CN206099744U - 应急照明电源用功率逆变器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于应急电源装置技术领域，提供一种应急照明电源用功率逆变器，包括电池组、控制电路、供电电路、功率隔离变换电路和微控制器，电池组、控制电路、供电电路和微控制器依次连接，控制电路导通时，控制电路将电池组的电池电压传送至供电电路，供电电路将电池电压转换为定值电压，为微控制器进行供电。微控制器设有脉冲宽度调制端，脉冲宽度调制端与功率隔离变换电路连接，电池组还与功率隔离变换电路连接，微控制器向隔离变换电路发送脉冲功率输出模式参数，功率隔离变换电路根据脉冲功率输出模式参数，将电池组的电压转换为不同的工作模式电压。本实用新型应急照明电源用功率逆变器，能够提高应急照明电源与灯具的兼容性，提高可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及应急电源装置技术领域，具体涉及一种应急照明电源用功率逆变器。
背景技术
应急照明电源和灯具配合，即可组成应急照明灯具，在市电正常时，将市电输出至外接的灯具，在应急照明电源监测到市电异常或掉电时，可充电电池通过高频功率变换电路将电压传输至切换输出电路，再供应给外接的灯具，进行照明。
但是，现有应急照明电源的功率输出一般为高频输出或直流。高频输出的传统应急照明电源对负载灯具要求较高，如灯具内部的输入部分一般设有安规X电容或普通桥式整流管，安规X电容易损坏高频输出型的应急照明电源，或应急照明电源易损坏灯具的桥式整流管。直流输出的传统应急照明电源对某些稍特殊的灯具的兼容性又不好，如如某些品牌的无极灯和LED灯具，易出现故障。
如何提高应急照明电源与灯具的兼容性，提高可靠性，是本领域技术人员亟需解决的问题。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种应急照明电源用功率逆变器，能够提高应急照明电源与灯具的兼容性，提高可靠性。
本实用新型提供一种应急照明电源用功率逆变器，包括电池组、控制电路、供电电路、功率隔离变换电路和微控制器，电池组、控制电路、供电电路和微控制器依次连接。
微控制器设有脉冲宽度调制端，脉冲宽度调制端与功率隔离变换电路连接，电池组还与功率隔离变换电路连接，微控制器向隔离变换电路发送脉冲功率输出模式参数，功率隔离变换电路根据脉冲功率输出模式参数，将电池组的电压转换为不同的工作模式电压。
进一步地，本实施例应急照明电源用功率逆变器还包括功率输出模式选择电路，功率输出模式选择电路与微控制器连接。
若功率输出模式选择电路向微控制器发送第一状态信息时，微控制器向功率隔离变换电路发送直流模式工作参数，功率隔离变换电路根据直流模式工作参数，将电池组的电压进行转换为直流工作模式电压，向外输出。
若功率输出模式选择电路向微控制器发送第二状态信息时，微控制器向功率隔离变换电路发送脉动直流模式工作参数，功率隔离变换电路根据脉动直流模式工作参数，将电池组的电压进行转换为脉动直流工作模式电压，向外输出，脉冲功率输出模式参数包括直流模式工作参数和脉动直流模式工作参数。
基于上述任意应急照明电源用功率逆变器实施例，进一步地，功率隔离变换电路包括依次连接的电压转换电路、高频整流电路和滤波电路，电压转换电路包括场效应管和高频变压器，高频变压器包括初级绕组和次级绕组，场效应管的源极与初级绕组的线圈连接，场效应管的漏极与地线连接，场效应管的栅极与脉冲宽度调制端连接,初级绕组包括线圈和与线圈连接的中间抽头，中间抽头与电池组的正极连接，高频变压器的次级绕组与高频整流电路连接。
