CN211128311U

CN211128311U - 一种基于lora调光及状态监控的led驱动电源

Info

Publication number: CN211128311U
Application number: CN201922404683.8U
Authority: CN
Inventors: 蒋卫红; 王凤可; 吴凯
Original assignee: Changzhou Hipel Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Changzhou Hipel Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-07-28
Anticipated expiration: 2029-12-27

Abstract

本实用新型公开了一种基于LORA调光及状态监控的LED驱动电源，包括EMC电路、交流整流电路、PFC电路、恒流恒压模块、关断控制电路、12V辅助供电电路、LED驱动电源主控、LORA通信电路、MCU电路、LORA天线和电压电流采集电路，本实用新型通过内置的MCU和LED电源驱动主控模块，实现适配不同电压电流输出的功能，本实用新型具备功率因素调整模块和限压恒流控制模块，该LED驱动电源具备功率因素调整模块和限压恒流控制模块，可以实现高功率因素，高效率的恒流源供电输出功能。

Description

一种基于LORA调光及状态监控的LED驱动电源

技术领域：

本实用新型涉及LED驱动电源技术领域，尤其涉及一种基于LORA调光及状态监控的LED驱动电源。

背景技术：

随着LED照明技术的发展，户外LED照明应用越来越多，涉及路灯改造，采用传统433M无线通信技术的改装方案虽已成熟，但因为无线通信的特点，无法保证在复杂的电磁环境中的可靠性。

LORA是基于扩频技术，线性调制扩频(CSS)的一个变种，具有前向纠错(FEC)能力。其传输距离：城镇可达2-5Km，郊区可达15Km。工作频率：ISM频段包括433、868、915MH等。采用OFDM抗干扰能力更强的物联网LORA无线通信技术的LED驱动电源，具备通信距离远，抗干扰能力强的特点。

实用新型内容：

针对上述问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于LORA调光及状态监控的LED驱动电源，其特征在于，包括EMC电路、交流整流电路、PFC电路、恒流恒压模块、关断控制电路、12V辅助供电电路、LED驱动电源主控、LORA通信电路、MCU电路、LORA天线和电压电流采集电路，所述EMC电路接入有交流电源，所述EMC电路、交流整流电路、PFC电路、恒流恒压模块、关断控制电路依次电性连接，所述交流整流电路、12V辅助供电电路和LED驱动电源主控依次电性连接，所述LED驱动电源主控分别电性连接有PFC电路和恒流恒压模块，所述电压电流采集电路、MCU电路、LORA通信电路和LORA天线依次电性连接，所述MCU电路分别电性连接有关断控制电路和状态指示灯，所述关断控制电路连接有负载。

