CN206650872U - 智能调光电源电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了智能调光电源电路，包括电源驱动模块、用于接收外部的控制信号的控制信号接收模块、与控制信号接收模块电性连接以接收控制信号并调制成PWM调光信号单片机调光模块以及分别与单片机调光模块、外部LED负载电性连接以接收PWM调光信号并驱动LED负载运作Buck‑Boost电路，本设计采用了Buck‑Boost电路，Buck‑Boost电路既可升压也可降压，与反激式电路比较有更广的输出，更加适用于PWM调光电路，并且采用非隔离式变压绕组，减少了次级线圈，节省了占用的空间，并且增加了输出线圈的耦合度，从而又再次提高了效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及照明开关电源电路，特别是一种智能调光电源电路。
背景技术
能源在社会现代化方面起着关键作用，在电力电子技术中采用灵活的功率变换方式,使得能源利用效率更高、性能更稳定,而开关电源是电力电子技术中占有很大比重的一个重要方面。 开关电源运用功率变换器进行电能变换,经过变换电能,可以满足各种用电要求。由于其高效节能可带来巨大经济效益,因而引起社会各方面的重视而得到迅速推广。而照明作为社会现代化的重要组成部分，开关电源也得到了大范围的应用。
由于led灯供电电压小，耗能低、体积小、稳定性高、环保等特点广泛应用于照明行业，所以现在多数照明灯光电路为小功率电路。因此，现在在照明灯光领域常采用隔离反激式电源。
如图1所示，此结构为隔离反激式电源的拓扑图，其中，隔离反激式电源工作过程如下：当S开通后，VD处于截止状态，N1绕组的电流呈线性增长，电感储能增加；当S关断后，N1绕组的电流被切断，VD处于正向导通状态，变压器中的磁场能量通过绕组N2向输出端释放。
因为实际上变压器绕组T1’电阻不为零且实际上变压器交变磁通在铁芯中会产生涡流损耗和磁滞损耗，所以隔离反激式电源效率只能达到85%左右。因为隔离反激式电源输入与输出在电气结构上相互独立，要达到很高的输出电压，反激式开关电源的隔离变压器输出绕组需要比较多的匝数，变压器体积将大大增加，而隔离反激式电源有效率低、体积大的问题，电源效率一般只有85%，应用在灯具上时，会影响到灯具的实用性和美观性。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种智能调光电源电路。
本实用新型采用的技术方案是：
智能调光电源电路，包括，
控制信号接收模块，用于接收外部的控制信号；
单片机调光模块，与控制信号接收模块电性连接以接收控制信号并调制成PWM调光信号；
Buck-Boost电路，分别与单片机调光模块、外部LED负载电性连接以接收PWM调光信号并驱动LED负载运作；
电源驱动模块，对外部接入的交流电整流、稳压成直流电以分别为单片机调光模块、Buck-Boost电路供电。
所述控制信号接收模块包括信号接收端以及光电耦合器OPT1，该光电耦合器OPT1的发光源与信号接收端电性连接并且光电耦合器OPT1的受光器与单片机调光模块电性连接以将信号接收端接收的控制信号通过光电耦合器OPT1输入到单片机调光模块。
控制信号接收模块还包括NPN型的三极管Q1、NPN型的三极管Q2、电阻R3、电阻R4、电阻R5，信号接收端与三极管Q1的基极电性连接，三极管Q1的集电极与电阻R5的一端、三极管Q2的基极、电阻R4的一端电性连接，三极管Q1的发射极、三极管Q2的发射极以及电阻R5的另一端接地，三极管Q2的集电极与光电耦合器OPT1发光源的阴极电性连接，光电耦合器OPT1发光源的阳极与电阻R4的另一端、电阻R3的一端电性连接，电阻R3的另一端与电源驱动模块电性连接。
所述单片机调光模块包括单片机以及N沟道的场效应管MOS1，该单片机的输入端与控制信号接收模块电性连接由电源驱动模块供电，该单片机的输出端与场效应管MOS1的栅极电性连接，场效应管MOS1的漏极与Buck-Boost电路电性连接并且场效应管MOS1的源极接地。
