调光玻璃控制器的制作方法

专利名称：调光玻璃控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及建筑材料，特别是指一种商品名称为“旋丽片”的用于建筑装饰特 种玻璃的调光玻璃控制器。
背景技术：
调光玻璃作为建筑装饰特种玻璃又称为电控玻璃、光电玻璃、电控智能玻璃、电致 液晶雾化玻璃等，一般是由外层玻璃、玻璃复合膜、液晶膜、玻璃复合膜、外层玻璃共五层材 料经过特殊工艺复合而成形成一个整体；调光玻璃对红外线(热能)、紫外线具有阻隔作用， 并具有良好的隔音、防爆效果；调光玻璃在断电情况下，入射光穿过无序排列的液晶分子时 发生散射，玻璃外观呈磨砂状态，即不透明；当通电以后，液晶分子按一定顺序重新排列，入 射光与液晶分子呈一定角度时可完全通过，形成透明状态；调光玻璃作为一种具有交流特 性的容性负载，最高控制电压不超过交流电压AC 75V;目前调光玻璃的控制方式主要是直 接通过变压器的开通和关断来控制调光玻璃的开通和关断，由于采用这种方式不能自由控 制调光玻璃磨砂度，因而限制了调光玻璃进一步的扩大使用。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题就在于针对当前调光玻璃不能自由控制调光玻 璃磨砂度的状况，提供一种由包括零交叉检测电路、光电耦合器、微处理器电路、信号控制 电路、IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor绝缘栅双极型晶体管)驱动电路、斩波 功率开关Ql和Q2、稳压检测电路和过压保护电路组成的采用反相位控制技术适合单相调 压的调光玻璃控制器。本实用新型的调光玻璃控制器由零交叉检测电路、光电耦合器、微处理器电路、信 号控制电路、IGBT驱动电路、斩波功率开关Ql和Q2、稳压检测电路和过压保护电路组成， 零交叉检测电路一端接交流电源输入端NiruVin，另外一端通过光电耦合器与微处理器相 连；IGBT驱动电路位于斩波功率开关和通过光电耦合器相连的微处理器之间；斩波功率开 关Ql和Q2相互串联，Ql的集电极C极接输入线Vin、Q2的集电极C极接过压保护电路，Ql 和Q2控制端栅极G极与IGBT驱动电路相连接，Ql和Q2的发射极E极连在一起接入功率 地COM/MAIN ；信号控制电路位于微处理器之前；稳压检测电路位于斩波功率开关Q2和微处 理器之间；过压保护电路位于斩波功率开关Q2和调光玻璃之间；调光玻璃位于过压保护与 交流电输入电源Nin之间。零交叉检测电路主要是由电压过零检测电路和电流过零检测电路组成，电压过零 检测电路和电流过零检测电路分别与微处理器ICl连接，为微处理器ICl提供所检测到的 电压过零信号ZCl和电流过零信号ZC2 ；电压过零检测电路主要由电容C9、CIO、C12、电阻 R27、R28、R29、R30、R32、R33、R34、R35、整流桥V20、高压三极管V23、光电耦合器N5、齐纳二 极管V22、V26、三极管V24、V25组成；Vin和Nin分别为正弦波电源输入连接点标签，ZCl、 ZC2分别为微处理器ICl第31、32脚信号标签；整流桥V20第1脚和电阻R27串联后与Vin相连，电容C9和V20第1脚和第2脚并联，V20第2脚同电源端输入Nin相连，V20第3脚 与齐纳二极管V26串联后接到光电耦合器N5第1脚，N5第2脚同高压三极管V23集电极 C相连，V20第3脚还通过电阻R29同高压三极管V23基极B相连，高压三极管V23发射极 E通过电阻R28接到整流桥V20负极第4脚，齐纳二极管V22负极接高压三极管V23基极、 V22正极接整流桥V20第4脚；光电耦合器N5第3脚同电阻R30、R32、ClO相连，R30另外 一端和电源+5V相连，ClO另外一端和光电耦合器N5第4脚并联接地COM，电阻R32另外一 端同三极管V24基极B相连，V24集电极C同电容C12、电阻R33相连，R33另外一端同+5V 电源相连，C12另外一端连接到三极管V25基极B，同时三极管V25基极B通过电阻R34同 +5V电源相连，V25集电极C通过电阻R35同+5V电源相连，V25集电极C和微处理器第31 脚相连，三极管V24、V25发射极E同+5V电源地COM端连接；电流过零检测电路主要由电阻 R31、R40、R41、电容Cl 1、光电耦合器N4、高压二级管V21组成，电阻R40 —端和电阻R27相 连，R40另外一端与光电耦合器N4第1脚相连，同时N4第1脚并联高压二级管V21负极， V21正极同电源Nin相连，N4第3脚通过电阻R31同+5V电源相连，N4第4脚同电阻R41、 电容Cll并联，同时连接微处理器ICl第32脚，R41、Cll并联另外一端同接地COM。