灯具控制系统中的ac故障检测电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种灯具控制系统中的AC故障检测电路，灯具控制系统包括沿信号走向顺次分布的交流输入滤波单元、整流滤波单元和PFC升压电路，PFC升压电路中设置供电变压器，供电变压器的辅助绕组一端通过整流二极管、串稳电路连接至PFC芯片的电源端口；AC故障检测电路包括光电耦合器和开关管；光电耦合器的发光二极管的阳极连接至串稳电路的信号输入端，阴极连接至开关管的漏极，光电耦合器的光敏三极管的基极接收发光二极管所发出的光，集电极向外引出构成AC故障检测端，发射极接地；开关管的源极接地，栅极经电阻R809、整流分压单元连接在交流输入滤波单元后侧。本实用新型提出的AC故障检测电路能够将灯具控制系统的AC前级故障准确无误的检测出来。
【专利说明】
灯具控制系统中的AC故障检测电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及灯具控制技术领域，具体涉及一种灯具控制系统中的AC故障检测电路。
【背景技术】
[0002]路灯，指给道路提供照明功能的灯具，泛指交通照明中路面照明范围内的灯具。随着科学技术、电子行业的不断发展与进步，对于诸如LED路灯等灯具的控制器系统变得越发复杂，功能也变得越发多元化。相对于传统原始的仅控制灯具亮灭的控制系统而言，显然是进步了很多。通常LED路灯等灯具都是由市电作为供电电源，交流电经过输入滤波、整流后进入PFC升压电路(PFC:功率因素校正)进行升压，以提高电源的功率因素，当功率因素值越大，代表其电力利用率越高。之后再经过LLC谐振变换器控制电路和输出滤波整流电路向LED路灯供电，此时加载在LED路灯上的电压信号为低压直流信号。目前的灯具控制系统中，对于交流输入的故障检测和对于PFC升压电路是否正常工作的检测电路设计复杂，而且检测误差大，检测效果一般，并不够理想。
【实用新型内容】
[0003]针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种灯具控制系统中的AC故障检测电路，其能够将灯具控制系统的AC前级故障检测出来，该AC前级故障状态包括灯具控制系统没有交流输入信号或PFC升压电路未正常工作的状态。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案:
[0005]一种灯具控制系统中的AC故障检测电路，所述灯具控制系统中包括沿信号走向顺次分布的交流输入滤波单元、整流滤波单元和PFC升压电路，所述PFC升压电路中设置供电变压器，所述供电变压器的辅助绕组一端通过整流二极管、串稳电路连接至PFC芯片的电源端口，其中所述AC故障检测电路包括:
[0006]光电耦合器U800和开关管Q801;其中，
[0007]所述光电親合器U800由发光二极管和光敏三极管构成;所述发光二极管的阳极连接至串稳电路的信号输入端，阴极连接至开关管Q801的漏极;所述光敏三极管的基极接收发光二极管所发出的光，集电极向外引出构成AC故障检测端，发射极接地;所述开关管Q801的源极接地，栅极经电阻R809连接至整流分压单元，并通过整流分压单元连接在交流输入滤波单元后侧。
[0008]相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果:
[0009]本实用新型所提供的AC故障检测电路通过光电耦合器和开关管的相互配合实现了对灯具控制系统的AC前级故障检测，该电路设计简单，功耗低，检测无误差，效果良好。
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型所述灯具控制系统的交流输入前级电路简图；
[0011]图2为本实用新型所述灯具控制系统中的AC故障检测电路原理图。
【具体实施方式】
[0012]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步阐述:
