CN113597054B - 用于启动具有漏电保护led灯管的应急输出电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于启动具有漏电保护LED灯管的应急输出电路，包括充电电路、设有PWM脉冲发生器的推挽升压电路和全桥逆变电路，充电电路连接至PWM脉冲发生器，PWM脉冲发生器包括PWM芯片，当控制端检测到停电状态时，立即输出高电平至PWM芯片，通过PWM脉冲发生器输出带有死区时间可调的互补驱动PWM矩形波，经过升压后整流滤波形成直流250V电压，再通过全桥逆变电路在LED灯管上形成交变方波，利用互补PWM控制，两对MOS管交替导通，在LED灯管上产生交流电压UAB，最后通过修正电路得到一个由250V直流输出慢慢变成稳定的AC135V输出的交流矩形波，修正后的交流矩形波可以取代现有的点亮方式点亮带漏电保护的LED灯管，有效降低成本，简化电路。

Description

用于启动具有漏电保护LED灯管的应急输出电路
技术领域
本发明涉及应急电源电路技术领域，尤其涉及一种用于启动具有漏电保护LED灯管的应急输出电路。
背景技术
应急电源是在建筑物发生火情或其他紧急情况下，对疏散照明或其他消防、紧急状态急需的各种用电设备供电的电源；应急电源由充电器、逆变器、锂电池、隔离变压器、切换开关等装置组成的一种把直流电压逆变成交流电压的应急电源；当工业与民用建筑处于火灾应急状态时，为了保证火灾扑救工作的成功，担负向消防用电设备供电的独立电源称为应急电源；《民用建筑电气设计规范》明确规定：一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致受到损坏；一级负荷的电源形式有二路高压电源和一路高压电源及一路低压电源、柴油发电机组或蓄电池组；一级负荷中的特别重要负荷除上述两个电源外，还必须增设应急电源。
目前市场普遍的应急电源输出都是DC直流输出，所以面临的问题是再接到带有漏电保护LED灯管的时候都是不能使灯管点亮的，所以普遍认为需要应急电源输出同样的交流正弦波才可以点亮这种漏电保护灯管，正弦波设计上复杂，成本也高，做出来体积也大，故亟需一种新的输出方式以解决现有技术中的问题。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种用于启动具有漏电保护LED灯管的应急输出电路，通过PWM脉冲发生器输出带有死区时间可调的互补驱动PWM矩形波，经过升压整流滤波形成直流250V电压，再通过全桥逆变电路在LED灯管上形成交变方波，利用互补PWM控制，两对MOS管交替导通，在LED灯管上产生交流电压UAB，最后通过修正电路得到一个由250V直流输出慢慢变成稳定的AC135V输出的交流矩形波，修正后的交流矩形波可以取代现有的点亮方式点亮带漏电保护的LED灯管，有效降低成本，简化电路。
为实现上述目的，本发明提供一种用于启动具有漏电保护LED灯管的应急输出电路，包括充电电路、设有PWM脉冲发生器的推挽升压电路和全桥逆变电路，充电电路连接至PWM脉冲发生器，PWM脉冲发生器包括PWM芯片，当控制端检测到停电状态时，立即输出高电平至PWM芯片，PWM芯片通过两输出引脚输出带有死区时间可调的互补驱动PWM矩形波至推挽升压电路；矩形波在推挽升压电路中升压整流成平滑的直流250V电压并输出至全桥逆变电路，全桥逆变电路包括逆变器和修正电路，推挽升压电路的直流250V电压在逆变器中通过修正电路输出稳定的AC135V交流电压。
具体的：逆变器包括交替导通的第一NMOS管组和第二NMOS管组，第一NMOS管组包括第一NMOS管和第二NMOS管，第二NMOS管组包括第三NMOS管和第四NMOS管，当第一NMOS管组导通时，电流由直流250V电源正极输出，经过第一NMOS管到带有漏电保护LED灯管的火线、带有漏电保护LED灯管内部驱动电源、带有漏电保护LED灯管的零线，再到第二NMOS管回到电源负极；当第二NMOS管组导通时，电流由直流250V电源正极输出，经过第三NMOS管到带有漏电保护LED灯管的零线、带有漏电保护LED灯管内部驱动电源、带有漏电保护LED灯管的火线，再到第四NMOS管回到电源负极。
具体的：修正电路包括第一分压单元、时间补偿单元和内部运算放大器芯片，AC135V交流电压经第一分压单元分压后，将时间补偿单元作为时间补偿到内部运算放大器芯片的第一输入端进行处理。
