用于LED水池灯发光颜色智能切换的开关控制装置的制作方法

用于led水池灯发光颜色智能切换的开关控制装置
技术领域
[0001]
本实用新型涉及led发光颜色切换控制技术领域，尤其涉及一种用于led 水池灯发光颜色智能切换的开关控制装置。


背景技术：

[0002]
led水池灯可以作为景观照明、泳池照明等应用，也是由于led水池灯特定应用环境的需求，线路设置时不再单纯考虑照明功能，而是同时需要考虑其观赏性。通过设置不同的灯光场境来配合不同的环境。现有的led水池灯都是纯色照明，需要局部有线网络进行控制，或者需要局部无线网络进行控制。有线网络需要布线，在一些已经完工的建筑物上进行布线时，需要花费大量人力与物力进行整改。通过无线网络进行控制，需要就近布置无线发射器与无线接收器，不能方便快捷地安装维护。目前，没有有效进行led水池灯发光颜色智能切换的开关控制装置。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型针对上述现有技术的不足而提供一种用于led水池灯发光颜色智能切换的开关控制装置，通过切换开关来改变发光颜色，并通过计算交流电正弦波的个数来统计发光时间，确保在流光状态下，同一个开关控制下的所有灯具流光颜色时刻保持一致，精度极高。
[0004]
本实用新型为解决上述问题所采用的技术方案为：
[0005]
一种用于led水池灯发光颜色智能切换的开关控制装置，包括emc滤波电路、整流电路、漏感吸收电路、电流感测电路、逻辑控制电路、次级整流滤波电路、第一取反电路、过零电路，emc滤波电路连接整流电路，整流电路与变压器的初级绕组之间连接有漏感吸收电路和电流感测电路，电流感测电路连接逻辑控制电路的回路电流控制端，逻辑控制电路的次级电压控制端和pf值控制端连接变压器的反馈绕组，变压器的次级绕组连接次级整流滤波电路；
[0006]
还包括白色led灯恒流控制电路、红色led灯恒流控制电路、绿色led 灯恒流控制电路、蓝色led灯恒流控制电路、比较电路、开关电路、第二取反电路；次级整流滤波电路的供电输出端分别连接白色led灯恒流控制电路、红色led灯恒流控制电路、绿色led灯恒流控制电路、蓝色led灯恒流控制电路的电源输入端，每个led灯恒流控制电路的pwm输入端连接通用定时器的 pwm输出端，通用定时器的过零信号输入端连接所述过零电路的过零信号输出端，通用定时器的开关控制信号输入端连接所述开关电路的开关控制信号输出端。
[0007]
进一步地，所述emc滤波电路设有保险丝f1、防浪涌器mov1和低频滤波电路，保险丝f1的一端连接交流电源的火线ac-l，保险丝f1的另一端与交流电源的零线ac-n之间连接所述防浪涌器mov1，防浪涌器mov1的两端分别连接火线端l和零线端n；所述低频滤波电路包括第一电容cx1、第一电感 lf1和第二共模电感lx1，第一电感lf1和第二共模电感lx1的一端相互连接，另一端分别并联第一电容cx1和防浪涌器mov1。
[0008]
更进一步地，所述整流电路设有第一整流桥bd1，第一整流桥bd1的第一端子和第二端子分别连接第一电容cx1的两端，第一整流桥bd1的第三端子 cvh和第四端子分别连接漏感吸收电路和电流感测电路的直流输入端。
[0009]
又进一步地，所述漏感吸收电路设有第三电容c5、第一至第四电阻r3-r6 和第一二极管d2，第一至第三电阻r3-r5与第三电容c5并联连接，第三电容 c5的一端连接所述第一整流桥bd1的第三端子，第三电容c5的另一端连接第四电阻r6的一端，第四电阻r6的另一端连接第一二极管d2的负极端，第一二极管d2的正极端和漏感吸收电路的直流输入端分别连接变压器的初级绕组的两端。
[0010]
