CN219938565U - 一种直流供电照明调光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流供电照明调光模块，特点是包括用于与灯具驱动连接的热拔插端子；功率模块的输入端与直流电输入接口电连接，功率模块的输出端与直流电输出接口电连接；辅助电源模块设置在功率模块与直流电输入接口之间的电力线上；电流电压采集模块分别连接功率模块与直流电输入接口之间的电力线以及功率模块与直流电输出接口之间的电力线；短路检测模块连接功率模块与直流电输出接口之间的电力线；485通信模块与信号输入接口连接，MOS管驱动电路与功率模块电连接；MCU控制模块分别与电流电压采集模块、短路检测模块和MOS管驱动电路电连接，优点是能够对直流照明供电系统的某个回路进行状态检测和灯具亮度调整。

Description

一种直流供电照明调光模块

技术领域

本实用新型涉及一种直流供电照明调光模块。

背景技术

直流集中照明技术是将传统LED灯具驱动中的分布式AC/DC整流器集中安置在供电柜内，并利用高压直流电的电压低频升降来耦合调光信息，传输到灯具驱动上的解码芯片上进行调光的一种新型调光技术，该技术采用集中调光的方式存在以下问题：(1)调光指令对所有灯具驱动下达，出错的概率高，影响灯具的正常工作；(2)集中调光的方式造价高，需控制大电流状态下母线电压的统一升降从而发送调光数字信号，使装备的额定电流需求大；(3)集中调光的方式为了能保证轻载的工况下能正常发送调光信号，需在母线上加入数千瓦的假负载，导致效率低、响应慢；(4)集中调光的方式无法对单个回路发生的过欠压、过流、短路等故障做出保护动作；(5)集中式调光装备损坏后，停电区域大，影响范围广。因此，市面上亟需一种对直流照明供电系统的某个回路的状态检测和灯具亮度进行调整的调光模块。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够对直流照明供电系统的某个回路进行状态检测和灯具亮度调整的直流供电照明调光模块。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种直流供电照明调光模块，其特征在于：包括用于与灯具驱动电连接的热拔插端子，所述的热拔插端子上设置有直流电输入接口、直流电输出接口和信号输入接口；

用于控制回路的通断以及将调光信号耦合到电力线上的功率模块，所述的功率模块的输入端与所述的直流电输入接口电连接，所述的功率模块的输出端与所述的直流电输出接口电连接；

用于将高压电转换为低电压的辅助电源模块，所述的辅助电源模块设置在所述的功率模块与所述的直流电输入接口之间的电力线上；

用于采集所述的功率模块输入、输出电压和工作电流的电流电压采集模块，所述的电流电压采集模块分别连接所述的功率模块与所述的直流电输入接口之间的电力线以及所述的功率模块与所述的直流电输出接口之间的电力线；

用于检测所述的功率模块的输出线路是否短路的短路检测模块，所述的短路检测模块连接所述的功率模块与所述的直流电输出接口之间的电力线；

用于传输调光信号的485通信模块，所述的485通信模块与所述的信号输入接口连接；用于控制所述的功率模块的导通和关闭的MOS管驱动电路，所述的MOS管驱动电路与所述的功率模块电连接；

用于控制所述的MOS管驱动电路输出驱动信号的MCU控制模块，所述的MCU控制模块分别与所述的电流电压采集模块、所述的短路检测模块和所述的MOS管驱动电路电连接。电流电压采集模块将采集的电流、电压信号输入到MCU控制模块，MCU控制模块判断电流信号和电压信号是否超过基准值，若其中任一项超出基准值，则MCU控制模块控制MOS管驱动电路停止输出驱动信号，功率模块关闭；短路检测模块检测到功率模块输出线路短路，同时将短路信号传输到MCU控制模块，则MCU控制模块控制MOS管驱动电路停止输出驱动信号，功率模块关闭；若电流信号和电压信号均未超过基准值且功率模块输出线路没有短路，则MCU控制模块控制MOS管驱动电路输出驱动信号，功率模块导通。

