CN209325610U - 一种具有过充过放保护功能的应急灯及应用其的风扇灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有过充过放保护功能的应急灯，包括：充电单元，充电单元的输入端与外部电源连接；储能单元，充电单元的输出端与储能单元连接以对储能单元进行充电；过充保护单元，与储能单元连接以获取储能单元的电压，过充保护单元与充电单元的控制端连接以根据储能单元的电压控制充电单元工作；照明单元，与储能单元连接以获取电能进行照明；过放保护单元，与储能单元连接以根据储能单元的电压控制储能单元工作。通过设置过充保护单元以及过放保护单元防止储能单元过度充电或过度放电，避免缩短储能单元的使用寿命，进而保证在断电时储能单元能正常工作，提高可靠性。

Description

一种具有过充过放保护功能的应急灯及应用其的风扇灯

技术领域

本实用新型涉及电气领域，尤其涉及一种具有过充过放保护功能的应急灯及应用其的风扇灯。

背景技术

灯和风扇一直都是家庭常用电器，而随着生活质量的提高，人们对家庭装修越来越追求美观和个性化，而风扇灯的出现满足了人们的需求，风扇灯将风扇和灯结合，不仅能够根据设计的不同有多种风格，而且还节省空间、功能实用。

为了使风扇灯在停电时能够提供应急照明的功能，一般在风扇灯内部设置有蓄电池，在断电的时候，蓄电池放电以使风扇灯能够进行照明。然而现有技术中，不对蓄电池的充电和放电进行保护，导致出现蓄电池过充、过放的情况，缩短蓄电池的使用寿命，可能在断电时不能有效地供电，可靠性差。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种具有过充过放保护功能的应急灯，其能够防止储能单元出现过度充电或过度放电的情况，保证电池的使用寿命，提高应急灯的可靠性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有过充过放保护功能的应急灯，包括：

充电单元，充电单元的输入端与外部电源连接；

储能单元，充电单元的输出端与储能单元连接以对储能单元进行充电；

过充保护单元，与储能单元连接以获取储能单元的电压，过充保护单元与充电单元的控制端连接以根据储能单元的电压控制充电单元工作；

照明单元，与储能单元连接以获取电能进行照明；

过放保护单元，与储能单元连接以根据储能单元的电压控制储能单元工作。

进一步地，所述过充保护单元包括运算放大器U1以及开关管Q9；

运算放大器U1的第一输入端与基准电压连接，运算放大器U1的第二输入端与储能单元连接，运算放大器U1的输出端与开关管Q9的控制端连接；

开关管Q9的一端与充电单元的控制端连接以控制充电单元启动充电或停止充电，开关管Q9的另一端接地。

进一步地，所述过放保护单元包括电压检测器U7、稳压管ZD5、电阻R72、电阻R69、开关管Q13以及开关管Q14，电压检测器U7的输出端能够根据电压检测器U7的检测端电压输出高电平或低电平；

电压检测器U7的检测端分别与开关管Q14的一端以及电阻R72的一端连接，电压检测器U7的输出端分别与电阻R72的另一端、稳压管ZD5的一端以及开关管Q13的控制端连接，电压检测器U7的接地端接地；

开关管Q13的一端分别与电阻R69的一端以及开关管Q14的控制端连接，开关管Q13的另一端以及稳压管ZD5的另一端接地；

开关管Q14的另一端分别与电阻R69以及储能单元连接。

进一步地，所述过放保护单元还包括二极管D10以及二极管D11，二极管D10的阳极与充电单元连接，二极管D10的阴极分别与开关管Q13的控制端以及二极管D11的阴极连接，二极管D11的阳极与电压检测器U7的输出端连接。

一种应用一种具有过充过放保护功能的应急灯的风扇灯，包括：

控制单元以及用于驱动扇叶旋转的电机模块，控制单元、电机模块以及所述照明单元均与外部电源连接，控制单元与照明单元连接以控制照明单元工作，控制单元与电机模块连接以控制电机模块工作，所述储能单元与控制单元连接以能够对控制单元供电；