信号控制电路主要有DMX512(国际标准通用的信号传输协议)信号控制电路、手 动控制电路两种，两种控制方式独立进行控制；DMX512信号控制电路主要由地址码电路和 差分信号处理器组成；地址码电路由9位地址码Sl和排阻RPl共同组成；RX、TX、TR_CTRL 分别为微处理器ICl第3、2、1脚对应信号标签；地址码Sl管脚10 18、排阻RPl管脚2 10以及微处理器ICl管脚22、12、23、11、24、10、25、9、44分别并联在一起，Sl管脚1 9和 COM并联在一起，RPl管脚1同+5V电源相连，Sl和RPl —起构成地址码选择电路，一共可以 构成512个地址码；也就是选择不同地址码，DMX512信号就可以控制不同地址码的调光玻 璃磨砂度；差分信号处理器电路主要由差分信号控制器IC6、电阻Rll、R12、R19、R22、R23、 R36、电容C4以及稳压二极管V14、V15、V16、V17、V18组成，DMX512差分信号与插座X5相 连，X5第3、2管脚通过电阻R23、R22分别和差分信号处理器IC6的6、7脚相连，同时IC6 第6脚还通过电阻R12与+5V电源相连，同稳压二极管V18负极相连，V18正极和V16正极 相连，V16正极同COM相连；IC6第7脚通过电阻Rll与COM相连，同时和稳压二极管V17负 极相连，V17正极和V15正极相连，V15正极同COM相连；IC6第1脚、第2脚分别同微处理 器ICl的第3脚、第1脚相连，IC6第3脚与第2脚相连；齐纳二极管V14正极同IC6第1 脚相连，V14负极和电阻R19相互串联接入微处理器ICl第4脚，电阻R36和电容C4并联， 一端接C0M，另外一端接ICl第4脚；手动控制电路由电阻R24、R25、按键UP以及按键DOWN 所构成，UP按键一端接C0M，一端接电阻R24，电阻R24另外一端接微处理器ICl的36脚； DOWN按键一端接C0M，一端接电阻R25，电阻R25另外一端接微处理器ICl的35脚；当UP/ DOWN分别接地时微处理器输出的脉宽调制信号(PWM)信号会自动根据接地时间长短来调 节其输出信号SWl和SW2占空比；微处理器也可以根据DMX512信号来控制PWM信号的占空 比进而控制输出电压大小；微处理器电路、IGBT驱动电路以及斩波功率开关电路主要由片上可编程系统 (PSOC)芯片ICl、IGBT栅控器件驱动器IC2和比3、光电耦合器附、拟、吧，三极管￥5、168丁 Ql 和 Q2、电阻 R1、R2、R3、R4、R7、R8、R9、R10、R18、R20、R21、电容 C1、C2、C3、二极管 V1、V2、 V6、V7、V8、V9、压敏电阻V12、V13所组成；Nout，和Vout，分别为控制电压输出端标签，SW1、SW2、ENABLE、SC分别为微处理器ICl第21、20、19、15脚对应信号标签；光电耦合器m、N2、 N3位于微处理器ICl和IGBT栅控器件驱动器IC2、IC3中间，IC2位于附和Ql中间，IC3 位于N3和Q2中间，Ql和Q2串联接在Vin和Vout'之间；微处理器ICl第21脚和第20脚 与对应电阻Rl、R2串联后分别与光电耦合器Ni、N3第1脚相连，ICl第19脚与电阻R18 串联后同三极管V5基极B相连，V5集电极C同光电耦合器Ni、N3的第2脚相连接，V5发 射极E连接COM，Nl第3脚和IC2第4脚相连，IC2第4脚同时通过电阻R7同+12V/MAIN 电源以及IC2第6脚连接，IC2第5脚通过电阻R20到Ql控制端G极；N3第3脚同IC3第 4脚相连，IC3第4脚同时通过R9同电源+12V/MAIN以及ICl第6脚连 接，IC2第2脚、IC2 第3脚、IC3第2脚、IC3第3脚、附第4脚、N2第2脚、N3第4脚均与功率地COM/MAIN相 连，IC3第5脚通过电阻R21到Q2控制端G极；斩波控制电路Ql集电极C连接到电源Vin， Ql发射极E同Q2发射极E连接在一起接电源地COM/MAIN，IC2第8脚经电阻R8、二极管 