CN207235179U - 一种led灯计时节能控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED灯计时节能控制装置，包括MCU处理电路以及锂电池，所述MCU处理电路分别连接有交流过零点检测电路、LED恒流驱动电路、锂电池充放电电路以及太阳能板放电电路，LED恒流驱动电路连接有LED光源模组；太阳能板放电电路的放电端通过锂电池充放电电路与锂电池的接口端连接，锂电池的接口端通过锂电池充放电电路分别与LED恒流驱动电路的电源端和LED光源模组的电源端连接；锂电池充放电电路具有防反接保护电路。LED灯计时节能控制装置中的锂电池充放电电路设有基于MOS的防反接保护电路，可避免因锂电池反接而发生器件损坏，甚至烧掉的情况，提高产品的安全性和可靠性。本实用新型作为一种LED灯计时节能控制装置可广泛应用于LED控制领域中。

Description

一种LED灯计时节能控制装置

技术领域

本实用新型涉及LED控制装置，尤其涉及一种LED灯计时节能控制装置。

背景技术

对于常用的LED灯计时节能控制装置，其工作原理为：以交流市电50Hz频率作为同步信号源，通过交流过零点检测的采集，从而计时记录LED灯具开灯工作时间；以此时间倒计时，同步控制灯具在不同的时间段，通过控制PWM接口调光而输出不同的亮度，以达到很好的同步控制和节能，这样能够避免传统方式灯具从开灯到关灯都是在一个亮度而造成资源的浪费。

目前，为了达到节能和环保的目的，LED灯计时节能控制装置中会增设太阳能板模块，实现光能向电能的转化，转化后得到的电能可为蓄电池(如锂电池)充电，而蓄电池则为控制装置中的LED恒流驱动电路和LED光源模组供电。然而，现有LED灯计时节能控制装置中所设置的锂电池充放电电路，其不具有防反接保护设计，因此，当使用者将锂电池的正负极反接在锂电池充放电电路的锂电池接口处，则容易导致电池和电路损坏，甚至烧掉，大大降低产品的安全性和可靠性。此外，虽然其它类型电路中带有防反接保护电路，但是其所需功耗较大，并不适用于LED灯计时控制装置中。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种LED灯计时节能控制装置，其中所设置的锂电池充放电电路具有低功耗的防反接保护设计，不仅提高产品工作的安全性和可靠性，而且还达到节能的效果。

本实用新型所采用的技术方案是：一种LED灯计时节能控制装置，包括MCU处理电路以及锂电池，所述MCU处理电路分别连接有交流过零点检测电路、供电电路、LED恒流驱动电路、锂电池充放电电路以及太阳能板放电电路，所述LED恒流驱动电路连接有LED光源模组；所述太阳能板放电电路的放电端通过锂电池充放电电路与锂电池的接口端连接，所述锂电池的接口端通过锂电池充放电电路分别与LED恒流驱动电路的电源端和LED光源模组的电源端连接；

所述锂电池充放电电路包括第一电阻、第二PMOS管、第三电阻、第十电容、第七电容、第三电容、第二NMOS管、第五电阻、第八电容以及第四电容；所述第一电阻的一端作为锂电池接口端，所述第一电阻的另一端与第二PMOS管的漏极连接，所述第二PMOS管的源极分别与第七电容的正极和第三电容的一端连接，所述第二PMOS管的栅极与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与第十电容的一端连接；所述第二NMOS管的漏极与第三电容的一端连接，所述第二NMOS管的栅极与第五电阻的一端连接，所述第二NMOS管的源极分别与第八电容的正极和第四电容的一端连接；所述第十电容的另一端、第七电容的负极、第三电容的另一端、第八电容的负极和第四电容的另一端均接GND端；

所述第五电阻的另一端与MCU处理电路连接；所述第三电容的两端作为锂电池充放电电路的充电端，所述太阳能板放电电路的放电端与锂电池充放电电路的充电端连接；所述第四电容的两端作为锂电池充放电电路的放电端，所述锂电池充放电电路的放电端分别与LED恒流驱动电路的电源端和LED光源模组的电源端连接。

