CN208836431U - 一种隔离1-10v调光信号转换器 - Google Patents

一种隔离1-10v调光信号转换器 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种隔离1‑10V调光信号转换器。该隔离1‑10V调光信号转换器的一端与1‑10V调光器连接，该隔离1‑10V调光信号转换器的另一端与LED调光电源驱动电路连接，具体包括如下内容：运放采样电路、电源模块、单片机、调光隔离光耦、推挽电路、负载过流短路保护电路和短路保护隔离光耦。本实用新型的有益效果是：完全电气隔离；消除了非隔离架构的触电隐患，提高了绝缘强度和安全性，保障用户的人身安全；调光曲线可根据需求灵活修改；外部元件少，结构简化，成本优势明显。

Description

一种隔离1-10V调光信号转换器
技术领域
本实用新型涉及数字照明控制相关技术领域，尤其是指一种隔离 1-10V调光信号转换器。
背景技术
目前市场上大多数的1-10V调光器与1-10V信号转换器之间没有电气隔离，绝缘强度低，安全性较低，用户是需要经常触摸1-10V调光器，有发生触电事故的隐患。
实用新型内容
本实用新型是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种绝缘强度高且安全性能高的隔离1-10V调光信号转换器。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种隔离1-10V调光信号转换器，该隔离1-10V调光信号转换器的一端与1-10V调光器连接，该隔离1-10V调光信号转换器的另一端与LED 调光电源驱动电路连接，具体包括如下内容：运放采样电路、电源模块、单片机、调光隔离光耦、推挽电路、负载过流短路保护电路和短路保护隔离光耦，所述的运放采样电路与1-10V调光器连接，所述的单片机分别与运放采样电路、调光隔离光耦和短路保护隔离光耦连接，所述的调光隔离光耦通过推挽电路与LED调光电源驱动电路连接，所述的短路保护隔离光耦通过负载过流短路保护电路与LED调光电源驱动电路连接，所述的电源模块分别与运放采样电路、单片机和短路保护隔离光耦连接。
其中：运放采样电路通过运放实现跟随1-10V调光器电压变化同步变化进入单片机内电压幅值大小；运放采样电路将采样所得的调光变化信号送入单片机，单片机再根据其输出PWM信号，去驱动调光隔离光耦，同时还实时监测短路保护隔离光耦，通过负载过流短路保护电路检测到有短路或过流状态发生时，将PWM关断，达到短路保护的目的；调光隔离光耦通过光耦内部的隔离光电转化，将PWM信号转变成隔离PWM信号；推挽电路用于增强隔离PWM信号；负载过流短路保护电路检测LED调光电源驱动电路中流过电流，当出现过流时，实现保护，并通过短路保护隔离光耦与LED调光电源驱动电路实现电气隔离。
使用上述隔离方案，将1-10V调光器与该隔离1-10V调光信号转换器完全电气隔离；消除了非隔离架构的触电隐患，提高了绝缘强度和安全性，保障用户的人身安全；通过单片机数字调光的方式，调光精度可实现 0-100％无级或分档调光，调光曲线可根据需求灵活修改；外部元件少，结构简化，成本优势明显。
本实用新型的有益效果是：完全电气隔离；消除了非隔离架构的触电隐患，提高了绝缘强度和安全性，保障用户的人身安全；调光曲线可根据需求灵活修改；外部元件少，结构简化，成本优势明显。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图；
图2是本实用新型的一种电路原理图；
图3是电源模块的电路原理图；
图4是运放采样电路的电路原理图；
图5是单片机和调光隔离光耦的电路原理图；
图6是推挽电路的电路原理图；
图7是负载过流短路保护电路和短路保护隔离光耦的电路原理图。
图中：1. 1-10V调光器，2.LED调光电源驱动电路，3.运放采样电路， 4.电源模块，5.单片机，6.调光隔离光耦，7.推挽电路，8.负载过流短路保护电路，9.短路保护隔离光耦。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。
如图1所述的实施例中，一种隔离1-10V调光信号转换器，该隔离 1-10V调光信号转换器的一端与1-10V调光器1连接，该隔离1-10V调光信号转换器的另一端与LED调光电源驱动电路2连接，具体包括如下内容：运放采样电路3、电源模块4、单片机5、调光隔离光耦6、推挽电路 7、负载过流短路保护电路8和短路保护隔离光耦9，运放采样电路3与 1-10V调光器1连接，单片机5分别与运放采样电路3、调光隔离光耦6 和短路保护隔离光耦9连接，调光隔离光耦6通过推挽电路7与LED调光电源驱动电路2连接，短路保护隔离光耦9通过负载过流短路保护电路 8与LED调光电源驱动电路2连接，电源模块4分别与运放采样电路3、单片机5和短路保护隔离光耦9连接。
