CN114980428A

CN114980428A - 风扇灯控制电路及风扇灯

Info

Publication number: CN114980428A
Application number: CN202210444939.1A
Authority: CN
Inventors: 黎国权
Original assignee: Opple Lighting Co Ltd
Current assignee: Opple Lighting Co Ltd
Priority date: 2022-04-26
Filing date: 2022-04-26
Publication date: 2022-08-30

Abstract

本发明提供了一种风扇灯控制电路及风扇灯，风扇灯控制电路包括：滤波整流电路，用于将市电交流电转换成高压直流电；DC‑DC恒压电源电路，用于将高压直流电转换成低压直流电并供给风扇灯的三相电机驱动电路；BUCK恒流电源电路，用于将高压直流电转换成恒流电供给风扇灯的照明模块；驱动控制电路，用于控制三相电机驱动电路将低压直流电转换成三相交流电，以驱动风扇灯的风扇转动；以及采样电路，用于检测市电交流电并输出上升沿或下降沿信号；驱动控制电路还用于检测并识别采样电路输出的上升沿或下降沿信号，并输出控制信号给三相电机驱动电路和BUCK恒流电源电路，以驱动风扇灯的风扇转动和调节照明模块的亮灭。

Description

风扇灯控制电路及风扇灯

技术领域

本发明涉及一种风扇灯控制电路及风扇灯，属于自动控制技术领域。

背景技术

随着安装在天花板上的风扇灯日益普及，风扇灯的控制功能越来越追求简单方便，现有的方案通常是采用遥控器来进行控制。对于现在的家用电器而言，一般都会选择采用遥控器进行控制，如：电视机、风扇、DVD、音响、空调、灯具等，导致家里遥控器很多。当需要用遥控器来控制相应的电器时，首先需要找到对应的遥控器，然后才能控制相应的电器。对于有些人来讲，有时用完遥控器就会忘记放回原来的位置，而在需要用时就可能找不到，很不方便。此外，这些遥控器一般都采用干电池供电，不环保。

有鉴于此，确有必要对现有的风扇灯的控制方式进行调整，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风扇灯控制电路及应用该风扇灯控制电路的风扇灯，能够通过墙壁开关断电后快速上电来控制风扇灯。

为实现上述目的，本发明提供了一种风扇灯控制电路，包括：滤波整流电路，用于将市电交流电转换成高压直流电；DC-DC恒压电源电路，与所述滤波整流电路相连，用于将高压直流电转换成低压直流电并供给风扇灯的三相电机驱动电路；BUCK恒流电源电路，与所述滤波整流电路相连，用于将高压直流电转换成恒流电供给风扇灯的照明模块；驱动控制电路，与所述三相电机驱动电路相连，用于控制所述三相电机驱动电路将低压直流电转换成三相交流电，以驱动风扇灯的风扇转动；以及采样电路，连接于所述滤波整流电路和所述驱动控制电路之间，用于检测市电交流电并输出上升沿或下降沿信号；其中，所述驱动控制电路还用于检测并识别所述采样电路输出的上升沿或下降沿信号，并输出控制信号给所述三相电机驱动电路和所述BUCK恒流电源电路，以驱动风扇灯的风扇转动和调节照明模块的亮灭。

作为本发明的进一步改进，所述DC-DC恒压电源电路与所述三相电机驱动电路之间还连接有第一电容和第一稳压二极管，所述第一电容用于滤波，所述第一稳压二极管与所述第一电容并联，用于吸收风扇灯的电机产生的反压。

作为本发明的进一步改进，所述滤波整流电路包括与市电交流电相连的第一滤波电路、与第一滤波电路相连的桥式整流电路以及与桥式整流电路相连的第二滤波电路，所述DC-DC恒压电源电路和所述BUCK恒流电源电路均与所述第二滤波电路相连。

作为本发明的进一步改进，所述采样电路并联连接在所述第一滤波电路和所述桥式整流电路之间，所述采样电路包括相互串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻用于采集市电交流电的电压值。