作为优选：修正电路还包括第二分压单元，第二分压单元将输出到修正电路的一个预设电压进行分压后输入至内部运算放大器芯片的第二输入端。
作为优选：在内部运算放大器芯片的输入引脚与补偿引脚之间连接第一电阻和第一电容作为环路补偿，调节第一电阻和第一电容的参数使修正电路输出的矩形波缓慢展开。
具体的：推挽升压电路包括变压器和全桥整流电路，带有死区时间可调的互补驱动PWM矩形波经变压器进行升压，并且在全桥整流电路中整流成250V直流电压。
作为优选：推挽升压电路还包括滤波电容，滤波电容与全桥整流电路并联，250V直流电压在滤波电容滤波成平滑的250V直流电压。
具体的：当控制端检测到停电状态时，立即输出高电平至PWM芯片的软启动端脚，使软启动端脚的电压缓慢上升至5V。
具体的：当控制端检测到市电状态时，输出低电平至PWM芯片的软启动端脚，PWM芯片的两输出端引脚均输出低电平。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的一种用于启动具有漏电保护LED灯管的应急输出电路，包括PWM脉冲发生器、推挽升压电路和全桥逆变电路，PWM脉冲发生器包括PWM芯片，当控制端检测到停电状态时，立即输出高电平至PWM芯片，PWM芯片通过两输出引脚输出带有死区时间可调的互补驱动PWM矩形波至推挽升压电路；矩形波在推挽升压电路中升压整流成平滑的直流250V电压并输出至全桥逆变电路，全桥逆变电路包括逆变器和修正电路，推挽升压电路的直流250V电压在逆变器中形通过修正电路输出稳定的AC135V交流电压；通过PWM脉冲发生器输出带有死区时间可调的互补驱动PWM矩形波，经过升压整流滤波形成直流250V电压，再通过全桥逆变电路在LED灯管上形成交变方波，利用互补PWM控制，两对MOS管交替导通，在LED灯管上产生交流电压UAB，最后通过修正电路得到一个由250V直流输出慢慢变成稳定的AC135V输出的交流矩形波，修正后的矩形波可以取代现有的点亮方式点亮带漏电保护的LED灯管，有效降低成本，简化电路。
附图说明
图1为本发明的脉冲发生器电路图；
图2为本发明的推挽升压电路图；
图3为本发明的全桥逆变电路图；
图4为本发明的电路工作原理逻辑图。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
目前市场普遍的应急电源输出都是DC直流输出，所以面临的问题是再接到带有漏电保护LED灯管的时候都是不能使灯管点亮的，所以普遍认为需要应急电源输出同样的交流正弦波才可以点亮这种漏电保护灯管，正弦波设计上复杂，成本也高，做出来体积也大，故亟需一种新的输出方式以解决现有技术中的问题。
为解决现有技术中的缺陷和不足，本发明具体的提供一种用于启动具有漏电保护LED灯管的应急输出电路，请参阅图1-图4，包括：充电电路、设有PWM脉冲发生器的推挽升压电路和全桥逆变电路，充电电路连接至PWM脉冲发生器，PWM脉冲发生器包括PWM芯片，当控制端检测到停电状态时，立即输出高电平至PWM芯片，PWM芯片通过两输出引脚输出带有死区时间可调的互补驱动PWM矩形波至推挽升压电路；矩形波在推挽升压电路中升压整流成平滑的直流250V电压并输出至全桥逆变电路，全桥逆变电路包括逆变器和修正电路，推挽升压电路的直流250V电压在逆变器中通过修正电路输出稳定的AC135V交流电压；目前市场普遍的应急电源输出都是DC直流输出，所以面临的问题是再接到带有漏电保护LED灯管的时候都是不能使灯管点亮的，所以普遍认为需要应急电源输出同样的交流正弦波才可以点亮这种漏电保护灯管，而本方案采用的是输出矫正的交流矩形波UAB同样也能达到正弦波输出的要求；在本实施例中提及：当控制端检测到停电状态时，立即输出高电平至PWM芯片的软启动端脚，使软启动端脚的电压缓慢上升至5V；在本实施例中提及：当控制端检测到市电状态时，输出低电平至PWM芯片的软启动端脚，PWM芯片的两输出端引脚均输出低电平；正常市电状态，由充电电路给电池组BAT+充电，BOOST-OFF输出低电平，Q8截止，Q5导通，PWM芯片的8脚输出低电平，PWM的11脚，14脚都输出低电平。在检测到停电状态，BOOST-OFF立即输出高电平，Q8导通，Q5截止，PWM芯片的8脚电压慢慢上升至5V，PWM的11脚，14脚输出带有死区时间可调的互补驱动PWM矩形波PWM1，PWM11。