再进一步地，所述电流感测电路设有开关管q1、第五、第六电阻r7,r8，开关管q1源极s与漏极d之间连接有第二电容c12，开关管q1的漏极d连接所述漏感吸收电路的第一二极管d2的正极端，开关管q1的源极s连接第五、第六电阻r7,r8的第一连接端，第五、第六电阻r7,r8的第二连接端连接所述第一整流桥bd1的第四端子和所述逻辑控制电路的电流比较端comp，开关管 q1的源极s还连接第八电阻r9的一端，第八电阻r9的另一端连接所述逻辑控制电路的回路电流控制端cs；开关管q1的栅极g连接所述逻辑控制电路的栅极驱动端gd。
[0011]
又进一步地，所述逻辑控制电路设有pfc控制器u1，pfc控制器u1的次级电压控制端inv连接第九电阻和第十电阻r21,r20的一端,第九电阻r21的另一端接地，第十电阻r20的另一端连接第二二极管d4的负极端，第二二极管 d4的正极端串接第十一电阻r19后连接反馈绕组的第一端，反馈绕组的第二端接地；反馈绕组的第一端还串接用于限流的第十二电阻r18后与逻辑控制电路的pf值控制端zcd连接。
[0012]
更进一步地，所述次级整流滤波电路设有第三和第四二极管d6,d14、滤波储能电容c14与用于放电的第十三和第十四电阻r24,r60，第三和第四二极管 d6,d14的正极端连接次级绕组的第一端，第三和第四二极管d6,d14的负极端为所述供电输出端+38v，所述供电输出端还连接滤波储能电容c14的一端，滤波储能电容c14的另一端连接次级绕组的第二端，第十三和第十四电阻r24,r60 与滤波储能电容c14并联连接。
[0013]
再进一步地，白色/红色/绿色/蓝色led灯恒流控制电路分别设有恒流控制芯片sy8745 u3/u4/u5/u6，恒流控制芯片u3/u4/u5/u6的使能引脚en串接用于限流的第十五电阻r36/r42/r48/r54后连接各色灯pwm控制信号输入端 pwm-w,pwm-r,pwm-g,pwm-b；恒流控制芯片u3/u4/u5/u6的电源输入引脚in连接所述供电输出端+38v；所述供电输出端还连接并联的第十六和第十七电阻r40,r41/r46,r47/r52,r53/r58,r59/的一端，第十六和第十七电阻的另一端连接第四电容c25/c28/c31/c34的一端，第四电容的另一端连接第三电感 l3/l4/l5/l6的一端，第三电感的另一端连接第四电感fb1/fb2/fb3/fb4后与恒流控制芯片u3/u4/u5/u6的端电压输入引脚lx连接，第四电容c25的两端连接各色led灯。
[0014]
进一步地，所述第一取反电路设有第一三极管q6，第一三极管(q6)的发射极接地，第一三极管q6的集电极串接第十八电阻r43后接降压电源3.3v，该集电极还连接取反电平输出端zero；第一三极管q6的基极串接第十九电阻 r34后接降压电源3.3v，该基极还连接所述过零电路的光耦q4的第四端，光耦q4的第二端和第三端接地，光耦q4的第一端依次串接第二十电阻r2和第二十一电阻r33后连接第一整流桥bd1的第三端子cvh。
[0015]
进一步地，所述比较电路设有稳压二极管zd1，稳压二极管zd1的负极端连接第二十二电阻r25和第二十三电阻r26的一端，第二十二电阻r25的另一端连接所述供电输出端+
38v，第二十三电阻r26的另一端接地；稳压二极管zd1 的正极端连接开关电路的第二二极管q2的基极，第二二极管q2的发射极接地，第二二极管q2的集电极连接第二取反电路的第二十四电阻r28和第二十五电阻 r29的一端，第二十四电阻r28的另一端连接开关控制端sw，第二十五电阻 r29的另一端连接降压电源3.3v。
[0016]
本实用新型用于led水池灯发光颜色智能切换的开关控制装置的有益效果在于：
[0017]
本实用新型通过逻辑控制电路控制回路电流大小，并控制变压器次级电压，而且控制pf值，通过开关电路控制不同颜色的led灯连接的恒流控制电路，从而实现通过切换开关改变led水池灯发光颜色，并通过过零电路计算交流电正弦波的个数来统计发光时间，确保在流光状态下，同一个开关控制下的所有灯具流光颜色时刻保持一致，精度极高。
