一种POE协议的直流配电LED照明系统技术方案

一种POE协议的直流配电LED照明系统，主要由直流电源、PSE控制器、PD控制器、LED灯、恒流模块、单片机组成，特征在于直流电源的输出端正极与多个并联后的PSE控制器的供电端和PD控制器的输入端连接；PD控制器的输出端连接到LED灯正极，LED灯的负极同PD控制器的负端聚合连接在一起，并连接到恒流模块的输入端；恒流模块的输出端连接到PSE控制器的输入端，多个PSE控制器的输出端并联后连接到直流电源的负极；单片机通过数字总线连接到多个PSE控制器和多个恒流模块，或单片机通过数字总线仅连接到多个PSE控制器。本实用新型专利技术可广泛应用于工厂、楼宇、广场等集中照明领域。

A direct current distribution LED lighting system based on POE protocol

【技术实现步骤摘要】
一种POE协议的直流配电LED照明系统一、
本技术涉及LED配电照明系统领域，特别涉及一种POE协议的直流配电LED照明系统。二、
技术介绍
POE(PowerOverEthernet)以太网供电。一个完整POE系统包括：PSE(PowerSourcingEquipment)供电端设备和PD(PoweredDevice)授电端设备两部分。PSE设备是整个POE供电过程的管理者，PD设备接受PSE设备的供电是POE系统的负载端设备。POE标准发展：2003年IEEE协会发布IEEE_802.3af标准，该标准规定了PSE最大输出功率为15.4W、PD侧最大接受功率为13W；2009年IEEE协会发布IEEE_802.3at标准，该标准规定了PSE最大输出功率为30W、PD侧最大接受功率为25.5W；2018年IEEE_协会发布IEEE_802.3bt标准，该标准规定了PSE最大输出功率为90W、PD侧最大接受功率为71W。一个完整的POE供电过程包括：探测阶段、功率分级、授电阶段、授电监控、断电阶段。探测阶段：PSE发出探测低电压信号通过线缆传输到达PD侧、PD接收PSE发来的探测电压信号后将根据实际的功率设置分级电阻转换为符合自身功率等级的电流信号；功率分级：PSE接收PD返回的分级电流信号后完成对PD的功率分级；授电阶段：PSE和PD的分级功率匹配完成后，PSE和PD打开各自开关，并完成POE协商上电；授电监测：PSE和PD授电完成以后PSE会对整个的授电流进行实时监测；断电阶段：如果PSE检测到端口电压电流存在任何异常会立即关闭自身MOS开关停止授电，直至异常消除重新协商授电。基于2018年最新发布的IEEE_802.3bt标准POE最大授电功率可达90W，该功率等级可以满足90W以内的大功率LED照明应用。由于传统的大功率LED驱动都是交流配电场景，交流配电下的LED照明系统存在以下缺点：1、每盏LED灯必须配置一个AC/DC(交流转直流)驱动电源导致整个的系统照明成本高；2、AC/DC(交流转直流)电源模块内部存在大的电解电容(电解电容存在寿命问题)导致整个照明系统寿命受到限制；3、交流配电属于强电场景在施工上必须由专业的电工进行操作导致安装和维护成本高；4、交流配电下的单灯LED控制需要每盏灯配置一个控制模块且分布式拉远，实现控制成本高；5、传统AC/DC的LED灯效率一般为86％左右，效率较低，电能浪费严重。三、
技术实现思路
针对现行技术的不足，本技术的目的在于提出一种POE协议的直流配电LED照明系统以解决现行技术的不足。本技术提供的一种POE协议的直流配电LED照明系统，主要由直流电源、PSE控制器、PD控制器、LED灯、恒流模块、单片机组成，其特征在于直流电源的输出端正极与多个并联后的PSE控制器的供电端和PD控制器的输入端连接；PD控制器的输出端连接到LED灯正极，LED灯的负极同PD控制器的负端聚合连接在一起，并连接到恒流模块的输入端；恒流模块的输出端连接到PSE控制器的输入端，多个PSE控制器的输出端并联后连接到直流电源的负极；单片机通过数字总线连接到多个PSE控制器和多个恒流模块，或单片机通过数字总线仅连接到多个PSE控制器。本技术的工作过程为：直流电源上电完成后，首先单片机对多个PSE控制器和多个恒流模块进行软件初始化设置，将PSE控制器内部寄存器设置成IEEE_802.3bt标准配置，将恒流模块内部调整管设置成饱和导通状态。PSE控制器与PD控制器首先经历探测、分级两个阶段，探测分级信号路径为：探测信号电压从PSE控制器正端发出经PD控制器内部处理成分级电流信号流出，经恒流模块内部直通调整管回流到PSE控制器的输入端进行检测，完成PSE控制器和PD控制器之间的探测分级阶段。PSE控制器和PD控制器完成探测分级成功后、PSE控制器内部开关导通相应的PD控制器内部开关也导通完成系统的功率上电。