所述Buck-Boost电路包括非隔离式的变压绕组T1、电容C10、二极管D5、双电感绕组L3，变压绕组T1的一端与电源驱动模块的正极、双电感绕组L3一侧的一端电性连接，变压绕组T1的另一端与电容C10的一端、二极管D5的阳极、场效应管MOS1的漏极电性连接，二极管D5的阴极与电容C10的另一端、双电感绕组L3另一侧的一端电性连接，双电感绕组L3一侧的另一端与LED负载的负极电性连接，双电感绕组L3另一侧的另一端与LED负载的正极电性连接。
所述Buck-Boost电路包括非隔离式的变压绕组T1、电容C10、二极管D5、双电感绕组L3，该变压绕组T1上设置有中心抽头，变压绕组T1的一端与电源驱动模块的正极、双电感绕组L3一侧的一端电性连接，变压绕组T1的另一端与场效应管MOS1的漏极电性连接，中心抽头与电容C10的一端、二极管D5的阳极电性连接，二极管D5的阴极与电容C10的另一端、双电感绕组L3另一侧的一端电性连接，双电感绕组L3一侧的另一端与LED负载的负极电性连接，双电感绕组L3另一侧的另一端与LED负载的正极电性连接。
所述电源驱动模块包括电源输入电路以及单片机电源电路，电源输入电路对外部接入的交流电整流、稳压成直流电，单片机电源电路分别与电源输入电路、单片机调光模块电性连接以将经过整流、稳压的直流电变压处理来为单片机调光模块供电。
本实用新型的有益效果：
本实用新型智能调光电源电路，采用了Buck-Boost电路，当单片机调光模块中的场效应管MOS1导通，电源驱动模块为变压绕组T1充电，当场效应管MOS1关断，二极管D5续流，变压绕组T1从原来的电流逐渐减少，为电容C10充电并且为LED负载供电，当变压绕组T1的电流为零，则电容C10为LED负载供电。Buck-Boost电路既可升压也可降压，与反激式电路比较有更广的输出，更加适用于PWM调光电路。
变压绕组T1采用的是非隔离式变压绕组，与隔离式变压绕组相比减少了次级线圈，体积变小，节省了占用的空间，并且增加了输出线圈的耦合度，从而又再次提高了效率。
同时，在变压绕组T1上设置有中心抽头，使得PWM调光信号的占空比增大，并且在电路运行过程中，流经场效应管MOS1的电流减少，使得管耗减少，综合上述的各个改进，经过实际测量得出本设计电源的效率高达94%。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明。
图1是隔离反激式电路的示意图。
图2是本实用新型电源电路的原理图。
图3是本实用新型电源电路单片机调光模块的电路图。
图4是本实用新型电源电路控制信号接收模块的电路图。
图5是本实用新型电源电路电源输入电路的电路图。
图6是本实用新型电源电路单片机电源电路的电路图。
具体实施方式
如图2-图4所示，本实用新型智能调光电源电路，包括
控制信号接收模块1，用于接收外部的控制信号；
单片机调光模块2，与控制信号接收模块1电性连接以接收控制信号并调制成PWM调光信号；
Buck-Boost电路3，分别与单片机调光模块2、外部LED负载4电性连接以接收PWM调光信号并驱动LED负载4运作；
电源驱动模块5，对外部接入的交流电整流、稳压成直流电以分别为单片机调光模块2、Buck-Boost电路3供电。
其中，如图4所示，控制信号接收模块1信号接收端11以及光电耦合器OPT1，该光电耦合器OPT1的发光源与信号接收端11电性连接并且光电耦合器OPT1的受光器与单片机调光模块2电性连接以将信号接收端11接收的控制信号通过光电耦合器OPT1输入到单片机调光模块2。
控制信号接收模块1还包括NPN型的三极管Q1、NPN型的三极管Q2、电阻R3、电阻R4、电阻R5，信号接收端11与三极管Q1的基极电性连接，三极管Q1的集电极与电阻R5的一端、三极管Q2的基极、电阻R4的一端电性连接，三极管Q1的发射极、三极管Q2的发射极以及电阻R5的另一端接地，三极管Q2的集电极与光电耦合器OPT1发光源的阴极电性连接，光电耦合器OPT1发光源的阳极与电阻R4的另一端、电阻R3的一端电性连接，电阻R3的另一端与电源驱动模块5电性连接。