进一步地，高频变压器的初级绕组还连接漏感吸收电路，漏感吸收电路用于吸收高频变压器的漏感。
进一步地，场效应管包括第一场效应管(Q6)和第二场效应管(Q7)，脉冲宽度调制端包括第一脉冲宽度调制端(PWM1)和第二脉冲宽度调制端(PWM11)，第一场效应管(Q6)的漏极与线圈的第一端连接，第一场效应管(Q6)的源极与地线连接，第一场效应管(Q6)的栅极与第一脉冲宽度调制端(PWM1)连接，第二场效应管(Q7)的漏极与线圈的第二端连接，第二场效应管(Q7)的源极与地线连接，第二场效应管(Q7)的栅极与第二脉冲宽度调制端(PWM11)连接。
进一步地，本实施例应急照明电源用功率逆变器还包括切换电路，切换电路包括继电器、电感线圈和驱动晶体管(Q4)，继电器设有市电输入端、储电输入端和电压输出端，储电输入端与功率隔离变换电路连接，电感线圈的第一端与驱动晶体管(Q4)的集电极连接，驱动晶体管(Q4)的基极通过控制电阻(R6)与微控制器连接，驱动晶体管(Q4)的集电极与地线连接，在驱动晶体管(Q4)未接收微控制器发送的模式输出参数时，市电输入端与电压输出端连通，在驱动晶体管(Q4)接收到微控制器发送的模式输出参数时，驱动晶体管(Q4)驱动电感线圈输出磁感线，使储电输入端与电压输出端连通。
进一步地，电感线圈的第二端与电池组的正极连接。
进一步地，控制电路包括第一电阻(R35)、第二电阻(R34)、第三电阻(R30)、第四电阻(R36)、第一三极管(Q3)和第二三极管(Q8)，第一电阻(R35)的第一端与微控制器连接，第一电阻(R35)的第二端与第一三极管(Q3)的基极连接，第二电阻(R34)的第一端与第一三极管(Q3)的基极连接，第二电阻(R34)的第二端与地线连接，第三电阻(R30)的第一端与第二三极管(Q8)的基极连接，第三电阻(R30)的第二端与电池组的正极连接，第四电阻(R36)的第一端与第二三极管(Q8)的基极连接，第四电阻(R36)的第二端与第一三极管(Q3)的集电极连接，第一三极管(Q3)的基极与微控制器连接，第一三极管(Q3)的发射极与地线连接，第二三极管(Q8)的发射极与电池组的正极连接，二三极管(Q8)的集电极与供电电路连接。
进一步地，供电电路包括二极管(D12)、第五电阻(R3)、稳压二极管(ZD1)、电容(C15)和第三三级管(Q2)，二极管(D12)的正极与第二三极管(Q8)的集电极连接，二极管(D12)的负极与第三三级管(Q2)的集电极连接，第五电阻(R3)的一端与第三三级管(Q2)的集电极连接，另一端与第三三级管(Q2)的基极连接，稳压二极管(ZD1)的负极与第三三级管(Q2)的基极连接，稳压二极管(ZD1)的正极与地线连接，电容(C15)的第一端与第三三级管(Q2)的发射极连接，电容(C15)的第二端与地线连接，第三三级管(Q2)的发射极与微控制器连接。
进一步地，本实施例应急照明电源用功率逆变器还包括电池电池监测电路，电池电压监测电路包括第一电压采样电阻(R37)和第二电压采样电阻(R38)，第一电压采样电阻(R37)的第一端与第二三极管(Q8)的集电极连接，第一电压采样电阻(R37)的第二端与第二电压采样电阻(R38)的第一端，第二电压采样电阻(R38)的第一端与微控制器连接，第二电压采样电阻(R38)的第二端与地线连接。
由上述技术方案可知，本实用新型应急照明电源用功率逆变器，在应急状态下，通过控制电路将电池组的电池电压传输至供电电路，供电电路将电池电压转换为定值电压，如5伏电压，为微控制器供电，保证微控制器在应急状态下能够正常供电。
同时，微控制器向功率隔离变换电路发送脉冲功率输出模式参数，功率隔离变换电路根据脉冲功率输出模式参数，将电池组的电压转换为不同的工作模式电压，如直流电或脉动直流电，以适应不同类型的灯具，提高与灯具的兼容性，有助于延长灯具寿命，提高可靠性，满足不同用户的需求。