V6、V7串联后同Ql的C极相连，同时IC2第8脚还通过电容C2接COM/MAIN，IC3第8脚经 电阻R10、二极管V8、V9串联后同Q2集电极C相连，同时IC3第8脚还通过电容C3接COM/ MAIN, IC2第7脚接二极管Vl正极，IC3第7脚接二极管V2正极，VI、V2负极同电阻R4 — 端并联在一起，R4另外一端同光电耦合电路N2输入端第1脚相连，N2第3脚接+5V电源， N2第4脚通过电阻R3接地，并且N2第4脚同ICl第15脚相连；压敏电阻V12并联在Ql集 电极C和发射极E，压敏电阻V13并联在Q2集电极C和发射极E，压敏电阻V12与V13主要 是电压超高异常时保护Ql与Q2 ；Q2集电极C极过压保护电路输入端连接；电容Cl并联在 输出线Nout’和Vout’之间，作为调光玻璃在被控制时启动电容。过压保护电路主要由高压双向触发器件D3、电阻R39、稳压二极管D4、D5以及交流 继电器Kl所构成；Nout和Vout分别为调光玻璃输入端标签；电阻R39和D3并联一端接斩波功率开关输出端Vout’，并联另外一端接交流继电 器Kl线圈第3脚，交流继电器Kl线圈第2脚接电源输入端Nout，，Nout、Nout'连接在一 起；交流继电器Kl公共端第1脚接Vout’，常闭触点第5脚同调光玻璃的输入点Vout端 相连接，Kl常开触点第4脚接D4负极，D4正极接D5正极，D5负极同交流继电器Kl线圈第 3脚连接；过压保护电路处于正常工作状态时，通过斩波电路输出的电压经Nout’与Vout’ 通过交流继电器Kl第5脚给调光玻璃供电，同时高压双向触发器件D3通过交流继电器Kl 线圈并联在Nout’与Vout’两端，当斩波电路输出电压超过设定保护电压，D3导通，Kl线圈 导通，继电器Kl常闭触点断开，常开触点闭合，斩波电路输出电压加在D4和D5上，调光玻 璃得以得到保护，当斩波输出电压低于设定保护电压，D3恢复高阻特性，继电器线圈断开， Kl常闭触点吸合，常开触点断开，调光玻璃重新得到电源供电；稳压检测电路主要由变压器Tl、运算放大器IC4和IC5、电阻R5、R6、R13、R14、R15、 R16、R17、R37、R38、R42、R43、R44、R45、R46、R47、R49、电容 C7、C8、C13、C14、二极管 V3、V4 组成；IC4 位于 ICl 和 Tl 之间，IC5 同 ICl 相连，V_in、V_shift_in、V_shift_out 分别为微 处理器ICl第40、38、37脚对应管脚信号标签；变压器Tl第1脚、第2脚分别连接在Nout’、 Vout'两端，变压器Tl第4脚同电阻R13 —端相连，变压器Tl第3脚接模拟地AGND，电阻 R13另外一端同电阻R47、R45、R6,电容C7并联在一起，R6、C7并联的另外一端和电阻R43 一端同模拟地AGND相连，R43另外一端同运放IC5第3脚连接；R45另外一端同电阻R46， 二极管V3的负极以及IC5第2脚相连，电阻R47另外一端同电阻R49、R44，电容C14 一起和IC5第6脚连在一起，R49和C14并联另外一端和IC5第7脚相连；运放IC5第1脚同二极 管V4负极、V3正极连接在一起，V4正极同电阻R46、R44另外一端连接在一起；运放IC5第 5脚同AGND端连接，IC5第7脚同微处理器第40脚相连；电阻R15、R14串联中间端接运 算放大器IC4第5脚，R15另外一端接+5V电源，R14另外一端接COM端，IC4第6脚和IC4 第7脚相连，电阻R42 —端接IC4第7脚，另外一端接电容C13正极并和模拟地AGND相连， C13负极同COM端相连；微处理器ICl第37脚通过电阻R16串联后与IC4第3脚相连，同 时IC4第3脚通过电阻R37接地COM ；运放IC4第2脚同电阻R17、R38并联，R17另外一端 接模拟地AGND，R38另外一端接运放IC4第1脚，IC4第1脚同时和电阻R5相连，R5另外 一端同微处理器第38脚以及电容C8 —端相连，同时电容C8另外一端与地COM连。微处理器芯片型号为CY8C29566，IGBT驱动模块的型号为MC33153D，差分信号控 制芯片为MAX485，光电耦合器的型号为EL817S，运算放大器型号为LMV358，整流桥型号为 DF04S，IGBT功率管为FGA25m20ANTD，高压双向触发器件型号为K105，交流继电器型号为 HF105-1,微处理器和IGBT驱动集成电路所需电源为隔离式5V/12V开关电源。 