CN204422913U - 一种液晶调光玻璃的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于电控液晶调光领域，提供了一种液晶调光玻璃的驱动电路，所述驱动电路包括整流模块、矩阵模块及中央处理器，所述整流模块的输入端与市电连接，所述整流模块的输出端连接所述矩阵模块的输入端，所述中央处理器的输出端连接所述矩阵模块的控制端，所述整流模块电性连接所述中央处理器。开关电源效率高，发热量小，不用采用风扇强制散热，降低了电源成本。

Description

一种液晶调光玻璃的驱动电路

技术领域

本实用新型属于数字电子技术领域，尤其涉及一种液晶调光玻璃的驱动电路。

背景技术

作为电控液晶调光玻璃其原理是将液晶膜复合进两层玻璃中间，经高温高压胶合后的新型特种光电玻璃产品，由于其中的液晶膜具有在断电状态下雾态（不透明），通电时呈透明态的特点，使得调光玻璃同时具有普通玻璃和电控窗帘的双重特点，随时控制玻璃的透明不透明状态，可以有效地保护隐私。近年来电控液晶调光玻璃由于成本下降，为建筑及设计业界所接受并开始大规模应用, 调光玻璃也开始步入家庭装修应用领域，开始走进千家万户。

传统电控液晶调光玻璃驱动电源是采用50Hz/60Hz的工频变压器电源驱动，如图1所示。220V交流电通过50Hz/60Hz工频变压器变换成60V交流电输出驱动液晶调光玻璃。传统驱动液晶调光玻璃存在以下去缺陷：工频变压器电源效率低耗电量大，增加使用成本；工频变压器电源效率低发热量大，使用中要经常加强制散热风扇，电源硬件投入成本高；工频变压器电源效率低，体积大笨重；工频变压器电源难于实现电控液晶调光玻璃透光度调节，更无法实现透光度无级调节；由于50Hz/60Hz工频变压器直接把输入的220V交流电变换成60V交流电输出因此输入电压发生变化时，输出电压也会变化，无过压保护。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种液晶调光玻璃的驱动电路，旨在解决上述的技术问题。

本实用新型是这样实现的，一种液晶调光玻璃的驱动电路，所述驱动电路包括整流模块、矩阵模块及中央处理器，所述整流模块的输入端与市电连接，所述整流模块的输出端连接所述矩阵模块的输入端，所述中央处理器的输出端连接所述矩阵模块的控制端，所述整流模块电性连接所述中央处理器。

本实用新型的进一步技术方案是：所述矩阵模块为MOS管矩阵模块。

本实用新型的进一步技术方案是：所述MOS管矩阵模块包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q5、三极管Q6、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q7、MOS管Q8、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11及电阻R12，所述MOS管Q3的第4脚分别连接所述电阻R1的一端及三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的基极连接所述电阻R3的一端，所述MOS管Q4的第4脚分别连接所述电阻R6的一端、三极管Q2的集电极及电阻R4的一端，所述MOS管Q4的第5、6、7、8脚并联后与所述MOS管Q3的第5、6、7、8脚并联后合并输出电压给电极A，所述三极管Q2的基极连接所述电阻R5的一端，所述MOS管Q7的第4脚分别连接所述电阻R7的一端及电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端连接所述三极管Q5的集电极，所述三极管Q5的基极连接所述电阻R9的一端，所述MOS管Q8的第4脚分别连接所述电阻R12的一端、三极管Q6的集电极及电阻R10的一端，所述三极管Q6的基极连接所述电阻R11的一端，所述MOS管Q7的第5、6、7、8脚并联后与所述MOS管Q8的第5、6、7、8脚并联后合并输出电压给电极B。

本实用新型的进一步技术方案是：所述中央处理器包括芯片U1、短路保护单元及过流保护单元，所述短路保护单元的输出端连接所述芯片U1的输入端，所述过流保护单元输出端连接所述芯片U1的输入端。