功率电流路径为：直流电源的正端输出电流经PD控制器内部开关到达LED灯正极、从LED灯负极经恒流模块内部调整管后到达PSE控制器的输入端、最后经过PSE控制器内部开关回流到直流电源负极。功率上电完成后，PSE控制器内部开关直通和PD控制器内部开关直通，此时单片机对多个PSE控制器的读取操作不会影响功率电流的大小。此时的功率路简化径为：流电源的正极输出电流到达LED灯的正极、经LED灯的负极输出到恒流模块的输入端，经恒流模块内部处理实现电流恒流控制后流出流模块，最终回流到直流电源的负极。恒流模块可采用数字调光恒流模块或模拟调光恒流模块或不调光恒流模块或其它控制方法。采用模拟调光恒流模块或不调光恒流模块，单片机将不与该恒流模块连接。数字调光恒流模块主要由数模转换器、运算放大器、调整管、检测电阻组成，其特征在于检洲电阻的正端、调整管的源极端一并同运算放大器的反相输入端连接在一起，运算放大器的同相端连接数模转换器的输出端，数模转换器的输入端连接单片机的输出端，运算放大器的输出端连接调整管的栅极，调整管的漏极连接LED灯的负极。检测电阻检测功率回路的电流大小并送往运算放大器的反相输入端、单片机数字控制回路电流信号经数模转换器处理输出相应的模拟电压值到运算放大器的同相输入端，运算放大器处理同相端和反相端的差值电压并放大最终产生误差电压输出，运算放大器输出的误差电压驱动调整调整管的导通状态从而驱使回路电流达到单片机控制的期望电流值。模拟调光恒流模块主要由基准源、运算放大器、调整管、检测电阻组成，其特征在于检测电阻的正端、调整管的源极端一并同运算放大器的反相输入端连接在一起，运算放大器的同相端连接基准源，运算放大器的输出端连接调整管的栅极，调整管的漏极连接LED灯的负极。检测电阻检测功率回路的电流大小并送往运算放大器的反相输入端、电路内部产生可调节基准电压送往运算放大器的同相输入端，运算放大器处理同相端和反相端的差值电压并放大最终产生误差电压输出，运算放大器输出的误差电压驱动调整调整管的导通状态从而驱使回路电流达到基准电压设置的期望电流值。不调光恒流模块主要由基准源、运算放大器、调整管组成，其特征在于调整管的源极端同运算放大器的反相输入端连接在一起并连接到直流电源的负极，算放大器的同相端连接基准源，运算放大器的输出端连接调整管的栅极，调整管的漏极连接LED灯的负极。通过上述方式的连接，运算放大器的同相端电压为基准源高于反相端电压、此时运算放大器工作在饱和区输出端将输出最大供电电压驱使调整管饱和导通。四、附图说明附图1本技术的结构图；附图2本技术单灯控制回路图；附图3数字调光恒流模块图；附图4模拟调光恒流模块图；附图5不调光恒流模块图。在附图1～附图5中，PSU是直流电源、PSE是PSE控制器、PD是PD控制器、LED是LED灯、CC是恒流模块、MCU是单片机、DAC是数模转换器、OPA是运算放大器、MOS是调整管、RSENSE是检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种POE协议的直流配电LED照明系统，主要由直流电源、PSE控制器、PD控制器、LED灯、恒流模块、单片机组成，其特征在于直流电源的输出端正极与多个并联后的PSE控制器的供电端和PD控制器的输入端连接；PD控制器的输出端连接到LED灯正极，LED灯的负极同PD控制器的负端聚合连接在一起，并连接到恒流模块的输入端；恒流模块的输出端连接到PSE控制器的输入端，多个PSE控制器的输出端并联后连接到直流电源的负极；单片机通过数字总线连接到多个PSE控制器和多个恒流模块，或单片机通过数字总线仅连接到多个PSE控制器。/n

【技术特征摘要】
1.一种POE协议的直流配电LED照明系统，主要由直流电源、PSE控制器、PD控制器、LED灯、恒流模块、单片机组成，其特征在于直流电源的输出端正极与多个并联后的PSE控制器的供电端和PD控制器的输入端连接；PD控制器的输出端连接到LED灯正极，LED灯的负极同PD控制器的负端聚合连接在一起，并连接到恒流模块的输入端；恒流模块的输出端连接到PSE控制器的输入端，多个PSE控制器的输出端并联后连接到直流电源的负极；单片机通过数字总线连接到多个PSE控制器和多个恒流模块，或单片机通过数字总线仅连接到多个PSE控制器。


2.如权利要求1所述的一种POE协议的直流配电LED照明系统的恒流模块，主要由数模转换器、运算放大器、调整管、检测电阻组成，其特征在于检测电阻的正端、调整管的源极端一并同运算放大器的反相输入端连接在一起，运算放大器的同相端...

【专利技术属性】
技术研发人员：何凤喜，李佑成，樊成华，
申请(专利权)人：成都圣路电器有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51