关管S2联通，点亮灯泡。
(4)在闪光器持续工作的时间内，当电容C的电压降至复冲电压值时，开关S1和开关管S2周期性的瞬间反向，此时电源为电容C 迅速补电至启动电压，继而开关再次转换为正常工作状态，维持闪光器的正常工作。
(5)闪光器的灯泡需要关闭时，开关S1闭合，开关管S2打开，此时外部电源的开关断开，等待下一次工作信号的到达。
对于上述的电路的工作流程，由于电容C充电时间仅需灯泡点亮时间的1％，对灯泡的正常照明或指示作用无影响。而在本发明的方法中，所需电容C的容值仅为2μF。
实施例4：
包括逻辑控制电路，驱动电路和外围器件等要素构成。电路中所述电容C与开关管构成并联关系，根据开关管的通断决定其是否为电路供电。所述电容C与电源的正极以及灯泡连接，构成电容充电回路；所述电源和开关管以及灯泡串联，构成系统的应用回路。
电路中的各关键器件的作用如下：系统的逻辑控制电路LOG1发送预设的PWM控制信号，控制开关管S2的通断。开关管S2断开时电源为所述电容C充电；开关管S2联通时，电源与灯泡构成回路，点亮灯泡，此时电容为系统的控制电路供电，维持系统的正常工作。系统的逻辑控制电路LOG1为开关S1提供控制信号，S1打开时，电容为逻辑控制电路LOG2供电，S1闭合时，电源为电容C充电。在灯泡点亮的过程中，通过瞬间关断开关管S2并同时打开开关S1，使得电容在瞬间充满电，继而断开开关S1而打开开关管S2，维持开关管的正常工作所需电压值。
电路的具体工作流程如下：
(1)闪光器不需要工作时，即外部控制开关断开时，VCC断开，系统不上电。
(2)闪光器需要工作时，外部电源开关打开，电源给系统供电。此时开关S1闭合,开关管S2断开，电源为电容C瞬间上电至启动电压。
(3)电容C上升至启动电压后，开关S1断开，开关管S2联通，点亮灯泡。
(4)在闪光器持续工作的时间内，当电容C的电压降至复冲电压值时，开关S1和开关管S2周期性的瞬间反向，此时电源为电容C 迅速补电至启动电压，继而开关再次转换为正常工作状态，维持闪光器的正常工作。
(5)闪光器的灯泡需要关闭时，开关S1闭合，开关管S2打开，此时外部电源的开关断开，等待下一次工作信号的到达。
对于上述的电路的工作流程，由于电容C充电时间仅需灯泡点亮时间的1％，对灯泡的正常照明或指示作用无影响。而在本发明的方法中，所需电容C的容值仅为1μF。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种闪光器中电容的快速补电电路，包括驱动电路和逻辑电路，其特征在于：所述快速补电电路还包括电容、开关和开关管，所述电容和开关管并联，所述电容与电源的正极以及灯泡连接，构成电容充电回路；所述电源和开关管以及灯泡串联，构成应用回路。
2.根据权利要求1所述的闪光器中电容的快速补电电路，其特征在于：所述逻辑电路发送预设的控制信号，控制开关管的通断。
3.根据权利要求1所述的闪光器中电容的快速补电电路，其特征在于：所述逻辑电路为所述开关提供控制信号。
4.根据权利要求2所述的闪光器中电容的快速补电电路，其特征在于：所述开关管断开时，电源为电容充电；开关管接通时，电源与灯泡构成回路，灯泡亮，电容为电路供电。
5.根据权利要求3所述的闪光器中电容的快速补电电路，其特征在于：开关打开时，电容为逻辑电路供电；开关闭合时，电源为电容充电。
6.根据权利要求1至5的任意一种所述的闪光器中电容的快速补电电路，其特征在于：所述电容值为0.8-2μF。
7.根据权利要求6所述的闪光器中电容的快速补电电路，其特征在于：所述电容值为1μF。
8.一种闪光器中电容的快速补电方法，其特征在于：通过权利要求7所述的一种闪光器中电容的快速补电电路实现，其步骤包括：
(1)闪光器不需要工作时，即外部控制开关断开时，VCC断开，系统不通电；
(2)闪光器需要工作时，外部电源开关打开，电源给系统供电；此时开关闭合,开关管断开，电源为电容瞬间上电至启动电压；
(3)电容上升至启动电压后，开关断开，开关管联通，点亮灯泡；
(4)在闪光器持续工作的时间内，当电容的电压降至复冲电压值时，开关和开关管周期性的瞬间反向，此时电源为电容迅速补电至启动电压，继而开关再次转换为正常工作状态，维持闪光器的正常工作；
(5)闪光器的灯泡需要关闭时，开关闭合，开关管打开，此时外部电源的开关断开，等待下一次工作信号的到达。
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