进一步，所述锂电池充放电电路还包括锂电池输入接口，所述锂电池输入接口的第一引脚与第一电阻的一端连接，所述锂电池输入接口的第二引脚接GND端。

进一步，所述第三电容和/或第四电容为瓷片电容。

进一步，所述第七电容和/或第八电容为电解电容。

进一步，所述交流过零点检测电路包括变压器，所述变压器的输入端作为市电输入接口，所述变压器的输出端依次连接有整流桥和光电耦合器，所述光电耦合器的输出端与MCU处理电路连接。

本实用新型的有益效果是：本LED灯计时控制装置中的锂电池充放电电路中设有由第二PMOS管、第三电阻和第十电容构成的防反接保护电路，因此，当锂电池反接时，第二PMOS管的栅极为高电平，第二PMOS管截止工作，此时充放电电路不能形成回路，使电路处于不工作状态，这样当锂电池反接时，能很好地保护锂电池和电路，避免因锂电池反接而发生器件损坏，甚至烧掉的情况，大大减少产品发生损坏故障的情况，能够延长产品寿命，降低损坏率，从而达到资源节省的效果；而且，上述的防反接保护电路是选择MOS管来实现，因此，可令电路不仅功耗小，达到节能的效果，而且还具有通过电流大、压降小、温度低等优点，适用于LED灯计时控制装置中。

附图说明

图1是本实用新型一种LED灯计时节能控制装置的结构框图；

图2是锂电池充放电电路的一具体实施例电子电路结构示意图；

图3是锂电池输入接口的一具体实施例结构示意图；

图4是供电电路的一具体实施例电子电路结构示意图；

图5是MCU处理电路的一具体实施例电子电路结构示意图；

图6是交流过零点检测电路的一具体实施例电子电路结构示意图；

图7是LED恒流驱动电路的一具体实施例电子电路结构示意图；

图8是LED光源模组的一具体实施例电子电路结构示意图；

图9是太阳能板放电电路的一具体实施例电子电路结构示意图；

图10是太阳能板输入接口的一具体实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，一种LED灯计时节能控制装置，包括MCU处理电路以及锂电池，所述MCU处理电路分别连接有交流过零点检测电路、供电电路、LED恒流驱动电路、锂电池充放电电路以及太阳能板放电电路，所述LED恒流驱动电路连接有LED光源模组；所述太阳能板放电电路的放电端通过锂电池充放电电路与锂电池的接口端连接，为锂电池充电；所述锂电池的接口端通过锂电池充放电电路分别与LED恒流驱动电路的电源端和LED光源模组的电源端连接，为LED恒流驱动电路和LED光源模组供电。

如图2所示，所述锂电池充放电电路包括第一电阻R1、第二PMOS管Q3、第三电阻R3、第十电容C10、第七电容C7、第三电容C3、第二NMOS管Q4、第五电阻R5、第八电容C8以及第四电容C4；

所述第一电阻R1的一端(相当于VBTin端)作为锂电池接口端，与锂电池的接口端连接；所述第一电阻R1的另一端与第二PMOS管Q3的漏极连接，所述第二PMOS管Q3的源极分别与第七电容C7的正极和第三电容C3的一端连接，所述第二PMOS管Q3的栅极与第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端与第十电容C10的一端连接；

所述第十电容C10的另一端、第七电容C7的负极以及第三电容C3的另一端均接GND端；

所述第二NMOS管Q4的漏极与第三电容C3的一端连接，所述第二NMOS管Q4的栅极与第五电阻R5的一端连接，所述第二NMOS管Q4的源极分别与第八电容C8的正极和第四电容C4的一端连接，所述第八电容C8的负极和第四电容C4的另一端接GND端；