附图说明
[0018]
图1是本实用新型用于led水池灯发光颜色智能切换的开关控制装置的结构图；
[0019]
图2是本实用新型用于led水池灯发光颜色智能切换的开关控制装置的第一部分电路图；
[0020]
图3本实用新型用于led水池灯发光颜色智能切换的开关控制装置的第二部分电路图；
[0021]
图4是本实用新型中emc滤波电路cm1的电路图；
[0022]
图5是本实用新型中整流电路cm2的电路图；
[0023]
图6是本实用新型中漏感吸收电路cm3的电路图；
[0024]
图7是本实用新型中电流感测电路cm4的电路图；
[0025]
图8是本实用新型中逻辑控制电路cm5的电路图；
[0026]
图9是本实用新型中次级整流滤波电路cm6的电路图；
[0027]
图10是本实用新型中开关稳压电路的电路图；
[0028]
图11是本实用新型中白色led灯恒流控制电路ccm1的电路图；
[0029]
图12是本实用新型中红色led灯恒流控制电路ccm2的电路图；
[0030]
图13是本实用新型中绿色led灯恒流控制电路ccm3的电路图；
[0031]
图14是本实用新型中蓝色led灯恒流控制电路ccm4的电路图；
[0032]
图15是本实用新型中比较电路ccm5、开关电路ccm6与第二取反电路ccm7的电路图；
[0033]
图16是本实用新型中通用定时器电路连接结构示意图。
具体实施方式
[0034]
下面结合附图具体阐明本实用新型的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本实用新型专利保护范围的限制。
[0035]
如图1-3所示，本实用新型提供一种用于led水池灯发光颜色智能切换的开关控制装置，包括emc滤波电路cm1、整流电路cm2、漏感吸收电路cm3、电流感测电路cm4、逻辑控制电路cm5、次级整流滤波电路cm6、第一取反电路cm7、过零电路cm8，emc滤波电路cm1连接整流电路cm2，整流电路 cm2与变压器的初级绕组之间连接有漏感吸收电路cm3和电流感测电路cm4，电流感测电路cm4连接逻辑控制电路cm5的回路电流控制端，逻辑控制电路 cm5的次
级电压控制端和pf值控制端连接变压器的反馈绕组，变压器的次级绕组连接次级整流滤波电路cm6；
[0036]
还包括白色led灯恒流控制电路ccm1、红色led灯恒流控制电路ccm2、绿色led灯恒流控制电路ccm3、蓝色led灯恒流控制电路ccm4、比较电路 ccm5、开关电路ccm6、第二取反电路ccm7；次级整流滤波电路cm6的供电输出端分别连接白色led灯恒流控制电路ccm1、红色led灯恒流控制电路 ccm2、绿色led灯恒流控制电路ccm3、蓝色led灯恒流控制电路ccm4 的电源输入端，如图16所示，每个led灯恒流控制电路的pwm输入端连接通用定时器的pwm输出端，通用定时器的过零信号输入端连接所述过零电路cm8 的过零信号输出端，通用定时器的开关控制信号输入端连接所述开关电路ccm6 的开关控制信号输出端。
[0037]
在本实施例中，如图4所示，所述emc滤波电路设有保险丝f1、防浪涌器mov1和低频滤波电路，保险丝f1的一端连接交流电源的火线ac-l，保险丝f1的另一端与交流电源的零线ac-n之间连接所述防浪涌器mov1，防浪涌器mov1的两端分别连接火线端l和零线端n；所述低频滤波电路包括第一电容cx1、第一电感lf1和第二共模电感lx1，第一电感lf1和第二共模电感lx1 的一端相互连接，另一端分别并联第一电容cx1和防浪涌器mov1。
[0038]
