CN215991275U - 后备式储能系统的状态指示呼吸灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种后备式储能系统的状态指示呼吸灯，包括采样模块，受控开关，震荡模块和LED模块；采样模块的输入端连接直流输出模块，其输出端连接受控开关的控制端；用于采集后备式储能系统直流输出模块的电压；受控开关的输入端连接震荡模块，其输出端接地；用于控制采样模块与震荡模块的通断；震荡模块连接LED模块；用于在直流输出电压建立时，将其转换成正弦波电压信号；LED模块用于将震荡模块输出的正弦波电压信号加载到发光二极管上，实现呼吸灯的效果。实现了不占用微控制器的资源，只使用纯模拟方式搭建指示呼吸灯电路的效果。

Description

后备式储能系统的状态指示呼吸灯

技术领域

本实用新型涉及一种状态指示呼吸灯，尤其适用于后备式储能系统，属于呼吸灯技术领域。

背景技术

后备式储能系统，也叫便携式电源系统或便携式储能系统，是一种当代热门设备，深受国内外人群的喜爱，常被使用于旅游、应急等场景。如图1所示，后备式储能系统一般包括交流输出模块、直流输出模块、储能模块、MCU模块、交流开关按钮及指示灯模块、直流开关按钮及指示灯模块，以及其他模块。该设备配置有交流总开关和直流总开关，直流总开关用于控制直流输出的状态，交流总开关用于控制交流输出的状态。并且，交流开关按钮及指示灯模块和直流开关按钮指示灯模块都包含带LED灯的按钮，直流输出模块和交流输出模块受到上述按钮开关的控制。

目前，为了提供给顾客更好的使用体检，一般在电源产品处于直流或者交流输出使用状态时，采用蜂鸣器、屏幕显示和LED灯指示的方式告知顾客电源产品所处的状态。而为了使得LED灯的光照更加柔和，一般采用呼吸灯。所谓呼吸灯，是光源在微电脑的控制之下，依据类似呼吸的频率，从暗到亮、从亮到暗缓慢循环的动态背景灯光效果。由于呼吸灯能产生这种动态酷炫的灯光效果，已经越来越多的应用于各种带背光或指示灯的用户终端产品中。但是，现有技术一般是通过MCU模块的PWM口去控制呼吸灯的强弱，或者使用专用的呼吸灯驱动芯片，这样一来，不仅需要使用MCU模块的引脚资源，而且电路复杂、制造成本高。

由此可见，亟待研发设计出一种适用于后备式储能系统的呼吸灯控制电路。

发明内容

针对上述现存的技术问题，本实用新型提供一种后备式储能系统的状态指示呼吸灯，以实现不占用微控制器的资源，只使用纯模拟方式搭建指示呼吸灯电路的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供后备式储能系统的状态指示呼吸灯，包括采样模块，受控开关，震荡模块和LED模块；

所述的采样模块的输入端连接直流输出模块，其输出端连接受控开关的控制端；用于采集后备式储能系统直流输出模块的电压；

所述的受控开关的输入端连接震荡模块，其输出端接地；用于控制采样模块与震荡模块的通断；

所述的震荡模块连接LED模块；用于在直流输出电压建立时，将其转换成正弦波电压信号；

所述的LED模块用于将震荡模块输出的正弦波电压信号加载到发光二极管上，实现呼吸灯的效果。

进一步，所述的采样模块包括两分压电阻、一限流电阻，以及第一运算放大器；

直流输出模块输出端V1经两个分压电阻连接GND端，两个分压电阻的公共端经限流电阻连接第一运算放大器的同相输入端；第一运算放大器的正电源端连接电源模块Vcc端，其负电源端连接GND端，其反相输入端连接其输出端，其输出端连接受控开关的控制端。

进一步，所述的受控开关采用MOS管或三极管。

更进一步，所述的受控开关为NMOS管；所述的NMOS管的栅极为受控开关的控制端，其漏极为受控开关的输入端，其源极为受控开关的输出端。

进一步，所述的震荡模块包括n个震荡单元(n≥3，且为奇数)；

每个震荡单元包括一个PMOS管、一个NMOS管和一个电容；PMOS管的漏极连接电源模块Vcc端，其栅极连接NMOS管的栅极，其源极连接NMOS管的漏极和电容的一端，NMOS管的源极和电容的另一端连接受控开关的输入端；且电容的一端为呼吸控制点；