在本实施例中提及：逆变器包括交替导通的第一NMOS管组和第二NMOS管组，第一NMOS管组包括第一NMOS管和第二NMOS管，第二NMOS管组包括第三NMOS管和第四NMOS管，当第一NMOS管组导通时，电流由直流250V电源正极输出，经过第一NMOS管到带有漏电保护LED灯管的火线、带有漏电保护LED灯管内部驱动电源、带有漏电保护LED灯管的零线，再到第二NMOS管回到电源负极；当第二NMOS管组导通时，电流由直流250V电源正极输出，经过第三NMOS管到带有漏电保护LED灯管的零线、带有漏电保护LED灯管内部驱动电源、带有漏电保护LED灯管的火线，再到第四NMOS管回到电源负极；停电状态：推挽电路升压输出稳定的250V后，逆变器电路开始接上250V电源，先由Q12、Q15导通，Q13、Q14截止，则电流由直流电源正极输出，经Q12、带有漏电保护LED灯管的火线，LED灯管内部驱动电源，LED灯管的零线，再到Q15回到电源负极。当Q12、Q15截止后，Q13、Q14导通，经Q13、带有漏电保护LED灯管的零线，LED灯管内部驱动电源，LED灯管的火线，再到Q14回到电源负极。此时，在LED灯管上，已形成交变方波，利用互补PWM控制，两对MOS管交替导通，在LED灯管上产生交流电压UAB。
在本实施例中提及：修正电路包括第一分压单元、时间补偿单元和内部运算放大器芯片，AC135V交流电压经第一分压单元分压后，将时间补偿单元作为时间补偿到内部运算放大器芯片的第一输入端进行处理；在一个优选的实施例中提及：修正电路还包括第二分压单元，第二分压单元将输出到修正电路的一个预设电压进行分压后输入至内部运算放大器芯片的第二输入端；
应急输出修正波UAB的思路：
1、输出一个预设电压,经R64，R67，R73，R72分压后到芯片U1的2脚；
2、UAB得到一个电压250V后，经R2，R68，R69分压，D16，R70，R71，C20作为时间补偿到芯片U1的1脚，最终经芯片内部运算放大器处理后，得到一个由250V直流输出慢慢变成稳定的AC135V输出的UAB；，D16，R70，R71，C20作为时间补偿其实是起到一个控制相应时间的作用。
在一个优选的实施例中提及：修在内部运算放大器芯片的输入引脚与补偿引脚之间连接第一电阻和第一电容作为环路补偿，调节第一电阻和第一电容的参数使修正电路输出的矩形波缓慢展开；在芯片U1的1，9脚加R77，C26作为环路补偿，通过调节R77,C26的参数可以使UAB的输出矩形波慢慢展开，目的是为了匹配漏电保护灯管内部的预设电流，达到不被检测到有人体触电的目的，所以修正后的矩形波可以点亮带漏电保护的LED灯管。
在本实施例中提及：推挽升压电路包括变压器和全桥整流电路，带有死区时间可调的互补驱动PWM矩形波经变压器进行升压，并且在全桥整流电路中整流成250V直流电压；在一个优选的实施例中提及：修推挽升压电路还包括滤波电容，滤波电容与全桥整流电路并联，250V直流电压在滤波电容滤波成平滑的250V直流电压；停电状态：PWM1，PWM11输出互补驱动脉冲，Q6，Q7交替导通，经过变压器T2升压，在由D2,D3,D4,D5构成的全桥整流电路整流成250V,在由C41电容滤波成平滑的直流250V电压。
本发明的优势在于：
通过PWM脉冲发生器输出带有死区时间可调的互补驱动PWM矩形波，经过升压整流滤波形成直流250V电压，再通过全桥逆变电路在LED灯管上形成交变方波，利用互补PWM控制，两对MOS管交替导通，在LED灯管上产生交流电压UAB，最后通过修正电路得到一个由250V直流输出慢慢变成稳定的AC135V输出的交流矩形波，修正后的交流矩形波可以取代现有的点亮方式点亮带漏电保护的LED灯管，有效降低成本，简化电路。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于启动具有漏电保护 LED 灯管的应急输出电路，其特征在于，包括充电电路、设有 PWM 脉冲发生器的推挽升压电路和全桥逆变电路，充电电路连接至 PWM 脉冲发生器，PWM 脉冲发生器包括 PWM 芯片，当控制端检测到停电状态时，立即输出高电平至PWM 芯片，PWM 芯片通过两输出引脚输出带有死区时间可调的互补驱动 PWM 矩形波至推挽升压电路；矩形波在推挽升压电路中升压整流成平滑的直流 250V 电压并输出至全桥逆变电路，全桥逆变电路包括逆变器和修正电路， 推挽升压电路的直流250V电压在逆变器中通过修正电路输出稳定的AC135V 交流电压；