作为本发明的进一步改进，所述采样电路还包括与第一电阻和第二电阻的公共端节点相连的第三电阻，所述第三电阻用于微调所述第一电阻和第二电阻的采样电压值。

作为本发明的进一步改进，所述采样电路还包括与第二电阻相连的第二稳压二极管以及在第二稳压二极管与驱动控制电路之间相互并联连接的第四电阻、滤波电容及第三稳压二极管，所述第一电阻和第二电阻采集到的电压值经过第二稳压二极管和第四电阻的降压、滤波电容的滤波以及第三稳压二极管的稳压后输出上升沿信号或下降沿信号。

作为本发明的进一步改进，当市电交流电与所述第一滤波电路接通时，所述采样电路输出上升沿信号；当市电交流电与所述第一滤波电路断开时，所述采样电路输出下降沿信号，所述驱动控制电路配置为根据上升沿信号与下降沿信号之间的时间间隔调节风扇的转速和/或照明模块的亮灭。

作为本发明的进一步改进，所述风扇灯控制电路还包括与所述DC-DC恒压电源电路的输出端相连的低压电源电路，所述低压电源电路用于将所述DC-DC恒压电源电路输出的低压直流电转换成供电电压供给所述驱动控制电路。

作为本发明的进一步改进，所述风扇灯控制电路还包括与所述驱动控制电路相连的蜂鸣器，所述蜂鸣器配置为在所述驱动控制电路输出控制信号后发出提示信号。

为实现上述目的，本发明还提供了一种风扇灯，应用前述的风扇灯控制电路。

本发明的有益效果是：本发明的风扇灯控制电路利用采样电路对市电交流电进行检测并输出上升沿或下降沿信号，从而驱动控制电路能够检测并识别到上升沿或下降沿信号，继而输出控制信号给三相电机驱动电路和BUCK恒流电源电路，以驱动风扇灯的风扇转动和调节照明模块的亮灭。相较于现有技术，本发明无需遥控器，可直接利用墙壁开关断电后快速上电来控制风扇灯，具有控制方便、环保、降低了风扇灯整机成本的优势，使得产品竞争力更强。

附图说明

图1是符合本发明优选实施例的风扇灯的结构示意图。

图2是符合本发明优选实施例的风扇灯控制电路的电路原理图。

图3是图2中三相电机驱动电路由驱动控制电路驱动时的电路原理图。

图4是本发明的风扇灯在应用图2所示的风扇灯控制电路后所能实现的功能效果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明揭示了一种风扇灯200，该风扇灯200通过墙壁开关300与市电交流电相连，从而在墙壁开关300处于闭合状态时，风扇灯100与市电交流电接通，市电交流电能够为风扇灯200供电；而在墙壁开关300处于打开状态时，风扇灯200与市电交流电断开，风扇灯200处于断电状态，无法工作。

本发明主要针对风扇灯200内的控制电路进行了改进，以满足利用墙壁开关300断电后快速上电来控制风扇灯200的要求，故以下说明书部分将主要针对风扇灯控制电路100进行详细描述，不再对风扇灯200的具体结构进行详细描述。

如图2所示，风扇灯控制电路100包括滤波整流电路10、DC-DC恒压电源电路20、BUCK恒流电源电路30、驱动控制电路40以及采样电路50，其中，滤波整流电路10与市电交流电相连，用于将市电交流电转换成高压直流电；DC-DC恒压电源电路20与滤波整流电路10相连，用于将高压直流电转换成低压直流电并供给风扇灯200的三相电机驱动电路60；BUCK恒流电源电路30与滤波整流电路10相连，用于将高压直流电转换成恒流电供给风扇灯200的照明模块70；驱动控制电路40与三相电机驱动电路60相连，用于控制三相电机驱动电路60将低压直流电转换成三相交流电，以驱动风扇灯200的风扇80转动；采样电路50连接于滤波整流电路10和驱动控制电路40之间，用于检测市电交流电并输出上升沿或下降沿信号，从而驱动控制电路40能够检测并识别采样电路50输出的上升沿或下降沿信号，并输出控制信号给三相电机驱动电路60和BUCK恒流电源电路30，以驱动风扇灯200的风扇80转动和调节照明模块70的亮灭。