优选的，所述EMC电路包括压敏电阻、放电管、共模电感、差模电感、X型安规电容和Y型安规电容。

优选的，所述交流整流电路包括高压大功率桥堆、放电管、差模电感、高压薄膜电容和热敏电阻。

优选的，所述12V辅助供电电路在高压侧接入交流整流电路。

优选的，所述恒流恒压模块采用LLC谐振变换器。

优选的，所述LORA通信电路采用高度集成的SX1278通讯芯片。

优选的，所述LORA天线包括LORA频段带通滤波电路、天线阻抗匹配电路和射频天线。

本实用新型有益效果：

1)驱动电源包含LORA通信模块，与LORA调光面板实现调光数据交互；

2)可配合LORA控制面板实现LED驱动电源输出1％-100％亮度的控制；

3)具备通过LORA通信实现驱动电源输出开关的控制功能；

4)具备通过LORA通信实现驱动电源输出状态监控功能；

5)具备通过LORA通信实现实现单驱动电源控制或多驱动电源组网控制；

6)具备通过LORA点对点通信及中继转发通信。

附图说明：

为了易于说明，本实用新型由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本实用新型原理框图；

图2为EMC电路原理图；

图3为交流整流电路原理图；

图4为PFC电路原理图；

图5为12V辅助供电电路模块原理图；

图6为LED驱动电源主控原理图；

图7为LLC谐振变换器原理图；

图8为恒流恒压模块原理图；

图9为LORA通信模块原理图；

图10为LORA天线电路图；

图11为LORA主控模块原理；

图12为AD监测电路模块原理图；

图13为LORA数据帧结构图。

具体实施方式：

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

如图1-13所示，本实用新型的一种基于LORA调光及状态监控的LED驱动电源，包括EMC电路、交流整流电路、PFC电路、恒流恒压模块、关断控制电路、12V辅助供电电路、LED驱动电源主控、LORA通信电路、MCU电路、LORA天线和电压电流采集电路，所述EMC电路接入有交流电源，所述EMC电路、交流整流电路、PFC电路、恒流恒压模块、关断控制电路依次电性连接，所述交流整流电路、12V辅助供电电路和LED驱动电源主控依次电性连接，所述LED驱动电源主控分别电性连接有PFC电路和恒流恒压模块，所述电压电流采集电路、MCU电路、LORA通信电路和LORA天线依次电性连接，所述MCU电路分别电性连接有关断控制电路和状态指示灯，所述关断控制电路连接有负载。

具体地，交流电源输入至LED驱动电源后，经过EMC电路、交流整流电路、PFC电路、恒流恒压模块、串联通过关断控制电路后，为LED灯具(负载)供电。其中LED驱动电源主控通过监测PFC电路和恒流恒压模块的反馈信号，调整相关参数，实现整机的高功率因素和高效率输出。

EMC电路采用了压敏电阻、放电管、共模电感、差模电感、X型安规电容、Y型安规电容等器件，具备安全保障和抑制电磁辐射的功能，以实现EMC相关标准，其实现原理图见图2。

交流整流电路采用高压大功率桥堆、放电管、差模电感、高压薄膜电容、热敏电阻，搭建π型滤波电路，实现交流整流功能，其实现原理图见图3。

PFC模块硬件部分采用boost变换器，并通过数字控制器工作于临界电流模式，在该模式下功率MOSFET开关损耗较低并且具有较好的EMI特性；PFC算法是基于定时开关控制及对升压电感复位后的死区时间进行补偿，通过该算法能够在较轻的负载条件下获得较高的PF值和较低的THD(电流总谐波失真)，其实现原理图见图4。

12V辅助供电电路在高压侧接入交流整流电路，整机开机瞬间通过降压原理，实现辅助电压输出；整机启动后再由变压器抽头经稳压电路实现持续辅助供电，同时主控芯片ASU脚控制MOS管实现关闭降压辅助电路输出，为LED驱动电源主控提供开机及时和后续稳定供电，其实现原理图见图5。

LED驱动电源主控通过数字控制器，实时监控PFC电路和限压恒流电路，动态调整电路相关参数，实现整机高功率因素和高效率的恒流输出，其原理图见图6。

恒流恒压模块采用基于软开关技术的LLC谐振变换器。LLC谐振变换器是通过调整开关频率来实现输出电压的变化，该硬件拓扑在全负载范围内能够实现源边侧的零电压开关(ZVS)及次边侧零电流开关(ZCS)。此外，输出端采用同步整流方案，进一步降低转换损耗。输出端环路反馈采用电压和电流双环路控制，当等效输出端阻抗大于或等于额定值时，电流环启动工作，整机进入恒流模式；当等效输出端阻抗小于额定值时，电压环启动工作，整机进入恒压模式。其LLC谐振变换器原理图详见图7，恒压恒流环路控制原理图详见图8。

LORA通信电路采用集成semtech公司高度集成的SX1278通讯芯片，与MCU的接口为SPI接口，具有体积小、使用方便、设计简单、可靠性高的特点，其原理图详见图9。

LORA天线主要包含LORA频段带通滤波电路，天线阻抗匹配电路及射频天线组成

MCU主控的负责与LORA芯片进行LORA数据交互协议的解析，接收数据帧，根据已经配置的组ID及组内ID给出调光控制信号给Led驱动电源主控，实现调光。通过PWM信号占空比的变化，调整电流输出参考，并根据电压电流采样电路实时监控的信息进行反馈调整，最终实现调光功能，并根据协议内容实现开关控制及工作状态参数的返回。通过LED的高低状态控制，实现对驱动电源LED主控的开关控制其原理框图见图11。

