CN114698193A - 一种集成调光控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种集成调光控制电路，包括依次电性连接的整流模块、电流电压处理模块、收发隔离模块和单片机处理器，整流模块与DALI总线连接，整流模块与电流电压处理模块之间连接有开关管Q1，收发隔离模块用于DALI总线与单片机处理器的耦接，单片机处理器经DC‑DC驱动模块与负载灯具连接，其中，单片机处理器连接有电位器信号模块，DC‑DC驱动模块和负载灯具之间连接有色温切换模块。本发明的控制电路在DALI控制电路的基础上集成了电位器信号模块和色温切换模块，对调光电路同时进行多种控制操作，实现一灯多用的效果。

Description

一种集成调光控制电路

技术领域

本发明涉及一种基于数字可寻址照明接口电路，尤其涉及一种集成多种调光功能的DALI控制电路。

背景技术

投射灯应用广泛，常常安装在吊顶四周、家具上部、墙内等位置，并配以轨道或者转轴实现对于照射角度、范围的灵活调节，通过将光线投射在展陈物品上达到美观效果，具有节能省电、安装方便、外形美观等效果。

市场上现有的投射灯往往只能实现单一功能控制，例如在同一灯具上仅可通过DALI控制或旋钮单灯控制，因此在展陈应用上存在一定的局限性。在一些临时展陈灯光调试场合需要一灯多用，或者因安装空间所限无法安装多个灯具，这时单灯单一照明就无法满足应用要求了。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种集成多种调光功能的DALI控制电路，以满足不同展陈场景的要求。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有投射灯的功能单一、不能满足多应用要求的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种集成调光控制电路，包括依次电性连接的整流模块、电流电压处理模块、收发隔离模块和单片机处理器，整流模块与DALI总线连接，收发隔离模块实现DALI总线与单片机处理器的耦接，且包括通信接收电路和通信发送电路，单片机处理器经DC-DC驱动模块与负载灯具连接，其中，单片机处理器连接有电位器信号模块，电位器信号模块提取可调的采样电压信号给单片机处理器，DC-DC驱动模块和负载灯具之间连接有色温切换模块，色温切换模块包括可择一连接的多条不同色温的光源电路，整流模块和通信发送电路之间设有开关管Q1，开关管Q1的漏极连接整流模块，源极接地，栅极经电流电压处理模块与通信发送电路的输出端连接。本发明的控制电路中，开关管Q1根据收到的通信发送电路的信号对控制电路进行开关控制，经通信发送电路输出高电平到开关管Q1时，控制Q1导通，而输出低电平到开关管Q1时则不会使其导通。

进一步地，电流电压处理模块包括第一恒流单元，第一恒流单元包括MOS管Q2和电阻R2，MOS管Q2的漏极与整流模块的输出端连接，源极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接MOS管Q2的栅极和通信接收电路的输入端。

进一步地，电流电压处理模块包括过载保护单元，过载保护单元包括电阻R4和三极管Q4，电阻R4的一端连接整流模块的输出端，三极管的基极接电阻R4的另一端，发射极接地，集电极分别连接开关管Q1的栅极和通信发送电路的输出端。

更进一步地，三极管Q4的集电极和发射极之间并接有电阻R5。电阻R5起到泄放电阻的作用，在关断后快速释放电荷，从而保护三极管Q4。

更进一步地，过载保护单元和电容C1并联连接。电容C1主要起到储能和滤波的作用。

更进一步地，过载保护单元还包括第二恒流单元，第二恒流单元包括稳压管D3、MOS管Q3和电阻R3，稳压管D3的一端连接整流模块的输出端，另一端连接MOS管Q3的漏极，电阻R3的一端连接MOS管Q3的源极，电阻R3的另一端分别连接MOS管Q3的栅极和电阻R4。

当接入市电使控制电路过载时，三极管Q4导通，过载保护单元导通将电压拉低，此时开关管Q1的栅极输入为低电平，Q1不导通，所以过载时单片机处理器无法控制进行DALI调光。

进一步地，通信接收电路包括光耦N2和三极管Q5，光耦N2连接电流电压处理模块，三极管Q5连接单片机供电电源VCC；光耦N2的发射端的阳极连接电流电压处理模块的输出端，发射端的阴极经电容C4后接地，光耦N2的接收端的集电极连接三极管Q5的基极，三极管Q5的基极经电阻R13连接单片机供电电源VCC，三极管Q5的集电极连接单片机处理器的通信接收端口，三极管Q5的发射极和光耦N2的接收端的发射极均接地，这样，构成三极管Q5的集电极开路电路，而R13为上拉电阻。本发明通过光耦的方式隔离了单片机供电电源所提供的电压和DALI总线供电提供的电压。集电极开路电路使三极管Q5在光耦N2无输出时，单片机电源VCC通过上拉电阻R13输出高电平到三极管Q5基极，集电极输出高电平到通信接收模块。