本实用新型的进一步技术方案是：所述短路保护单元包括电阻R13、电阻R14、电阻R15及电阻R16，所述电阻R13的一端分别连接所述芯片U1的第7脚及电阻R14的一端，所述电阻R15的一端分别连接所述芯片U1的第6脚及电阻R16的一端。

本实用新型的进一步技术方案是：所述过流保护单元包括电阻R17及电阻R18，所述MOS管Q4的第1、2、3脚分别连接所述电阻R17的一端及芯片U1的第3脚，所述MOS管Q8的第1、2、3脚分别连接所述电阻R18的一端及芯片U1的第13脚。

本实用新型的进一步技术方案是：所述整流模块包括桥式整流二极管D5、电容C1、电容C2、二极管D1、变压器T1、二极管D2、二极管D3、电容C3、电容C4、芯片U2、芯片U3、光电耦合器N1、电阻R22、三极管Q9、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻23、电容C5及稳压二极管D4，所述桥式整流二极管D5的第2脚连接所述电容C1的负极，所述电容C1的正极、桥式整流二极管D5的第1脚、电容C2的一端及电阻R23的一端分别连接所述变压器T的输入第1接线端，所述电容C2的另一端及电阻R23的另一端分别连接所述二极管D1的阴极，所述二极管D1的阳极分别连接所述变压器T1的输入第2接线端及芯片U3的第3脚，所述变压器T1的输出第6接线端连接二极管D2的阳极，所述二极管D2的阴极分别连接所述电容C3的正极、电阻R20的一端及输出电压，所述电阻R20的另一端经所述电阻R21接地及连接所述三极管Q9的基极，所述变压器T1的输出第4接线端连接所述二极管D3的阳极，所述二极管D3的阴极分别连接所述电容C4的正极、电阻R22的一端、光电耦合器N1的第4脚及芯片U2的第3脚，所述电阻R22的另一端连接所述光电耦合器N1的第2脚，所述光电耦合器N1的第1脚连接所述三极管Q9的集电极，所述三极管Q9的发射极经所述稳压二极管D4接地，所述光电耦合器N1的第4脚连接所述芯片U3的第1脚，所述芯片U2的第1脚连接所述电容C5的正极且输出电压。

本实用新型的进一步技术方案是：所述芯片U2的型号为78L05，所述芯片U3的型号TOP226，所述光电耦合器N1为四端光电耦合器，其型号为PC817。

本实用新型的进一步技术方案是：所述MOS管Q3与所述MOS管Q7的型号为IRF6216。

本实用新型的进一步技术方案是：所述MOS管Q4与所述MOS管Q8的型号为Si4490DY。

本实用新型的有益效果是：输入220V交流电通过开关电源整流稳压输出80V直流。开关电源效率高，发热量小，不用采用风扇强制散热，降低了电源成本；出80V直流不受输入电压的影响，在90V-260V电压输入范围内可以保证输出稳定的80V直流电压。具有良好的过压保护功能；中央处理器控制MOS管矩阵产生80V的方波信号，方波信号的占空比可连续调节，进而实现电控液晶调光玻璃透光率的连续变化；中央处理器实时监控输出信号的电流变化，具有良好的短路保护和过流过压保护。