因此，本实用新型应急照明电源用功率逆变器，能够提高应急照明电源与灯具的兼容性，提高可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本实用新型所提供的一种应急照明电源用功率逆变器的结构示意图；
图2示出了本实用新型所提供的一个电池组和控制电路连接示意图；
图3示出了本实用新型所提供的一个供电电路的连接示意图；
图4示出了本实用新型所提供的一个功率隔离变换电路连接示意图；
图5示出了本实用新型所提供的一个微控制器的各引脚示意图；
图6示出了本实用新型所提供的一个切换电路的连接示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。
图1示出了本实用新型提供一种应急照明电源用功率逆变器，包括电池组1、控制电路2、供电电路3、功率隔离变换电路4和微控制器5，电池组1、控制电路2、供电电路3和微控制器5依次连接。结合图2，三极管Q3和Q8处于导通状态，控制电路2导通，控制电路2将电池组1的电池电压通过VBAT管脚，传送至供电电路3，结合图3，供电电路3将电池电压转换为定值电压，如5伏电压，为微控制器5进行供电。结合图5，微控制器5设有脉冲宽度调制端，即PWM1和PWM11管脚，结合图4，脉冲宽度调制端与功率隔离变换电路4连接，电池组1还与功率隔离变换电路4连接，微控制器5向隔离变换电路发送脉冲功率输出模式参数，功率隔离变换电路4根据脉冲功率输出模式参数，将电池组1的电压转换为不同的工作模式电压。
由上述技术方案可知，本实施例应急照明电源用功率逆变器，在应急状态下，通过控制电路2将电池组1的电池电压传输至供电电路3，供电电路3将电池电压转换为定值电压，如5伏电压，为微控制器5供电，保证微控制器5在应急状态下能够正常供电。
同时，微控制器5向功率隔离变换电路4发送脉冲功率输出模式参数，功率隔离变换电路4根据脉冲功率输出模式参数，将电池组1的电压转换为不同的工作模式电压，如直流电或脉动直流电，以适应不同类型的灯具，提高与灯具的兼容性，有助于延长灯具寿命，提高可靠性，满足不同用户的需求。
因此，本实施例应急照明电源用功率逆变器，能够提高应急照明电源与灯具的兼容性，提高可靠性。
为了进一步提高与不同类型灯具的兼容性，降低故障频率，本实施例应急照明电源用功率逆变器还能够根据灯具类型，输出不同工作模式的电压，以适应不同的灯具。具体地，本实施例应急照明电源用功率逆变器还包括功率输出模式选择电路，功率输出模式选择电路与微控制器5连接，用于向微控制器5输出第一状态信息和第二状态信息。
若功率输出模式选择电路向微控制器5发送第一状态信息时，微控制器5向功率隔离变换电路4发送直流模式工作参数，功率隔离变换电路4根据直流模式工作参数，将电池组1的电压进行转换为直流工作模式电压，向外输出。
若功率输出模式选择电路向微控制器5发送第二状态信息时，微控制器5向功率隔离变换电路4发送脉动直流模式工作参数，功率隔离变换电路4根据脉动直流模式工作参数，将电池组1的电压进行转换为脉动直流工作模式电压，向外输出，脉冲功率输出模式参数包括直流模式工作参数和脉动直流模式工作参数。用户可以根据灯具类型，通过功率输出模式选择电路向微控制器5发送状态信息，使功率隔离变换电路4将电池组1的电压转换为直流工作模式电压或脉动直流工作模式电压，即可适用于不同类型的灯具，提高兼容性。