更进一步地，在光耦N2的发射端的阴极与接地端之间，设有稳压二极管D2和电容C4并联连接。

更进一步地，通信发送电路包括光耦N1，光耦N1的发射端的阳极连接单片机供电电源VCC，阴极通过电阻R15连接单片机处理器的通信发射端口，光耦N1的接收端的集电极连接光耦N2的阴极，发射极连接开关管Q1的栅极。

进一步地，电位器信号模块包括电位器X1，电位器X1的第一引脚连接单片机供电电源VCC，电位器X1的第二引脚通过采样电阻R1连接单片机处理器的采样端口，中心引脚接地，且中心引脚通过电容C12连接到第二引脚。

进一步地，色温切换模块包括通过换挡开关择一连接的多个并联的开关电路，各个开关电路的光源的色温不同。

进一步地，开关管Q1的栅极与源极并接有电阻R6。电阻R6起到泄放电阻的作用，关断后栅极存储的电荷通过电阻R6迅速释放，对MOS管起到保护作用。

技术效果：

1.本发明的控制电路在DALI控制电路的基础上集成了电位器信号模块和色温切换模块，电位器信号模块的主要作用是实现调节单片机处理器输出PWM信号的占空比，从而实现调光功能；色温切换模块以硬件实现控制实现光源色温的选择切换。以上功能集成后可以对调光电路同时进行多种控制操作；

2.本发明的控制电路具有过载保护功能，在接入市电的情况下能够及时保护电路将线路电压拉低，便于操作人员及时发现异常进行更正。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的集成调光控制电路的结构原理示意图。

图2是本发明的集成调光控制电路的DALI接口电路示意图。

图3是本发明的集成调光控制电路的单片机处理器的示意图。

图4是本发明的集成调光控制电路的电位器信号模块的电路示意图。

图5是本发明的集成调光控制电路的色温切换模块的一个实施方案的电路示意图。

图中：1整流模块，2电流电压处理模块，21第一恒流单元，22过载保护单元，23第二恒流单元，3收发隔离模块，31通信接收电路，32通信发送电路，4单片机处理器，5DC-DC驱动模块，6负载灯具，7电位器信号模块，8色温切换模块。

具体实施方式

如图1所示为本发明的集成调光控制电路的结构原理示意图，主要包括依次电性连接的整流模块1、电流电压处理模块2、收发隔离模块3和单片机处理器4。

整流模块1与DALI总线连接，整流模块1经过开关管Q1与电流电压处理模块2连接，收发隔离模块3实现DALI总线与单片机处理器4的耦接，且包括通信接收电路31和通信发送电路32，单片机处理器4经DC-DC驱动模块5与负载灯具6连接，单片机处理器4连接有电位器信号模块7，DC-DC驱动模块5和负载灯具6之间连接有色温切换模块8。

整流模块1在本实施例中为整流桥堆B1，所述整流桥堆为一种现有技术，其包括相互联接的四个二极管，其具体结构不再说明，应为本领域技术人员所习知。如图2所示，整流桥堆B1的1脚和2脚连接DALI总线，整流桥堆B1的输出端(3脚)接入电流电压处理模块2以及开关管Q1的漏极，整流桥堆B1的4脚接地。

开关管Q1具体为MOS管，其源极接地，通信发送电路32中的输出信号通过光耦N1连接开关管Q1的栅极，开关管Q1根据收到的信号对控制电路进行开关控制。例如经通信发送电路输出高电平到开关管Q1时，开关管Q1导通，控制电路输出低电平给单片机处理器4，单片机处理器4根据收到电平信号输出PWM信号给LED驱动模块，从而控制负载灯具6。

开关管Q1的栅极与源极并接有电阻R6。电阻R6起到泄放电阻的作用，关断后栅极存储的电荷通过电阻R6迅速释放，对开关管Q1起到保护作用。

电流电压处理模块2包括第一恒流单元21，其作用是为后面的通信接收电路31提供稳定电流。第一恒流单元21包括MOS管Q2和电阻R2，MOS管Q2的漏极与整流桥堆B1的3脚连接，源极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接MOS管Q2的栅极和通信接收电路31的输入端。

电流电压处理模块2包括过载保护单元22，过载保护单元22包括电阻R4和三极管Q4，电阻R4的一端连接整流桥堆B1的3脚，三极管的基极接电阻R4的另一端，发射极接地，集电极分别连接开关管Q1的栅极和通信发送电路32的输出端。过载保护单元22和电容C1并联连接。

过载保护单元22工作于加载电压过大的情况：当施加足够高的电平到三极管Q4的基极时，发射极正偏，三极管Q4导通，将线路电压拉低，此时开关管Q1的栅极输入为低电平，Q1不导通，所以过载时单片机处理器4无法控制进行DALI调光。

