一种LED照明灯控制电路制造技术

本发明专利技术属于LED照明灯技术领域，具体为一种LED照明路灯控制电路。本发明专利技术是在路灯变压器的输出端另加一个控制柜，以完成对所有路灯的集中直流脉冲供电；所述的控制柜中，包括：主控CPU，全桥整流电路，主开关电源，第二级开关电源，辅助电源，显示和键盘面板及其电路等。所述的控制柜完成对交流380V电源的全桥整流、第一级主开关电源恒流控制和第二级开关电源低频脉宽调制，产生的直流脉冲电压再输出到原来的路灯电源线上，传送到路灯。必要时还可包括：用于连接互联网的modem，PLC（电力线通讯）modem。本发明专利技术可实现集中的可靠的智能亮度调节，同时大幅度降低生产和安装成本，并使路灯易于维修。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于LED照明灯
，具体涉及一种LED照明路灯控制电路。
技术介绍
目前电子工程的热点之一是LED的照明控制技术，主要有 提高照明用LED的发光功率、效率、改善光的频谱、散热等技术。路灯还有照明光学方面的要求； LED照明控制电路技术。如LED日光灯、路灯(隧道灯)、景观灯、投射灯的电路如何实现可靠、低成本、智能化、节电、长寿命。就后者而言，目前广泛采用方法是，使用220 V交流市电供电，用开关电源对LED灯分别进行恒流控制。同时解决功率因素和电磁干扰问题以及防雷击问题。此类方案有电路比较复杂，成本高，因而可靠性较差、维修麻烦等缺点。
技术实现思路
本专利技术针对需要同步群控的LED路灯、隧道灯、小区照明LED灯，提供一种可以实现可靠、高效的智能亮度调节，同时降低生产、安装和维护成本的LED照明灯控制电路。本专利技术提供的LED照明灯控制电路，是在路灯变压器的输出端另加一个控制柜，以完成对所有路灯的集中直流脉冲供电；所述的控制柜中，包括王控CPU,全桥整流电路，主开关电源，第二级开关电源，辅助电源，显示和键盘面板及其电路；此外，必要时还可包括用于连接互联网的modem, PLC (电力线通讯)modem。系统结构参见附图1所示。所述的控制柜完成对交流380V电源的全桥整流、第一级开关电源(即主开关电源)恒流控制(限压)和第二级开关电源低频脉宽调制，产生的直流脉冲电压再输出到原来的路灯电源线上，传送到路灯。原来从路灯变压器输出到各路灯的电源线中，相线和中线按电流相同的要求重新分为两组，改用作脉冲电源的输出电线，连接到各个LED路灯。各个路灯罩内的LED灯加上简单的恒流电路来控制LED的恒流。LED的峰值电流由灯头内的恒流源电路控制，控制柜输出直流的低频脉宽占空比控制平均点亮时间，调节平均电流，即亮度。打个比方，此方法就如大楼里用集中空调机代替分散空调机一样。本专利技术中，控制柜的核心是主控板CPU (如STM32107 32位单片机)，其功能主要有 a,控制主开关电源的输出电压，使其达到额定亮度时的(第二级开关电源脉宽为最大时)最小值，根据路灯亮度设定要求控制第二级直流脉冲电压的占空比； b,通过预设定的，基本按实时钟，也可以根据室外自然光强度调整路灯的亮度。或通过网络接收命令调节亮度； C，完成电源和系统的自检和保护； d，通过modem向上连接互联网。但是连接互联网不是必需的。不接网络，系统按内部实时钟调节亮度。但实时改变亮度就不行了，好在此需求并不重要。控制柜内的CPU除了可用互联网与外部通讯外，也可以利用路灯供电变压器的初级次高压(1-3万伏)线，实现较大区域的PLC (电力线通讯)以太网连接。当然，目前也不是必需的。本人认为，PLC通讯技术尚不成熟，可能是可靠性未解决，目前未见很多民用介绍。如有需求，可用第二代PLC MODEM芯片SM2200来设计，以提高通讯可靠性。关于辅助电源，220v交流市电接到辅助电源变压器。变压器次级有几个绕组，以产生控制电路要用的低压直流电源。这里也可以不用辅助电源变压器，改用有多档直流电压输出的开关电源。本专利技术中，显示和键盘面板。主控制板CPU连接到控制箱面板上的显示和键盘面板。显示和键盘面板电路如图4所示。该电路由智能芯片HD7279A和一些外围器件构成。此电路驱动8位LED数码管和8个键输入。还有一个系统复位键,用于主CPU和显示CPU的复位。