进一步，所述的功率模块包括开关管Q1、开关管Q2、二极管D1、电感L1、电容C1和电阻R1，所述的开关管Q2、所述的电感L1、所述的电容C1和所述的二极管D1构成Buck电路，所述的开关管Q1串接在所述的Buck电路的正极输入端，所述的开关管Q2串接在所述的Buck电路的负极输入端，所述的电阻R1并接在所述的Buck电路的正负输出端之间，所述的开关管Q1和所述的开关管Q2分别与所述的MOS管驱动电路电连接。

进一步，所述的功率模块上设置有散热风扇，所述的散热风扇与所述的MCU控制模块电连接，当所述的MCU控制模块检测到所述的功率模块电流和温度达到阀值时，所述的MCU控制模块控制所述的散热风扇启动工作。

进一步，所述的功率模块的与所述的直流电输出接口之间的电力线上设置有防雷模块。功率模块保护器件，避免电力线上的脉动电压损坏功率器件。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型公开了一种直流供电照明调光模块，通过分布式的调光模块，控制某个照明供电回路上的所有灯具进行调光，这种类型的调光是通过将信号附加在直流电力网络上实现的，具有“不增加通信电缆、同时不增加交流耦合/解耦设备”的优势；对于分布式调光模块，它的优点在于所有的调光模块同步接收上级调光指令，但只有一部分指定的模块响应调光指令，并下发到该模块所控制的回路上的智能驱动从而实现调光，具有以下优点：

(1)避免了调光指令对所有灯具驱动的下达，从而减少出错的概率；

(2)相较集中调光的方式造价低廉，无需控制大电流状态下母线电压的统一升降从而发送调光数字信号，仅对自身回路上的电压进行控制，从而大幅减少了装备的额定电流需求，提升了装备的性价比；

(3)相较集中调光的方式效率高、响应快，集中调光的方式为了能保证轻载的工况下能正常发送调光信号，需在母线上加入数KW的假负载，而调光模块仅靠内部数W的假负载就能保证回路空载的工况下发出合格的调制信号；

(4)调光模块具备电压、电流、温度、绝缘检测功能，能及时对其控制的回路发生的过欠压、过流、短路等故障做出保护动作，避免影响上级设备的正常工作；

(5)调光模块内置防雷模块，可以有效提高回路防雷能力；

(6)分布式调光模块损坏后，仅影响单个回路上的供电，停电区域较集中式调光方式小；

(7)热拔插设计，更换调光模块时无需断电。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明直流供电照明调光模块的结构示意图；

图2为本发明功率模块的结构示意图；

图3为本发明的直流供电照明调光模块的具体应用方式；

其中1-热拔插端子，2-直流电输入接口、3-直流电输出接口、4-信号输入接口、5-功率模块、6-辅助电源模块、7-电流电压采集模块、8-短路检测模块、9-485通信模块、10-MOS管驱动电路、11-MCU控制模块，12-散热风扇，13-防雷模块，14-强电电缆，15-RS485信号线，16-灯具驱动，17-灯具，Q1-开关管，Q2-开关管，D1-二极管，L1-电感，C1-电容，R1-电阻。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型申请实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本实用新型申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”、“端”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型申请实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，可以是其它连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型申请实施例中的具体含义。

在本实用新型申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型申请实施例的不同结构。为了简化本实用新型申请实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型申请实施例。

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

一种直流供电照明调光模块，如图1和图3所示，包括用于与灯具驱动16电连接的热拔插端子1，热拔插端子1上设置有直流电输入接口2、直流电输出接口3和信号输入接口4；

用于控制回路的通断以及将调光信号耦合到电力线上的功率模块5，功率模块5的输入端与直流电输入接口2电连接，功率模块5的输出端与直流电输出接口3电连接；

用于将高压电转换为低电压的辅助电源模块6，辅助电源模块6设置在功率模块5与直流电输入接口2之间的电力线上；

用于采集功率模块5输入、输出电压和工作电流的电流电压采集模块7，电流电压采集模块7分别连接功率模块5与直流电输入接口2之间的电力线以及功率模块5与直流电输出接口3之间的电力线；