附图说明

图1是传统的液晶调光玻璃的驱动电路框图；

图2是本实用新型实施例提供的液晶调光玻璃的驱动电路的框图；

图3是本实用新型实施例提供的整流模块的电路原理图

图4是本实用新型实施例提供的矩阵模块和中央处理器的电路原理图；

图5是正常工作时A电极的电压波形；

图6是正常工作时B电极的电压波形；

图7是正常工作时信号Short_A和Short_B电压的波形图；

图8是当A电极和B电极短路时：信号Short_A和Short_B电压的波形图；

图9是限定输出电流为1A时, 电流检测信号Over_A、Over_B的电压波形图；

图10是当输出电流大于1.2A时，电流检测信号Over_A、Over_B的电压波形图；

图11是中央处理器输出AN信号电压波形图；

图12是经三极管Q1反相电平变换后PMOS管Q3 第4脚电压波形图；

图13是中央处理器输出AP信号电压波形图；

图14是三极管Q2反相电平变换后NMOS管Q4第4脚电压波形图；

图15是经Q3和Q4互补推挽后A电极的电压波形图；

图16是中央处理器输出BN信号电压波形图；

图17是经三极管Q5反相电平变换后PMOS管Q7第4脚电压波形图；

图18是中央处理器输出BP信号电压波形图；

图19是三极管Q6反相电平变换后NMOS管Q8第4脚电压波形图；

图20是经Q7和Q8互补推挽后B电极的电压波形图；

图21是A-B的电压波形图；

图22是液晶透光玻璃的100%透光率A-B电压波形图；

图23是液晶透光玻璃的70%透光率A-B电压波形图；

图24是液晶透光玻璃的30%透光率A-B电压波形图。

具体实施方式

图2-24示出了本实用新型提供的液晶调光玻璃的驱动电路，所述驱动电路包括整流模块、矩阵模块及中央处理器，所述整流模块的输入端与市电连接，所述整流模块的输出端连接所述矩阵模块的输入端，所述中央处理器的输出端连接所述矩阵模块的控制端，所述整流模块电性连接所述中央处理器。

所述矩阵模块为MOS管矩阵模块。

所述MOS管矩阵模块包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q5、三极管Q6、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q7、MOS管Q8、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11及电阻R12，所述MOS管Q3的第4脚分别连接所述电阻R1的一端及三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的基极连接所述电阻R3的一端，所述MOS管Q4的第4脚分别连接所述电阻R6的一端、三极管Q2的集电极及电阻R4的一端，所述MOS管Q4的第5、6、7、8脚并联后与所述MOS管Q3的第5、6、7、8脚并联后合并输出电压给电极A，所述三极管Q2的基极连接所述电阻R5的一端，所述MOS管Q7的第4脚分别连接所述电阻R7的一端及电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端连接所述三极管Q5的集电极，所述三极管Q5的基极连接所述电阻R9的一端，所述MOS管Q8的第4脚分别连接所述电阻R12的一端、三极管Q6的集电极及电阻R10的一端，所述三极管Q6的基极连接所述电阻R11的一端，所述MOS管Q7的第5、6、7、8脚并联后与所述MOS管Q8的第5、6、7、8脚并联后合并输出电压给电极B。

所述中央处理器包括芯片U1、短路保护单元及过流保护单元，所述短路保护单元的输出端连接所述芯片U1的输入端，所述过流保护单元输出端连接所述芯片U1的输入端。

所述短路保护单元包括电阻R13、电阻R14、电阻R15及电阻R16，所述电阻R13的一端分别连接所述芯片U1的第7脚及电阻R14的一端，所述电阻R15的一端分别连接所述芯片U1的第6脚及电阻R16的一端。

所述过流保护单元包括电阻R17及电阻R18，所述MOS管Q4的第1、2、3脚分别连接所述电阻R17的一端及芯片U1的第3脚，所述MOS管Q8的第1、2、3脚分别连接所述电阻R18的一端及芯片U1的第13脚。

