一种调光控制系统的中继放大器电路
技术领域
本发明涉及调光系统技术领域,具体涉及一种调光控制系统的中继放大器电路。
背景技术
由于全球能源紧缺及环保意识的加强,人们越来越多地要求灯具可实现调光控制功能,所以调光系统的控制技术及方案得到较好的发展。然而,现有的调光系统技术方案也存在一些问题。
其中,给每个灯具配置一个独立的单灯控制器的方案比较普遍,附图1出示了每个灯具配置一个独立的单灯控制器的解决方案,这种方案是集中控制器1发出调光指令到调光总线2上,或通过无线信号直接发送到灯具3上,灯具3接收指令后通过内部单灯控制器解码并发出调光信号给驱动电源,驱动电源再调节灯具内部光源的电压和电流,实现每个灯具单独调光控制,由于单灯控制器的成本不菲,安装调试和后期维护也不太方便,总体效益不高。
另外,如附图2,还有一种方案是给每个灯具配置一个带DALI调光的驱动电源,这种方案把DALI调光模块组装在驱动电源内部,配套相应的软件程序,然后由DALI控制器5发出调光指令到调光总线6上,调光总线6上的灯具4接收指令后解码并调节光源的电压和电流,也可实现每个灯具单独调光控制,但带DALI调光的驱动电源成本高,经济效益也不高。
为了解决成本高的问题,故市场上出现一种0-10V调光系统,如附图3所示,其方案是将0-10V调光中继放大器8并联到调光总线10上,当0-10V调光信号源进入第一个0-10V调光中继放大器8的输入端7以后,经过调光中继放大器8功率放大处理,在输出端输出一个跟输入相同或相近幅值的电压并传送到0-10V调光总线10上,调光总线10上的每个灯具9接收到调光信号以后响应并调节光源的电压和电流,实现调光总线上的所有灯具同步调光。另外,倘若一个项目里面的灯具很多,线路很长,一个0-10V调光中继放大器的所驱动的灯具数量还不满足项目要求,可以像图3所示那样在第一个0-10V调光总线回路末端再接上第二个0-10V调光中继放大器,当然第二个0-10V调光中继放大器的输出端也是一样并联上所要调光的灯具。倘若这样还不满足项目要求,还可以继续接第三个0-10V调光中继放大器,以此类推,直至满足项目需求为止。
但是,由于调光总线10所使用的电线本身有内阻,电线越长电阻越大,在调光总线10的末端会存在一定的压降,会导致调光总线10的前端和末端的灯具9接收到的调光电压幅值不一样,灯具响应后照射出来的光通量也会稍有差异。当然,只要调光总线10使用的电线够粗,并通过合理搭配总线上的灯具9数量,单个调光总线10回路的前端和末端的压降是可以忽略不计的。但是,倘若一个项目里面的灯具9很多,线路很长,需要如附图3一样配多个0-10V调光中继器依次串联传输调光信号时,每一个调光总线10回路的压降都会相互叠加,多个调光总线回路10的线路压降就不能忽略了,调光总线越长、回路越多,线路压降越大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的上述不足,提供了一种调光控制系统的中继放大器电路。
本发明的目的通过以下技术方案实现:一种调光控制系统的中继放大器电路,包括输入口、输出口、第一阻容滤波模块、电压跟随器、第二阻容滤波模块、可调分压模块、第三阻容滤波模块、集成运算放大模块、推挽模块以及隔直电容;
所述第一阻容滤波模块的输入端与输入口连接;所述第一阻容滤波模块的输出端通过电压跟随器与第二阻容滤波模块的输入端连接;所述第二阻容滤波模块的输出端与集成运算放大模块的一个输入端连接;
所述可调分压模块的输入端与输出口连接;所述可调分压模块的输出端通过第三阻容滤波模块与集成运算放大模块的另一个输入端连接;