用于检测功率模块5的输出线路是否短路的短路检测模块8，短路检测模块8连接功率模块5与直流电输出接口3之间的电力线；

用于传输调光信号的485通信模块9，485通信模块9与信号输入接口4连接；

用于控制功率模块5的导通和关闭的MOS管驱动电路10，MOS管驱动电路10与功率模块5电连接；

用于控制MOS管驱动电路10输出驱动信号的MCU控制模块11，MCU控制模块11分别与电流电压采集模块7、短路检测模块8和MOS管驱动电路10电连接。电流电压采集模块7将采集的电流、电压信号输入到MCU控制模块11，MCU控制模块11判断电流信号和电压信号是否超过基准值，若其中任一项超出基准值，则MCU控制模块11控制MOS管驱动电路10停止输出驱动信号，功率模块5关闭；短路检测模块8检测到功率模块5输出线路短路，MCU控制模块11接收到短路信号，则MCU控制模块11控制MOS管驱动电路10停止输出驱动信号，功率模块5关闭；若电流信号和电压信号均未超过基准值且功率模块5输出线路没有短路，则MCU控制模块11控制MOS管驱动电路10输出驱动信号，功率模块5导通。

在此具体实施例中，如图2所示，功率模块5包括开关管Q1、开关管Q2、二极管D1、电感L1、电容C1和电阻R1，开关管Q2、电感L1、电容C1和二极管D1构成Buck电路，开关管Q1串接在Buck电路的正极输入端，开关管Q2串接在Buck电路的负极输入端，电阻R1并接在Buck电路的正负输出端之间，开关管Q1和开关管Q2分别与MOS管驱动电路10电连接。

功率模块5工作过程和原理如下：

(1)回路不工作时，开关管Q1、开关管Q2同时关闭，将回路正负极与母线完全隔离开，这样做的好处在于回路关闭状态下，共母线的多个回路之间不会相互影响；

(2)需要对灯具亮度进行调整时，开关管Q1保持导通，Q2、D1、L1、C1构成的Buck电路在MCU控制模块11、MOS管驱动电路10等的驱动下，将调光信号耦合到电力线上，形成一系列在额定直流电压范围内小幅、低频波动的电压波形；

(3)电阻R1作为假负载，能及时泄放掉电容C1上的电，保证Buck电路在空载或者轻载时也能发出调制波形；

(4)开关管Q1的另一个作用是，当Buck电路出现故障导致开关管Q2击穿时，可以通过关闭开关管Q1切断回路供电，避免故障进一步扩大；

(5)Buck电路开关管Q2位于低端，可采用MOS管驱动电路10中的NMOS开关驱动电路，该电路结构设计简单。

在此具体实施例中，功率模块5上设置有散热风扇12，散热风扇12与MCU控制模块11电连接，当MCU控制模块11检测到功率模块5电流和温度达到阀值时，控制散热风扇12启动工作。功率模块5的与直流电输出接口3之间的电力线上设置有防雷模块13。功率模块5保护器件，避免电力线上的脉动电压损坏功率器件。

调光模块的工作过程和原理：直流电通过热拔插端子1的直流电输入接口2进入调光模块内部，当直流电输入到调光内部后，会经过辅助电源模块6，将高压DC200V～400V电压转为12V、3.3V等低压供内部电路使用，同时还会经过功率模块5，转为耦合有调光信号的电信号后，从热拔插端子1的直流电输出接口3输出到与灯具驱动16连接的电力线上；