所述整流模块包括桥式整流二极管D5、电容C1、电容C2、二极管D1、变压器T1、二极管D2、二极管D3、电容C3、电容C4、芯片U2、芯片U3、光电耦合器N1、电阻R22、三极管Q9、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻23、电容C5及稳压二极管D4，所述桥式整流二极管D5的第2脚连接所述电容C1的负极，所述电容C1的正极、桥式整流二极管D5的第1脚、电容C2的一端及电阻R23的一端分别连接所述变压器T的输入第1接线端，所述电容C2的另一端及电阻R23的另一端分别连接所述二极管D1的阴极，所述二极管D1的阳极分别连接所述变压器T1的输入第2接线端及芯片U3的第3脚，所述变压器T1的输出第6接线端连接二极管D2的阳极，所述二极管D2的阴极分别连接所述电容C3的正极、电阻R20的一端及输出电压，所述电阻R20的另一端经所述电阻R21接地及连接所述三极管Q9的基极，所述变压器T1的输出第4接线端连接所述二极管D3的阳极，所述二极管D3的阴极分别连接所述电容C4的正极、电阻R22的一端、光电耦合器N1的第4脚及芯片U2的第3脚，所述电阻R22的另一端连接所述光电耦合器N1的第2脚，所述光电耦合器N1的第1脚连接所述三极管Q9的集电极，所述三极管Q9的发射极经所述稳压二极管D4接地，所述光电耦合器N1的第4脚连接所述芯片U3的第1脚，所述芯片U2的第1脚连接所述电容C5的正极且输出电压。

所述芯片U2的型号为78L05，所述芯片U3的型号TOP226，所述光电耦合器N1为四端光电耦合器，其型号为PC817。

所述MOS管Q3与所述MOS管Q7的型号为IRF6216。所述MOS管Q3、MOS管Q7采用的是PMOS管。

所述MOS管Q4与所述MOS管Q8的型号为Si4490DY。所述MOS管Q4、MOS管Q4采用的是NMOS管。

所述变压器T的第5、3脚接地，所述电容C3的负极接地，电容C4的负极接地，电阻R21的另一端接地，光电耦合器N1的第3脚接地，芯片U3的第2脚接地，桥式整流二极管的第2脚接地，稳压二极管D4的另一端接地，芯片U2的第2脚接地，电容C5的负极接地。

MOS管Q3的第1、2、3脚、电阻R1的另一端、电阻R4的另一端、MOS管Q7的第1、2、3脚、电阻R7的另一端、电阻R10的另一端均连接二极管D2的阴极，三极管Q1的发射极、三极管Q2的发射极、三极管Q5的发射极、三极管Q6的发射极、电阻R6的另一端、电阻R10的另一端、电阻R18的另一端、电阻R17的另一端、电阻R14的另一端、电阻R16的另一端及芯片U1的第14脚均接地。

220V交流经过桥式整流再经TOP226变换产生稳定的80V直流电压，如图2所示。芯片（单片机或MCU) U1，即中央处理器产生四个方波信号AN、AP、BN、BP，其中AN、AP信号经三极管Q1、Q2电平变换后驱动MOS管Q3、Q4后在A电极输出+80V的方波信号。BN、BP信号经Q5、Q6电平变换后驱动MOS管Q7、Q8后在A电极输出+80V的方波信号，如图4所示。

在图4中示出了短路保护电路，图中R13、R14、R15、R16是短路保护检测电路，当A电极和B电极短路时，Short_A和Short_B高电平电压会很快中央处理器检测到Short_A和Short_B高电平电压低于+3V时就关断两电极信号输出，保护电源不损坏。在图4中还示出了过流保护电路，图中R17、R18为过流检测的取样电阻，中央处理器检测到电流检测信号Over_A、Over_B高电平电压值大于1.2A时就会两电极信号输出，保护电源不损坏。

中央处理器输出AN、AP信号经Q1、Q2电平变换分别驱动PMOS管Q3和NMOS管Q4，经Q3和Q4互补推挽产生A电极方波。

中央处理器输出BN、BP信号经Q5、Q6电平变换分别驱动PMOS管Q7和NMOS管Q8，经Q7和Q8互补推挽产生B电极方波。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液晶调光玻璃的驱动电路，其特征在于：所述驱动电路包括整流模块、矩阵模块及中央处理器，所述整流模块的输入端与市电连接，所述整流模块的输出端连接所述矩阵模块的输入端，所述中央处理器的输出端连接所述矩阵模块的控制端，所述整流模块电性连接所述中央处理器。