此面板通过扁线和接头与图3中主控板连接。它与主控CPU用SPI方式通讯。主控CPU是主，面板CPU为从。显示内容包括实时钟显示月日时分，电压，电流，故障代码如初级过压，欠压，过流，IGBT左右上管击穿，左右下管击穿，主回路失控等。通过键盘可以设置实时钟，输出最高限压，额定输出电流等参数。路灯开关时间和亮度按主控板CPU程序设置自动进行。考虑到时差和季节(可以由内部程序校正)，各地各季节开关时间是不同的。当然也可以根据网上即时命令运行。还可用安装在显示板上的光敏电阻(或光敏三极管)测得的自然光强度来修正开关时间和路灯亮度。面板键盘也可以实时调节路灯亮度。本专利技术的优点在于 实现集中的可靠的智能亮度调节，同时大幅度降低生产和安装成本，并使路灯易于维修(仅是简单的换灯头，灯罩内几乎没有什么要维修的电子电路)。附图说明图1为本专利技术的电路结构图。图2为本专利技术控制柜中主回路电路。图3为本专利技术控制柜中主控板的电路。其中，A为CPU芯片和辅助电路，B为PWM脉冲形成和驱动电路，C为第二级开关电源电路，D为过流检测和关断电路。图4为本专利技术控制柜显示和键盘面板电路。图5为各个工作节拍示意波形图。图6是帮助分析用的等效电路。图7为本专利技术程序流程图。具体实施例方式系统概述 系统如图1所示。来自路灯变压器的三相380v交流电压和220v交流电压由总电源开关接入控制柜，380v电压接到到三相全桥整流电路。整流输出电压到主开关电源。在CPU的控制下进行恒流限压开关变换。变压器的次级整流后的直流电压接到第二级开关电源的输入。第二级用于调节路灯的平均亮度。两级开关电源是在CPU的闭环控制下运行的。CPU即时采集它的输出的电压和电流，与目标值进行比较，通过PID运算，调整两级开关电源的脉宽，使输出平均电流稳定在目标值。CPU不仅采集输出电压电流，还采集变换器初级电压等，以并监测系统工作状态。显示和键盘安装在面板上，也是基本环节。CPU还与面板显示键盘用的智能芯片(CPU )进行SPI通讯，以输入设置参数和显示控制器工作情况。辅助电源也是不可缺少的。它在控制箱内，使用220v交流供电。它提供电路用的各档直流电源。图1中，虚线部分用于网络连接，CPU已提供了相关接口。整个系统包括控制柜，供电电缆和LED路灯灯头三部分。其中，控制柜中包括路灯变压器，全桥整流电路，主开关电源，第二级开关电源，主控制板CPU，辅助电源，显示和键盘面板，PLC (moden)等。具体分述如下1、辅助电源。220v交流市电接到辅助电源变压器。变压器次级有几个绕组，以产生控制电路要用的低压直流电源。这里也可以不用辅助电源变压器，改用有多档直流电压输出的开关电源。辅助电源可提供+15v，-15v，5v ,3. 3v直流电源给控制电路。还有另一独立的15v电源，用于IGBT管驱动电路，图没有画出。2、显示和键盘面板。主控制板CPU连接到控制箱面板上的显示和键盘面板。它的电路如图4所示。它由智能芯片HD7279A和一些外围器件构成。此电路驱动8位LED数码管和8个键输入。还有一个系统复位键，用于主CPU和显示CPU的复位。此面板通过扁线和接头与图3中主控板连接。它与主CPU用SPI方式通讯。主CPU是主，面板CPU为从。显示内容包括实时钟显示月日时分，电压，电流，故障代码如初级过压，欠压，过流，IGBT左右上管击穿，左右下管击穿，主回路失控等。通过键盘可以设置实时钟，输出最高限压，额定输出电流等参数。路灯开关时间和亮度按主CPU程序设置自动进行。考虑到时差和季节(可以由内部程序校正)，各地各季节开关时间是不同的。当然也可以根据网上即时命令运行。还可用安装在显示板上的光敏电阻(或光敏三极管)测得的自然光强度来修正开关时间和路灯亮度。面板键盘也可以实时调节路灯亮度。隧道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED照明路灯控制电路，其特征在于是在路灯变压器的输出端另加一个控制柜，以完成对所有路灯的集中直流脉冲供电；所述的控制柜中，包括：主控CPU，全桥整流电路，主开关电源，第二级开关电源，辅助电源，显示和键盘面板及其电路；?