采用单片机PWM技术和通用的开关电源降压电路，将24V直流电源转换成灯具工作所需电源，给灯具的MCU和LED灯珠供电。充分利用了单片机的软件资源，转换效率高，所需半导体器件少，灯具真正做到了绿色环保。对于照明灯具，功率比较大，由单片机PWM控制的24V转12V电源给照明灯具的大功率LED供电，将照明灯具的LED开关控制和电源转换功能集成一体，省去了大功率开关电源芯片。灯具的MCU外围提供统一的总线通信模块接口，用户可以根据系统要求选择不同的总线通信方式而不用重新设计灯具电路板。
【技术实现步骤摘要】
应用于消防智能照明与疏散指示系统，是系统中的主要终端设备，包括照明灯具和指示灯具。
技术介绍
消防智能照明与疏散指示系统，是国家强制安装的系统，一个系统中包含众多的照明灯具和指示灯具，安装位置分布范围广，因此系统布线成本，终端的硬件成本直接影响到系统的建设成本。本专利技术提供了一种通过单片机PWM控制技术实现电源降压，节省了终端的电源芯片，降低了终端硬件成本，另外，本专利技术的一整套灯具方案可是适应普通RS485总线通信，FSK载波通信、OOK载波通信、通信、电源线PWM脉冲耦合通信等多种总线通信模式，可以根据现场条件和系统建设成本要求选择合适的通信方式，改变通信模式只需更换不同的通信模块，不用改变灯具主板的硬件电路。通信模块采用统一标准的封装形式，因此不违背灯具检测标准的一致性要求，这种设计方案可以有效节省了检测费用和时间。
技术实现思路
如附图1所示，本专利技术的消防灯具由MCU、24V转5V电源电路PWM控制单元、LED灯珠控制单元、总线通信接口单元、语音及其它辅助功能单元等部分组成。现在实用的灯具的电源部分全都是采用直流降压开关电源芯片实现，开关电源芯片价格已经没有了降低的空间，而开关电源芯片的成本占去了灯具电路的相当大部分，因此灯具的电路成本几乎没有进一步降低的空间。本专利技术充分利用单片机资源，采用单片机PWM技术和通用的开关电源降压电路，如附图4所示，将24V直流电源转换成直流5V电源，给灯具的MCU和LED灯珠供电。对于照明灯具，功率比较大，本专利技术还提供了由单片机PWM控制的24V转12V电源给照明灯具的大功率LED供电，如附图6所示，将照明灯具的LED开关控制和电源转换功能集成一体，省去了大功率开关电源芯片。灯具的MCU外围提供统一的总线通信模块接口，如附图2和附图3所示，用户可以根据系统要求选择不同的总线通信方式而不用重新设计灯具电路板。附图说明图1是消防灯具原理图。图2是消防照明灯具MCU外围电路原理图。图3是消防指示灯具MCU外围电路原理图。图4是消防照明灯具24V传5V电路原理图。图5是消防照明灯具LED灯珠控制电路原理图。图6是带语音型消防指示灯具供电与LED灯珠控制电路原理图。图7是消防指示灯具语音电路原理图。图8是不带语音型消防指示灯具供电与LED灯珠控制电路原理图。具体实施方式灯具要正常工作，必须保证有稳定的工作电源，如附图4所示，24V直流电源通过电阻R1、稳压管D7和三极管Q4稳压得到5V电源给单片机供电，单片机启动后首先启动PWM功能激励由电阻R10、三极管Q3、电阻R6、R7、三极管Q1、电感L1、电容C2、肖特基二极管D4构成的开关电源降压电路产生稳定的可供所有电路工作的5V电源。开关电源启动后，稳压二极管D7和三级管Q4起反馈控制作用，当负载变轻，5V电压升高时，稳压二极管D7导通，Q4导通，Q3关闭，Q1导通时间变窄，给电容C2充电的电流变小，5V输出电源降低，从而保证了5V工作电源的稳定输出。单片机可以通过采样的参考电压计算出工作5V工作电压的精确值，从而改变PWM输出得占空比，进一步增加5V工作电压的稳定度。参考电压的采样如附图2和附图3所示。附图6和附图8中，LED灯珠和单片机工作电压为3.3V，单片机启动后控制PWM3V3的占空比保证3.3V的稳定输出，附图6还有一路5V输出供语音放大芯片工作，单片机通过改变PWM5V的占空比保证5V的稳定输出。标志灯具的三组LED灯珠由单片机的三个IO口独立控制，从而单片机根据服务器指令时自由指向，三组LED灯珠的故障状态由三个AD采样口独立采样获取施加在LED灯珠上的电压。当LED灯珠短路时，采样电压接近0V，从而正确检测出LED短路故障；当LED灯珠断路时，24V电源通过电阻R2、R3、R4施加到LED端子，使得采样电压远大于LED的正常工作的电压3.3V，从而正确检测出LED开路故障。附图5中，照明灯具的光源由3~4颗LED串联，工作电压范围10V~12V，由单片机产生PWM信号(17脚，PWM12V)控制开关电源降压电路，工作原理和附图4中的开关电源电路一样，产生10V~12V的电压给LED灯珠供电，单片机通过AD采样口（19脚，AD_12V）采样由开关电源产生的10V~12V电压信号，调整PWM输出得占空比，提供给LED灯珠合适的工作电压。单片机还采样LED的实际工作电压（20脚，AD_LED），当LED灯珠短路时，采样电压接近0V，从而正确检测出LED短路故障；当LED灯珠断路时，24V电源通过电阻R5施加在LED端子上的电压会远大于LED的正常工作电压，从而正确地检测出LED开路故障。带语音功能的标志灯具的语音控制电路如附图7所示，单片机根据服务器指令控制语音芯片播放语音。附图2和附图3中的总线通信模块接口P1和P2，由+24V、TXEN、TXD、RXD、RXEN、+5V、GND、A、B、~24VN、~24VP管脚组成，可以满足所有的总线通信模块的接口要求。其中~24VN、~24VP提供电源线通信模块接口，A、B提供独立信号线接口。TXD、RXD通过短接电阻（附图2中的R20、R21、R23、R24，附图3中的R13、R16、R17、R18）选择PWM通信模式或普通串口通信模式，可以满足不同通信模式的模块要求。本文档来自技高网...
【技术保护点】
本专利技术包含的单片机PWM开关电源降压电路原理和PWM软件控制技术。
【技术特征摘要】
1.本发明包含的单片机PWM开关电源降压电路原理和PWM软件控制技术。2....
【专利技术属性】
技术研发人员：熊运轩，甘春志，熊越翔，
申请(专利权)人：熊运轩，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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