所述集成运算放大模块输出端通过推挽模块与输出口连接;所述隔直电容用于对推挽模块输出的电压进行滤波。
本发明进一步设置为,所述第一阻容滤波模块包括电阻R2以及电容C1;所述输入口与电阻R2的一端连接;所述电阻R2的另一端通过电容C1接地;所述电阻R2的另一端与电压跟随器的输入端连接。
本发明进一步设置为,所述电压跟随器包括运算放大器U1-1;所述运算放大器U1-1的输出端与运算放大器U1-1的反相输入端连接;所述运算放大器U1-1的输出端与第二阻容滤波模块连接;所述运算放大器U1-1的同相输入端与第一阻容滤波模块连接。
本发明进一步设置为,所述第二阻容滤波模块包括电阻R3以及电容C2;所述电压跟随器的输出端与电阻R3的一端连接;所述电阻R3的另一端通过电容C2接地;所述电阻R3的另一端与集成运算放大模块的一个输入端连接。
本发明进一步设置为,所述可调分压模块包括电阻R6以及电位器RP4;所述第三阻容滤波模块包括电阻R5以及电容C4;
所述电位器RP4的一端与输出口连接;所述电位器RP4的另一端与电阻R5的一端连接;所述电位器RP4的调节端通过电阻R6接地;所述电阻R5的另一端通过电容C4接地;所述电阻R5的另一端与集成运算放大模块的另一个输入端连接。
本发明进一步设置为,所述集成运算放大模块包括运算放大器U1-2;所述运算放大器U1-2的输出端与推挽模块的输入端连接;所述运算放大器U1-2的同相输入端与第三阻容滤波模块连接;所述运算放大器U1-2的反相输入端与第二阻容滤波模块连接。
本发明进一步设置为,所述推挽模块包括电阻R7、电阻R8、三极管Q1以及MOS管Q2;所述电阻R7的一端与集成运算放大模块的输出端连接;所述电阻R7的一端与电阻R8的一端连接;所述电阻R8的另一端与三极管Q1的基极连接;所述三极管Q1的发射极接电源;所述三极管Q1的集电极与MOS管Q2的漏极连接;所述MOS管Q2的漏极与输出口连接;所述MOS管Q2的源极接地;所述MOS管Q2的栅极与电阻R7的另一端连接;所述MOS管Q2的漏极通过隔直电容接地。
本发明进一步设置为,所述调光控制系统的中继放大器电路还包括限流模块;所述限流模块包括三极管Q3以及电阻R9;所述三极管Q3的发射极与电阻R9的一端连接;所述电阻R9的另一端与三极管Q3的基极连接;所述三极管Q3的集电极与三极管Q1的基极连接;所述电阻R9的一端接电源;所述电阻R9的另一端与三极管Q1的发射极连接。
本发明进一步设置为,所述调光控制系统的中继放大器电路还包括过流保护模块;所述过流保护模块包括三极管Q4、电阻R10以及过流控制电路;
所述过流控制电路为一根0Ω电阻的跳线;所述电阻R10的一端接地;所述电阻R10的另一端与MOS管Q2的源极连接;所述电阻R10的另一端通过跳线与三极管Q4的基极连接;所述三极管Q4的发射极接地;所述三极管Q4的集电极MOS管Q2的栅极连接。
本发明进一步设置为,所述调光控制系统的中继放大器电路还包括过流保护模块;所述过流保护模块包括三极管Q4、电阻R10以及过流控制电路;所述过流控制电路包括电阻R11、运算放大器U1-3、电容C6、电阻R7、电阻R13、电阻R14、电阻R15以及稳压管U2;
所述三极管Q4的集电极与MOS管Q2的栅极连接;所述三极管Q4的发射极接地;所述三极管Q4的基极与运算放大器U1-3的输出端连接;所述运算放大器U1-3的同相输入端通过电容C6接地;所述运算放大器U1-3的同相输入端与电阻R7的一端连接;所述电阻R7的另一端通过电阻R10接地;所述电阻R7的另一端与MOS管Q2的源极连接;所述电阻R13的一端接电源;所述电阻R13的另一端与稳压管U2的负极连接;所述稳压管U2的正极接地;所述稳压管U2的参考端与电阻R14的一端连接;所述电阻R14的一端与电阻R13的另一端连接;所述电阻R14的另一端通过电阻R15接地;所述电阻R14的另一端与运算放大器U1-3的反相输入端连接。