为了进一步提高电压转换效率，提高应急照明电源用功率逆变器的可靠性，在功率隔离变换电路方面，结合图4，功率隔离变换电路包括依次连接的电压转换电路、高频整流电路和滤波电路。电压转换电路包括场效应管Q6、Q7和高频变压器T2，高频变压器T2包括初级绕组和次级绕组，场效应管的源极与初级绕组的线圈连接，场效应管的漏极与地线连接，场效应管的栅极与脉冲宽度调制端连接，用于根据脉冲功率输出模式参数切换场效应管的通断状态。初级绕组包括线圈和与线圈连接的中间抽头，中间抽头与电池组1的正极连接，高频变压器的次级绕组与高频整流电路连接。
具体地，关于高频变压器T2的具体连接方式，结合图4，高频变压器T2的初级绕组还连接漏感吸收电路，漏感吸收电路用于吸收高频变压器的漏感，漏感吸收电路包括电阻R33、R45和电容C2、C5，具体连接方式如图4所示，以防止因漏感形成的电压尖峰损伤电路元器件，提高系统可靠性。
具体地，关于场效应管的具体连接方式，结合图4，场效应管包括第一场效应管Q6和第二场效应管Q7，脉冲宽度调制端包括第一脉冲宽度调制端PWM1和第二脉冲宽度调制端PWM11。第一场效应管Q6的漏极与线圈的第一端连接，第一场效应管Q6的源极与地线连接，第一场效应管Q6的栅极与第一脉冲宽度调制端PWM1连接。第二场效应管Q7的漏极与线圈的第二端连接，第二场效应管Q7的源极与地线连接，第二场效应管Q7的栅极与第二脉冲宽度调制端PWM11连接。
具体地，关于高频整流电路和滤波电路的连接方式，结合图4，高频整流电路采用四个二极管实现，具体连接方式如图4所示。滤波电路采用电容和电阻实现，具体连接方式如图4所示。滤波电路将处理之后的不同工作模式的电压通过OUT+管脚，向外输出，以便向用户提供稳定的工作模式电压。
为了进一步提高应急供电模式的输出效率，更好地实现正常市电与应急状态有效切换，本实施例应急照明电源用功率逆变器还包括切换电路，结合图6，图6示出了一种切换电路的实现方式。切换电路包括继电器K1B、电感线圈K1A和驱动晶体管Q4，继电器设有市电输入端L1、储电输入端OUT+和电压输出端OUT，储电输入端OUT+与功率隔离变换电路4连接，电感线圈的第一端与驱动晶体管Q4的集电极连接，驱动晶体管Q4的基极通过电阻R6与微控制器连接，连接于微控制器的TMS管脚，驱动晶体管Q4的集电极与地线连接。
在驱动晶体管Q4未接收微控制器5发送的模式输出参数时，市电输入端L1与电压输出端OUT连通，在驱动晶体管Q4接收到微控制器5发送的模式输出参数时，驱动晶体管Q4驱动电感线圈K1A输出磁感线，使储电输入端OUT+与电压输出端OUT连通。并且，电感线圈K1A的第二端与电池组的正极BAT+连接。在市电正常时，该切换电路即可将市电进行输出，在应急状态下，该切换电路即可通过继电器K1B，将储电输入端OUT+与电压输出端OUT连通，以输出不同工作模式电压，本实施例应急照明电源用功率逆变器以为用户提供市电正常和市电异常两种使用功能，方便用户使用。
为了确保电池供电的可靠性和转换效率，具体地，在控制电路方面，结合图2，图2示出了一种控制电路的实现方式，控制电路包括第一电阻R35、第二电阻R34、第三电阻R30、第四电阻R36、第一三极管Q3和第二三极管Q8，第一电阻R35的第一端与微控制器5连接，连接于微控制器5的P0.1管教，第一电阻R35的第二端与第一三极管Q3的基极连接，第二电阻R34的第一端与第一三极管Q3的基极连接，第二电阻R34的第二端与地线连接，第三电阻R30的第一端与第二三极管Q8的基极连接，第三电阻R30的第二端与电池组1的正极连接，第四电阻R36的第一端与第二三极管Q8的基极连接，第四电阻R36的第二端与第一三极管Q3的集电极连接，第一三级管Q3的基极与微控制器5连接，连接于微控制器5的AN4管脚，第一三级管Q3的发射极与地线连接，第二三级管Q8的发射极与电池组1的正极连接，第二三级管Q8的集电极与供电电路3连接。