三极管Q4的集电极和发射极之间并接有电阻R5。电阻R5起到泄放电阻的功能，在关断后快速释放电荷，从而保护三极管Q4。

过载保护单元22还包括第二恒流单元23，第二恒流单元23包括稳压管D3、MOS管Q3和电阻R3，稳压管D3的一端连接整流桥堆B1的3脚，另一端连接MOS管Q3的漏极，电阻R3的一端连接MOS管Q3的源极，电阻R3的另一端分别连接MOS管Q3的栅极和电阻R4。第二恒流单元23中，稳压管D3限制过载时加载在该模块上的电压大小，MOS管Q3和电阻R3配合控制该模块中电流稳定，这样能够维持过载保护单元的正常工作。

通信接收电路31包括光耦N2和三极管Q5，光耦N2的发射端的阳极连接电流电压处理模块2的输出端，发射端的阴极经电容C4后接地，光耦N2的接收端的集电极连接三极管Q5的基极，三极管Q5的基极经电阻R13连接单片机供电电源VCC，三极管Q5的集电极连接单片机处理器4的通信接收端口，三极管Q5的发射极和光耦N2的接收端的发射极均接地。这样构成三极管Q5的集电极开路电路。当光耦N2导通时，三极管Q5的集电极输入低电平；当光耦N2的输入端截止时，因发射极接地，而集电极悬空，单片机电源VCC通过上拉电阻R13输出高电平到三极管Q5基极，集电极开路输出高电平到通信接收模块。

本发明通过光耦的方式隔离了单片机供电电源所提供的电压和DALI总线供电提供的电压。在光耦N2的发射端的阴极与接地端之间，还设有稳压二极管D2和电容C4并联连接。当电压过载时，能够限制通过光耦N2的电流大小，起到保护的作用。

通信发送电路32包括光耦N1，光耦N1的发射端的阳极连接单片机供电电源VCC，阴极通过电阻R15连接单片机处理器4的通信发射端口，光耦N1的接收端的集电极连接光耦N2的阴极，发射极连接开关管Q1的栅极。单片机处理器4对通信发送电路32输出低电平，光耦N1的发射端导通，接收端输出高电平到开关管Q1的栅极，这样整个DALI调光电路就导通了。

单片机处理器4为对电路信号进行处理控制，单片机处理器4连接通信发送电路来输出控制信号，其具体是PWM信号，来控制开关管Q1的开与关的频率及时长，即控制开关管Q1的输出功率。PWM信号为一种方波，其产生一般通过单片机来形成，关于单片机的工作原理与电路组成为本领域技术人员能够获知的技术，为本领域技术人员所常用的集成芯片。如图3所示为本发明的集成调光控制电路的单片机处理器4的一个示例。

电位器信号模块7包括电位器X1，电位器X1的第一引脚连接单片机供电电源VCC，电位器X1的第二引脚通过采样电阻R1连接单片机处理器4的采样端口(Port3)，第二引脚通过电容C12连接电位器X1的中心引脚后接地。

如图4，电位器X1与采样电阻R1相连，可以是一个旋钮式滑动变阻器，当在采样电阻R1调节旋钮时，得到的采样电阻R1阻值会发生改变，反映为引脚3的AD采样点的电压发生改变，单片机处理器4通过AD采样会捕捉到该点的电压信号，从而改变PWM输出控制信号的占空比，进而调节电源的输出电流，通过旋钮实现调光功能。

X1位置与旋钮相连，本质上是一个滑动变阻器，当调节旋钮时，其阻值会发生相应改变，这将直接反映为AD采样点的电压发生改变，单片机通过A/D采样会捕捉到该点的电压信号，从而调节PWM输出控制信号，进而调节输出功率。

单片机处理器4经DC-DC驱动模块5与负载灯具6连接，DC-DC驱动模块5具体为DC-DC变换器，主要作用为电压转换，为本领域技术人员能够获知的技术，为本领域技术人员根据需要而作出具体选择。

色温切换模块8连接在DC-DC驱动模块5和负载灯具6之间。色温切换模块8包括通过换挡开关择一连接的多个并联的开关电路，各个开关电路的光源的色温不同。例如，色温切换单元包括第一开关电路和第二开关电路，两个开关电路并联连接且由一开关择一地连接。两个灯串可选为两种COB灯珠，两灯珠色温不同，通过开关的切换与不同的灯串导通，以实现投射灯的色温调节。

如图5所示的方案，通过一个1×2开关控制双色温切换，双色温COB(如图示例为3000K色温的COB灯串和5000K色温的COB灯串)并联后连接单片机输出端，同时与供电电源连接，通过开关可实现两种色温的切换。