本发明的有益效果:本发明通过设置第一阻容滤波模块、电压跟随器、第二阻容滤波模块、可调分压模块、第三阻容滤波模块、集成运算放大模块、推挽模块以及隔直电容,能够补偿调光总线太长引起调光总线前端和末端的压降,不会致使多个0-10V调光中继放大器依次串联使用时调光总线末端电压越来越偏离0-10V调光信号源的电压。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制,对于本领域的普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是传统的单灯控制器的调光控制系统的示意图;
图2是传统的DALI调光驱动电源的调光控制系统的示意图;
图3是本发明调光控制系统的示意图;
图4是本发明中继放大器电路的模块图;
图5是本发明中继放大器电路的电路原理图;
其中:11-第一阻容滤波模块;12-电压跟随器;13-第二阻容滤波模块;14-可调分压模块;15-第三阻容滤波模块;16-集成运算放大模块;17-推挽模块;18-限流模块;19-过流保护模块;20-隔直电容;21-输出口;7-输入口。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
由图4至图5可知,本实施例所述的一种调光控制系统的中继放大器电路,包括输入口7、输出口21、第一阻容滤波模块11、电压跟随器12、第二阻容滤波模块13、可调分压模块14、第三阻容滤波模块15、集成运算放大模块16、推挽模块17以及隔直电容20;
所述第一阻容滤波模块11的输入端与输入口7连接;所述第一阻容滤波模块11的输出端通过电压跟随器12与第二阻容滤波模块13的输入端连接;所述第二阻容滤波模块13的输出端与集成运算放大模块16的一个输入端连接;
所述可调分压模块14的输入端与输出口21连接;所述可调分压模块14的输出端通过第三阻容滤波模块15与集成运算放大模块16的另一个输入端连接;
所述集成运算放大模块16输出端通过推挽模块17与输出口21连接;所述隔直电容20用于对推挽模块17输出的电压进行滤波。
具体地,本实施例所述的调光控制系统的中继放大器电路,其第一阻容滤波模块11用于滤除0-10V信号源上的杂波干扰,平滑调光信号;所述电压跟随器12把第一阻容滤波模块11传送过来的调光信号与其输出进行隔离;第二阻容滤波模块13接收来自电压跟随器12输出端的调光信号,再次滤除杂波干扰,输出平稳的信号给到集成运算放大模块16进行放大运算;可调分压模块14的输入端电连接到输出口21,通过调节其内部的电阻阻值,把输出口21反馈回来的电压调节出相应比例的电压给到第三阻容滤波模块15,再通过集成运算放大模块16的放大运算,使输出口21与输入口7偏移一定电压,补偿调光总线太长引起调光总线前端和末端的压降,不会致使多个0-10V调光中继放大器依次串联使用时调光总线末端电压越来越偏离0-10V调光信号源的电压。其中,第三阻容滤波模块15,对可调分压模块14输出传送过来的电压信号进行滤波,输出平稳的电压给到集成运算放大模块16进行放大运算;集成运算放大模块16对来自第二阻容滤波模块13和第三阻容滤波模块15的信号进行放大运算;推挽模块17用于对集成运算放大模块16输出信号进行功率放大,并传送到输出口21。