具体来讲，滤波整流电路10包括与市电交流电相连的保险丝11、第一滤波电路12、与第一滤波电路12相连的桥式整流电路13以及与桥式整流电路13相连的第二滤波电路14。众所周知，市电交流电是通过接地线(PE线)、电源零线(以下简称为N线)和电源火线(以下简称为L线)传输至墙壁开关300，然后经由墙壁开关300来控制风扇灯控制电路100的通断，继而控制风扇灯200工作。保险丝11与L线相连，也被称为电流保险丝，在电流异常升高到一定的高度和热度的时候，保险丝11可以熔断自身切断电流，从而起到保护风扇灯控制电路100安全运行的作用。

本实施例中，桥式整流电路13由二极管D1～D4组成，用于将交流电整流成直流电；第二滤波电路14为由电容C1、电感L及电容C2组成的π型滤波电路，该π型滤波电路的两端分别与桥式整流电路13的两个输出端相连，用于滤除桥式整流电路13输出的直流电中的纹波，使得输出的直流电的纹波系数降低，波形变得更加平滑。

DC-DC恒压电源电路20和BUCK恒流电源电路30均与第二滤波电路14相连，用于接收经过第二滤波电路14后的高压直流电，以供给三相电机驱动电路60和照明模块70。其中，DC-DC恒压电源电路20对应于风扇灯200的风扇80的控制，BUCK恒流电源电路30对应于照明模块70的控制，以下将先对风扇80的转动控制进行描述，然后再对照明模块70的控制进行描述。

如图3所示，为三相电机驱动电路60驱动风扇80转动的电路原理图。从该电路原理图可以看出：本发明的风扇灯200采用无霍尔器件无刷电机和控制器，无霍尔器件无刷电机和控制器在启动时，控制器先输出一个时间极短的脉冲，通过软件算法，确定转子的位置，驱动控制电路40根据检测的位置信息来驱动无霍尔器件无刷电机转动。为了描述方便，以下将直接简称“无霍尔器件无刷电机”为“无刷电机”。

图3中，DC是经由DC-DC恒压电源电路20处理后的低压直流电；电阻R5和电阻R6用于检测低压直流电的电压，检测的电压一般不大于30V，防止因无刷电机的反压导致控制器损坏；驱动控制电路40用于控制开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的通断，以将低压直流电转换成三相交流电来驱动无刷电机转动；无刷电机由软磁材料绕L1、L2、L3三个线圈组成，转子由永磁材料组成，至少有N、S一对极，也可以有二对或以上，可根据需求设计，图3是二对极。

此时，无刷电机的工作原理为：步骤1、驱动控制电路40的引脚AH、BL输出高电平时，AL、BH、CH、CL输出低电平，此时开关管Q1、Q4导通，其它开关管截止，电流从DC电源正极→Q1→L1→L2→Q4→DC电源负极；步骤2、驱动控制电路40的引脚BH、CL输出高电平时，AH、AL、BL、CH输出低电平，此时开关管Q3、Q6导通，其它开关管截止，电流从DC电源正极→Q3→L2→L3→Q6→DC电源负极；步骤3、驱动控制电路40的引脚CH、AL输出高电平时，AH、BH、BL、CL输出低电平，此时开关管Q5、Q2导通，其它开关管截止，电流从DC电源正极→Q5→L3→L1→Q2→DC电源负极。这三种步骤会根据需求按一定的频率循环进行，使得无刷电机能够顺利的转动起来，继而能够驱动风扇80转动。

当风扇80在高速转动时，若墙壁开关300断开，则提供给无刷电机的直流电断开，此时风扇80因惯性原因，一般要15～30秒才能停下来。如果断电后还在高速转动，控制器又重新通电启动，因无法确定转子的位置，如果强行试错启动，会导致无刷电机产生反压，超过电机输入保护电压进入保护状态，导致风扇80必须停下来，才能输出脉冲启动。因此，本发明在DC-DC恒压电源电路20与三相电机驱动电路60之间连接有第一电容C和第一稳压二极管Z1，其中，第一电容C用于滤波，能瞬间提供大电流给三相电机驱动电路60；第一稳压二极管Z1与第一电容C并联，用于在无刷电机产生反压时吸收无刷电机产生的反压，使无刷电机在高速下强行启动时，直流电两端电压不会产生超过电机输入保护电压而进入保护状态，使无刷电机能够正常启动。优选的，第一稳压二极管Z1的稳压值通常选择为27V。