开关单元，储能单元、开关单元以及照明单元依次连接，控制单元与开关单元连接以根据外部电源供电情况控制开关单元通断。

进一步地，还包括升压单元，升压单元的输入端与开关单元连接以获取储能单元的电压进行升压，升压单元的输出端与照明单元连接以将升压后的电压传输至照明单元，进而驱动照明单元工作。

进一步地，所述电机模块包括电机以及调速单元，电机与外部电源连接，调速单元与电机连接以使调速单元能够调节流经电机的电流，控制单元与调速单元连接以控制调速单元工作。

进一步地，所述电机模块还包括制动单元，制动单元与电机连接以使制动单元能够制止电机转动，控制单元与制动单元连接以控制制动单元工作。

进一步地，还包括低压检测单元以及警报单元，低压检测单元与储能单元连接以检测储能单元的电压，低压检测单元与控制单元连接以将检测结果信息传输至控制单元，控制单元与警报单元连接以根据检测结果信息控制警报单元工作。

进一步地，还包括与控制单元连接的遥控接收单元，遥控接收单元用于接收无线控制信号并将无线控制信号传输至控制单元。

本实用新型的有益效果是：充电单元对储能单元进行充电时，随着电量的增加使得储能单元的电压升高，当过充保护单元检测到储能单元的电压高于电压上限值，过充保护单元控制充电单元停止工作，不再对储能单元进行充电；储能单元驱动照明单元照明时，随着电量的减少使得储能单元的电压下降，当过放保护单元检测到储能单元的电压低于电压下限值，过放保护单元控制储能单元停止放电。通过设置过充保护单元以及过放保护单元防止储能单元过度充电或过度放电，避免缩短储能单元的使用寿命，进而保证在断电时储能单元能正常工作，提高可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1是本实用新型的原理框图；

图2是充电单元、储能单元、过充保护单元以及过放保护单元的电路图；

图3是低压检测单元以及升压单元的电路图；

图4是电压转换单元的电路图；

图5是对外部电源转换的电路图；

图6是控制单元的电路图；

图7是电机模块的电路图；

图8是警报单元的电路图；

图9是照明单元的电路图；

图10是遥控接收单元的电路图。

具体实施方式

参照图1至图10，一种具有过充过放保护功能的应急灯，包括：

充电单元10，充电单元10的输入端与外部电源连接；

储能单元20，充电单元10的输出端与储能单元20连接以对储能单元20进行充电；

过充保护单元21，与储能单元20连接以获取储能单元20的电压，过充保护单元21与充电单元10的控制端连接以根据储能单元20的电压控制充电单元10工作；

照明单元40，与储能单元20连接以获取电能进行照明；

过放保护单元22，与储能单元20连接以根据储能单元20的电压控制储能单元20工作。

充电单元10对储能单元20进行充电时，随着电量的增加使得储能单元20的电压升高，当过充保护单元21检测到储能单元20的电压高于电压上限值，过充保护单元21控制充电单元10停止工作，不再对储能单元20进行充电；储能单元20驱动照明单元40照明时，随着电量的减少使得储能单元20的电压下降，当过放保护单元22检测到储能单元20的电压低于电压下限值，过放保护单元22控制储能单元20停止放电。通过设置过充保护单元21以及过放保护单元22防止储能单元20过度充电或过度放电，避免缩短储能单元20的使用寿命，进而保证在断电时储能单元20能正常工作，提高可靠性。

电压上限值和电压下限值与储能单元20的种类以及结构有关。储能单元20可以是锂电池、镍氢电池等。照明单元40可以是LED灯及其控制电路。

作为充电单元10的优选实施方式，所述充电单元10包括开关管Q6、电阻R17以及电阻R19；开关管Q6的一端分别与外部电源以及电阻R17的一端连接，开关管Q6的另一端与储能单元20连接，开关管Q6的控制端与电阻R19的一端连接；电阻R17的另一端分别与电阻R19的另一端以及过充保护单元21连接。