本实施例通过设置第一阻容滤波模块11、电压跟随器12、第二阻容滤波模块13、可调分压模块14、第三阻容滤波模块15、集成运算放大模块16、推挽模块17以及隔直电容20,能够补偿调光总线太长引起调光总线前端和末端的压降,不会致使多个0-10V调光中继放大器依次串联使用时调光总线末端电压越来越偏离0-10V调光信号源的电压。
本实施例所述的一种调光控制系统的中继放大器电路,所述第一阻容滤波模块11包括电阻R2以及电容C1;所述输入口7与电阻R2的一端连接;所述电阻R2的另一端通过电容C1接地;所述电阻R2的另一端与电压跟随器12的输入端连接。本实施例所述的一种调光控制系统的中继放大器电路,所述电压跟随器12包括运算放大器U1-1;所述运算放大器U1-1的输出端与运算放大器U1-1的反相输入端连接;所述运算放大器U1-1的输出端与第二阻容滤波模块13连接;所述运算放大器U1-1的同相输入端与第一阻容滤波模块11连接。本实施例所述的一种调光控制系统的中继放大器电路,所述集成运算放大模块16包括运算放大器U1-2;所述运算放大器U1-2的输出端与推挽模块17的输入端连接;所述运算放大器U1-2的同相输入端与第三阻容滤波模块15连接;所述运算放大器U1-2的反相输入端与第二阻容滤波模块13连接。本实施例所述的一种调光控制系统的中继放大器电路,所述第二阻容滤波模块13包括电阻R3以及电容C2;所述电压跟随器12的输出端与电阻R3的一端连接;所述电阻R3的另一端通过电容C2接地;所述电阻R3的另一端与集成运算放大模块16的一个输入端连接。
具体地,0-10V输入信号通过电阻R2以及电容C1组成的RC滤波电路滤除线路上的杂波干扰,然后经过运算放大器U1-1组成的电压跟随器12隔离前端干扰信号,接着再经过电阻R3以及电容C2组成的RC滤波电路再次滤波,将干净的调光信号传送到运算放大器U1-2的反相输入端进行放大运算。
本实施例所述的一种调光控制系统的中继放大器电路,所述可调分压模块14包括电阻R6以及电位器RP4;所述第三阻容滤波模块15包括电阻R5以及电容C4;
所述电位器RP4的一端与输出口21连接;所述电位器RP4的另一端与电阻R5的一端连接;所述电位器RP4的调节端通过电阻R6接地;所述电阻R5的另一端通过电容C4接地;所述电阻R5的另一端与集成运算放大模块16的另一个输入端连接。本实施例所述的一种调光控制系统的中继放大器电路,所述推挽模块17包括电阻R7、电阻R8、三极管Q1以及MOS管Q2;所述电阻R7的一端与集成运算放大模块16的输出端连接;所述电阻R7的一端与电阻R8的一端连接;所述电阻R8的另一端与三极管Q1的基极连接;所述三极管Q1的发射极接电源;所述三极管Q1的集电极与MOS管Q2的漏极连接;所述MOS管Q2的漏极与输出口21连接;所述MOS管Q2的源极接地;所述MOS管Q2的栅极与电阻R7的另一端连接;所述MOS管Q2的漏极通过隔直电容20接地。本实施例所述的一种调光控制系统的中继放大器电路,所述调光控制系统的中继放大器电路还包括限流模块18;所述限流模块18包括三极管Q3以及电阻R9;所述三极管Q3的发射极与电阻R9的一端连接;所述电阻R9的另一端与三极管Q3的基极连接;所述三极管Q3的集电极与三极管Q1的基极连接;所述电阻R9的一端接电源;所述电阻R9的另一端与三极管Q1的发射极连接。
