CN205812472U - 一种采用单火线供电模式的射频调光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用单火线供电模式的射频调光器，包括单片机、供电模块，以及均与单片机相交互的驱动电路和射频模块；单片机的信号输入端还与过零检测电路的信号输出端相连；火线的漏电流接供电模块的输入端，供电模块的+10V直流输出端接驱动电路，+3.3V直流输出端分别接单片机和射频模块。本实用新型采用单火线供电，控制电路的供电部分直接从火线供给，无需零线，便可维持单片机以及无线接收模块的正常工作。同时，采用868MHz射频信号来实现操控，具有操控距离远，能穿越障碍物，抗干扰能力强的优点，一机可配对多支遥控，实际操控方式灵活多变。

Description

一种采用单火线供电模式的射频调光器

技术领域

本实用新型属于调光控制电路技术领域，涉及一种射频调光器，尤其是一种采用单火线供电模式的射频调光器。

背景技术

调光单片机广泛的应用在各个领域，市场上最常见的调光器多数是采用相控调光操作，且现有支持单火线供电。相控调光单片机是按照亮度的要求以不同的相位角对电源的正弦电压波进行切割，从而改变输出电压的有效值以调节灯具的亮度。按照切割的方法又可分为前沿相控调光以及后沿相控调光，前沿相控调光采用的调节器件为可控硅，后沿相控调光都采用IGBT晶体管。而不管前沿相控还是后沿相控，切割正弦波后就会通过电路产生高次谐波，这种高次谐波将会干扰和影响电源系统或影响其他的电子设备的工作。

目前市面上的多数调光产品均是采用电位器调节的方式进行调光操作，虽调光精确，但在某些场合还是多有不便。而采用红外遥控的方式进行调光，遥控器与调光器必须直线相对，中间不能有任何遮挡物，调光方式也是依然不能满足灵活多变的要求。缺乏支持单火线供电方式更是让调光器难以快速普及并替换传统的开关盒。并且在针对大功率灯具时，缺乏有利的功率限制保护措施，在过流的情况下容易将可控硅或者IGBT晶体管烧毁，导致电路工作瘫痪。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种采用单火线供电模式的射频调光器，

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种采用单火线供电模式的射频调光器，包括单片机、供电模块，以及均与单片机相交互的驱动电路和射频模块；单片机的信号输入端还与过零检测电路的信号输出端相连；火线的漏电流接供电模块的输入端，供电模块的+10V直流输出端接驱动电路，+3.3V直流输出端分别接单片机和射频模块。

本实用新型进一步的改进在于：

所述调光电路上还连接有取样电路，取样电路的输出端与单片机相连，取样电路的电源输入端接供电模块的+3.3V直流输出端。

所述单片机采用STMBL152C单片机，射频模块采用SI4432-M1模块，SI4432-M1模块的SDO、SDI、SCK、IRQ、SDN以及CS端口均与STMBL152C单片机的I/O接口挂接。

所述供电模块报交直流转换器和稳压器，交直流转换器的输入端接火线漏电流，输出端经电感L1接稳压器的输入端，稳压器的Vin为+10V直流输出端，Vout为+3.3V输出端。

所述过零检测电路电阻R15、电阻R16和二极管D2，火线端交流电流通过双向触发二极管D6后，接串联的等值电阻R15和电阻R16的一侧，电阻R16的另一侧分别接二极管D2的阳极、电容C18的一侧以及单片机的信号输入端；二极管D2的阴极接供电模块的+3.3V直流输出端，电容C18的另一侧接地。

所述调光电路包括两个IGBT晶体管Q1和IGBT晶体管Q4；IGBT晶体管Q1和IGBT晶体管Q4的门极分别通过电阻R31和电阻R32与驱动电路相连，集电极分别接火线AO-L和火线AI-L，发射极分别通过电阻R1和电阻R2接地。

所述驱动电路包括驱动芯片TC4426，驱动芯片TC4426的VDD接供电模块的+10V直流输出端，IGBT晶体管Q1的门极通过电阻R31接驱动芯片TC4426的引脚OUTB，IGBT晶体管Q4的门极通过电阻R32接驱动芯片TC4426的引脚OUTA；驱动芯片TC4426的引脚INB和引脚INA将信号OUT输出值单片机对应的输入端。

