CN112672477A - 一种应急照明灯具超级省电待机管理电路 - Google Patents

一种应急照明灯具超级省电待机管理电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种应急照明电源超级省电待机管理电路，包括AC/DC电源、充电电路、开关信号采集电路、LED恒流驱动电路和LED光源，所述LED恒流驱动电路包括输出端VD+和VD‑，所述AC/DC电源包括输出端V1+和V1‑，还包括单片机MCU1、充电电池电路、电能切换电路以及充电检测电路，所述单片机MCU1包括脚位VCC，脚位PJ，脚位PA、脚位PD、脚位PW及公共脚位VSS，所述单片机MCU1内设置有自动判断是否需要进入超级省电待机工作模式、自动检测市电开关灯信号及市电停电是否需要充电电池供电的运算程序。

Description

一种应急照明灯具超级省电待机管理电路
技术领域
本发明属于电子信息技术领域，尤其涉及一种应急照明灯具超级省电待机管理电路。
背景技术
应急照明，是指在非正常状况下才使用的照明设施，包括：备用照明、疏散照明、安全照明。在民用建筑物中突发灾难时，应急照明、疏散指示照明显得尤其重要。在外界电源中断时，建筑物内的人员迅速安全撤离灾难区，大楼内的应急照明系统起到了主要作用。安全可靠、技术先进、经济合理的应急照明设计就十分重要。衡量应急照明的技术指标较多，如应急电源连续照明时间、功率、光通量等，但对于使用者往往忽略了一个重要的技术指标——待机电流。当应急照明灯具在安装电池组后，无需LED光源工作亮灯，此时部分电路就已开始进入待命工作状态的耗电电流，称为待机电流。
目前应急灯在待机状态时，耗电量较大，通常有几毫安至十几毫安、甚至也有几十毫安的待机电流损耗。通过产品从出厂到客户真正投入使用，中间的周转储存和施工通常有几个月，甚至一年以上的等待时间，此时，充电电池将造成严重亏电，甚至造成充电电池不可逆转的充电失效现象。为了解决这个问题，传统解决方案有两种：一是将充电电池拆开分别包装，到施工时再装入充电电池；二是将应急灯具外设一个开关，出厂前断开充电电池连接，到施工时再接通过电源。然而，若从施工到通电使用的时间过长，对充电电池仍然会造成不可逆转的充电失效现象。
发明内容
本发明提供了一种应急照明灯具超级省电待机管理电路，用于解决应急照明灯具的充电电池长时间待机问题。所述超级省电待机管理电路包括AC/DC电源、充电电路、开关信号采集电路、LED恒流驱动电路和LED光源，所述LED恒流驱动电路包括输出端VD+和VD-，所述AC/DC电源包括输出端V1+和V1-，还包括单片机MCU1、充电电池电路、电能切换电路、以及充电检测电路，所述单片机MCU1包括脚位VCC，脚位PJ，脚位PA、脚位PD、脚位PW及公共脚位VSS，所述单片机MCU1内设置有自动判断是否需要进入超级省电待机工作模式、自动检测市电开关灯信号及市电停电是否需要充电电池供电的运算程序。
优选地，所述充电电池电路包括二极管D1，充电电池BT1，输出端V2+，充电电池的负极BAT-和正极BTA+，输出端V2-，所述二极管D1的正极与所述充电电路输出端V2+相连接，所述二极管D1的负极与所述充电电池的负极BAT-相连接，所述充电电池的负极BAT-与充电电路输出端V2-相连接，所述充电电池电路用于为应急照明提供电能及防止向充电电路倒灌电流。