emc滤波电路cm1的功能主要是针对浪涌、传导、辐射等方面做改善；当led灯异常，输入电流过大时，会烧毁保险丝f1，从而保护环境安全，预防起火。当输入浪涌电压达到元件的浪涌开关阀值，防浪涌器mov1会开通，从而保护后面电路的元件。由第一电容cx1、第二电容cx2、第一电感lf1和第二共模电感lx1组成的低频滤波电路，只有低频的电源能通过。
[0039]
在本实施例中，如图5所示，所述整流电路cm2设有第一整流桥bd1，第一整流桥bd1的第一端子和第二端子分别连接第一电容cx1的两端，第一整流桥bd1的第三端子cvh和第四端子分别连接漏感吸收电路和电流感测电路的直流输入端。
[0040]
整流电路cm2的功能是将交流电整流为直流电，l,n线相对处于高电位时， l,n线所连接的上面两个二极管中相对应高电位二极管的正向导通，而与上面导通二极管不连接在一起的下面的二极管会负向导通，从而形成直流电。
[0041]
在本实施例中，如图6所示，所述漏感吸收电路cm3设有第三电容c5、第一至第四电阻r3-r6和第一二极管d2，第一至第三电阻r3-r5与第三电容 c5并联连接，第三电容c5的一端连接所述第一整流桥bd1的第三端子，第三电容c5的另一端连接第四电阻r6的一端，第四电阻r6的另一端连接第一二极管d2的负极端，第一二极管d2的正极端和漏感吸收电路的直流输入端分别连接变压器的初级绕组的两端。
[0042]
漏感吸收电路cm3的功能是吸收变压器的漏感；变压器次级漏感耦合到初级，在开关关断时，开关管q1的d脚电压增大，当电压增加大于到电容电压时，二极管导通，开关管q1的d脚电压被钳位。当开关管q1导通时，电容通过电阻放电，将吸收的能量释放到回路中，增加效率。
[0043]
在本实施例中，如图7所示，所述电流感测电路设有开关管q1、第五、第六电阻r7,r8，开关管q1源极s与漏极d之间连接有第二电容c12，开关管 q1的漏极d连接所述漏感吸收电路的第一二极管d2的正极端，开关管q1的源极s连接第五、第六电阻r7,r8的第一连接端，第五、第六电阻r7,r8的第二连接端连接所述第一整流桥bd1的第四端子和所述逻辑控制电路的电流比较端comp，开关管q1的源极s还连接第八电阻r9的一端，第八电阻r9的另一端连接所述逻辑控制电路的回路电流控制端cs；开关管q1的栅极g连接所述逻辑控制电路的栅
极驱动端gd。
[0044]
电流感测电路cm4的功能是控制回路电流大小；在环路中的电流通过电阻 r7,r8,r23时，会形成三角波。读取电阻两端的电压值，可知道实时电流大小。 pfc控制器u1内部集成有比较器，当电阻两端电压的峰值达到pfc控制器u1 内部比较器的阀值，pfc控制器u1会有一系列的逻辑动作，将开关管q1关闭，从而保证环路中的电流大小。
[0045]
在本实施例中，如图8所示，所述逻辑控制电路cm5设有pfc控制器u1， pfc控制器u1的次级电压控制端inv连接第九电阻和第十电阻r21,r20的一端,第九电阻r21的另一端接地，第十电阻r20的另一端连接第二二极管d4 的负极端，第二二极管d4的正极端串接第十一电阻r19后连接反馈绕组的第一端，反馈绕组的第二端接地；反馈绕组的第一端还串接用于限流的第十二电阻 r18后与逻辑控制电路的pf值控制端zcd连接。
[0046]
逻辑控制电路cm5的功能是控制回路电流，控制次级电压并且控制pf值。
[0047]
控制回路电流：参考上述电流感测电路的工作原理；
[0048]
控制次级电压：通过反馈绕组变压器(变压器的3，4脚)，将次级的电压反馈到初级，再通过第九电阻和第十电阻r21,r20分压，并把分压后的电压输入到pfc控制器u1的次级电压控制端inv作比较，当输入电压大于inv的阀值时，pfc控制器u1会通过关闭开关管q1来调节次级电压。
[0049]