所述取样电路包括运放U5、运放U2以及，运放U5和运放U2的正向输入端分别与IGBT晶体管Q1和IGBT晶体管Q2的发射极相连，反向输出端分别通过电阻R24和电阻R26接地；运放U5的输出端分两路，一路接肖特基二极管D9的第一阳极；另一路接电阻R23的一端，电阻R23的另一端接运放U5的反相输入端；运放U2的输出端分三路，第一路接肖特基二极管D9的第二阳极；第二路接电阻R25的一端，电阻R25的另一端接运放U2的反相输入端；第三路接电阻R34的一端，电阻R34的另一端分为两路，一路通过电容C14接地，另一路接单片机的信号输入端；肖特基二极管D9的阴极接电阻R30的一端，电阻R30的另一端分为三路，第一路桶电阻R28接地，第二路接三极管Q5的基极，第三路接三极管Q6的基极；三极管Q5和三极管Q6的发射极均接地，集电极分别接IGBT晶体管Q1和IGBT晶体管Q4的门极。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型采用单火线供电，控制电路的供电部分直接从火线供给，无需零线，便可维持单片机以及无线接收模块的正常工作。同时，采用868MHz射频信号来实现操控，具有操控距离远，能穿越障碍物，抗干扰能力强的优点，一机可配对多支遥控，实际操控方式灵活多变。本实用新型由单片机直接发送信号控制IGBT晶体管对电源正弦波进行切割，采用前沿相控，调光精确，干扰较小，待机功耗低，经久耐用。本实用新型具有功率限制保护功能，侦测到功率超出预定值时自动切断电路。本实用新型的工作电压幅度大AC 60-260V均可工作正常同时，能够接入翘板开关实现双模式控制；最后，本实用新型无线收发中继功能开启后可以自动为遥控范围内的同类产品协调通信，增加遥控距离。

附图说明

图1为本实用新型的模块结构示意图；

图2为本实用新型单片机的结构示意图；

图3为本实用新型整体电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1，本实用新型包括单片机、供电模块，以及均与单片机相交互的驱动电路和射频模块；单片机的信号输入端还与过零检测电路的信号输出端相连；火线的漏电流接供电模块的输入端，供电模块的+10V直流输出端接驱动电路，+3.3V直流输出端分别接单片机和射频模块。调光电路上还连接有取样电路，取样电路的输出端与单片机相连，取样电路的电源输入端接供电模块的+3.3V直流输出端。

如图2所示，单片机采用STMBL152C单片机，射频模块采用SI4432-M1模块，SI4432-M1模块的SDO、SDI、SCK、IRQ、SDN以及CS端口均与STMBL152C单片机的I/O接口挂接。SI4432-M1模块的工作频率为868MHz，该频段使用设备相对较少，干扰也少，相对与其他频段更加可靠，该模块的SDO,SDI,SCK,以及IRQ,SDN和CS端口直接与单片机的I/O挂接，通过程序进行信号的接收或者发射。电路构架十分精简。

如图3所示，供电模块报交直流转换器和稳压器，交直流转换器的输入端接火线漏电流，输出端经电感L1接稳压器的输入端，稳压器的Vin为+10V直流输出端，Vout为+3.3V输出端。由于是采用单火线供电，供电方式与常规的供电方式不同。在安装好灯具的前提下，交流电正半周的电流走向顺序为：火线输入二极管D7、电阻R3二极管D1以及电容C1，然后经过参考地，再由电阻R1与IGBT晶体管Q1流经火线输出灯泡至零线；负半周的电流走向顺序为：灯具至二极管D8，然后由电阻R3、二极管D1、电容C1经参考地，再从电阻R2、IGBT晶体管Q4至火线输入接口流走。因此，在灯具没有点亮的前提下，该电源系统也依然能够通过灯具本体的漏电流进行供电，维持整个系统的供电正常。在滤波电容C1时刻有经受充电的情况下，后端的由LNK304N组成的开关电源电路即可正常运作。该电路产生的10V电压为驱动芯片TC4426提供电源，同时经过BL1117稳压器稳压为3.3V的电压为系统中的运放，单片机以及射频模块提供有效稳定的供电。