优选地，所述电能切换电路包括二极管D2，带双组常闭和常开继电器J1，三极管Q1，电阻R1和R2，所述二极管D2的正极与所述充电电池BTA+相连接，所述二极管D2的负极与所述三极管Q1的集电极c相连接，所述带双组常闭和常开继电器J1的线圈两端与所述二极管D2并联，所述三极管Q1的基电极b与所述电阻R1一端相连接，所述电阻R1的另一端与所述电路单片机MCU1脚位PJ相连接，所述三极管Q1的基电极b与所述电阻R2一端相连接，所述电阻R2的另一端与所述充电电池BAT-相连接，所述三极管Q1的发射极e与所述充电电池BAT-相连接；所述带双组常闭和常开继电器J1的公共脚位1和4分别与所述LED恒流驱动电路输出端VD+和VD-相连接，所述带双组常闭和常开继电器J1的常闭脚位3和6分别与所述AC/DC电源的输出端V1+和V1-相连接，所述带双组常闭和常开继电器J1的常开脚位2和5分别与所述充电电池的正极BAT+和负极BAT-相连接，所述电能切换电路用于市电供电和充电电池供电之间的电能切换。
优选地，所述充电检测电路包括二极管D3，电阻R3和R4，所述二极管D3的正极与所述充电电池电路输出端V2+相连接，所述二极管D3的负极与所述电阻R3一端相连接，所述电阻R3的另一端与所述单片机MCU1的脚位PD相连接，所述电阻R4的一端与所述单片机MCU1的脚位PD相连接，所述电阻R4的另一端与所述充电电池负极BTA-相连接，所述充电检测电路用于检测是否有市电和市电唤醒。
优选地，所述单片机MCU1内设置运算程序原理如下：当所述单片机MCU1程序检测到需要进入超级省电待机工作模式时，所述单片机MCU1先将通过脚位PJ关断所述电能切换电路，所述单片机MCU1通过脚位PD关断所述充电检测电路，所述单片机MCU1通过脚位PW关断所述LED恒流驱动电路，使所述单片机MCU1的外设电路全部处于断电状态，所述单片机MCU1进入超级省电待机工作模式；如果所述充电检测电路检测到正在充电时，所述单片机MCU1先将通过所述脚位PJ接通电能切换电路，所述单片机MCU1通过所述脚位PD接通充电检测电路，所述单片机MCU1通过所述脚位PW使能LED恒流驱动电路，此时所述单片机MCU1进入正常工作模式。
本发明电路的有益效果是：
本发明电路通过设置硬件电路同时配合单片机MCU1的软件运算，将整体待机电流下降到几微安以内，甚至1微安以下，传统应急照明灯待机电路的耗电可达到几毫安至十几毫安、甚至几十毫安，与之相比，耗电量降低了几千倍至几万倍。由于具备超级省电待机电流，充电电池直接装入应急照明灯具的内部中时，解决了因待机电流过大导致充电电池永久性失效的技术问题，有利于产品的运行维护；同时，出厂时充电电池即可装入应急照明灯具中，解决了现场施工复杂的问题，有利于现场施工管理，提高施工效率，且避免了因安装水平的参差不齐导致的灯具故障。
附图说明
图1为一种应急照明灯具超级省电待机管理电路的原理图。
图2为一种应急照明灯具超级省电待机管理电路的单片机运算程序流程图。
附图标记：100-充电电池电路；200-电能切换电路；300-充电检测电路；
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明电路作进一步说明，如图1和图2所示，一种应急照明电源超级省电待机管理电路，包括AC/DC电源、充电电路、开关信号采集电路、LED恒流驱动电路和LED光源，所述LED恒流驱动电路包括输出端VD+和VD-，所述AC/DC电源包括输出端V1+和V1-，还包括单片机MCU1、充电电池电路100、电能切换电路200、以及充电检测电路300，所述单片机MCU1包括脚位VCC，脚位PJ，脚位PA、脚位PD、脚位PW及公共脚位VSS，所述单片机MCU1内设置有自动判断是否需要进入超级省电待机工作模式、自动检测市电开关灯信号及市电停电是否需要充电电池供电的运算程序。