具体地,由电位器RP4以及电阻R6组成的可调分压模块14和由电阻R5以及电容C4组成的RC滤波电路构成运算放大器U1-2的反馈通道,运算放大器U1-2的同相输入端信号是从输出口21采样并通过以上所述反馈通道反馈得到的,当运算放大器U1-2的反相输入端电压Un大于同相输入端电压Up时,运算放大器U1-2会输出一个低电平,推挽模块17内的MOS管Q2截止,三极管Q1导通,电流从供电电源+Vcc经过限流模块18内的电阻R9、推挽模块17内的三极管Q1流到输出口21给隔直电容20充电,同时也给输出口21上每个灯具的调光端口传送信号,输出口21上的电压上升,反馈通道上的电压也跟着上升;当这个上升电压使得运算放大器U1-2的同相输入端电压Up大于反相输入端电压Un时,运算放大器U1-2会输出一个高电平,推挽模块17内的三极管Q1截止,MOS管Q2导通,输出口21上的电流流过推挽模块17内的MOS管Q2和过流保护模块19内的电阻R10对地放电,输出口21上的电压下降,反馈通道上的电压也跟着下降。当反馈通道上的电压下降使得运算放大器U1-2的同相输入端电压Up小于反相输入端电压Un时,运算放大器U1-2输出一个低电平,推挽模块17内的MOS管Q2截止,PNP三极管Q1导通……,如此循环反馈调节,使得输出口21的电压与输入口7电压相同或比输入口7电压略低,这个输出电压具体值一般留到实际项目施工时根据现场情况调试,具体地说是通过调节可调分压模块14内部的电位器RP4,补偿调光总线太长、回路太多时引起调光总线前端和末端的压降。由于本发明的电路中三极管Q1以及MOS管Q2使用了功率开关器件,功率放大理想,可以驱动较大负载。
本实施例所述的一种调光控制系统的中继放大器电路,所述调光控制系统的中继放大器电路还包括过流保护模块19;所述过流保护模块19包括三极管Q4、电阻R10以及过流控制电路;
所述过流控制电路为一根0Ω电阻的跳线;所述电阻R10的一端接地;所述电阻R10的另一端与MOS管Q2的源极连接;所述电阻R10的另一端通过跳线与三极管Q4的基极连接;所述三极管Q4的发射极接地;所述三极管Q4的集电极MOS管Q2的栅极连接。
本实施例所述的一种调光控制系统的中继放大器电路,所述调光控制系统的中继放大器电路还包括过流保护模块19;所述过流保护模块19包括三极管Q4、电阻R10以及过流控制电路;
与上述采用0Ω电阻的跳线作为过流控制电路的实施例不同的是,本实施例所述过流控制电路包括电阻R11、运算放大器U1-3、电容C6、电阻R7、电阻R13、电阻R14、电阻R15以及稳压管U2;
所述三极管Q4的集电极与MOS管Q2的栅极连接;所述三极管Q4的发射极接地;所述三极管Q4的基极与运算放大器U1-3的输出端连接;所述运算放大器U1-3的同相输入端通过电容C6接地;所述运算放大器U1-3的同相输入端与电阻R7的一端连接;所述电阻R7的另一端通过电阻R10接地;所述电阻R7的另一端与MOS管Q2的源极连接;所述电阻R13的一端接电源;所述电阻R13的另一端与稳压管U2的负极连接;所述稳压管U2的正极接地;所述稳压管U2的参考端与电阻R14的一端连接;所述电阻R14的一端与电阻R13的另一端连接;所述电阻R14的另一端通过电阻R15接地;所述电阻R14的另一端与运算放大器U1-3的反相输入端连接。
过流保护模块19由电阻R10以及三极管Q4和相应的过流控制电路组成,所述过流控制电路是带基准源的放大电路,其中电阻R13、电阻R14、电阻R15和稳压管U2组成基准源电路,输出一个基准电压Vref给到运算放大器U1-3的反相输入端;电阻R10采样MOS管Q2的开关电流,通过电阻R7和电容C6组成的滤波电路滤波,将电阻R10采样到的电压传送到运算放大器U1-3的同相输入端进行放大运算,当电阻R10两端采样到的电压大于基准电压Vref时,集成运放运算放大器U1-3会输出高电平,三极管Q4饱和导通,推挽模块17内MOS管Q2的栅极电压被拉低,MOS管Q2关断输出,达到过流保护的目的。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。