所述第五电阻R5的另一端与MCU处理电路连接；所述第三电容C3的两端作为锂电池充放电电路的充电端，所述太阳能板放电电路的放电端与锂电池充放电电路的充电端连接；所述第四电容C4的两端作为锂电池充放电电路的放电端，所述锂电池充放电电路的放电端分别与LED恒流驱动电路的电源端和LED光源模组的电源端连接。

在本实施例中，C3的一端与太阳能板充放电电路中的C2的一端连接；C10、C3、C4为无极性电容，C7、C8为有极性电容；在本实施例中，MCU处理电路中的MCU单片机的I/O-PC6，即PWMdch引脚，与R5的另一端连接，MCU单片机通过I/O-PC6将低电平/高电平信号输出，并经过R5输出至Q4的栅极，控制锂电池充放电电路的启动/截止，从而控制是否为LED恒流驱动电路和LED光源模组供电；C4的两端作为锂电池充放电路的放电端，与LED恒流驱动电路和LED光源模组的电源端连接，为LED恒流驱动电路和LED光源模组供电，在本实施例中，C4的一端与LED恒流驱动电路、LED光源模组的VCC端连接。

对于上述锂电池充放电电路，其工作原理为：锂电池充放电电路中设有由Q3、R3、C10构成的防反接保护电路，因此，当锂电池正接时，Q3管的G极为低电平，Q3导通工作，电流从VBTin端经过充放电电路形成回路流向负极；当锂电池反接时，Q3管的G极为高电平，Q3管截止工作，此时充放电电路不能形成回路，使电路处于不工作状态，以实现锂电池和电路的保护。可见，本实用的锂电池充放电电路具有防反接保护电路，可以避免因锂电池反接而发生器件损坏，甚至烧掉的情况，大大提高产品工作的安全性和可靠性；而且，本实用锂电池充放电电路的防反接保护电路是选择MOS管来实现，因此，令充放电电路不仅功耗小，达到节能的效果，而且还具有通过电流大、压降小、温度低等优点。

此外，锂电池充放电电路中设置了Q4、R5、C8和C4，因此，利用MCU单片机输出低电平/高电平信号至Q4的栅极，便能控制Q4是导通或截止工作，以实现是否给LED恒流驱动电路和LED光源模组供电的控制，这样便可根据实际需要，来控制是否为LED恒流驱动电路和LED光源模组供电，即锂电池无需通过锂电池充放电电路持续为LED恒流驱动电路和LED光源模组供电，不仅大大提高电路使用的灵活性及便利性，而且还能进一步地达到节能效果。

进一步作为锂电池充放电电路的优选实施方式，如图3所示，其还包括锂电池输入接口J2，所述锂电池输入接口J2的第一引脚(包含引脚3、4)与第一电阻R1的一端连接，所述锂电池输入接口J2的第二引脚(包含引脚1、2)接GND端。具体地，J2为4P的2.54接线端，用于接入锂电池，锂电池的接口端与锂电池输入接口连接。

进一步作为锂电池充放电电路的优选实施方式，所述第三电容C3和/或C4为瓷片电容，第七电容C7和/或第八电容C8为电解电容，它们的作用是滤除和稳定输入源。

如图4所示，所述供电电路用于给MCU处理电路以及光电耦合器提供工作电压+5V。

如图5所示，所述MCU处理电路采用MCU单片机U3来实现，U3分别连接有有源晶振模块(包含第十五电容C15、第二十一电容C21以及晶振Y1)，以及ISP接口J3；所述MCU单片机主要用于通过外部中断检测过零点电压进行计时，同步输出控制信号至LED恒流驱动电路，从而控制LED光源模组的发光亮度；输出控制信号至太阳能板放电电路，控制其通断；输出控制信号至锂电池充放电电路，控制其通断。