本实用新型的调光玻璃控制器的基本技术参数如下输入电压AC150V 240V输出电压AC OV 75V调光玻璃磨砂度5士2% 80士3% 电源频率50HZ/60HZ输出效率彡98. 2%输出电流(交流)22A工作温度-10°C 60°C控制方式DMX512信号控制/手动控制当本实用新型的调光玻璃控制器进行工作时，电路接通电源后，零交叉检测电路 对电源电压过零点以及电流过零点进行检测，电压过零点检测出的波形通过光电耦合器形 成标号为ZCl的窄脉冲信号，ZCl信号为微处理器产生PWM信号提供触发脉冲，这样控制器 输出电压可以和电源电压同步过零，来减少开关引起的浪涌，并减少对周围设备的电磁干 扰；同时电流过零检测电路检测出同电源频率相同的方波信号通过光电耦合器形成标号为 ZC2信号，ZC2信号为微处理器产生PWM信号提供基准频率；微处理器检测到ZC1、ZC2信号 都正确后，同时输出标号为SW1、SW2的PWM信号，SWl和ZCl电平上升沿触发时间相同，SW2 信号为SWl反相位PWM信号；SW1、SW2通过光电耦合器的信号由使能信号ENABLE控制，当 有DMX512或手动调节电压的指令时ENABLE输出为高电平，Ni、N3光电耦合器导通，SffU SW2信号通过Ni、N3光电耦合器分别提供给IGBT功率驱动模块IC2、IC3去驱动斩波功率 开关Ql、Q2，在两路反相位PWM信号调节下，Ql、Q2分别导通，根据DMX512或手动调节电压 的程度，输出SW1、SW2信号高低电平宽度是连续可调整的，这样就输出一个可调的亚正弦 波波形。电源正半周高频PWM导通时的回路电源输入Vin —Ql —Q2内部阻尼管一过压 保护电路一调光玻璃一电源输入Nin。电源负半周高频PWM导通时的回路电源输入Nin —调光玻璃一过压保护电路 —Q2 — Ql内部阻尼管一电源输入Vin。在输入电源电压过零时，由于SW1、SW2信号总有一段时间同时导通，因此整个电 源回路不会断流，但此时输出波形不是正弦波，在输入电源电压电压过零点有一些畸变，此 输出波形对于容性负载可以正常驱动。为避免电源电压随PWM曲线不断升高，导致输出电压超过调光玻璃驱动电压而烧毁调光玻璃，此时采取多种手段来控制电压的输出稳压检测电路通过变压器Tl将输出电 压值反馈给运算放大器，运算放大器通过A/D转换将检测到变化的电压值V_in输出给微处 理器，微处理器根据检测到的电压大小对每个周期的占空比进行调整，达到预期设定的输 出电压值；同时IGBT驱动电路具有过压、过流检测功能，若电压、电流异常则通过IGBT驱动 电路输出SC脉冲信号经光电耦合器给微处理器，ENABLE输出低电平，从而停止PWM信号通 过光电耦合器传输给IGBT驱动器；若斩波功率开关出故障并且其它保护措施均无效，此时 输出电压超过调光玻璃所需要的电压，过压保护电路由于输出电压超过高压双向触发器D3 触发开通电压，导致交流继电器线圈动作，常闭触点跳开，超高电压全部加在两双向齐纳二 极管D4/D5上，线圈上形成稳定的交流电压，而输出电压端Vout、Nout之间开路，从而保护 调光玻璃。本实用新型的优点就在于采用本实用新型结构的调光玻璃控制器，解决了目前调 光玻璃的控制方式只存在开或关状态，不能自由控制调光玻璃磨砂度的问题；本实用新型 的调光玻璃控制器通过零交叉电路对电压、电流过零的检测，由信号控制电路输出信号到 微处理器，输出与电源同步的电压、频率相同的两反相位PWM信号去给IGBT驱动电路并控 制斩波功率开关，进而驱动调光玻璃容性负载，控制调光玻璃的磨砂度；同时通过稳压检测 电路达到稳定电压的作用，并且在控制器出故障时有过压保护装置保护；本实用新型的调 光玻璃控制器具有控制方便特点；输入线Nin、Vin之间和输出线Nout、Nout之间均可互 换；因而本实用新型的调光玻璃控制器具有广阔的推广应用前景。以下结合附图对本实用新型做进一步说明；