前n-1个震荡单元中，每个震荡单元电容的另一端还连接下一个震荡单元PMOS管的栅极；

第n个震荡单元中，电容的另一端还连接第一个震荡单元PMOS管的栅极。

更进一步，所述的震荡模块还包括一个调频电阻；电源模块Vcc端经调频电阻连接每个震荡单元PMOS管的漏极。

进一步，所述的LED模块包括n个LED单元(n≥3，且为奇数)，分别与震荡单元一一对应相连；

每个LED单元包括一个运算放大器、一个发光二极管和一个电阻；运算放大器的同相输入端连接对应的呼吸控制点，其反相输入端连接其输出端，其正电源端连接电源模块Vcc端，其负电源端连接GND端，其输出端连接发光二极管的阴极，发光二极管的阳极连接GND端。

更进一步，所述的发光二极管的阳极经一个电阻连接GND端。

综上，由于震荡模块的电容处在不断循环的充、放电状态中，电容两端的电压呈现为不间断上升或下降的交替过程，利用电容两端的电压驱动对应的发光二极管，发光二极管能够跟随正弦波电压的变化，实现由亮到暗，再由暗到亮的变化，从而达到呼吸灯的效果。

相比现有技术，本实用新型具有如下技术优势：

1、使用纯模拟的方式搭建指示呼吸灯的电路，不需要外部信号控制，不占用MCU的资源，电路简单，且制造成本低廉。

2、后备式储能系统一旦开启直流功能，呼吸灯就会跟着闪烁，以告知顾客电源产品所处的状态，提升了客户的体验感。

3、呼吸灯能够缓慢的熄灭和点亮，使顾客感觉从容舒缓，提高了使用的舒适度。

附图说明

图1为现有技术中后备式储能系统的电原理框图；

图2为本实用新型电路原理框图；

图3为本实用新型的电路图；

图4为本实用新型震荡模块中呼吸控制点1、2、3的对地电压变化图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

如图2、3所示，本实用新型包括采样模块，受控开关，震荡模块和LED模块。直流输出模块的输出端V1连接采样模块的输入端，采样模块的输出端连接受控开关的控制端，受控开关的输出端接地，输入端连接震荡模块，震荡模块连接LED模块。

其中，采样模块的主要功能是采集后备式储能系统直流输出模块的电压；只有直流输出电压存在时，状态指示灯才开始工作。

受控开关的主要功能是控制直流输出电压向震荡模块的通断；可以采用MOS管或三极管。

震荡模块的主要功能是当直流输出存在时，在呼吸控制点产生正弦波电压信号，并输送至LED模块。

LED模块用于通过运算放大器将震荡模块输出的正弦波电压信号加载到发光二极管上，实现呼吸灯的效果。

本实用新型的工作流程如下：当后备式储能系统按一下开关按钮后，相应模块开始有电压输出。直流输出模块通过输出端V1向采样模块输出电压，当输出端V1有直流输出电压输出时，则呼吸灯开始工作。当直流输出模块关闭时，直流输出电压不存在，则呼吸灯停止工作。

如图3所示，受控开关采用NMOS管Q5，采样模块包括电阻R2-R4和运算放大器U1，具体电路连接关系如下：直流输出模块的输出端V1经电阻R3、R2连接GND端，电阻R3、R2的公共端经电阻R4连接运算放大器U1的同相输入端，运算放大器U1的正电源端连接VCC输出端，其负电源端连接GND端，其反相输入端连接其输出端，且输出端连接NMOS管Q5的栅极。

上述电路中，通过电阻R3和R2对输出端V1的直流输出电压进行分压，并采集电阻R2的对地电压，电阻R2两端电压的计算公式如下：

上述电路的运行原理如下：运算放大器U1构成了一个跟随器，用于控制NMOS管Q5的开关。当后备式储能系统直流输出模块的输出电压建立后，NMOS管Q5会导通，使得震荡模块开始工作。实施时，可以设置电阻R2为30K，电阻R3为30K，电阻R4为2K，若输出端V1的输出电压为13V，则运算放大器U1的输出电压为6.5V，MOS管Q5导通，震荡模块可以开始工作。若输出端V1的输出电压没有13V，那么MOS管Q5无法达到导通状态，震荡模块也就无法工作。