工作时，开关管Q6导通对储能单元20进行充电，开关管Q6截止停止对储能单元20充电，以此达到对储能单元20充电的目的。开关管Q6可以是三极管、MOS管等能根据控制端电压或电流大小导通或截止的器件。

作为优选的实施方式，所述充电单元10还包括限流电阻R21，限流电阻R21的一端与开关管Q6的另一端连接并且限流电阻R21的另一端与储能单元20连接。

通过设置限流电阻R21，防止流入储能单元20的电流过大，避免大电流损坏储能单元20。

为了防止储能单元20放电时电流流向充电单元10，所述充电单元10还包括二极管D3，二极管D3的阳极与开关管Q6的另一端连接并且二极管D3的阴极与储能单元20连接。

作为过充保护单元21的优选实施方式，所述过充保护单元21包括运算放大器U1以及开关管Q9；运算放大器U1的第一输入端与基准电压连接，运算放大器U1的第二输入端与储能单元20连接，运算放大器U1的输出端与开关管Q9的控制端连接；开关管Q9的一端与充电单元10的控制端连接以控制充电单元10启动充电或停止充电，开关管Q9的另一端接地。

工作时，储能单元20的电压传输至运算放大器U1的第二输入端并且运算放大器U1的第一输入端输入基准电压，运算放大器U1作为比较器比较储能单元20的电压和基准电压的大小，当储能单元20的电压大于基准电压，即储能单元20电量已满，运算放大器U1输出低电平使开关管Q9截止，进而使充电单元10停止充电；反之，当储能单元20的电压低于基准电压时，即储能单元20电量未满，运算放大器U1输出高电平使开关管Q9导通，进而使充电单元10启动充电。实际电路中，开关管Q9的一端与开关管Q6的控制端连接，开关管Q6为P型三极管，当开关管Q9截止抬高开关管Q6的控制端电压，使开关管Q6截止达到停止充电的目的，反之，开关管Q9导通时拉低开关管Q6控制端电压，使开关管Q6导通达到启动充电的目的。基准电压以及储能单元20的电压输入电压检测器U7前可先经过电阻分压，使基准电压和储能单元20的电压能在分压后方便比较。

所述过放保护单元22包括电压检测器U7、稳压管ZD5、电阻R72、电阻R69、开关管Q13以及开关管Q14，电压检测器U7的输出端能够根据电压检测器U7的检测端电压输出高电平或低电平；电压检测器U7的检测端分别与开关管Q14的一端以及电阻R72的一端连接，电压检测器U7的输出端分别与电阻R72的另一端、稳压管ZD5的一端以及开关管Q13的控制端连接，电压检测器U7的接地端接地；开关管Q13的一端分别与电阻R69的一端以及开关管Q14的控制端连接，开关管Q13的另一端以及稳压管ZD5的另一端接地；开关管Q14的另一端分别与电阻R69以及储能单元20连接。

当电压检测器U7检测端的电压大于阀值电压，电压检测器U7的输出端输出高电平，当检测端的电压低于阀值电压，输出端输出低电平，阀值电压与电压检测器U7的型号有关。工作时，电压检测器U7的检测端获取储能单元20的电压，当储能单元20的电压大于电压检测器U7的阀值电压时，即储能单元20电量充足，电压检测器U7输出端为高电平，由于电压检测器U7的输出端与开关管Q13的控制端连接，使开关管Q13导通拉低开关管Q14控制端电压，进而使Q14导通，令储能单元20能够正常放电；当储能单元20的电压低于电压检测器U7的阀值电压时，即储能单元20电量不足，电压检测器U7输出端为低电平使开关管Q13截止，进而使开关管Q14截止，由于开关管Q14截止相当阻值非常大的电阻与储能单元20串联，相当于开路，避免储能单元20过度放电。由于开关管Q13控制端没有电流流入，电压检测器U7输出端的电流需要经稳压管ZD5泄放，同时稳压管ZD5能保证开关管Q13控制端电压的稳定。