图1是本实用新型调光玻璃控制器的基本电路原理图；图2是本实用新型调光玻璃控制器零交叉电路及其光电耦合器原理图；图3是本实用新型调光玻璃控制器微处理器和信号控制原理图；图4是本实用新型调光玻璃控制器IGBT驱动电路、斩波开关及其光电耦合器原理 图；图5是本实用新型调光玻璃控制器稳压检测电路原理图；图6是本实用新型调光玻璃控制器过压保护电路原理图；图7是本实用新型调光玻璃控制器零交叉电路ZC1、ZC2到微处理器的波形图；图8是本实用新型调光玻璃控制器微处理器输出PWM信号SW1、SW2波形图；图9是本实用新型调光玻璃控制器Nout、Vout端输出波形图。 参照
图1至图6，如图，ICl为微处理器芯片、IC2、IC3为IGBT驱动芯片、IC4、IC5 为运算放大器芯片、IC6为差分信号处理器芯片、Ni、N2、N3、N4、N5为光电耦合器、VI、V2、 V3.V4.V21为高压二极管、V6、V7、V8、V9为整流二极管、V12、V13为压敏电阻、D4、D5、V14、 V15、V16、V17、V18、V26为齐纳二极管、Tl为变压器、V20为整流桥、V23为高压三极管、V5、 V24、V25为三极管Q1、Q2为绝缘栅双极型晶体管，RPl为排阻、Sl为拨码开光、D3为高压双 向触发器件，Kl为交流继电器、Rl R49为电阻，Cl C4为电容、C7 C14为电容、UP、 DOWN为手动调压按键、ViruNin为电源输入端，Vout、Nout为控制器输出端，ZCl为电压过 零信号、ZC2为电流过零信号、SW1、SW2为驱动斩波功率开关的PWM信号、ENABLE为PWM使能 端、SC为电压电流故障输入端、RX为DMX信号输入、TX为DMX信号发送端、V_shift_in、V_shift_out,V_in为模拟 /数字信号输入输出端、COM为+5V电源接地端，COM/MAIN为+12V 电源接地端，同时作为功率地，和COM端相互隔离；AGND为模拟地，为+5VA虚地电压。参照图7至图9，如图CHl表示通道1耦合及垂直档位状态、CH2表示通道2耦合 及垂直档位状态，Freq表示周期采样频率、Time表示水平时基档位状态。参照图7，图形中1为ZCl波形图，2为ZC2波形图。参照图8，图形中1为SWl波形图，2为SW2波形图。参照图9，图形中1为Nout波形图，2为Vout波形图。
具体实施方式
以下是本实用新型的实施例，本实用新型的实际使用并不局限于实施例。实施例1，调光玻璃控制器采用本实用新型结构的调光玻璃控制器，参阅附图，如
图1，调光玻璃控制器由零 交叉检测电路、光电耦合器、微处理器电路、信号控制电路、IGBT驱动电路、斩波功率开关 Ql和Q2、稳压检测电路和过压保护电路组成，零交叉检测电路一端接交流电源输入端Nin、 Vin,另外一端通过光电耦合器与微处理器相连；IGBT驱动电路位于斩波功率开关和通过 光电耦合器相连的微处理器之间；斩波功率开关Ql和Q2相互串联，Ql的集电极C极接输 入线Vin、Q2的集电极C极接过压保护电路，Ql和Q2控制端栅极G极与IGBT驱动电路相 连接，Ql和Q2的发射极E极连在一起接入功率地COM/MAIN;信号控制电路位于微处理器之 前；稳压检测电路位于斩波功率开关Q2和微处理器之间；过压保护电路位于斩波功率开关 Q2和调光玻璃之间；调光玻璃位于过压保护与交流电输入电源Nin之间。如图，图2是调光玻璃控制器零交叉电路及其光电耦合器原理图；图3是调光玻璃 控制器微处理器和信号控制原理图；图4是调光玻璃控制器IGBT驱动电路、斩波开关及其 光电耦合器原理图；图5是调光玻璃控制器稳压检测电路原理图；图6是调光玻璃控制器 过压保护电路原理图；图7是调光玻璃控制器零交叉电路ZC1、ZC2到微处理器的波形图； 图8是调光玻璃控制器微处理器输出P丽信号SWl、SW2波形图；图9是调光玻璃控制器 Nout、Vout端输出波形图。微处理器芯片型号为CY8C29566，IGBT驱动模块的型号MC33153D，差分信号控制 芯片为MAX485，光电耦合器的型号为EL817S，运算放大器为LMV358，整流桥为DF04S，IGBT 功率管为FGA25m20ANTD，高压双向触发器件为K105，交流继电器型号为HF105-1，微处理 器和IGBT驱动集成电路所需电源为隔离式5V/12V开关电源。调光玻璃控制器的基本技术参数如下输入电压AC150V 240V输出电压AC OV 75V调光玻璃磨砂度5士2% 80士3% 电源频率50HZ/60HZ输出效率彡98. 2%输出电流(交流)彡22A工作温度-10°C 60°C控制方式DMX512信号控制/手动控制对规格为2600mmX 980mm的调光玻璃进行开或关和调光玻璃的磨砂度进行控制。