此处信号接收端11接收控制信号通过光电耦合器OPT1输入到单片机调光模块2中，能够有效地进行安全隔离，将单片机调光模块2设置在灯具内部，防止电压过大而对单片机调光模块2干扰。
在供电方面，如图5、图6所示，电源驱动模块5包括电源输入电路51以及单片机电源电路52，电源输入电路51对外部接入的交流电整流、稳压成直流电，单片机电源电路52分别与电源输入电路51、单片机调光模块2电性连接以将经过整流、稳压的直流电变压处理来为单片机调光模块2供电，此处的单片机电源电路52采用OB2500P开关电源芯片，调制符合单片机调光电路使用的5V直流电。
如图3所示，本设计的单片机调光模块2包括单片机21以及N沟道的场效应管MOS1，其中单片机21采用SY5882型号的具有PWM调制功能的单片机，单片机21上还设置其附属电路，该单片机21的输入端与控制信号接收模块1电性连接由电源驱动模块5供电，该单片机21的输出端与场效应管MOS1的栅极电性连接，场效应管MOS1的漏极与Buck-Boost电路3电性连接并且场效应管MOS1的源极接地。
而本设计的Buck-Boost电路3包括非隔离式的变压绕组T1、电容C10、二极管D5、双电感绕组L3，变压绕组T1的一端与电源驱动模块5的正极、双电感绕组L3一侧的一端电性连接，变压绕组T1的另一端与电容C10的一端、二极管D5的阳极、场效应管MOS1的漏极电性连接，二极管D5的阴极与电容C10的另一端、双电感绕组L3另一侧的一端电性连接，双电感绕组L3一侧的另一端与LED负载4的负极电性连接，双电感绕组L3另一侧的另一端与LED负载4的正极电性连接。
采用了Buck-Boost电路3，当单片机调光模块2中的场效应管MOS1导通，电源驱动模块5为变压绕组T1充电，当场效应管MOS1关断，二极管D5续流，变压绕组T1从原来的电流逐渐减少，为电容C10充电并且为LED负载4供电，当变压绕组T1的电流为零，则电容C10为LED负载4供电。Buck-Boost电路3既可升压也可降压，与反激式电路比较有更广的输出，更加适用于PWM调光电路。
同时变压绕组T1采用的是非隔离式变压绕组，与隔离式变压绕组相比减少了次级线圈，体积变小，节省了占用的空间，并且增加了输出线圈的耦合度，从而又再次提高了效率。
进一步地，我们可增加中心抽头的结构，将原来的Buck-boost电路3进一步改进为，Buck-Boost电路3包括非隔离式的变压绕组T1、电容C10、二极管D5、双电感绕组L3，该变压绕组T1上设置有中心抽头31，变压绕组T1的一端与电源驱动模块5的正极、双电感绕组L3一侧的一端电性连接，变压绕组T1的另一端与场效应管MOS1的漏极电性连接，中心抽头31与电容C10的一端、二极管D5的阳极电性连接，二极管D5的阴极与电容C10的另一端、双电感绕组L3另一侧的一端电性连接，双电感绕组L3一侧的另一端与LED负载4的负极电性连接，双电感绕组L3另一侧的另一端与LED负载4的正极电性连接。
增加中心抽头的连接方式使得PWM调光信号的占空比增大，并且在电路运行过程中，流经场效应管MOS1的电流减少，使得管耗减少，综合上述的各个改进，经过实际测量得出本设计电源的效率高达94%。
以上所述仅为本实用新型的优先实施方式，本实用新型并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本实用新型目的的技术方案都属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.智能调光电源电路，其特征在于，包括：
控制信号接收模块（1），用于接收外部的控制信号；
单片机调光模块（2），与控制信号接收模块（1）电性连接以接收控制信号并调制成PWM调光信号；