所述的控制柜完成对交流380V电源的全桥整流、第一级主开关电源恒流控制和第二级开关电源低频脉宽调制，产生的直流脉冲电压再输出到原来的路灯电源线上，传送到路灯；原来从路灯变压器输出到各路灯的电源线中，相线和中线按电流相同的要求重新分为两组，改用作脉冲电源的输出电线，连接到各个LED路灯；各个路灯罩内的LED灯加上恒流电路来控制LED的恒流；LED的峰值电流由灯头内的恒流源电路控制，控制柜输出直流的低频脉宽占空比控制平均点亮时间，调节平均电流，即亮度；所述主控CPU的功能主要有：（a）控制主开关电源的输出电压，使其达到额定亮度时的最小值，根据路灯亮度设定要求控制第二级直流脉冲电压的占空比；（b）通过预设定，按实时钟，根据室外自然光强度调整路灯的亮度；（c）完成电源和系统的自检和保护；所述辅助电源中，由220v交流市电接到辅助电源的变压器，变压器次级有几个绕组，以产生控制电路用的低压直流电源；所述显示和键盘面板中，主控CPU连接到控制箱面板上的显示和键盘面板；显示和键盘面板电路由智能芯片HD7279A和一些外围器件构成；该电路驱动8位LED数码管和8个键输入；还有一个系统复位键，用于主CPU?和显示CPU的复位；显示内容包括：实时钟显示月日时分，电压，电流，故障代码如：初级过压，欠压，过流，IGBT?左右上管击穿，左右下管击穿，主回路失控；通过键盘设置实时钟，输出最高限压，额定输出电流参数；路灯开关时间和亮度按主控CPU?程序设置自动进行。...

【技术特征摘要】
1.一种LED照明路灯控制电路，其特征在于是在路灯变压器的输出端另加一个控制柜，以完成对所有路灯的集中直流脉冲供电；所述的控制柜中，包括:王控CPU,全桥整流电路，主开关电源，第二级开关电源，辅助电源，显示和键盘面板及其电路； 所述的控制柜完成对交流380V电源的全桥整流、第一级主开关电源恒流控制和第二级开关电源低频脉宽调制，产生的直流脉冲电压再输出到原来的路灯电源线上，传送到路灯； 原来从路灯变压器输出到各路灯的电源线中，相线和中线按电流相同的要求重新分为两组，改用作脉冲电源的输出电线，连接到各个LED路灯；各个路灯罩内的LED灯加上恒流电路来控制LED的恒流； LED的峰值电流由灯头内的恒流源电路控制，控制柜输出直流的低频脉宽占空比控制平均点亮时间，调节平均电流，即亮度； 所述主控CPU的功能主要有: (a)控制主开关电源的输出电压，使其达到额定亮度时的最小值，根据路灯亮度设定要求控制第二级直流脉冲电压的占空比； (b)通过预设定，按实时钟，根据室外自然光强度调整路灯的亮度； (C)完成电源和系统的自检和保护； 所述辅助电源中，由220v交流市电接到辅助电源的变压器，变压器次级有几个绕组，以产生控制电路用的低压直流电源； 所述显示和键盘面板中，主控CPU连接到控制箱面板上的显示和键盘面板；显示和键盘面板电路由智能芯片HD7279A和一些外围器件构成；该电路驱动8位LED数码管和8个键输入；还有一个系统复位键，用`于主CPU和显不CPU的复位； 显示内容包括:实时钟显示月日时分，电压，电流，故障代码如:初级过压，欠压，过流，IGBT左右上管击穿，左右下管击穿，主回路失控； 通过键盘设置实时钟，输出最高限压，额定输出电流参数； 路灯开关时间和亮度按主控CPU程序设置自动进行。2.根据权利要求1所述的LED照明路灯控制电路，其特征在于所述主控CPU中采用移相型PWM电路设计，该移相型PWM电路的结构如下: 有变压器全桥变换开关电源的变压器次级输出电压VO比例于输入电压，主变压器初次级圈数比，以及开通脉宽的占空比的； 全桥变换开关电源用两组对角开关将输入电压交替正反接在主变压器的初级绕组上，接通时间的比例(PWM)改变次级的平均输出电压； 两个PWM控制波形a，即PWMl:超前脉冲组；波形b，即PWM2:滞后脉冲组；周期为25微秒，占空比为0.6-0.7，它们周期和占空比完全相同，且不变；波形C、波形d是PWMl被分解为超前臂的两个驱动信号，是超前臂脉冲；波形e、波形f 是PWM2被分解为滞后臂的两个驱动信号，是滞后臂脉冲； 移相型PWM电路由PWM...

【专利技术属性】
技术研发人员：项长顺，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：