当调光玻璃控制器进行工作时，电路接通电源后，零交叉检测电路对电源电压过 零点以及电流过零点进行检测，电压过零点检测出的波形通过光电耦合器形成标号为ZCi 的窄脉冲信号，ZCl信号为微处理器产生PWM信号提供触发脉冲，这样控制器输出电压可以和电源电压同步过零，来减少开关引起的浪涌，并减少对周围设备的电磁干扰；同时电流过 零检测电路检测出同电源频率相同的方波信号通过光电耦合器形成标号为ZC2信号，ZC2 信号为微处理器产生PWM信号提供基准频率；微处理器检测到ZC1、ZC2信号都正确后，同时 输出标号为SW1、SW2的PWM信号，Sffl和ZCl电平上升沿触发时间相同，SW2信号为SWl反 相位PWM信号；SW1、SW2通过光电耦合器的信号由使能信号ENABLE控制，当有DMX512或手 动调节电压的指令时ENABLE输出为高电平，Nl、N3光电耦合器导通，Sffl、SW2信号通过附、 N3光电耦合器分别提供给IGBT功率驱动模块IC2、IC3去驱动斩波功率开关Ql、Q2，在两 路反相位PWM信号调节下，Q1、Q2分别导通，根据DMX512或手动调节电压的程度，输出SW1、 SW2信号高低电平宽度是连续可调整的，这样就输出一个可调的亚正弦波波形。 电源正半周高频PWM导通时的回路电源输入Vin —Ql —Q2内部阻尼管一过压 保护电路一调光玻璃一电源输入Nin。电源负半周高频PWM导通时的回路电源输入Nin —调光玻璃一过压保护电路 —Q2 — Ql内部阻尼管一电源输入Vin。在输入电源电压过零时，由于SW1、SW2信号总有一段时间同时导通，因此整个电 源回路不会断流，但此时输出波形不是正弦波，在输入电源电压电压过零点有一些畸变，此 输出波形对于容性负载可以正常驱动。为避免电源电压随PWM曲线不断升高，导致输出电压超过调光玻璃驱动电压而烧 毁调光玻璃，此时采取多种手段来控制电压的输出稳压检测电路通过变压器Tl将输出电 压值反馈给运算放大器，运算放大器通过A/D转换将检测到变化的电压值V_in输出给微处 理器，微处理器根据检测到的电压大小对每个周期的占空比进行调整，达到预期设定的输 出电压值；同时IGBT驱动电路具有过压、过流检测功能，若电压、电流异常则通过IGBT驱动 电路输出SC脉冲信号经光电耦合器给微处理器，ENABLE输出低电平，从而停止PWM信号通 过光电耦合器传输给IGBT驱动器；若斩波功率开关出故障并且其它保护措施均无效，此时 输出电压超过调光玻璃所需要的电压，过压保护电路由于输出电压超过高压双向触发器D3 触发开通电压，导致交流继电器线圈动作，常闭触点跳开，超高电压全部加在两双向齐纳二 极管D4/D5上，线圈上形成稳定的交流电压，而输出电压端Vout、Nout之间开路，从而保护 调光玻璃。调光玻璃控制器通过零交叉电路对电压、电流过零的检测，由信号控制电路输出 信号到微处理器，输出与电源同步的电压、频率相同的两反相位PWM信号去给IGBT驱动电 路并控制斩波功率开关，进而驱动调光玻璃容性负载，控制调光玻璃的磨砂度；同时通过稳 压检测电路达到稳定电压的作用，并且在控制器出故障时有过压保护装置保护；调光玻璃 控制器具有控制方便特点，使用情况良好。
权利要求1.一种调光玻璃控制器，其特征在于由零交叉检测电路、光电耦合器、微处理器电路、 信号控制电路、IGBT驱动电路、斩波功率开关Ql和Q2、稳压检测电路和过压保护电路组成， 零交叉检测电路一端接交流电源输入端NiruVin，另外一端通过光电耦合器与微处理器相 连；IGBT驱动电路位于斩波功率开关和通过光电耦合器相连的微处理器之间；斩波功率开 关Ql和Q2相互串联，Ql的集电极C极接输入线Vin、Q2的集电极C极接过压保护电路，Ql 和Q2控制端栅极G极与IGBT驱动电路相连接，Ql和Q2的发射极E极连在一起接入功率 地COM/MAIN ；信号控制电路位于微处理器之前；稳压检测电路位于斩波功率开关Q2和微处 理器之间；过压保护电路位于斩波功率开关Q2和调光玻璃之间；调光玻璃位于过压保护与 交流电输入电源Nin之间。