照明模块70与BUCK恒流电源电路30的输出端相连，BUCK恒流电源电路30的输入端与第二滤波电路14的输出端相连，用于将第二滤波电路14输出的高压直流电转换成恒流电，供给照明模块70。BUCK恒流电源电路30的输入端还与驱动控制电路40相连，用于接收驱动控制电路40输出的控制信号，并根据该控制信号控制照明模块70的亮、灭及调光。BUCK恒流电源电路30的具体控制电路可以根据实际情况进行设计，只要能够起到控制照明模块70的亮、灭及调光的效果即可，此处不作限制。

本发明的图2中只列举了驱动控制电路40控制一路BUCK恒流电源电路30的示例，但不代表驱动控制电路40只能控制一路BUCK恒流电源电路30，相反，本发明的驱动控制电路40可以设置多个输出口来控制多路BUCK恒流电源电路30，以实现对多个照明模块70的分别控制和同时控制。

采样电路50连接于滤波整流电路10和驱动控制电路40之间，用于检测市电交流电并输出上升沿或下降沿信号，从而驱动控制电路40能够检测并识别采样电路50输出的上升沿或下降沿信号，并输出控制信号给三相电机驱动电路60和BUCK恒流电源电路30，以驱动风扇80转动和调节照明模块70的亮灭。具体地，采样电路50并联连接在第一滤波电路12和桥式整流电路13之间，且两端分别与L线和N线相连。所述采样电路50包括相互串联的第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2用于采集市电交流电的电压值。

采样电路50还包括与第一电阻R1和第二电阻R2的公共端节点相连的第三电阻R3、与第二电阻R2相连的第二稳压二极管Z2以及在第二稳压二极管Z2和驱动控制电路40之间相互并联连接的第四电阻R4、滤波电容C3及第三稳压二极管Z3。其中，第三电阻R3用于微调第一电阻R1和第二电阻R2的采样电压值，且第一电阻R1和第二电阻R2采集到的电压值经过第二稳压二极管Z2和第四电阻R4的降压、滤波电容C3的滤波以及第三稳压二极管Z3的稳压后输出上升沿信号或下降沿信号给驱动控制电路40。

当采样电路50输出上升沿信号时，表明市电交流电接入、第一滤波电路12通电；当采样电路50输出下降沿信号时，表明市电交流电未接入、第一滤波电路12断电。以下将对采样电路50的工作原理进行描述：当采样电路50输出上升沿信号时，若市电交流电在上半周，即L线通电，此时采样电路50的通电回路有三种，分别是：L→R2→R1→N、L→R2→R3→D4→N、L→R2→Z2→R4//C3//Z3→D4→N；若市电交流电在下半周，即N线通电，此时采样回路50的通电回路也有三种，分别是：N→R1→R2→L、N→R1→R3→D1→L、N→R1→Z2→R4//C3//Z3→D1→L；如此设置，采样电路50只需要由片阻、片容、稳压二极管组成，具有检测快速、稳定可靠、成本低等优点。

风扇灯控制电路100还包括与DC-DC恒压电源电路20的输出端相连的低压电源电路90，该低压电源电路90用于将DC-DC恒压电源电路20输出的低压直流电转换成供电电压VCC供给驱动控制电路40，使驱动控制电路40能够正常工作，从而驱动控制电路40能够根据上升沿信号或下降沿信号来驱动风扇80转动和调节照明模块70的亮、灭、调光。

如图2所示，风扇灯控制电路100还包括与驱动控制电路40相连的蜂鸣器21，该蜂鸣器21配置为能够在驱动控制电路40输出控制信号后发出提示信号给用户，使用户知晓风扇灯控制电路100正处于工作状态。此处所说的“提示信号”可以是发光信号，如灯光闪烁；也可以是语音信号，如：发出语音提示或者发出“滴——”的提示音，可以根据客户的喜好进行设计。