具体地，对于MCU处理电路中的MCU单片器U3，其为一个8位MCU单片机(型号是STM8S103F3-TSSOP2)，其主要功能有STM8核心、8位数据总线宽度、最大时钟频闪16MHZ、8KB程序储存器、1KB随机存取储存器、10位ADC分辨率、工作电源范围2.95V-5.5V、工作温度范围-40～+85℃、数据接口有I2C，SPI，UART、多通道硬件PWM、外部中断和3个定时器等。其中，I/O-PC5、I/O-PC6和I/O-PC7为PWM脉冲宽度调制发生器输出接口引脚，即PWM输出接口，分别对应PWMled、PWMdch和PWMch这三个引脚，其中，PWMled负责调节输出PWM值来控制LED亮度，PWMch负责调节输出PWM值控制太阳能板放电电路是否给锂电池充电，PWMdch负责调节输出PWM值控制是否供电给LED恒流驱动电路；ISP接口J3为在线系统可编程接口，用于将程序烧写到MCU的FLASH区间。

如图6所示，所述交流过零点检测电路包括变压器，所述变压器的输入端作为市电输入接口，所述变压器的输出端依次连接有整流桥和光电耦合器，所述光电耦合器的输出端与MCU处理电路连接。所述交流过零点检测电路的工作原理为：变压器将接入的市电电压隔离降压后，经过整流桥整流处理，然后输出电压信号至光电耦合器，光电耦合器输出高/低电平至MCU进行交流过零点检测。通过采用这一结构的交流过零点检测电路，本实用的装置具有结构简单、产品体积小、成本低等优点。

如图7和图8所示，所述锂电池充放电电路的放电端与LED恒流驱动电路的VCC端和LED光源模组的VCC端连接，锂电池通过锂电池充放电路为LED恒流驱动电路和LED光源模组供电；MCU单片机的I/O-PC5，即PWMled，与LED恒流驱动电路中的芯片(型号为NCL30160)的ENA引脚连接，MCU单片机通过I/O-PC5输出PWM信号至LED恒流驱动电路，从而控制LED光源模组的工作发光亮度。

如图9所示，所述太阳能板放电电路包括第一PMOS管Q1、第九电容C9、第二电阻R2、第五电容C5、第一电容C1、第一NMOS管Q2、第四电阻R4、第六电容C6以及第二电容C2；

所述第一PMOS管Q1的漏极(相当于VLDKin端)作为太阳能板接口端，与太阳能板连接；所述第一PMOS管Q1的源极分别与第五电容C5的正极和第一电容C1的一端连接，所述第一PMOS管Q1的栅极与第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端与第九电容C9的一端连接；

所述第一NMOS管Q2的漏极与第一电容C1的一端连接，所述第一NMOS管Q2的栅极与第四电阻R4的一端连接，所述第一NMOS管Q2的源极分别与第六电容C6的正极和第二电容C2的一端连接；

所述第九电容C9的另一端、第五电容C5的负极、第一电容C1的另一端、第六电容C6的负极和第二电容C2的另一端均接GND端；所述第四电阻R4的另一端与MCU处理电路连接，所述第二电容C2作为太阳能板放电电路的放电端，其与锂电池充放电电路的充电端连接，从而通过锂电池充放电电路为锂电池充电。具体地，C9、C1、C2为无极性电容，C5、C6为有极性电容。

由上述可见，本实用的太阳能板放电电路的具体工作原理为：本太阳能板放电电路中设有由Q1、R2、C9构成的防反接保护电路，因此，当太阳能板正接时，Q1管的G极为低电平，Q1管导通工作，太阳能板输出的电流从VLDKin端经过放电电路形成回路流向负极，此时，放电电路可正常工作；当太阳能板反接时，Q1管的G极为高电平，Q1管截止工作，此时放电电路不能形成回路，使电路处于不工作状态，以实现太阳能板和电路的保护。可见，本实用的太阳能板放电电路具有防反接保护电路，可以避免因太阳能板反接而发生器件损坏，甚至烧掉的情况，大大提高产品工作的安全性和可靠性。而且，本实用的防反接保护电路是选用MOS管来实现的，因此，令放电电路不仅功耗小，达到节能的效果，而且还具有通过电流大、压降小、温度低等优点。