本发明的调光控制电路的工作过程描述如下：

系统连接后，DALI信号由经B1整流桥堆进入，经Q2、R2第一恒流电路，通过光耦N2，传输到单片机处理器端口，被单片机处理器接收，从而调节PWM输出控制信号，结合电位器信号模块改变PWM输出控制信号的占空比，进而调节电源的输出电流，经过色温切换模块最后控制负载灯具的色温变换。单片机处理器则可以经包括R15、光耦N1的通信发送电路，将控制信号输出，通过控制开关管Q1是否导通来实现单片机处理器所接收的控制电路高低电平的切换。此外，此电路还可以预防市电220V～接入，倘若接入市电，过载保护单元就会工作，保护后级电路，三极管Q4将导通，将线路电压持续拉低，此时，单片机处理器无法控制进行DALI调光，便于操作人员及时发现接线错误，进行更正。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集成调光控制电路，包括依次电性连接的整流模块(1)、电流电压处理模块(2)、收发隔离模块(3)和单片机处理器(4)，整流模块(1)与DALI总线连接，收发隔离模块(3)用于DALI总线与单片机处理器(4)的耦接，且包括通信接收电路(31)和通信发送电路(32)，单片机处理器(4)经DC-DC驱动模块(5)与负载灯具(6)连接，其特征在于，

单片机处理器(4)连接有电位器信号模块(7)，电位器信号模块(7)提取可调的采样电压信号给单片机处理器(4)，DC-DC驱动模块(5)和负载灯具(6)之间连接有色温切换模块(8)，色温切换模块(8)包括可择一连接的多条不同色温的光源电路；整流模块(1)和通信发送电路(32)之间设有开关管Q1，开关管Q1的漏极连接整流模块(1)，源极接地，栅极经电流电压处理模块(2)与通信发送电路(32)的输出端连接。

2.如权利要求1所述的集成调光控制电路，其特征在于，电流电压处理模块(2)包括第一恒流单元(21)，第一恒流单元(21)包括MOS管Q2和电阻R2，MOS管Q2的漏极与整流模块(1)的输出端连接，源极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接MOS管Q2的栅极和通信接收电路(31)的输入端。

3.如权利要求1所述的集成调光控制电路，其特征在于，电流电压处理模块(2)包括过载保护单元(22)，过载保护单元(22)包括电阻R4和三极管Q4，电阻R4的一端连接整流模块(1)的输出端，三极管的基极接电阻R4的另一端，发射极接地，集电极分别连接开关管Q1的栅极和通信发送电路(32)的输出端。

4.如权利要求3所述的集成调光控制电路，其特征在于，三极管Q4的集电极和发射极之间并接有电阻R5。

5.如权利要求3或4所述的集成调光控制电路，其特征在于，过载保护单元(22)还包括第二恒流单元(23)，第二恒流单元(23)包括稳压管D3、MOS管Q3和电阻R3，稳压管D3的一端连接整流模块(1)的输出端，另一端连接MOS管Q3的漏极，电阻R3的一端连接MOS管Q3的源极，电阻R3的另一端分别连接MOS管Q3的栅极和电阻R4。

6.如权利要求1所述的集成调光控制电路，其特征在于，通信接收电路(31)包括光耦N2和三极管Q5，光耦N2连接电流电压处理模块(2)，三极管Q5连接单片机供电电源VCC；其中光耦N2的发射端的阳极连接电流电压处理模块(2)的输出端，发射端的阴极经电容C4后接地，光耦N2的接收端的集电极连接三极管Q5的基极，三极管Q5的基极经电阻R13连接单片机供电电源VCC，三极管Q5的集电极连接单片机处理器(4)的通信接收端口，三极管Q5的发射极和光耦N2的接收端的发射极均接地。

7.如权利要求6所述的集成调光控制电路，其特征在于，在光耦N2的发射端的阴极与接地端之间，设有稳压二极管D2和电容C4并联连接。

8.如权利要求6或7所述的集成调光控制电路，其特征在于，通信发送电路(32)包括光耦N1，光耦N1的发射端的阳极连接单片机供电电源VCC，阴极通过电阻R15连接单片机处理器(4)的通信发射端口，光耦N1的接收端的集电极连接光耦N2的阴极，发射极连接开关管Q1的栅极。

9.如权利要求1所述的集成调光控制电路，其特征在于，电位器信号模块(7)包括电位器X1，电位器X1的第一引脚连接单片机供电电源VCC，电位器X1的第二引脚通过采样电阻R1连接单片机处理器(4)的采样端口，中心引脚接地，且中心引脚通过电容C12连接到第二引脚。

10.如权利要求1所述的集成调光控制电路，其特征在于，开关管Q1的栅极与源极并接有电阻R6。

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