如图1和图2所示，当接通市电时：有市电输入时，市电从L和N两端接入，并被分为两路市电，其中一路市电向AC/DC电源供电，所述AC/DC电源输出一组直流电源V1+、V1-，所述直流电源V1+、V1-拆分两路，其中一路直流电源V1+、V1-向充电电路供电，所述充电电路输出一组V2+、V2-，经二极管D1向充电电池BT1进行充电，同时所述充电电池BT1向所述单片机MCU1脚位VCC和VSS供电，则单片机MCU1进入工作状态；另外，V2+同时与二极管D3的正极相连，经所述二极管D3与电阻R3、R4分压后，向所述单片机MCU1脚位PD提供高电平信号，所述单片机MCU1脚位PJ输出低电平信号，使三极管Q1失电截止状态。另一路直流电源V1+、V1-通过继电器J1的常闭触点3和6流向公共触点1和4，向所述LED恒流驱动电路供电。
另外一路市电经外设开关S1，若此时开关S1处于闭合状态时，则向所述开关信号采集电路供电使其正常工作，且通过信号输出端VS+为低电平/高电平，所述单片机MCU1脚位PA电平也将被拉为低电平/高电平，若定义单片机MCU1脚位PA为低电平/高电平表示为开灯信号，所述单片机MCU1通过内置运算程序，从所述单片机MCU1脚位PW输出高电平/低电平到所述LED恒流驱动电路的控制信号使能端VP+，使所述使能端VP+为高电平/低电平，若定义使能端VP+高电平/低电平为正常工作点亮LED光源，假设此时市电停电，所述单片机MCU1脚位PD为低电平，所述单片机MCU1脚位PJ将输出高电平，经过电阻R1驱动三极管Q1，使其三极管Q1导通状态，续而引起继电器J1工作导致常开触点2和5接通所述充电电池的正负极BAT+、BAT-，经所述继电器J1的公共触点1和4向所述LED恒流驱动电路供电，所述单片机MCU1通过脚位PW输出高电平至所述LED恒流驱动电路的控制信号使能端VP+，使其正常工作点亮LED光源，这时为应急照明状态，完全由所述充电电池供电。此时，所述单片机MCU1将对所述充电电池电压进行监控，若电压低于设定值，所述单片机MCU1内置运算程序执行超级省电待机工作模式。
当开关S1处于断开状态时，所述开关信号采集电路处于断电状态，通过信号输出端VS+释放电平，所述VS+的电平将被所述单片机MCU1脚位PA拉为高电平/低电平表示为关灯信号，单片机MCU1通过内置运算程序，并从脚位PW输出低电平/高电平到LED恒流驱动电路的控制信号使能端VP+，使其使能端VP+变为低电平/高电平，若定义使能端VP+低电平/高电平为禁止工作，则LED光源不亮。
如图1和图2所示，当装入充电电池，且未接通市电时：所述充电电池电路（100）的二极管D1负极与所述充电电池正极端BAT+相连接，起到防止充电电池向充电电路倒灌电流的作用，所述充电电池向单片机MCU1供电，单片机MCU1刚上电时，则先进行初始化程序，然后通过内置程序开始运算，首先通过脚位PD，若检测到脚位PD低电平，说明没有市电，则单片机MCU1通过脚位PJ短暂输出高电平，经过电阻R1驱动三极管Q1，使其三极管Q1导通状态，继电器J1工作导致常开触点2和5接通充电电池的正负极BAT+、BAT-，然后经继电器J1的公共触点1和4向LED恒流驱动电路供电，单片机MCU1又通过脚位PW输出高电平，所述LED恒流驱动电路的控制信号使能端VP+，使其正常工作点亮LED光源，同时单片机MCU1内置运算程序进入倒计时；当倒计时为零时，所述单片机MCU1脚位PJ输出变为低电平，三极管Q1失电截止状态，此时所述继电器J1释放，导致了常开触点2和5断开与所述充电电池的正负极BAT+、BAT-的连接，使LED恒流驱动电路失电，LED光源不亮，所述单片机MCU1内置运算程序就执行掉电模式，此时整个电路仅有单片机MCU1在维持最低的工作电流，通常耗电只有几个微安，甚至1uA以内，以达到最低省电的目的。