Buck-Boost电路（3），分别与单片机调光模块（2）、外部LED负载（4）电性连接以接收PWM调光信号并驱动LED负载（4）运作；
电源驱动模块（5），对外部接入的交流电整流、稳压成直流电以分别为单片机调光模块（2）、Buck-Boost电路（3）供电。
2.根据权利要求1所述的智能调光电源电路，其特征在于：所述控制信号接收模块（1）包括信号接收端（11）以及光电耦合器OPT1，该光电耦合器OPT1的发光源与信号接收端（11）电性连接并且光电耦合器OPT1的受光器与单片机调光模块（2）电性连接以将信号接收端（11）接收的控制信号通过光电耦合器OPT1输入到单片机调光模块（2）。
3.根据权利要求2所述的智能调光电源电路，其特征在于：所述控制信号接收模块（1）还包括NPN型的三极管Q1、NPN型的三极管Q2、电阻R3、电阻R4、电阻R5，信号接收端（11）与三极管Q1的基极电性连接，三极管Q1的集电极与电阻R5的一端、三极管Q2的基极、电阻R4的一端电性连接，三极管Q1的发射极、三极管Q2的发射极以及电阻R5的另一端接地，三极管Q2的集电极与光电耦合器OPT1发光源的阴极电性连接，光电耦合器OPT1发光源的阳极与电阻R4的另一端、电阻R3的一端电性连接，电阻R3的另一端与电源驱动模块（5）电性连接。
4.根据权利要求1所述的智能调光电源电路，其特征在于：所述单片机调光模块（2）包括单片机（21）以及N沟道的场效应管MOS1，该单片机（21）的输入端与控制信号接收模块（1）电性连接由电源驱动模块（5）供电，该单片机（21）的输出端与场效应管MOS1的栅极电性连接，场效应管MOS1的漏极与Buck-Boost电路（3）电性连接并且场效应管MOS1的源极接地。
5.根据权利要求4所述的智能调光电源电路，其特征在于：所述Buck-Boost电路（3）包括非隔离式的变压绕组T1、电容C10、二极管D5、双电感绕组L3，变压绕组T1的一端与电源驱动模块（5）的正极、双电感绕组L3一侧的一端电性连接，变压绕组T1的另一端与电容C10的一端、二极管D5的阳极、场效应管MOS1的漏极电性连接，二极管D5的阴极与电容C10的另一端、双电感绕组L3另一侧的一端电性连接，双电感绕组L3一侧的另一端与LED负载（4）的负极电性连接，双电感绕组L3另一侧的另一端与LED负载（4）的正极电性连接。
6.根据权利要求4所述的智能调光电源电路，其特征在于：所述Buck-Boost电路（3）包括非隔离式的变压绕组T1、电容C10、二极管D5、双电感绕组L3，该变压绕组T1上设置有中心抽头（31），变压绕组T1的一端与电源驱动模块（5）的正极、双电感绕组L3一侧的一端电性连接，变压绕组T1的另一端与场效应管MOS1的漏极电性连接，中心抽头（31）与电容C10的一端、二极管D5的阳极电性连接，二极管D5的阴极与电容C10的另一端、双电感绕组L3另一侧的一端电性连接，双电感绕组L3一侧的另一端与LED负载（4）的负极电性连接，双电感绕组L3另一侧的另一端与LED负载（4）的正极电性连接。
7.根据权利要求6所述的智能调光电源电路，其特征在于：所述电源驱动模块（5）包括电源输入电路（51）以及单片机电源电路（52），电源输入电路（51）对外部接入的交流电整流、稳压成直流电，单片机电源电路（52）分别与电源输入电路（51）、单片机调光模块（2）电性连接以将经过整流、稳压的直流电变压处理来为单片机调光模块（2）供电。
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| CN108667274A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-10-16 | 青岛海尔智能技术研发有限公司 | 驱动板电源输出的控制电路 |
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