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述矩阵模块为MOS管矩阵模块。

3.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述MOS管矩阵模块包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q5、三极管Q6、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q7、MOS管Q8、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11及电阻R12，所述MOS管Q3的第4脚分别连接所述电阻R1的一端及三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的基极连接所述电阻R3的一端，所述MOS管Q4的第4脚分别连接所述电阻R6的一端、三极管Q2的集电极及电阻R4的一端，所述MOS管Q4的第5、6、7、8脚并联后与所述MOS管Q3的第5、6、7、8脚并联后合并输出电压给电极A，所述三极管Q2的基极连接所述电阻R5的一端，所述MOS管Q7的第4脚分别连接所述电阻R7的一端及电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端连接所述三极管Q5的集电极，所述三极管Q5的基极连接所述电阻R9的一端，所述MOS管Q8的第4脚分别连接所述电阻R12的一端、三极管Q6的集电极及电阻R10的一端，所述三极管Q6的基极连接所述电阻R11的一端，所述MOS管Q7的第5、6、7、8脚并联后与所述MOS管Q8的第5、6、7、8脚并联后合并输出电压给电极B。

4.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述中央处理器包括芯片U1、短路保护单元及过流保护单元，所述短路保护单元的输出端连接所述芯片U1的输入端，所述过流保护单元输出端连接所述芯片U1的输入端。

5.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述短路保护单元包括电阻R13、电阻R14、电阻R15及电阻R16，所述电阻R13的一端分别连接所述芯片U1的第7脚及电阻R14的一端，所述电阻R15的一端分别连接所述芯片U1的第6脚及电阻R16的一端。

6.根据权利要求5所述的驱动电路，其特征在于，所述过流保护单元包括电阻R17及电阻R18，所述MOS管Q4的第1、2、3脚分别连接所述电阻R17的一端及芯片U1的第3脚，所述MOS管Q8的第1、2、3脚分别连接所述电阻R18的一端及芯片U1的第13脚。

7.根据权利要求6所述的驱动电路，其特征在于，所述整流模块包括桥式整流二极管D5、电容C1、电容C2、二极管D1、变压器T1、二极管D2、二极管D3、电容C3、电容C4、芯片U2、芯片U3、光电耦合器N1、电阻R22、三极管Q9、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻23、电容C5及稳压二极管D4，所述桥式整流二极管D5的第2脚连接所述电容C1的负极，所述电容C1的正极、桥式整流二极管D5的第1脚、电容C2的一端及电阻R23的一端分别连接所述变压器T的输入第1接线端，所述电容C2的另一端及电阻R23的另一端分别连接所述二极管D1的阴极，所述二极管D1的阳极分别连接所述变压器T1的输入第2接线端及芯片U3的第3脚，所述变压器T1的输出第6接线端连接二极管D2的阳极，所述二极管D2的阴极分别连接所述电容C3的正极、电阻R20的一端及输出电压，所述电阻R20的另一端经所述电阻R21接地及连接所述三极管Q9的基极，所述变压器T1的输出第4接线端连接所述二极管D3的阳极，所述二极管D3的阴极分别连接所述电容C4的正极、电阻R22的一端、光电耦合器N1的第4脚及芯片U2的第3脚，所述电阻R22的另一端连接所述光电耦合器N1的第2脚，所述光电耦合器N1的第1脚连接所述三极管Q9的集电极，所述三极管Q9的发射极经所述稳压二极管D4接地，所述光电耦合器N1的第4脚连接所述芯片U3的第1脚，所述芯片U2的第1脚连接所述电容C5的正极且输出电压。

8.根据权利要求7所述的驱动电路，其特征在于，所述芯片U2的型号为78L05，所述芯片U3的型号TOP226，所述光电耦合器N1为四端光电耦合器，其型号为PC817。

9.根据权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，所述MOS管Q3与所述MOS管Q7的型号为IRF6216。

10.根据权利要求9所述的驱动电路，其特征在于，所述MOS管Q4与所述MOS管Q8的型号为Si4490DY。