电压控制电路的制作方法

本发明涉及电子应用技术领域，具体而言，涉及一种电压控制电路。

背景技术：

随着摄像机技术的普及，为安保、监控领域提供了长足的技术保障，特别是在自然采光不足的环境下，红外摄像机弥补了在这一光照条件下的监控需要，即，通过光源提供红外线，利用电荷耦合元件(Charge coupled Device，简称CCD)和互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,简称CMOS)可以通过红外光的光谱特性，在自然采光不足的环境中实现“夜视成像”。

但是在对红外摄像机供电的过程中由于实际安装的红外摄像机距离电源较远，若连接红外摄像机与电源的电源线阻抗太大，就会导致在对红外摄像机在开启红外灯的同时导致内部的摄像机端供电电压不足，导致摄像机反复重启的现象。

现有检测摄像机电源输入端电压的方法通常为：通过单片机中的软件检测摄像机电源输入端电压，再进一步的控制红外灯开启亮度，来避免由于远距离供电导致的红外灯开启时摄像机重启的问题，在软件的实现过程中，由于软件检测的速度有限，导致从检测到电压波动到控制红外灯功率调节之间的响应时间太长，并且为避免摄像机重启，在红外灯开启的设定功率又必须保障足够大，由此导致的夜间的夜视成像效果就会受到影响。

针对上述红外摄像机由于单片机内软件检测速度慢，使得红外灯开启时的设定功率与摄像机所需功率之间的调配时间过长导致红外摄像机需要反复重启的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种电压控制电路，以至少解决红外摄像机由于单片机内软件检测速度慢，使得红外灯开启时的设定功率与摄像机所需功率之间的调配时间过长导致红外摄像机需要反复重启的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电压控制电路，包括：摄像机的控制端，用于输出摄像机的功率；检测电路，与摄像机的控制端电连接，用于当检测到摄像机的功率大于电源的输出功率时，生成控制信号；红外灯控制芯片，与检测电路电连接，用于根据接收到的控制信号对红外灯输出工作电压。

进一步地，检测电路包括：晶体管组和电阻集合，其中，晶体管组，分别与电源的输入端和电阻集合电连接，用于生成控制信号。

进一步地，晶体管组包括：第一晶体管，分别通过电阻集合中的第一电阻和第二电阻与电源的输入端电连接，用于将电源的输入端的输入电压通过第一晶体管转换为对地的第一控制信号；第二晶体管，通过电阻集合中的第三电阻和第四电阻，与第一晶体管电连接，用于将第一控制信号进行反向控制，得到调节红外灯所需的工作电压的第一驱动信号；第三晶体管，通过电阻集合中的第五电阻与第二晶体管电连接，并通过电阻集合中的第六电阻与红外驱动输入端口和摄像机控制端电连接，用于对第一驱动信号与摄像机控制端输出的第二控制信号进行与处理操作，得到控制信号，其中，第二控制信号，用于指示红外灯控制芯片是否开启红外灯。

进一步地，晶体管组包括：第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管，其中，第一晶体管分别与电源输入端和电阻集合中的第一电阻和第二电阻组成的输入端建立电连接，用于将电源输入端的输入电压转换为对地的第一控制信号；第二晶体管通过电阻集合中的第三电阻和第四电阻与第一晶体管建立电连接，用于将第一控制信号进行反向控制，得到驱动红外灯控制芯片的第一驱动信号；第三晶体管通过电阻集合中的第五电阻和第六电阻分别与第二晶体管、红外驱动输入端口以及摄像机控制端建立电连接，用于将第一驱动信号与摄像机控制端输出的第二控制信号执行与操作，得到控制信号，并由红外驱动输入端口输出控制信号。

进一步地，在摄像机控制端为单片机控制的数据输入监控器DIS摄像机的情况下，电路还包括：LED接入控制端，通过电阻集合中的第六电阻分别与第三晶体管和红外驱动输入端口电连接，用于向第三晶体管输出第二控制信号。

进一步地，在摄像机控制端为光敏晶体管控制的电荷耦合CCD摄像机的情况下，晶体管组还包括：第四晶体管，通过电阻集合中的第七电阻与光敏晶体管电连接，用于将光敏晶体管输出的感光信号进行反向控制，得到驱动红外灯控制芯片的第二驱动信号；第五晶体管，通过电阻集合中的第八电阻与第四晶体管电连接，并通过第六电阻分别与第三晶体管和红外驱动输入端口电连接，用于向第三晶体管发送依据第二驱动信号生成的第二控制信号。