控制pf值：通过反馈绕组变压器(变压器的3，4脚)，将次级的电压反馈到初级，再通过限流电阻r18，将信号提供给pfc控制器u1的pf值控制端zcd 引脚，控制开关管q1的开通和关闭时刻，从而控制pf值。
[0050]
在本实施例中，如图9所示，所述次级整流滤波电路cm6设有第三和第四二极管d6,d14、滤波储能电容c14与用于放电的第十三和第十四电阻r24,r60，第三和第四二极管d6,d14的正极端连接次级绕组的第一端，第三和第四二极管 d6,d14的负极端为所述供电输出端+38v，所述供电输出端还连接滤波储能电容 c14的一端，滤波储能电容c14的另一端连接次级绕组的第二端，第十三和第十四电阻r24,r60与滤波储能电容c14并联连接。
[0051]
次级整流滤波电路cm6的工作原理为：初级电源能量通过变压器的初级(变压器1，2脚)耦合到次级(变压器5，6脚)，当开关管q1关闭时，变压器5 脚为高电平，第三和第四二极管d6,d14导通，c14为滤波和储能电容，r14,r60 为c14的放电电阻。当开关管q1导通时，变压器6脚为高电平，二极管d6,d14 反向截至，次级电路不工作。
[0052]
图10是本实用新型中开关稳压电路的电路图，所述开关稳压电路设有开关稳压器芯片mp4560，用于将38v电压降压为3.3v电压。
[0053]
在本实施例中，如图11-14所示，白色/红色/绿色/蓝色led灯恒流控制电路ccm1-ccm4分别设有恒流控制芯片sy8745 u3/u4/u5/u6，恒流控制芯片 u3/u4/u5/u6的使能引脚en串接用于限流的第十五电阻r36/r42/r48/r54后连接各色灯pwm控制信号输入端pwm-w,pwm-r,pwm-g,pwm-b；恒流控制芯片u3/u4/u5/u6的电源输入引脚in连接所述供电输出端+38v；所述供电输出端还连接并联的第十六和第十七电阻r40,r41/r46,r47/r52,r53/r58,r59/的一端，第十六和第十七电阻的另一端连接第四电容c25/c28/c31/c34的一端，第四电容的另一端连接第三电感l3/l4/l5/l6的一端，第三电感的另一端连接第四电感fb1/fb2/fb3/fb4后与恒流控制芯片u3/u4/u5/u6的端电压输入引脚 lx连接，第四电容c25的两端连接各色led灯。
[0054]
如图11所示，白色wled灯恒流控制电路ccm1的功能是对白色wled 灯进行恒流控制。工作原理为：dc电压输入，通过r40,r41,w led,l3,fb1,u3 构成回路，r40,r41为恒流电阻，通过其端电压与u3内部的比较器进行比较，从而控制电流。pwm信号通过限流电阻r36输入到u3的en脚，调整u3内部比较器的阀值，由此调整输出电流。r38,r39为输入过压保护电路。恒流控制芯片u3通过外围电路配置，得到不同脚位上不同的电压值，通过这些电压值，在ic内部再逻辑比较，再控制ic内部的开关管，以达到控制电流的目的。
[0055]
如图12所示，红色wled灯恒流控制电路ccm2的功能是对红色rled 灯进行恒流控制。工作原理为：dc电压输入，通过r46,r47,r led,l4,fb2,u4 构成回路，r46,r47为恒流电阻，通过其端电压与u4内部的比较器进行比较，从而控制电流。pwm信号通过限流电阻r42输入到u4的en脚，调整u4内部比较器的阀值，由此调整输出电流。r44,r45为输入过压保护电路。恒流控制芯片u4通过外围电路配置，得到不同脚位上不同的电压值，通过这些电压值，在ic内部再逻辑比较，再控制ic内部的开关管，以达到控制电流的目的。
[0056]
如图13所示，绿色gled灯恒流控制电路ccm3的功能是对绿色gled 灯进行恒流控制。工作原理为：dc电压输入，通过r52,r53,g led,l5,fb3,u5 构成回路，r52,r53为恒流电阻，通过其端电压与u5内部的比较器进行比较，从而控制电流。pwm信号通过限流电阻r48输入到u5的en脚，调整u5内部比较器的阀值，由此调整输出电流。r50,r51为输入过压保护电路。