微控制器5通过管脚P0.1向该控制电路2发送控制参数，控制该电路的导通与截止状态，第一三极管Q3根据控制参数处于导通状态时，第二三极管Q8也处于导通状态，实现控制电路2连通，将电池组1的电池电压进行输出。
同时，微控制器5通过管脚AN4还能够监测第一三极管Q3的基极与集电极之间的电压，进而实现对温度监控。防止温度过高，对该应急照明电源用功率逆变器形成过热保护，提高产品可靠性。
并且，本实施例应急照明电源用功率逆变器还包括电池电池监测电路，结合图2，电池电压监测电路包括第一电压采样电阻R37和第二电压采样电阻R38，第一电压采样电阻R37的第一端与第二三极管Q8的集电极连接，第一电压采样电阻R37的第二端与第二电压采样电阻R38的第一端，第二电压采样电阻R38的第一端与微控制器5连接，连接于微控制器5的AN0管脚，第二电压采样电阻R38的第二端与地线连接。在控制电路2处于导通状态时，微控制器5可以通过管脚AN0实时监测电池组1的电池电压，方便微控制器5对电池组1进行管理，有助于延长电池组1的使用寿命。
具体地，在供电电路3方面，结合图3，供电电路3包括二极管D12、电阻R3、稳压二极管ZD1、电容C15和三级管Q2，二极管D12的正极与第二三级管的集电极连接，二极管D12的负极与三级管Q2的集电极连接，电阻R3的一端与三级管Q2的集电极连接，另一端与三级管Q2的基极连接，稳压二极管ZD1的负极与三级管Q2的基极连接，稳压二极管ZD1的正极与地线连接，电容C15的第一端与三级管Q2的发射极连接，电容C15的第二端与地线连接，三级管Q2的发射极与微控制器5连接，为微控制器5提供5伏电压。通过该供电电路3能够将电池电压有效转换为5伏电压，以保证微控制器5正常工作。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种应急照明电源用功率逆变器，其特征在于，包括：
电池组、控制电路、供电电路、功率隔离变换电路和微控制器，
所述电池组、所述控制电路、所述供电电路和所述微控制器依次连接，所述微控制器设有脉冲宽度调制端，所述脉冲宽度调制端与所述功率隔离变换电路连接，所述电池组还与所述功率隔离变换电路连接，所述微控制器向所述隔离变换电路发送脉冲功率输出模式参数，所述功率隔离变换电路根据所述脉冲功率输出模式参数，将所述电池组的电压转换为不同的工作模式电压。
2.根据权利要求1所述应急照明电源用功率逆变器，其特征在于，还包括：功率输出模式选择电路，与所述微控制器连接。
3.根据权利要求1或2所述应急照明电源用功率逆变器，其特征在于，所述功率隔离变换电路包括依次连接的电压转换电路、高频整流电路和滤波电路，
所述电压转换电路包括场效应管和高频变压器，所述高频变压器包括初级绕组和次级绕组，
所述场效应管的源极与所述初级绕组的线圈连接，所述场效应管的漏极与地线连接，所述场效应管的栅极与所述脉冲宽度调制端连接，
所述初级绕组包括所述线圈和与所述线圈连接的中间抽头，所述中间抽头与所述电池组的正极连接，
所述高频变压器的次级绕组与所述高频整流电路连接。
4.根据权利要求3所述应急照明电源用功率逆变器，其特征在于，所述高频变压器的初级绕组还连接漏感吸收电路，所述漏感吸收电路用于吸收所述高频变压器的漏感。
5.根据权利要求3所述应急照明电源用功率逆变器，其特征在于，所述场效应管包括第一场效应管(Q6)和第二场效应管(Q7)，所述脉冲宽度调制端包括第一脉冲宽度调制端(PWM1)和第二脉冲宽度调制端(PWM11)，