此外，太阳能板放电电路设置了Q2、R4、C6和C2，因此，可以通过输入低电平/高电平信号至Q2的栅极，令Q2处于导通/截止状态，这样便可根据实际需要，来控制太阳能板放电电路是否给锂电池充电，即太阳能板放电电路无需持续输出电能为锂电池充电，不仅大大提高电路使用的灵活性及便利性，而且还能进一步地达到节能的效果。

进一步作为太阳能板放电电路的优选实施方式，所述太阳能板放电电路还包括第十一电容C11，所述第十一电容C11的一端接GND端，所述第十一电容C11的另一端接PEGND端，这样可以起到电路保护的作用。

进一步作为太阳能板放电电路的优选实施方式，如图10所示，所述太阳能板放电电路还包括太阳能板输入接口J1，所述太阳能板输入接口J1的第一引脚(包含引脚3、4)与第一PMOS管Q1的漏极连接，所述太阳能板输入接口J1的第二引脚(包含引脚1、2)接GND端。具体地，J1为4P的2.54接线端，用于接入太阳能板。

进一步作为本电路的优选实施方式，所述第一电容C1和/或第二电容C2为瓷片电容，所述第五电容C5和/或第六电容C6为电解电容，它们的作用是滤除和稳定输入源。

在本实施例中，MCU处理电路中的MCU单片机的I/O-PC7，即PWMch引脚，与R4的另一端连接，MCU单片机通过I/O-PC7将低电平/高电平信号输出，并经过R4输出至Q2的栅极，控制太阳能板放电电路的启动/截止，从而控制是否为锂电池充电。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种LED灯计时节能控制装置，其特征在于：包括MCU处理电路以及锂电池，所述MCU处理电路分别连接有交流过零点检测电路、供电电路、LED恒流驱动电路、锂电池充放电电路以及太阳能板放电电路，所述LED恒流驱动电路连接有LED光源模组；所述太阳能板放电电路的放电端通过锂电池充放电电路与锂电池的接口端连接，所述锂电池的接口端通过锂电池充放电电路分别与LED恒流驱动电路的电源端和LED光源模组的电源端连接；

所述锂电池充放电电路包括第一电阻、第二PMOS管、第三电阻、第十电容、第七电容、第三电容、第二NMOS管、第五电阻、第八电容以及第四电容；所述第一电阻的一端作为锂电池接口端，所述第一电阻的另一端与第二PMOS管的漏极连接，所述第二PMOS管的源极分别与第七电容的正极和第三电容的一端连接，所述第二PMOS管的栅极与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与第十电容的一端连接；所述第二NMOS管的漏极与第三电容的一端连接，所述第二NMOS管的栅极与第五电阻的一端连接，所述第二NMOS管的源极分别与第八电容的正极和第四电容的一端连接；所述第十电容的另一端、第七电容的负极、第三电容的另一端、第八电容的负极和第四电容的另一端均接GND端；

所述第五电阻的另一端与MCU处理电路连接；所述第三电容的两端作为锂电池充放电电路的充电端，所述太阳能板放电电路的放电端与锂电池充放电电路的充电端连接；所述第四电容的两端作为锂电池充放电电路的放电端，所述锂电池充放电电路的放电端分别与LED恒流驱动电路的电源端和LED光源模组的电源端连接。

2.根据权利要求1所述一种LED灯计时节能控制装置，其特征在于：所述锂电池充放电电路还包括锂电池输入接口，所述锂电池输入接口的第一引脚与第一电阻的一端连接，所述锂电池输入接口的第二引脚接GND端。

3.根据权利要求1或2所述一种LED灯计时节能控制装置，其特征在于：所述第三电容和/或第四电容为瓷片电容。

4.根据权利要求1或2所述一种LED灯计时节能控制装置，其特征在于：所述第七电容和/或第八电容为电解电容。

5.根据权利要求1或2所述一种LED灯计时节能控制装置，其特征在于：所述交流过零点检测电路包括变压器，所述变压器的输入端作为市电输入接口，所述变压器的输出端依次连接有整流桥和光电耦合器，所述光电耦合器的输出端与MCU处理电路连接。