调光信号经热拔插端子1的信号输入接口4进入调光模块内部；调光信号输入到485通信模块9后，经MCU控制模块11识别后，控制MOS管驱动电路10输出驱动信号，MOS管驱动电路10驱动功率模块5发出低频率的、振幅为10V的高、低电压，从而实现了将电信号与调光信号耦合输出；电流电压采集模块7和短路检测模块8会在调光模块工作过程中实时检测电压、电流等参数，当电压电流温度超过基准值时，MCU控制模块11会控制MOS管驱动电路10停止输出驱动信号，此时功率模块5输出关闭，调光模块将所在的单个回路断开。

利用本发明直流供电照明调光模块的直流集中照明技术的具体应用方式是：低压交流电进入配电柜，经整流模块变换为200V-300V直流电，从配电柜内经电缆多路输出到配电柜外的灯具17上。配电柜内的直流母线上串联有调光模块，这种调光模块可以接收配电柜内来自于控制中心的弱电调光命令，并将其转换为耦合在强电电路上的调光信号，由灯具驱动来解耦、接收并响应这一信号。

如图3所示，DC200～400V直流电经强电电缆14输入调光模块，基于MODBUS协议的调光信号经RS485信号线15同样输入调光模块；经调光模块将调光信号耦合到调光模块的输出电缆上，再经过灯具驱动16将调光信号与强电解耦、解读之后，通过改变灯具驱动16输出的电压PWM波形占空比来调节灯具17亮度。

上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种直流供电照明调光模块，其特征在于：包括用于与灯具驱动电连接的热拔插端子，所述的热拔插端子上设置有直流电输入接口、直流电输出接口和信号输入接口；

用于控制回路的通断以及将调光信号耦合到电力线上的功率模块，所述的功率模块的输入端与所述的直流电输入接口电连接，所述的功率模块的输出端与所述的直流电输出接口电连接；

用于将高压电转换为低电压的辅助电源模块，所述的辅助电源模块设置在所述的功率模块与所述的直流电输入接口之间的电力线上；

用于采集所述的功率模块输入、输出电压和工作电流的电流电压采集模块，所述的电流电压采集模块分别连接所述的功率模块与所述的直流电输入接口之间的电力线以及所述的功率模块与所述的直流电输出接口之间的电力线；

用于检测所述的功率模块的输出线路是否短路的短路检测模块，所述的短路检测模块连接所述的功率模块与所述的直流电输出接口之间的电力线；

用于传输调光信号的485通信模块，所述的485通信模块与所述的信号输入接口连接；

用于控制所述的功率模块的导通和关闭的MOS管驱动电路，所述的MOS管驱动电路与所述的功率模块电连接；

用于控制所述的MOS管驱动电路输出驱动信号的MCU控制模块，所述的MCU控制模块分别与所述的电流电压采集模块、所述的短路检测模块和所述的MOS管驱动电路电连接。

2.根据权利要求1所述的一种直流供电照明调光模块，其特征在于：所述的功率模块包括开关管Q1、开关管Q2、二极管D1、电感L1、电容C1和电阻R1，所述的开关管Q2、所述的电感L1、所述的电容C1和所述的二极管D1构成Buck电路，所述的开关管Q1串接在所述的Buck电路的正极输入端，所述的开关管Q2串接在所述的Buck电路的负极输入端，所述的电阻R1并接在所述的Buck电路的正负输出端之间，所述的开关管Q1和所述的开关管Q2分别与所述的MOS管驱动电路电连接。

3.根据权利要求1所述的一种直流供电照明调光模块，其特征在于：所述的功率模块上设置有散热风扇，所述的散热风扇与所述的MCU控制模块电连接，当所述的MCU控制模块检测到所述的功率模块电流和温度达到阀值时，所述的MCU控制模块控制所述的散热风扇启动工作。

4.根据权利要求1所述的一种直流供电照明调光模块，其特征在于：所述的功率模块的与所述的直流电输出接口之间的电力线上设置有防雷模块。