如图3所示，PVDD是外部直流电源输入给U1供电，U1可使用78L05，将输入直流电压转变成5V输出，给单片机U3以及光耦U4、U5、U6供电。如图4所示，DIM+，DIM-是调光信号的正负极，U2是LM358，内置两路运算放大器，调光信号通过R13连接到U2其中一路运算放大器的同相端(INA+)，该同相端(INA+)的电压信号与调光信号呈线性关系，反相端(INA-)和输出端(OUTA)连接形成电压跟随电路，输出端(OUTA) 电压跟随同相端(INA+)电压变化，R1与R3组成分压电路，保证输入单片机ADC_SIGN pin的电压在0-5V范围内。U2的另一路运算放大形成电流源，如果外部1-10V调光器是无源调光器，U2通过R2、D1提供电流给无源调光器，以便其将调光信号转变成电压信号。如图5所示，U3 为8位单片机，与外围的供电以及部分电阻组成单片机系统，ADC_SIGN pin接受U2输入的采样信号，根据该采样信号的变化，按照设定的程序， U3 17pin输出对应的脉冲宽度调制PWM信号，该脉冲宽度调制PWM信号通过R8连接到U5调光隔离光耦的K pin，U5 A pin与K pin在光耦内部是一个光电二极管，U2输出的脉冲宽度调制PWM信号的变化会引起流过U5 A pin与Kpin间的光电二极管电流变化，该电流变化，会导致发光二极管的亮度发生变化，这个亮暗变化引起到U5的C Pin与E pin的光敏三极管导通深度的对应变化，U5的C Pin与E pin产生对应的隔离脉冲宽度调制PWM信号，完成了调光信号的电气隔离。如图6所示，Q2 与Q3以及上拉电阻R14、下拉电阻R26组成推挽电路，用以提高U5输出的隔离脉冲宽度调制PWM信号的驱动能力，PWM1输出连接到LED 调光电源的调光pin，实现调光功能。如图7所示，调光隔离光耦U5、短路保护隔离光耦U6，三极管Q1、Q5、Q11以及外围的部分电阻组成负载过流短路保护电路。R20一端连接LED调光电源驱动电路的电流环路，当驱动电路内的电流过流时，此处电压升高，Q1的B极电压达到开通阈值，Q1导通，将R18、R19连接处的电压拉低，Q11为PNP管，Q1的 Vbe电压达到开通阈值，Q1导通，SVCC_12V通过Q11的E、C极，R25 流入到Q5的B极，Q5导通，将U5输出的隔离脉冲宽度调制PWM信号拉低，此处的PWM信号变成低电平，LED调光电源驱动电路关断，电源关断输出，达到保护的目的。同时，U6的A pin与K pin间的发光二极管因为SVCC_12V的高电位而电流增加并且发光亮度变大，U6的C pin、E pin间的光敏三极管导通深度增大，U3 13Pin检测的电压信号变化，达到程序设定的动作阈值时，U3内部关断脉冲宽度调制PWM信号。
本实用新型如图2所示的实施例中，运放采样电路3由运算放大器及一些电阻、电容组成，该运算放大器有两个运算放大电路，其中一路设计成电压跟随电路，检测外部1-10V调光器1的电压，并将此电压分压成 1-5V送入单片机5；另一路设计成电流源，当外部接无源调光器时，提供电流。单片机5接受运放采样电路3送入的采样电压，输出对应的脉冲宽度调制PWM给调光隔离光耦6。调光隔离光耦6接受单片机5送入的脉冲宽度调制PWM信号，通过内部的光电转化在光耦的另一侧输出相应变化的隔离脉冲宽度调制PWM。推挽电路7由一颗NPN三极管、一颗PNP 三极管及电阻组成，用于增强隔离脉冲宽度调制PWM的驱动能力。LED 调光电源驱动电路2根据推挽电路7输出的脉冲宽度调制PWM，调整LED 灯电流，改变LED灯亮度。负载过流短路保护电路8由光耦、三极管以及一些电阻组成，当LED调光电源驱动电路2输出出现短路或者过流，电流超过设定阈值，负载过流短路保护电路8的三极管动作，将推挽电路 7处的隔离脉冲宽度调制PWM拉低，同时通过短路保护隔离光耦9耦合到单片机5的保护I/O口，将脉冲宽度调制PWM关闭。
使用上述隔离方案，将1-10V调光器1与该隔离1-10V调光信号转换器完全电气隔离；消除了非隔离架构的触电隐患，提高了绝缘强度和安全性，保障用户的人身安全；通过单片机5数字调光的方式，调光精度可实现0-100％无级或分档调光，调光曲线可根据需求灵活修改；外部元件少，结构简化，成本优势明显。
在图2中的附图标记(即各器件的引脚简称)含义如下各表：
CON3接口：
引脚 说明
PVCC_5V +5V电压
SWIM 数据线
GND 接地
NRST 复位引脚
单片机U3：
引脚 说明
TEMP_SEN 时钟电路
PVCC_5V +5V电压
ADC_SIGN 采样引脚
SWIM 数据线
电源模块：
引脚 说明
PVDD 输入直流电源
GND 接地
1-10V调光器：
DIM+ 1-10V调光器的正极
DIM- 1-10V调光器的负极

Claims (1)

1.一种隔离1-10V调光信号转换器，该隔离1-10V调光信号转换器的一端与1-10V调光器(1)连接，该隔离1-10V调光信号转换器的另一端与LED调光电源驱动电路(2)连接，其特征是，具体包括如下内容：运放采样电路(3)、电源模块(4)、单片机(5)、调光隔离光耦(6)、推挽电路(7)、负载过流短路保护电路(8)和短路保护隔离光耦(9)，所述的运放采样电路(3)与1-10V调光器(1)连接，所述的单片机(5)分别与运放采样电路(3)、调光隔离光耦(6)和短路保护隔离光耦(9)连接，所述的调光隔离光耦(6)通过推挽电路(7)与LED调光电源驱动电路(2)连接，所述的短路保护隔离光耦(9)通过负载过流短路保护电路(8)与LED调光电源驱动电路(2)连接，所述的电源模块(4)分别与运放采样电路(3)、单片机(5)和短路保护隔离光耦(9)连接。
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CN111343747A (zh) * 2020-04-29 2020-06-26 横店集团得邦照明股份有限公司 一种增强0-10v调光信号带载能力的电路及实现方法
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