如图3所示，震荡模块包括n个震荡单元(n≥3，且为奇数)，每个震荡单元包括一个PMOS管、一个NMOS管和一个电容。下面以n＝3为实施例。

第一个震荡单元中，PMOS管Q2的漏极电源模块的Vcc端，其栅极连接NMOS管Q1的栅极，其源极连接NMOS管Q1的漏极和电容C1的一端，NMOS管Q1的源极和电容C1的另一端连接NMOS管Q5的漏极，电容C1的另一端连接NMOS管Q3的栅极。

第二个震荡单元中，PMOS管Q5的漏极电源模块的Vcc端，其栅极连接NMOS管Q3的栅极，其源极连接NMOS管Q3的漏极和电容C2的一端，NMOS管Q3的源极和电容C2的另一端连接NMOS管Q5的漏极，电容C2的另一端连接NMOS管Q4的栅极。

第三个震荡单元中，PMOS管Q6的漏极电源模块的Vcc端，其栅极连接NMOS管Q4的栅极，其源极连接NMOS管Q4的漏极和电容C4的一端，NMOS管Q4的源极和电容C3的另一端连接NMOS管Q5的漏极，电容C3的另一端连接NMOS管Q1的栅极。

并且，电容C1、C2、C3一端分别为呼吸控制点1、2、3，并与对应的LED单元连接。

上述电路的工作原理如下：电容C1、C2、C3用来存能量，PMOS管Q2、Q5、Q6分别用来给电容C1、C2、C3充电，NMOS管Q1、Q3、Q4用来释放电容C1、C2、C3上的电能。并且，电容C1、C2、C3一端作为呼吸控制点，为对应的LED单元输送正弦波电压。

实施时，可以设置Vcc端电压为5V，电阻R1为100欧姆，电容C1、C2、C3均为30uF电容。当震荡模块开始工作后，上述电路的运行过程如下：

当电容C3为高电平时，PMOS管Q2截止，NMOS管Q1导通，电容C1电压降低；

当电容C1电压降低时，PMOS管Q5导通，NMOS管Q3截止，电容C2开始充电；

当电容C2开始充电时，PMOS管Q6截止，NMOS管Q4导通，电容C3开始放电；

当电容C3开始放电时，PMOS管Q2导通，NMOS管Q1截止，电容C1开始充电。

由此可知，由于电容C1、C2、C3工作在不断循环的充电和放电状态中，各电容两端的电压呈现为不间断上升或下降的交替过程，取电容C1、C2、C3上的电压去控制对应的LED单元，即可实现LED单元中的发光二极管跟随电容上的电压变化而实现由亮到暗，再由暗到亮的逐渐变化，达到呼吸灯的效果。如图4所示，采集呼吸控制点1、2、3的对地电压，可见各震荡单元输出的正弦波电压变化的情况。

本实用新型的另一个实施例中，电源模块Vcc端均经过电阻R1分别连接PMOS管Q2、Q5、Q6的漏极。电阻R1用于控制呼吸灯的频率，电阻的数值越大，呼吸灯的频率越小，反之，电阻的数值越小，呼吸灯的频率越大。

并且，电容C1、C2和C3的容值的选择也会影响呼吸灯的闪烁频率，电容的容值越大，呼吸灯的频率越大，反之，电容的容值越小，呼吸灯的频率越大。当上述三个电容的容值完全相等时，电路可能会存在稳定情况，但是这种情况基本不可能发生。由于线路的电阻不一样，电容之间也会出现一定误差，因此不会让电路的稳定状态出现。

如图3所示，LED模块包括n个LED单元(n≥3，且为奇数)，每个LED单元包括一个运算放大器、一个发光二极管和一个电阻。下面以n＝3为实施例。

第一个LED单元中，运算放大器U2的同相输入端连接对应的呼吸控制点1，其反相输入端连接其输出端，其正电源端连接电源模块的Vcc端，其负电源端连接GND端，其输出端连接发光二极管D3的阴极，发光二极管D3的阳极连接GND端。

第二个LED单元中，运算放大器U3的同相输入端连接对应的呼吸控制点2，其反相输入端连接其输出端，其正电源端连接电源模块的Vcc端，其负电源端连接GND端，其输出端连接发光二极管D2的阴极，发光二极管D2的阳极连接GND端。