其中，修正电路包括第一分压单元、时间补偿单元和内部运算放大器，250V直流电压经第一分压单元分压后，将时间补偿单元作为时间补偿到内部运算放大器的第一输入端进行处理；
修正电路还包括第二分压单元，第二分压单元将输出到修正电路的一个预设电压进行分压后输入至内部运算放大器的第二输入端；
在内部运算放大器的输入引脚与补偿引脚之间连接第一电阻和第一电容作为环路补偿，调节第一电阻和第一电容的参数使修正电路输出的矩形波缓慢展开，用于匹配漏电保护灯管内部的预设电流；
应急输出修正波UAB 的形成包括以下步骤：
1、输出一个预设电压,经 电阻R64，电阻R67，电阻R73，电阻R72 分压后到芯片 U1 的2 脚；
2、UAB 得到一个电压 250V 后，经电阻R2，电阻R68，电阻R69 分压，二极管D16，电阻R70，电阻R71，电容C20 作为时间补偿到芯片 U1 的 1 脚，最终经芯片U1内部运算放大器处理后，得到一个由 250V 直流输出慢慢变成稳定的AC135V 输出的 UAB；二极管D16，电阻R70，电阻R71，电容C20 作为时间补偿起到一个控制相应时间的作用；
其中，UAB即为A、B两点的电压；电阻R64和电阻R67的一端分别与芯片U1的16脚、15脚连接，另一端共同连接在电阻R73的第一端，电阻R73的第二端与电阻R72连接后连接至到芯片U1的2脚；点A耦接于电阻R2的第一端，电阻R2的第二端与二极管D16的一端耦接，二极管D16的另一端与电阻R70的第一端耦接；点B耦接于电阻R3的第一端，电阻R3的第二端与电阻R71的第一端耦接；电阻R71的第二端和电阻R70的第二端连接后耦接于芯片U1的1脚；电阻R70与电阻R71所形成的连接点与芯片U1的1脚之间还连接有电容C20的第一端，电容C20的第二端耦接于GND1；电阻R68和电阻R69并联后一端与GND1连接，另一端即耦接于电阻R2和二极管D16的电连接点也连接于电阻R3和电阻R17之间电连接点；其中，芯片U1的1脚为INV-使能脚，芯片U1的2脚为NON+使能脚；芯片U1的15脚为VS使能脚；芯片U1的16脚为VREF使能脚。
2.根据权利要求 1 所述的用于启动具有漏电保护 LED 灯管的应急输出电路， 其特征在于，逆变器包括交替导通的第一 NMOS 管组和第二 NMOS 管组，第一 NMOS 管组包括第一 NMOS 管和第二 NMOS 管，第二 NMOS 管组包括第三 NMOS 管和第四NMOS 管，当第一NMOS 管组导通时，电流由直流 250V 电源正极输出，经过第一NMOS 管到带有漏电保护LED 灯管的火线、带有漏电保护 LED 灯管内部驱动电源、带有漏电保护 LED 灯管的零线，再到第二 NMOS 管回到电源负极；当第二 NMOS 管组导通时，电流由直流 250V 电源正极输出，经过第三 NMOS 管到带有漏电保护LED 灯管的零线、带有漏电保护 LED 灯管内部驱动电源、带有漏电保护 LED 灯管的火线，再到第四 NMOS 管回到电源负极。
3.根据权利要求 1 所述的用于启动具有漏电保护 LED 灯管的应急输出电路， 其特征在于，推挽升压电路包括变压器和全桥整流电路，带有死区时间可调的互补驱动 PWM 矩形波经变压器进行升压，并且在全桥整流电路中整流成 250V 直流电压。
4.根据权利要求 3 所述的用于启动具有漏电保护 LED 灯管的应急输出电路， 其特征在于，推挽升压电路还包括滤波电容，滤波电容与全桥整流电路并联，250V直流电压在滤波电容滤波成平滑的 250V 直流电压。
5.根据权利要求 1 所述的用于启动具有漏电保护 LED 灯管的应急输出电路， 其特征在于，当控制端检测到停电状态时，立即输出高电平至 PWM 芯片的软启动端脚，使软启动端脚的电压缓慢上升至 5V。
6.根据权利要求 1 所述的用于启动具有漏电保护 LED 灯管的应急输出电路， 其特征在于，当控制端检测到市电状态时，输出低电平至 PWM 芯片的软启动端脚， PWM 芯片的两输出端引脚均输出低电平。
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