电压电流采集电路通过其内置的MCU，实现AD信号采样功能。通过采样输出整流模块中的输出电压、电流信号。从而间接计算出当前负载(LED灯具)的实时功率参数。完成对负载的电压、电流、功率状态监测功能。

其中AD监测电路模块采用了精密电阻器件，实现了电压、电流数值的精准反馈，其原理图详见图12。

LORA通信专用组网协议原理描述：专用通信控制协议，该通信协议规定了本专利中各LORA设备所采用的的LORA通信协议，其中包括硬件链路层协议及LORA调光的相关协议。数据帧可带载信息96bit，那么去除ID占用的32bit剩余的64bit可留给需要传递的信息(如数据帧的标识信息，灯的开关控制状态，灯的亮度等)，实现分组控制及设备状态上报，通信协议帧结构如图13所示。

本实用新型使用LORA无线通信技术，在专用数据帧的技术上，采用了转发信息数据，保证每个节点都可以作为中继节点，利用数据帧中的后40个bits作为转发信息载体，将每个中继节点按协议要求的转发要求，对接收到的数据帧进行存储转发，最大转发次数及中继等级设定为8次，转发时将转发次数等信息更改后进行中继转发，最终实现多个节点间的中继转发功能，已经转发过该协议数据包将直接丢弃，通过该中继转发技术实现最多8跳的中继功能，实现无线通信距离的多倍延伸。

本实用新型使用LORA无线通信技术，将需要的参数拼装成为链路层数据帧，我们采用的每包数据帧可带载信息96bit,因我们需要同时控制多个LED驱动电源的需求，每个驱动分配固定的一个ID，该ID号为一个32bit数，就必须要将其进行分组，其中分组ID

16bit设备ID16bit组成，因此LORA网中可存在65535个分组，每个分组中最多可容纳65535个组内驱动电源，这样足够满足常规工程应用中的设备数量及组网规模要求。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种基于LORA调光及状态监控的LED驱动电源，其特征在于，包括EMC电路、交流整流电路、PFC电路、恒流恒压模块、关断控制电路、12V辅助供电电路、LED驱动电源主控、LORA通信电路、MCU电路、LORA天线和电压电流采集电路，所述EMC电路接入有交流电源，所述EMC电路、交流整流电路、PFC电路、恒流恒压模块、关断控制电路依次电性连接，所述交流整流电路、12V辅助供电电路和LED驱动电源主控依次电性连接，所述LED驱动电源主控分别电性连接有PFC电路和恒流恒压模块，所述电压电流采集电路、MCU电路、LORA通信电路和LORA天线依次电性连接，所述MCU电路分别电性连接有关断控制电路和状态指示灯，所述关断控制电路连接有负载。

2.根据权利要求1所述的一种基于LORA调光及状态监控的LED驱动电源，其特征在于：所述EMC电路包括压敏电阻、放电管、共模电感、差模电感、X型安规电容和Y型安规电容。

3.根据权利要求1所述的一种基于LORA调光及状态监控的LED驱动电源，其特征在于：所述交流整流电路包括高压大功率桥堆、放电管、差模电感、高压薄膜电容和热敏电阻。

4.根据权利要求1所述的一种基于LORA调光及状态监控的LED驱动电源，其特征在于：所述12V辅助供电电路在高压侧接入交流整流电路。

5.根据权利要求1所述的一种基于LORA调光及状态监控的LED驱动电源，其特征在于：所述恒流恒压模块采用LLC谐振变换器。

6.根据权利要求1所述的一种基于LORA调光及状态监控的LED驱动电源，其特征在于：所述LORA通信电路采用高度集成的SX1278通讯芯片。

7.根据权利要求1所述的一种基于LORA调光及状态监控的LED驱动电源，其特征在于：所述LORA天线包括LORA频段带通滤波电路、天线阻抗匹配电路和射频天线。