以下将对本发明的风扇灯控制电路100的工作原理进行描述：首先，市电交流电经过保险丝11、第一滤波电路12、桥式整流电路13整流成高压直流电，经过π型滤波电路14滤波后，供给DC-DC恒压电源电路20及BUCK恒流电源电路30。然后，DC-DC恒压电源电路20将高压直流电转换成24V低压直流电供给三相电机驱动电路60，三相电机驱动电路60在驱动控制电路40的控制下，将24V低压直流电转换成三相交流电给无刷电机，驱动风扇80转动，与此同时，24V低压直流电通过低压电源电路90转换成供电电压VCC供给驱动控制电路40。另外，BUCK恒流电源电路30将高压直流电转换成恒流电供给照明模块70，以点亮照明模块70，使得风扇80和照明模块70能够按需启动。

驱动控制电路40是整个控制器的控制中心，其作用主要包括：1、检测和识别采样电路50输出的上升沿信号或下降沿信号，判断市电交流电的断电及通电；2、输出控制信号给蜂鸣器21，使蜂鸣器21按照要求发出提示信号；3、通过AH、AL、BH、BL、CH、CL控制三相电机驱动电路60对风扇80进行开关及调速；4、同时也通过P1口输出控制信号给BUCK恒流电源电路30，以控制照明模块70亮、灭、调光；此外，当具有多路BUCK恒流电源电路30时，也可以输出多个口来控制多路BUCK恒流电源电路30。

如图4所示，本发明的驱动控制电路40还能够根据上升沿信号与下降沿信号之间的时间间隔调节风扇80和照明模块70(简称为灯)的工作状态。举例来讲，风扇灯200具有四种工作状态，分别为“状态一”、“状态二”、“状态三”及“状态四”，其中，在“状态一”下，风扇80高速转动、灯亮；在“状态二”下，风扇80高速转动；在“状态三”下，灯亮；在“状态四”下，风扇80低速转动。当墙壁开关300在“状态一”断电2秒内再上电时，驱动控制电路40检测到上升沿信号与下降沿信号之间的时间间隔小于2秒，则控制风扇灯200进入“状态二”；当墙壁开关300在“状态一”断电2秒后再上电时，驱动控制电路40检测到上升沿信号与下降沿信号之间的时间间隔大于2秒，则控制风扇灯200维持“状态一”不变。

以此类推，驱动控制电路40可以根据上升沿信号与下降沿信号之间的时间间隔控制风扇灯200从“状态一”切换到“状态二”，再从“状态二”切换到“状态三”，接着再从“状态三”切换到“状态四”，最后再从“状态四”切换到“状态一”，以此形成一个闭路循环。当然，“状态一”至“状态四”之间的切换，不限定为顺序切换，也可以根据实际情况设置为直接由“状态一”切换到“状态三”或“状态四”。此外，风扇灯200的工作状态也可以仅设置为其中的任意两种或三种，或者也可以设置为更多种，此处不作限制。

综上所述，本发明的风扇灯控制电路100利用采样电路50对市电交流电进行检测并输出上升沿或下降沿信号，从而驱动控制电路40能够检测并识别到上升沿或下降沿信号，继而输出控制信号给三相电机驱动电路60和BUCK恒流电源电路30，以驱动风扇灯200的风扇80转动和调节照明模块70的亮灭。相较于现有技术，本发明无需遥控器，可直接利用墙壁开关300断电后快速上电来控制风扇灯200，具有控制方便、环保、降低了风扇灯200整机成本的优势，使得产品竞争力更强。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，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精神和范围。