如图3所示，过零检测电路电阻R15、电阻R16和二极管D2，火线端交流电流通过双向触发二极管D6后，接串联的等值电阻R15和电阻R16的一侧，电阻R16的另一侧分别接二极管D2的阳极、电容C18的一侧以及单片机的信号输入端；二极管D2的阴极接供电模块的+3.3V直流输出端，电容C18的另一侧接地。

过零检测信号是火线端交流电流通过D6进行整流后经由等值串联电阻R8,R9限流，在3.3V反接1N4148下，产生的100Hz信号经ZERO口输入给单片机，交流电无论在正负半周，每经过一次零点时均给单片机发送一个信号。根据调光需求值的不同，单片机在输出端口OUT端有规律的提供高电平脉冲经驱动IC对Q1及Q4两晶体管做快速的开关动作，以达到切割正弦波的有效波形，改变提供电能的有效值。

如图3所示，调光电路包括两个IGBT晶体管Q1和IGBT晶体管Q4；IGBT晶体管Q1和IGBT晶体管Q4的门极分别通过电阻R31和电阻R32与驱动电路相连，集电极分别接火线AO-L和火线AI-L，发射极分别通过电阻R1和电阻R2接地。驱动电路包括驱动芯片TC4426，驱动芯片TC4426的VDD接供电模块的+10V直流输出端，IGBT晶体管Q1的门极通过电阻R31接驱动芯片TC4426的引脚OUTB，IGBT晶体管Q4的门极通过电阻R32接驱动芯片TC4426的引脚OUTA；驱动芯片TC4426的引脚INB和引脚INA将信号OUT输出值单片机对应的输入端。

如图3所示，取样电路包括运放U5、运放U2以及，运放U5和运放U2的正向输入端分别与IGBT晶体管Q1和IGBT晶体管Q2的发射极相连，反向输出端分别通过电阻R24和电阻R26接地；运放U5的输出端分两路，一路接肖特基二极管D9的第一阳极；另一路接电阻R23的一端，电阻R23的另一端接运放U5的反相输入端；运放U2的输出端分三路，第一路接肖特基二极管D9的第二阳极；第二路接电阻R25的一端，电阻R25的另一端接运放U2的反相输入端；第三路接电阻R34的一端，电阻R34的另一端分为两路，一路通过电容C14接地，另一路接单片机的信号输入端；肖特基二极管D9的阴极接电阻R30的一端，电阻R30的另一端分为三路，第一路桶电阻R28接地，第二路接三极管Q5的基极，第三路接三极管Q6的基极；三极管Q5和三极管Q6的发射极均接地，集电极分别接IGBT晶体管Q1和IGBT晶体管Q4的门极。

取样电路的主要功能是在于检测通过电流的大小，时时侦测流经IGBT晶体管Q1和IGBT晶体管Q4的电流，以做到保护这两颗作为整个系统正常工作的主要核心器件不会因为过流烧毁等情况发生。此电路分别在IGBT晶体管Q1和IGBT晶体管Q4的回路中串联高精度的微值电阻0.05欧的电阻R1和电阻R2。正半周电阻R1端的分压经过运放U5的放大后经肖特基二极管D9反馈到回路中控制三极管Q5和三极管Q6的开关，由图中可以明显看出，三极管Q5和三极管Q6导通则IGBT晶体管Q1和IGBT晶体管Q4截止，电流自动切断。该电路为对称式设计，分别侦测正负半周的反馈值，并有输出一路给单片机的ADC1脚，方便单片机对其值进行实时采样。