由于开关管Q13截止后需要另外的电压使其导通，因此作为优选的实施方式，所述过放保护单元22还包括二极管D10以及二极管D11，二极管D10的阳极与充电单元10连接，二极管D10的阴极分别与开关管Q13的控制端以及二极管D11的阴极连接，二极管D11的阳极与电压检测器U7的输出端连接。

储能单元20的电压低于电压下限值，使开关管Q13和开关管Q14截止，即使储能单元20充电电压提升后，也不能使开关管Q13和开光管Q14导通，因此需要另外的电压促使开关管Q13导通。通过充电单元10的输出端连接开关管Q13的控制端，使在充电时便能使开关管Q13和开关管Q14导通，同时为了避免充电单元10输出的电流流向电压检测器U7的输出端或电压检测器U7的输出端电流流向充电单元10，设置二极管D10使电压检测器U7的输出端电流只能流向稳压管ZD5，设置二极管D11使充电单元10的输出电流只能流向稳压管ZD5。

一种应用上述应急灯的风扇灯，包括控制单元30以及用于驱动扇叶旋转的电机模块50，控制单元30、电机模块50以及所述照明单元40均与外部电源连接，控制单元30与照明单元40连接以控制照明单元40工作，控制单元30与电机模块50连接以控制电机模块50工作，所述储能单元20与控制单元30连接以能够对控制单元30供电；开关单元71，储能单元20、开关单元71以及照明单元40依次连接，控制单元30与开关单元71连接以根据外部电源供电情况控制开关单元71通断。

控制单元30、电机模块50以及照明单元40均与外部电源连接，以在能够使用外部电源的情况下，控制单元30能够控制电机模块50进行工作，进而实现送风功能，并且控制单元30能够控制照明单元40进行工作，进而实现照明功能。

储能单元20通过开关单元71与照明单元40连接，并且控制单元30可以控制开关单元71通断，在使用外部电源的情况下，控制单元30控制开关单元71断开，防止储能单元20放电，避免对照明单元40的供电混乱以及浪费储能单元20电量；在外部电源断电的情况下，储能单元20对控制单元30供电，并且控制单元30控制开关单元71闭合，使储能单元20能够对照明单元40供电，达到应急照明的目的。

控制单元30可以是单片机、嵌入式系统等可控制其他单元或模块工作的设备。照明单元40可以包括两个功率不同的；光源，功率大的光源与外部电源连接，功率小的光源与储能单元20连接，以使在外部电源断电情况下，储能单元20能够驱动低功率的光源进行照明，而当外部电源供电的情况下能使用大功率的光源获得更好的照明效果，当然亦可以是同一光源同时与外部电源以及储能单元20连接。开关单元71可以是由开关管构成的可控制并且具有开关作用的电路，亦可以是继电器等可控的开关器件。

在储能单元20的输出电压较低的情况下，为了驱动照明单元40进行工作，还包括升压单元72，升压单元72的输入端与开关单元71连接以获取储能单元20的电压进行升压，升压单元72的输出端与照明单元40连接以将升压后的电压传输至照明单元40，进而驱动照明单元40工作。

通过升压单元72对储能单元20的电压进行升压，使输出电压提升至能够驱动照明单元40进行工作。升压单元72可以是升压芯片及其外围电路或变压器等具有升压作用的电路或器件。

为了使用者可以根据需求调节送风强度，所述电机模块50包括电机51以及调速单元52，电机51与外部电源连接，调速单元52与电机51连接以使调速单元52能够调节流经电机51的电流，控制单元30与调速单元52连接以控制调速单元52工作。

由于流经电机51的电流大小影响到电机51的定子产生的旋转磁场的强度，从而影响电机51的转子转速，因此可通过控制单元30控制调速单元52工作，进而调节流经电机51的电流大小，达到控制转速的目的，使用者能根据需求控制电机51转速，以获取不同的送风强度。调速单元52可以是可控硅配合限流器件，通过控制单元30控制不同的可控硅导通，使不同参数的限流器件与电机51构成回路，进而达到调节流经电机51的电流大小的目的。