Claims

1.一种风扇灯控制电路，其特征在于，包括：

滤波整流电路(10)，用于将市电交流电转换成高压直流电；

DC-DC恒压电源电路(20)，与所述滤波整流电路(10)相连，用于将高压直流电转换成低压直流电并供给风扇灯(200)的三相电机驱动电路(60)；

BUCK恒流电源电路(30)，与所述滤波整流电路(10)相连，用于将高压直流电转换成恒流电供给风扇灯(200)的照明模块(70)；

驱动控制电路(40)，与所述三相电机驱动电路(60)相连，用于控制所述三相电机驱动电路(60)将低压直流电转换成三相交流电，以驱动风扇灯(200)的风扇(80)转动；以及

采样电路(50)，连接于所述滤波整流电路(10)和所述驱动控制电路(40)之间，用于检测市电交流电并输出上升沿或下降沿信号；

其中，所述驱动控制电路(40)还用于检测并识别所述采样电路(50)输出的上升沿或下降沿信号，并输出控制信号给所述三相电机驱动电路(60)和所述BUCK恒流电源电路(30)，以驱动风扇灯(200)的风扇(80)转动和调节照明模块(70)的亮灭。

2.根据权利要求1所述的风扇灯控制电路，其特征在于：所述DC-DC恒压电源电路(20)与所述三相电机驱动电路(60)之间还连接有第一电容(C)和第一稳压二极管(Z1)，所述第一电容(C)用于滤波，所述第一稳压二极管(Z1)与所述第一电容(C)并联，用于吸收风扇灯(200)的电机产生的反压。

3.根据权利要求1所述的风扇灯控制电路，其特征在于：所述滤波整流电路(10)包括与市电交流电相连的第一滤波电路(12)、与第一滤波电路(12)相连的桥式整流电路(13)以及与桥式整流电路(13)相连的第二滤波电路(14)，所述DC-DC恒压电源电路(20)和所述BUCK恒流电源电路(30)均与所述第二滤波电路(14)相连。

4.根据权利要求3所述的风扇灯控制电路，其特征在于：所述采样电路(50)并联连接在所述第一滤波电路(12)和所述桥式整流电路(13)之间，所述采样电路(50)包括相互串联的第一电阻(R1)和第二电阻(R2)，所述第一电阻(R1)和第二电阻(R2)用于采集市电交流电的电压值。

5.根据权利要求4所述的风扇灯控制电路，其特征在于：所述采样电路(50)还包括与第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的公共端节点相连的第三电阻(R3)，所述第三电阻(R3)用于微调所述第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的采样电压值。

6.根据权利要求4所述的风扇灯控制电路，其特征在于：所述采样电路(50)还包括与第二电阻(R2)相连的第二稳压二极管(Z2)以及在第二稳压二极管(Z2)与驱动控制电路(40)之间相互并联连接的第四电阻(R4)、滤波电容(C3)及第三稳压二极管(Z3)，所述第一电阻(R1)和第二电阻(R2)采集到的电压值经过第二稳压二极管(Z2)和第四电阻(R4)的降压、滤波电容(C3)的滤波以及第三稳压二极管(Z3)的稳压后输出上升沿信号或下降沿信号。

7.根据权利要求6所述的风扇灯控制电路，其特征在于：当市电交流电与所述第一滤波电路(12)接通时，所述采样电路(50)输出上升沿信号；当市电交流电与所述第一滤波电路(12)断开时，所述采样电路(50)输出下降沿信号，所述驱动控制电路(40)配置为根据上升沿信号与下降沿信号之间的时间间隔调节风扇(80)的转速和/或照明模块(70)的亮灭。

8.根据权利要求1所述的风扇灯控制电路，其特征在于：所述风扇灯控制电路(100)还包括与所述DC-DC恒压电源电路(20)的输出端相连的低压电源电路(90)，所述低压电源电路(90)用于将所述DC-DC恒压电源电路(20)输出的低压直流电转换成供电电压供给所述驱动控制电路(40)。

9.根据权利要求1所述的风扇灯控制电路，其特征在于：所述风扇灯控制电路(100)还包括与所述驱动控制电路(40)相连的蜂鸣器(21)，所述蜂鸣器(21)配置为在所述驱动控制电路(40)输出控制信号后发出提示信号。

10.一种风扇灯，其特征在于：所述风扇灯(200)应用权利要求1～9中任一项所述的风扇灯控制电路(100)。