[0013]参见图1，其给出了本实用新型所述灯具控制系统的交流输入前级电路简图，在由芯片NCP1608B构成的PFC升压电路中设计有PFC供电变压器T，在该变压器T辅助绕组上产生的信号经第一整流二极管Dl整流后输入到串稳电路，由串稳电路向PFC芯片提供稳定的电压，使PFC升压电路得以正常工作。变压器T的辅助绕组还引出中心抽头接入地线，并且在该中心抽头与第一整流二极管Dl的阳极之间还设置有第二整流二极管D2。结合图1-2，在本实用新型所述的灯具控制系统中，包括沿信号走向顺次分布的交流输入滤波单元、整流滤波单元和PFC升压电路(见图2中的箭头方向)。本实用新型所给出的AC故障检测电路中，将串稳电路的信号输入端作为PFC升压电路的故障检测点，具体来说:
[0014]结合图2，本实用新型提出了一种灯具控制系统中的AC故障检测电路，包括:光电親合器U800和开关管Q801;其中，所述光电親合器U800由发光二极管和光敏三极管构成，所述发光二极管的阳极(I脚)连接至串稳电路的信号输入端(即图1中的VCC801)，阴极(2脚)与开关管Q801的漏极相连，所述光敏三极管的基极接收发光二极管所发出的光，集电极(4脚)向外引出构成AC故障检测端，发射极(3脚)接地;所述开关管Q801的源极接地，栅极经电阻R809连接至整流分压单元，并通过整流分压单元连接在交流输入滤波单元后侧。交流输入滤波单元的具体电路设计比较成熟，这里不做详细介绍。PFC升压电路位于整流桥之后(见图1)，交流输入滤波单元位于整流桥之前。从图2可以看到，开关管Q801优先采用MOS管。在具体检测时，AC故障检测端由外部单片机进行检测，此时光电耦合器U800的4脚通过外部上拉电阻接入一个测试电压。
[0015]当灯具控制系统的AC有高于85V的交流电输入(R809上有电压)且PFC能够正常工作时，VCC801电压正常，开关管Q801导通，光电親合器1-2脚导通，此时光电親合器的4脚为低电压，即AC故障检测端AC-OK的电平信号为低电平，因此单片机便通过该低电平快速判定灯具控制系统有交流信号输入，且PFC升压电路工作正常。如果灯具控制系统的AC无交流输入或者PFC升压电路工作不正常，开关管Q801栅极无电压或者VCC801无电压，光电耦合器的4脚电压为高电压，S卩AC故障检测端AC-OK的电平信号为高电平，与上拉测试电压保持一致，因此单片机便通过该高电平判定当前灯具控制系统存在AC前级故障。
[0016]如图2所示，所述开关管Q801的栅极通过电阻R809连接至一整流分压单元，所述整流分压单元连接至灯具控制系统的交流输入滤波单元后侧。此时流过电阻R809的信号为直流信号，其阻值优选选择1K欧。参见图2，所述整流分压单元具体来说，包括:整流二极管D14和整流二极管D15，二者的阳极分别连接至交流输入滤波单元后侧的两根信号线，二者的阴极通过串联的电容C64、电容C65接地；由电阻R25、电阻R26、电阻R27和电阻R28依次串接构成的分压单元，电阻R25的另一端接入整流二极管D14和整流二极管D15的阴极，电阻R28的另一端接入地；其中，所述电阻R809的一端接入开关管的栅极，另一端通过稳压管ZD20连接至电阻R27和电阻R28之间的串接点，所述稳压管ZD20的阳极还通过电阻R29接入地。这里，通过设计整流分压单元，有效保证开关管Q801在交流85V左右才会正常导通工作，避免低压产生的误动作。在整流分压单元中，电阻R25、电阻R26和电阻R27优先选取电阻值在402K，电阻R28优先选取电阻值在51OK。电阻R29优先选取电阻值在82K。稳压管ZD20选取稳定电压在18V的稳压管。进一步的是，在开关管Q801的漏极和源极之间还并联有一只稳压管，该只稳压管:首先是对Q801栅极进行保护，其次也起到当AC电压大于85V，Q801才会导通的作用，避免低电压产生的误判断。