作为优选的实施方式，所述电机模块50还包括制动单元53，制动单元53与电机51连接以使制动单元53能够制止电机51转动，控制单元30与制动单元53连接以控制制动单元53工作。

在停止电机51工作时，控制单元30控制制动单元53工作以制止电机51转动，达到快速制动的目的，防止因电机51转动惯性继续旋转产生意外。

制动单元53的实施方式有多种，例如可以是气缸配合摩擦块，气缸的输出端连接摩擦块，在制动时，气缸推动摩擦块与电机51的输出端接触，通过机械摩擦的方式制止电机51转动。而作为优选的实施方式，制动单元53包括开关管Q5以及与双刀双掷继电器RE2，开关管Q5与双刀双掷继电器RE2的电磁线圈串联，双刀双掷继电器RE2的开关的一端与外部电源连接并且开关的另一端与电机51的副线圈连接，使得双刀双掷继电器RE2能够改变副线圈连接方向，开关管Q5的控制端与控制单元30连接。在需要制止电机51转动时，控制单元30控制开关管Q5导通，使流经双刀双掷继电器RE2的电磁线圈电流增大，进而双刀双掷继电器RE2的开关动作，以改变副线圈的连接方向，使副线圈与主线圈反接，通过反接制动的方式达到制止电机51转动的目的。

为了防止长时间不通电，导致储能单元20储存的电量不足，在断电时应急照明功能失效，还包括低压检测单元61以及警报单元62，低压检测单元61与储能单元20连接以检测储能单元20的电压，低压检测单元61与控制单元30连接以将检测结果信息传输至控制单元30，控制单元30与警报单元62连接以根据检测结果信息控制警报单元62工作。

通过低压检测单元61检测储能单元20的电压，当储能单元20的电压低于警报值，即储能单元20储存的电量不足时，低压检测单元61将检测结果信息传输至控制单元30，控制单元30控制警报单元62进行工作，提醒使用者通电以对储能单元20进行充电，避免储能单元20储存电量不足。低压检测单元61可以是电压检测器配合外围电路的方式，达到检测电压的目的。警报单元62可以是LED灯或者蜂鸣器等可提醒使用者的器件。

为了使在断电的情况下，储能单元20能够对控制单元30提供合适的电压进行工作，还包括电压转换单元80，电压转换单元80的输入端与储能单元20连接以将储能单元20的电压转换为与控制单元30匹配的供电电压，电压转换单元80的输出端与控制单元30连接以传输转换后的电压。

为了方便使用，还包括与控制单元30连接的遥控接收单元90，遥控接收单元90用于接收无线控制信号并将无线控制信号传输至控制单元30。

通过遥控接收单元90接收无线控制信号并将无线控制信号传输至控制单元30，控制单元30根据控制信号执行对其他单元或模块的操作，达到无线控制本实用新型工作的目的，方便使用。无线控制信号可以是通过蓝牙、红外线等无线传输方式进行传输，控制器可以是手机或与风扇灯配置的遥控器。

上述实施例只是本实用新型的优选方案，本实用新型还可有其他实施方案。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作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所设定的范围内。

Claims (10)

1.一种具有过充过放保护功能的应急灯，其特征在于，包括：

充电单元(10)，充电单元(10)的输入端与外部电源连接；

储能单元(20)，充电单元(10)的输出端与储能单元(20)连接以对储能单元(20)进行充电；

过充保护单元(21)，与储能单元(20)连接以获取储能单元(20)的电压，过充保护单元(21)与充电单元(10)的控制端连接以根据储能单元(20)的电压控制充电单元(10)工作；