2.根据权利要求1所述的调光玻璃控制器，其特征在于零交叉检测电路由电压过零检 测电路和电流过零检测电路组成，电压过零检测电路和电流过零检测电路分别与微处理器 ICl连接；电压过零检测电路由电容C9、CIO、C12、电阻R27、R28、R29、R30、R32、R33、R34、 R35、整流桥V20、高压三极管V23、光电耦合器N5、齐纳二极管V22、V26、三极管V24、V25组 成；整流桥V20第1脚和电阻R27串联后与Vin相连，电容C9和V20第1脚和第2脚并联， V20第2脚同电源端输入Nin相连，V20第3脚与齐纳二极管V26串联后接到光电耦合器N5 第1脚，N5第2脚同高压三极管V23集电极C相连，V20第3脚还通过电阻R29同高压三 极管V23基极B相连，高压三极管V23发射极E通过电阻R28接到整流桥V20负极第4脚， 齐纳二极管V22负极接高压三极管V23基极、V22正极接整流桥V20第4脚；光电耦合器N5 第3脚同电阻R30、R32、C10相连，R30另外一端和电源+5V相连，ClO另外一端和光电耦合 器N5第4脚并联接地COM，电阻R32另外一端同三极管V24基极B相连，V24集电极C同电 容C12、电阻R33相连，R33另外一端同+5V电源相连，C12另外一端连接到三极管V25基 极，同时三极管V25基极B通过电阻R34同+5V电源相连，V25集电极C通过电阻R35同+5V 电源相连，V25集电极C和微处理器第31脚相连，三极管V24、V25发射极E同+5V电源地 COM端连接；电流过零检测电路由电阻R31、R40、R41、电容Cl 1、光电耦合器N4、高压二级管 V21组成，电阻R40 —端和电阻R27相连，R40另外一端与光电耦合器N4第1脚相连，同时 N4第1脚并联高压二级管V21负极，V21正极同电源Nin相连，N4第3脚通过电阻R31同 +5V电源相连，N4第4脚同电阻R41、电容Cll并联，同时连接微处理器ICl第32脚，R41、 Cll并联另外一端同接地COM;信号控制电路为国际标准通用的信号传输协议DMX512信号控制电路；微处理器电路、IGBT驱动电路以及斩波功率开关电路由片上可编程系统PSOC芯片 ICl、IGBT栅控器件驱动器IC2禾口 1〇3、光电耦合器附、拟川3，三极管￥5、168丁 Ql和Q2、电 阻 R1、R2、R3、R4、R7、R8、R9、R10、R18、R20、R21、电容 C1、C2、C3、二极管 VI、V2、V6、V7、V8、 V9、压敏电阻V12、V13所组成；光电耦合器Ni、N2、N3位于微处理器ICl和IGBT栅控器件 驱动器IC2、IC3中间，IC2位于Nl和Ql中间，IC3位于N3和Q2中间，Ql和Q2串联接在 Vin和Vout’之间；微处理器ICl第21脚和第20脚与对应电阻Rl、R2串联后分别与光电 耦合器Ni、N3第1脚相连，ICl第19脚与电阻R18串联后同三极管V5基极B相连，V5集 电极C同光电耦合器N1、N3的第2脚相连接，V5发射极E连接COM，Nl第3脚和IC2第4 脚相连，IC2第4脚同时通过电阻R7同+12V/MAIN电源以及IC2第6脚连接，IC2第5脚通 过电阻R20到Ql控制端G极；N3第3脚同IC3第4脚相连，IC3第4脚同时通过R9同电源+12V/MAIN以及ICl第6脚连接，IC2第2脚、IC2第3脚、IC3第2脚、IC3第3脚、附第4脚、N2第2脚、N3第4脚均与功率地COM/MAIN相连，IC3第5脚通过电阻R21到Q2控制端 G极；斩波控制电路Ql集电极C连接到电源Vin，Ql发射极E同Q2发射极E连接在一起接 电源地COM/MAIN，IC2第8脚经电阻R8、二极管V6、V7串联后同Ql集电极C相连，同时IC2 第8脚还通过电容C2接COM/MAIN，IC3第8脚经电阻R10、二极管V8、V9串联后同Q2的C 极相连，同时IC3第8脚还通过电容C3接COM/MAIN，IC2第7脚接二极管Vl正极，IC3第 7脚接二极管V2正极，V1、V2负极同电阻R4 —端并联在一起，R4另外一端同光电耦合电路 N2输入端第1脚相连，N2第3脚接+5V电源，N2第4脚通过电阻R3接地，并且N2第4脚 同ICl第15脚相连；压敏电阻V12并联在Ql集电极C和发射极E，压敏电阻V13并联在Q2 集电极C和发射极E，压敏电阻V12与V13主要是电压超高异常时保护Ql与Q2 ；Q2集电极 C同过压保护电路输入端连接；电容Cl并联在输出线Nout’和Vout’之间；过压保护电路由高压双向触发器件D3、电阻R39、稳压二极管D4、D5以及交流继电器Kl 