所述第一场效应管(Q6)的漏极与所述线圈的第一端连接，所述第一场效应管(Q6)的源极与地线连接，所述第一场效应管(Q6)的栅极与所述第一脉冲宽度调制端(PWM1)连接，
所述第二场效应管(Q7)的漏极与所述线圈的第二端连接，所述第二场效应管(Q7)的源极与地线连接，所述第二场效应管(Q7)的栅极与所述第二脉冲宽度调制端(PWM11)连接。
6.根据权利要求1所述应急照明电源用功率逆变器，其特征在于，还包括：切换电路，所述切换电路包括继电器、电感线圈和驱动晶体管(Q4)，
所述继电器设有市电输入端、储电输入端和电压输出端，所述储电输入端与所述功率隔离变换电路连接，
所述电感线圈的第一端与所述驱动晶体管(Q4)的集电极连接，
所述驱动晶体管(Q4)的基极通过控制电阻(R6)与所述微控制器连接，所述驱动晶体管(Q4)的集电极与地线连接，
在所述驱动晶体管(Q4)未接收所述微控制器发送的模式输出参数时，所述市电输入端与所述电压输出端连通，
在所述驱动晶体管(Q4)接收到所述微控制器发送的模式输出参数时，所述驱动晶体管(Q4)驱动所述电感线圈输出磁感线，使所述储电输入端与所述电压输出端连通。
7.根据权利要求6所述应急照明电源用功率逆变器，其特征在于，所述电感线圈的第二端与所述电池组的正极连接。
8.根据权利要求1所述应急照明电源用功率逆变器，其特征在于，所述控制电路包括第一电阻(R35)、第二电阻(R34)、第三电阻(R30)、第四电阻(R36)、第一三极管(Q3)和第二三极管(Q8)，
所述第一电阻(R35)的第一端与所述微控制器连接，所述第一电阻(R35)的第二端与所述第一三极管(Q3)的基极连接，
所述第二电阻(R34)的第一端与所述第一三极管(Q3)的基极连接，所述第二电阻(R34)的第二端与地线连接，
所述第三电阻(R30)的第一端与所述第二三极管(Q8)的基极连接，所述第三电阻(R30)的第二端与所述电池组的正极连接，
所述第四电阻(R36)的第一端与所述第二三极管(Q8)的基极连接，所述第四电阻(R36)的第二端与所述第一三极管(Q3)的集电极连接，
所述第一三极管(Q3)的基极与所述微控制器连接，所述第一三极管(Q3)的发射极与地线连接，
所述第二三极管(Q8)的发射极与所述电池组的正极连接，所述二三极管(Q8)的集电极与所述供电电路连接。
9.根据权利要求8所述应急照明电源用功率逆变器，其特征在于，
所述供电电路包括二极管(D12)、第五电阻(R3)、稳压二极管(ZD1)、电容(C15)和第三三级管(Q2)，
所述二极管(D12)的正极与所述第二三极管(Q8)的集电极连接，所述二极管(D12)的负极与所述第三三级管(Q2)的集电极连接，
所述第五电阻(R3)的一端与所述第三三级管(Q2)的集电极连接，另一端与所述第三三级管(Q2)的基极连接，
所述稳压二极管(ZD1)的负极与所述第三三级管(Q2)的基极连接，所述稳压二极管(ZD1)的正极与地线连接，
所述电容(C15)的第一端与所述第三三级管(Q2)的发射极连接，所述电容(C15)的第二端与所述地线连接，
所述第三三级管(Q2)的发射极与所述微控制器连接。
10.根据权利要求8所述应急照明电源用功率逆变器，其特征在于，还包括：电池电池监测电路，所述电池电压监测电路包括第一电压采样电阻(R37)和第二电压采样电阻(R38)，
所述第一电压采样电阻(R37)的第一端与所述第二三极管(Q8)的集电极连接，所述第一电压采样电阻(R37)的第二端与所述第二电压采样电阻(R38)的第一端，
所述第二电压采样电阻(R38)的第一端与所述微控制器连接，所述第二电压采样电阻(R38)的第二端与地线连接。
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