本实用新型的原理：

本实用新型为单线制供电模式，按键射频遥控实现无极调光，并且采用单片机控制对IGBT晶体管进行前沿相控调光，无闪烁无噪声。一定程度上减小了对电网产生的EMI干扰。本实施例中供电模块采用的是以LNK304为主控IC组建的开关电源电路。外围电路简单元件少并且输出稳定，单片机供电采用BL1117稳压IC实现3.3V的电压输出，以实现单片机及射频模块供电正常。无线电路采用的是SI4432-M1射频模块，其兼备发送与接收的功能，在必要的时候可以做为中继器使用，使多个调光器相互串联协调通信，大幅度增大遥控的距离。相控电路采用了两颗SPB20N60C的IGBT晶体管分别控制正相和反相波形的切割。根据过零检测电路提供的参考时间点，单片机提供准确的输出时序波形控制晶体管开关实现前沿相控调光。对比市面上的后沿调光，该电路的调光方式可以一定程度上减小切割正弦波所产生的高次谐波，以减小对电源网络的污染。取样及过流检测保护电路通过检测采样电阻产生的分压经过运放放大后反馈至晶体管的控制脚，当电流时能迅速切断晶体管的输入，使得电路即时切断照明线路，防止烧毁晶体管。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种采用单火线供电模式的射频调光器，其特征在于，包括单片机、供电模块，以及均与单片机相交互的驱动电路和射频模块；单片机的信号输入端还与过零检测电路的信号输出端相连；火线的漏电流接供电模块的输入端，供电模块的+10V直流输出端接驱动电路，+3.3V直流输出端分别接单片机和射频模块。

2.根据权利要求1所述的采用单火线供电模式的射频调光器，其特征在于，所述调光电路上还连接有取样电路，取样电路的输出端与单片机相连，取样电路的电源输入端接供电模块的+3.3V直流输出端。

3.根据权利要求1或2所述的采用单火线供电模式的射频调光器，其特征在于，所述单片机采用STMBL152C单片机，射频模块采用SI4432-M1模块，SI4432-M1模块的SDO、SDI、SCK、IRQ、SDN以及CS端口均与STMBL152C单片机的I/O接口挂接。

4.根据权利要求1或2所述的采用单火线供电模式的射频调光器，其特征在于，所述供电模块报交直流转换器和稳压器，交直流转换器的输入端接火线漏电流，输出端经电感L1接稳压器的输入端，稳压器的Vin为+10V直流输出端，Vout为+3.3V输出端。

5.根据权利要求1或2所述的采用单火线供电模式的射频调光器，其特征在于，所述过零检测电路电阻R15、电阻R16和二极管D2，火线端交流电流通过双向触发二极管D6后，接串联的等值电阻R15和电阻R16的一侧，电阻R16的另一侧分别接二极管D2的阳极、电容C18的一侧以及单片机的信号输入端；二极管D2的阴极接供电模块的+3.3V直流输出端，电容C18的另一侧接地。

6.根据权利要求1或2所述的采用单火线供电模式的射频调光器，其特征在于，所述调光电路包括两个IGBT晶体管Q1和IGBT晶体管Q4；IGBT晶体管Q1和IGBT晶体管Q4的门极分别通过电阻R31和电阻R32与驱动电路相连，集电极分别接火线AO-L和火线AI-L，发射极分别通过电阻R1和电阻R2接地。

7.根据权利要求5所述的采用单火线供电模式的射频调光器，其特征在于，所述驱动电路包括驱动芯片TC4426，驱动芯片TC4426的VDD接供电模块的+10V直流输出端，IGBT晶体管Q1的门极通过电阻R31接驱动芯片TC4426的引脚OUTB，IGBT晶体管Q4的门极通过电阻R32接驱动芯片TC4426的引脚OUTA；驱动芯片TC4426的引脚INB和引脚INA将信号OUT输出值单片机对应的输入端。

8.根据权利要求5所述的采用单火线供电模式的射频调光器，其特征在于，所述取样电路包括运放U5、运放U2以及，运放U5和运放U2的正向输入端分别与IGBT晶体管Q1和IGBT晶体管Q2的发射极相连，反向输出端分别通过电阻R24和电阻R26接地；运放U5的输出端分两路，一路接肖特基二极管D9的第一阳极；另一路接电阻R23的一端，电阻R23的另一端接运放U5的反相输入端；运放U2的输出端分三路，第一路接肖特基二极管D9的第二阳极；第二路接电阻R25的一端，电阻R25的另一端接运放U2的反相输入端；第三路接电阻R34的一端，电阻R34的另一端分为两路，一路通过电容C14接地，另一路接单片机的信号输入端；肖特基二极管D9的阴极接电阻R30的一端，电阻R30的另一端分为三路，第一路桶电阻R28接地，第二路接三极管Q5的基极，第三路接三极管Q6的基极；三极管Q5和三极管Q6的发射极均接地，集电极分别接IGBT晶体管Q1和IGBT晶体管Q4的门极。