照明单元(40)，与储能单元(20)连接以获取电能进行照明；

过放保护单元(22)，与储能单元(20)连接以根据储能单元(20)的电压控制储能单元(20)工作。

2.根据权利要求1所述的一种具有过充过放保护功能的应急灯，其特征在于：所述过充保护单元(21)包括运算放大器U1以及开关管Q9；

运算放大器U1的第一输入端与基准电压连接，运算放大器U1的第二输入端与储能单元(20)连接，运算放大器U1的输出端与开关管Q9的控制端连接；

开关管Q9的一端与充电单元(10)的控制端连接以控制充电单元(10)启动充电或停止充电，开关管Q9的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的一种具有过充过放保护功能的应急灯，其特征在于：所述过放保护单元(22)包括电压检测器U7、稳压管ZD5、电阻R72、电阻R69、开关管Q13以及开关管Q14，电压检测器U7的输出端能够根据电压检测器U7的检测端电压输出高电平或低电平；

电压检测器U7的检测端分别与开关管Q14的一端以及电阻R72的一端连接，电压检测器U7的输出端分别与电阻R72的另一端、稳压管ZD5的一端以及开关管Q13的控制端连接，电压检测器U7的接地端接地；

开关管Q13的一端分别与电阻R69的一端以及开关管Q14的控制端连接，开关管Q13的另一端以及稳压管ZD5的另一端接地；

开关管Q14的另一端分别与电阻R69以及储能单元(20)连接。

4.根据权利要求3所述的一种具有过充过放保护功能的应急灯，其特征在于：所述过放保护单元(22)还包括二极管D10以及二极管D11，二极管D10的阳极与充电单元(10)连接，二极管D10的阴极分别与开关管Q13的控制端以及二极管D11的阴极连接，二极管D11的阳极与电压检测器U7的输出端连接。

5.一种应用权利要求1至4任一所述的一种具有过充过放保护功能的应急灯的风扇灯，其特征在于，包括：

控制单元(30)以及用于驱动扇叶旋转的电机模块(50)，控制单元(30)、电机模块(50)以及所述照明单元(40)均与外部电源连接，控制单元(30)与照明单元(40)连接以控制照明单元(40)工作，控制单元(30)与电机模块(50)连接以控制电机模块(50)工作，所述储能单元(20)与控制单元(30)连接以能够对控制单元(30)供电；

开关单元(71)，储能单元(20)、开关单元(71)以及照明单元(40)依次连接，控制单元(30)与开关单元(71)连接以根据外部电源供电情况控制开关单元(71)通断。

6.根据权利要求5所述的一种风扇灯，其特征在于：还包括升压单元(72)，升压单元(72)的输入端与开关单元(71)连接以获取储能单元(20)的电压进行升压，升压单元(72)的输出端与照明单元(40)连接以将升压后的电压传输至照明单元(40)，进而驱动照明单元(40)工作。

7.根据权利要求5所述的一种风扇灯，其特征在于：所述电机模块(50)包括电机(51)以及调速单元(52)，电机(51)与外部电源连接，调速单元(52)与电机(51)连接以使调速单元(52)能够调节流经电机(51)的电流，控制单元(30)与调速单元(52)连接以控制调速单元(52)工作。

8.根据权利要求7所述的一种风扇灯，其特征在于：所述电机模块(50)还包括制动单元(53)，制动单元(53)与电机(51)连接以使制动单元(53)能够制止电机(51)转动，控制单元(30)与制动单元(53)连接以控制制动单元(53)工作。

9.根据权利要求5所述的一种风扇灯，其特征在于：还包括低压检测单元(61)以及警报单元(62)，低压检测单元(61)与储能单元(20)连接以检测储能单元(20)的电压，低压检测单元(61)与控制单元(30)连接以将检测结果信息传输至控制单元(30)，控制单元(30)与警报单元(62)连接以根据检测结果信息控制警报单元(62)工作。

10.根据权利要求5所述的一种风扇灯，其特征在于：还包括与控制单元(30)连接的遥控接收单元(90)，遥控接收单元(90)用于接收无线控制信号并将无线控制信号传输至控制单元(30)。