所构成；电阻R39和D3并联一端接斩波功率开关输出端Vout’，并联另外一端接交流继电 器Kl线圈第3脚，交流继电器Kl线圈第2脚接电源输入端Nout，，Nout、Nout'连接在一 起；交流继电器Kl公共端第1脚接Vout’，常闭触点第5脚同调光玻璃的输入点Vout端 相连接，Kl常开触点第4脚接D4负极，D4正极接D5正极，D5负极同交流继电器Kl线圈第 3脚连接；稳压检测电路由变压器Tl、运算放大器IC4和IC5、电阻R5、R6、R13、R14、R15、R16、R17、 R37、R38、R42、R43、R44、R45、R46、R47、R49、电容 C7、C8、C13、C14、二极管 V3、V4 组成；IC4 位于ICl和Tl之间，IC5同ICl相连，变压器Tl第1脚、第2脚分别连接在NoutWout' 两端，变压器Tl第4脚同电阻R13 —端相连，变压器Tl第3脚接模拟地AGND，电阻R13另 外一端同电阻R47、R45、R6并联在一起并且电容C7并联在R6的两端，R6的另外一端和电 阻R43 —端同模拟地AGND相连，R43另外一端同运放IC5第3脚连接；R45另外一端同电阻 R46, 二极管V3的负极以及IC5第2脚相连，电阻R47另外一端同电阻R49、R44，电容C14 一起和IC5第6脚连在一起，R49和C14并联另外一端和IC5第7脚相连；运放IC5第1脚 同二极管V4负极、V3正极连接在一起，V4正极同电阻R46、R44另外一端连接在一起；运放 IC5第5脚同AGND端连接，IC5第7脚同微处理器第40脚相连；电阻R15、R14串联中间 端接运算放大器IC4第5脚，R15另外一端接+5V电源，R14另外一端接COM端，IC4第6脚 和IC4第7脚相连，电阻R42 —端接IC4第7脚，另外一端接电容C13正极并和模拟地AGND 相连，C13负极同COM端相连；微处理器ICl第37脚通过电阻R16串联后与IC4第3脚相 连，同时IC4第3脚通过电阻R37接地COM ；运放IC4第2脚同电阻R17、R38并联，R17另 外一端接模拟地AGND，R38另外一端接运放IC4第1脚，IC4第1脚同时和电阻R5相连，R5 另外一端同微处理器第38脚以及电容C8 —端相连，同时电容C8另外一端与地COM连。
3.根据权利要求1或2所述的调光玻璃控制器，其特征在于微处理器芯片型号为 CY8C29566,绝缘栅双极型晶体管IGBT驱动模块的型号为MC33153D，差分信号控制芯 片型号为MAX485，光电耦合器的型号为EL817S，绝缘栅双极型晶体管IGBT功率管为 FGA25N120ANTDo
4.根据权利要求1或2所述的调光玻璃控制器，其特征在于微处理器和绝缘栅双极型 晶体管IGBT驱动电路所需电源为隔离式5V/12V开关电源。
5.根据权利要求1或2所述的调光玻璃控制器，其特征在于调光玻璃控制器的基本 技术参数如下输入电压AC150V 240V ；输出电压AC OV 75V ；调光玻璃磨砂度 5士2% 80士3% ；电源频率50HZ/60HZ ；输出效率彡98. 2% ；输出交流电流彡22A ；工作 温度-10°C 60°Co
专利摘要本实用新型提供了一种调光玻璃控制器，由零交叉检测电路、光电耦合器、微处理器电路、信号控制电路、IGBT驱动电路、斩波功率开关Q1和Q2、稳压检测电路和过压保护电路组成，零交叉检测电路一端接交流电源输入端，另外一端通过光电耦合器与微处理器相连；IGBT驱动电路位于斩波功率开关和通过光电耦合器相连的微处理器之间；斩波功率开关Q1和Q2相互串联，Q1的集电极接输入线Vin、Q2的集电极接过压保护电路，Q1和Q2控制端栅极与IGBT驱动电路相连接，Q1和Q2的发射极连在一起接入功率地COM/MAIN；信号控制电路位于微处理器之前；稳压检测电路位于斩波功率开关Q2和微处理器之间；过压保护电路位于斩波功率开关Q2和调光玻璃之间；调光玻璃位于过压保护与交流电输入电源Nin之间。调光玻璃控制器解决了不能自由控制调光玻璃磨砂度的问题。
文档编号G02F1/13GK201837859SQ201020527759
公开日2011年5月18日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者夏焱明, 宋大炼 申请人:镇江市旋丽电器有限公司