如图1和图2所示，本发明电路进入掉电模式的唤醒工作原理是，当本发明电路进入掉电模式时，单片机MCU1脚位PD处于低电平待命唤醒状态，且内置程序设定脚位PD为高电平则唤醒单片机MCU1继续工作，设定PD为低电平则不唤醒，继续处于掉电模式。若此时接入市电时，此时单片机MCU1脚位PD变为高电平，则唤醒单片机MCU1继续工作。

Claims (4)

1.一种应急照明灯具超级省电待机管理电路，其特征在于：包括AC/DC电源、充电电路、开关信号采集电路、LED恒流驱动电路和LED光源，所述LED恒流驱动电路包括输出端VD+和VD-，所述AC/DC电源包括输出端V1+和V1-，还包括单片机MCU1、充电电池电路(100)、电能切换电路（200）以及充电检测电路（300），所述单片机MCU1包括脚位VCC，脚位PJ，脚位PA、脚位PD、脚位PW及公共脚位VSS，所述单片机MCU1内设置运算程序，其功能具有自动判断是否需要进入超级省电待机工作模式、自动检测市电开关灯信号及市电停电时是否启动充电电池供电的运算程序。
2.如权利要求1所述的一种应急照明灯具超级省电待机管理电路，其特征在于：所述充电电池电路(100)包括二极管D1，充电电池BT1，输出端V2+，充电电池的负极BAT-和正极BTA+，输出端V2-，所述二极管D1的正极与所述充电电路输出端V2+相连接，所述二极管D1的负极与所述充电电池的负极BAT-相连接，所述充电电池的负极BAT-与充电电路输出端V2-相连接，所述充电电池电路(100)用于为应急照明提供电能及防止向充电电路倒灌电流。
3.如权利要求2所述的一种应急照明灯具超级省电待机管理电路，其特征在于：所述电能切换电路(200)包括二极管D2，带双组常闭和常开继电器J1，三极管Q1，电阻R1和R2，所述二极管D2的正极与所述充电电池BTA+相连接，所述二极管D2的负极与所述三极管Q1的集电极c相连接，所述带双组常闭和常开继电器J1的线圈两端与所述二极管D2并联，所述三极管Q1的基电极b与所述电阻R1一端相连接，所述电阻R1的另一端与所述电路单片机MCU1脚位PJ相连接，所述三极管Q1的基电极b与所述电阻R2一端相连接，所述电阻R2的另一端与所述充电电池BAT-相连接，所述三极管Q1的发射极e与所述充电电池BAT-相连接；所述带双组常闭和常开继电器J1的公共脚位1和4分别与所述LED恒流驱动电路输出端VD+和VD-相连接，所述带双组常闭和常开继电器J1的常闭脚位3和6分别与所述AC/DC电源的输出端V1+和V1-相连接，所述带双组常闭和常开继电器J1的常开脚位2和5分别与所述充电电池的正极BAT+和负极BAT-相连接，所述电能切换电路(200)用于市电供电和充电电池供电之间的电能切换。
4.如权利要求3所述的一种应急照明灯具超级省电待机管理电路，其特征在于：所述充电检测电路(300)包括二极管D3，电阻R3和R4，所述二极管D3的正极与所述充电电池电路（100）输出端V2+相连接，所述二极管D3的负极与所述电阻R3一端相连接，所述电阻R3的另一端与所述单片机MCU1的脚位PD相连接，所述电阻R4的一端与所述单片机MCU1的脚位PD相连接，所述电阻R4的另一端与所述充电电池负极BTA-相连接，所述充电检测电路(300)用于检测是否有市电和市电唤醒。
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