[0057]
恒流控制芯片u5通过外围电路配置，得到不同脚位上不同的电压值，通过这些电压值，在ic内部再逻辑比较，再控制ic内部的开关管，以达到控制电流的目的。
[0058]
如图14所示，蓝色bled灯恒流控制电路ccm4的功能是对蓝色bled 灯进行恒流控制。
[0059]
工作原理为：dc电压输入，通过r58,r69,b led,l6,fb4,u6构成回路， r58,r59为恒流电阻，通过其端电压与u6内部的比较器进行比较，从而控制电流。pwm信号通过限流电阻r54输入到u6的en脚，调整u6内部比较器的阀值，由此调整输出电流。r56,r57为输入过压保护电路。恒流控制芯片u6通过外围电路配置，得到不同脚位上不同的电压值，通过这些电压值，在ic内部再逻辑比较，再控制ic内部的开关管，以达到控制电流的目的。
[0060]
在本实施例中，如图15所示，所述第一取反电路cm7设有第一三极管q6，第一三极管q6的发射极接地，所述第一取反电路设有第一三极管q6，第一三极管(q6)的发射极接地，第一三极管q6的集电极串接第十八电阻r43后接降压电源3.3v，该集电极还连接取反电平输出端zero；第一三极管q6的基极串接第十九电阻r34后接降压电源3.3v，该基极还连接所述过零电路的光耦q4的第四端，光耦q4的第二端和第三端接地，光耦q4的第一端依次串接第二十电阻r2和第二十一电阻r33后连接第一整流桥bd1的第三端子cvh。
[0061]
第一取反电路cm7的功能为：获得高低电平的逻辑电平，输出电平与第一三极管q6的b极电平反向；工作原理：当光耦q4导通时，q6截至，zero 输出高电平；当光耦q4截至时，q6导通，q6的c脚被拉低，zero输出低电平
[0062]
过零电路cm8的功能为：计算交流电半周期的个数，工作原理为：bd2为整流桥，r2,r33为限流降压电阻，bd2将l,n输入的交流电整流为dc直流电，再经过r2,r33限流，降压电阻连接到光耦q4，当dc直流电的电压达到q4的阀值电压，光耦q4导通。导通的q4会通过其内部的初级发光二极管照射到次级光敏二极管，而令次级光敏二极管导通。所以每个交流电
周期内，会导通二次，导通频率为交流电的两倍，参考这个参数，可以控制灯光的流光时间。
[0063]
在本实施例中，所述比较电路ccm5设有稳压二极管zd1，稳压二极管zd1 的负极端连接第二十二电阻r25和第二十三电阻r26的一端，第二十二电阻r25 的另一端连接所述供电输出端+38v，第二十三电阻r26的另一端接地；
[0064]
稳压二极管zd1的正极端连接开关电路的第二二极管q2的基极，第二二极管q2的发射极接地，第二二极管q2的集电极连接第二取反电路的第二十四电阻r28和第二十五电阻r29的一端，第二十四电阻r28的另一端连接开关控制端sw，第二十五电阻r29的另一端连接降压电源3.3v。
[0065]
比较电路ccm5功能：当输入电压大于阀值电压时，zd1导通，从而开启三级管q2；工作原理:dc电压通过r25,r26分压电阻输出一电压值,当此电压值大于zd1阀值及q2的be脚电压之和时，三极管q2导通。
[0066]
开关电路ccm6功能：通过控制此开关，提供高低逻辑电平给mcu；工作原理：当q2开通时，q2的c脚为低电平；当q2截止时，q2的c脚为高电平。
[0067]
第二取反电路ccm7功能：获得与三极管q2的b脚相反的高低电平；工作原理：当q2的b脚为高电平时，q2开通，q2的c脚为低电平；当q2的b 脚为低电平时，q2截止，q2的c脚为高电平。
[0068]
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。