[0017]S卩，交流输入滤波单元输出的交流信号经过D14、D15整流后在电阻R25、电阻R26、电阻R27和电阻R28上进行分压，此时R809从稳压管ZD20和电阻R29中取电压送入到开关管的栅极。当灯具控制系统的AC有高于85V交流电输入，即正常工作输入交流电时，电阻R809上有电压，则开关管的栅极和源极之间便具备了促使开关管导通的导通条件。如果此时灯具控制系统中的PFC升压电路也能够正常工作，S卩VCC801处有电压信号，那么光电耦合器的发光二极管便有电流通过，此时4脚(AC故障检测端)输出低电平，外部单片机判定灯具控制系统的AC前级无故障。如果此时灯具控制系统中的PFC升压电路未能正常工作，即VCC801处无电压信号，那么光电耦合器的发光二极管没有电流通过，此时4脚(AC故障检测端)输出高电平，外部单片机判定灯具控制系统的AC前级有故障。无论是电阻R809上无电压还是VCC801无电压，外部单片机均会根据检测到的高电平判定灯具控制系统存在AC前级故障。
[0018]作为本实用新型的进一步实施方案是:在图2里还示出了开关管Q20，该开关管Q20漏极通过电阻R33接入PFC芯片的FB管脚，栅极接入ZD20的阳极，源极接地。电阻R33的阻值优先选取31.6K。其构成的是PFC芯片的低电压保护电路部分。当交流输入低于预设值时，PFC芯片的FB管脚被强制降低到UVP，使得PFC芯片进入到待机模式。当交流输入高于预设值时，PFC芯片才开始正常工作。比如预设值取在85VAC，则当交流输入低于85VAC时，ZD20未导通，MOS管Q20截止，FB下分压只是Rout2，IC处于UVP状态(欠压保护)；当交流输入高于85VAC时，ZD20反向导通，MOS管Q20导通，FB下分压由R33//Rout2，正常分压点，主输出正常建立。PFC芯片的FB管脚为芯片内部误差放大器的反向输入端，当这个管脚的电压高于OVP电压或者低于UVP电压或者悬空时，芯片停止工作。因此可利用该管脚进行过压和低电压保护。在图1中，FB管脚通过Routl、Rout2从电路信号输出端取压，以实现过电压保护。
[0019]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种灯具控制系统中的AC故障检测电路，所述灯具控制系统中包括沿信号走向顺次分布的交流输入滤波单元、整流滤波单元和PFC升压电路，所述PFC升压电路中设置供电变压器，所述供电变压器的辅助绕组一端通过整流二极管、串稳电路连接至PFC芯片的电源端口，其特征在于，所述AC故障检测电路包括: 光电耦合器U800和开关管Q801;其中， 所述光电耦合器U800由发光二极管和光敏三极管构成;所述发光二极管的阳极连接至串稳电路的信号输入端，阴极连接至开关管Q801的漏极;所述光敏三极管的基极接收发光二极管所发出的光，集电极向外引出构成AC故障检测端，发射极接地;所述开关管Q801的源极接地，栅极经电阻R809连接至整流分压单元，并通过整流分压单元连接在交流输入滤波单元后侧。2.如权利要求1所述的灯具控制系统中的AC故障检测电路，其特征在于，所述整流分压单元包括: 整流二极管D14和整流二极管D15，二者的阳极分别连接至交流输入滤波单元后侧的两根信号线，二者的阴极通过串联的电容C64、电容C65接地； 由电阻R25、电阻R26、电阻R27和电阻R28依次串接构成的分压单元，电阻R25的另一端接入整流二极管D14和整流二极管D15的阴极，电阻R28的另一端接入地； 其中，所述电阻R809的一端接入开关管Q801的栅极，另一端通过稳压管ZD20连接至电阻R27和电阻R28之间的串接点，所述稳压管ZD20的阳极还通过电阻R29接入地。3.如权利要求1所述的灯具控制系统中的AC故障检测电路，其特征在于，所述发光二极管的阳极经电阻R801连接至串稳电路的信号输入端。4.如权利要求1-3任一项所述的灯具控制系统中的AC故障检测电路，其特征在于，所述开关管Q801采用MOS管。5.如权利要求4所述的灯具控制系统中的AC故障检测电路，其特征在于，还包括:开关管Q20，其漏极通过电阻R33连接至PFC芯片的FB管脚，栅极连接至稳压管ZD20的阳极，源极接地。
【文档编号】H05B37/03GK205726623SQ201620659559
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】王科, 胡特奇, 李长建, 张彬, 朱黎丽
【申请人】重庆灿源电子有限公司