第三个LED单元中，运算放大器U4的同相输入端连接对应的呼吸控制点3，其反相输入端连接其输出端，其正电源端连接电源模块的Vcc端，其负电源端连接GND端，其输出端连接发光二极管D1的阴极，发光二极管D1的阳极连接GND端。

上述电路中，3个LED单元分别采集震荡模块呼吸控制点1、2、3输出的正弦波电压信号，分别经运算放大器U2、U3、U4放大后，分别驱动发光二极管D3、D2、D1，使发光二极管D3、D2、D1跟随正弦波电压信号的变化实现灯光明暗的变化，达到呼吸灯的效果。并且，本发明的再一个实施例中，电阻R14、R11、R10分别为发光二极管D3、D2、D1的限流电阻，以保证其正常发光。

综上，本实用新型可广泛被用于数码产品，电脑，音响，汽车等各个领域，起到很好的视觉装饰和提醒指示效果。整个电路主要采用模拟电路实现，设计巧妙、制作方便、成本低，适合于工厂批量开发。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上该实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种后备式储能系统的状态指示呼吸灯，其特征在于，包括采样模块，受控开关，震荡模块和LED模块；

所述的采样模块的输入端连接直流输出模块，其输出端连接受控开关的控制端；用于采集后备式储能系统直流输出模块的电压；

所述的受控开关的输入端连接震荡模块，其输出端接地；用于控制采样模块与震荡模块的通断；

所述的震荡模块连接LED模块；用于在直流输出电压建立时，将其转换成正弦波电压信号；

所述的LED模块用于将震荡模块输出的正弦波电压信号加载到发光二极管上，实现呼吸灯的效果。

2.根据权利要求1项所述的一种后备式储能系统的状态指示呼吸灯，其特征在于，所述的采样模块包括两分压电阻、一限流电阻，以及第一运算放大器；

直流输出模块输出端V1经两个分压电阻连接GND端，两个分压电阻的公共端经限流电阻连接第一运算放大器的同相输入端；第一运算放大器的正电源端连接电源模块Vcc端，其负电源端连接GND端，其反相输入端连接其输出端，其输出端连接受控开关的控制端。

3.根据权利要求1所述的一种后备式储能系统的状态指示呼吸灯，其特征在于，所述的受控开关采用MOS管或三极管。

4.根据权利要求3所述的一种后备式储能系统的状态指示呼吸灯，其特征在于，所述的受控开关为NMOS管；所述的NMOS管的栅极为受控开关的控制端，其漏极为受控开关的输入端，其源极为受控开关的输出端。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种后备式储能系统的状态指示呼吸灯，其特征在于，所述的震荡模块包括n个震荡单元(n≥3，且为奇数)；

每个震荡单元包括一个PMOS管、一个NMOS管和一个电容；PMOS管的漏极连接电源模块Vcc端，其栅极连接NMOS管的栅极，其源极连接NMOS管的漏极和电容的一端，NMOS管的源极和电容的另一端连接受控开关的输入端；且电容的一端为呼吸控制点；

前n-1个震荡单元中，每个震荡单元电容的另一端还连接下一个震荡单元PMOS管的栅极；

第n个震荡单元中，电容的另一端还连接第一个震荡单元PMOS管的栅极。

6.根据权利要求5所述的一种后备式储能系统的状态指示呼吸灯，其特征在于，所述的震荡模块还包括一个调频电阻；电源模块Vcc端经调频电阻连接每个震荡单元PMOS管的漏极。

7.根据权利要求5所述的一种后备式储能系统的状态指示呼吸灯，其特征在于，所述的LED模块包括n个LED单元(n≥3，且为奇数)，分别与震荡单元一一对应相连；

每个LED单元包括一个运算放大器、一个发光二极管和一个电阻；运算放大器的同相输入端连接对应的呼吸控制点，其反相输入端连接其输出端，其正电源端连接电源模块Vcc端，其负电源端连接GND端，其输出端连接发光二极管的阴极，发光二极管的阳极连接GND端。

8.根据权利要求7所述的一种后备式储能系统的状态指示呼吸灯，其特征在于，所述的发光二极管的阳极经一个电阻连接GND端。

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