进一步地，光敏晶体管分别与电路电源和第四晶体管电连接，用于获取当前感光度，并依据感光度输出感光信号至第四晶体管。

进一步地，电路电源中的电压为稳压管产生稳压电压。

进一步地，控制信号包括：第一状态电平信号和第二状态电平信号，其中，第一状态电平信号和第二状态电平信号的电平状态相反，电平状态包括：高电平和低电平。

进一步地，晶体管组中的第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管和第五晶体管为三极管。

在本发明实施例中，通过获取摄像机当前的功率，并判断摄像机的功率是否大于当前电源输出的功率；当检测到摄像机的功率大于电源的输出功率时，生成控制信号，根据接收到的控制信号对红外灯输出工作电压。达到了维持红外摄像机电路内部稳定的目的，从而实现了避免红外摄像机反复重启的技术效果，进而解决了红外摄像机由于单片机内软件检测速度慢，使得红外灯开启时的设定功率与摄像机所需功率之间的调配时间过长导致红外摄像机需要反复重启的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是摄像机红外灯常用的驱动电路；

图2是根据本发明实施例的电压控制电路的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的一种电压控制电路的结构示意图；

图4是假定电源线阻抗10Ω时相机端功率随阻抗变化曲线；以及，

图5是负载线与摄像机系统的对应关系曲线图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例 仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例涉及的技术名词：

红外摄像机：红外摄像机就是将监控摄像机、防护罩、红外灯、供电散热单元等综合成一体的监控设备。目前监控工程中最常用的红外防水摄像机是主动红外，由发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)发出红外线，利用电荷耦合元件(Charge-coupled Device，简称CCD)或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)可以感受红外光的光谱特性(即可以感受可见光，也可以感受红外光)，配合红外灯作为“照明源”来夜视成像。市场上以发射波长850nm和940nm的红外LED为主。

在实施本发明实施例提供的电压控制电路的过程中，本发明实施例提供的电压控制电路与相关摄像机红外灯常用的驱动电路建立电连接，以使得实现在稳定电路功率的同时保障红外灯的正常运行，其中，该摄像机红外灯常用的驱动电路具体可以为图1，图1是摄像机红外灯常用的驱动电路。图1中的SY8708芯片是一个恒流输出驱动芯片，全部开启后输出电流大小由电阻R6、R7决定。红外灯的开启与关断由单片机IO口控制SY8708的EN端。同时该EN引脚具有模拟调光功能，输出电流还与模拟调光输入控制引脚的电压有关。

根据本发明实施例，提供了一种电压控制电路的实施例，图2是根据本发明实施例的电压控制电路的结构示意图，如图2所示，该电路包括：摄像机的控制端22、检测电路24和红外灯控制芯片26，其中，

摄像机的控制端22，用于输出摄像机的功率；

检测电路24，与摄像机的控制端22电连接，用于当检测到摄像机的功率大于电源的输出功率时，生成控制信号；

红外灯控制芯片26，与检测电路24电连接，用于根据接收到的控制信号对红外灯输出工作电压。

具体的，本发明实施例中提供的摄像机可以为：单片机控制的数据输入监控器(Data Input Supervisor，简称DIS)摄像机，或，光敏晶体管控制的电荷耦合(Charge-coupled Device，简称CCD)摄像机。

其中，当摄像机的最大功率大于当前电源和线缆能输出最大功率时，本发明实施例提供的电压控制电路将把电源电压稳定在6V左右，也就是把摄像机的功率调整到当前系统允许最大功率点，以避免摄像机重启。在本发明实施例提供的电压控制电路中，当摄像机的最大功率小于当前系统允许最大功率点时，该电路将不起作用，红外灯正常受单片机控制或者光敏信号控制。

在本发明实施例中，通过获取摄像机当前的功率，并判断摄像机的功率是否大于当前电源输出的功率；当检测到摄像机的功率大于电源的输出功率时，生成控制信号，根据接收到的控制信号对红外灯输出工作电压。达到了维持红外摄像机电路内部稳定的目的，从而实现了避免红外摄像机反复重启的技术效果，进而解决了红外摄像机由于单片机内软件检测速度慢，使得红外灯开启时的设定功率与摄像机所需功率之间的调配时间过长导致红外摄像机需要反复重启的技术问题。

本发明实施例提供的电压控制电路具体可以为图3所示，图3是根据本发明实施例的一种电压控制电路的结构示意图，如图3所示，优选的，该电路具体为：

其中，检测电路22包括：晶体管组和电阻集合，其中，

晶体管组，分别与电源的输入端和电阻集合电连接，用于生成控制信号。

具体的，当电源输入端V1的输入电压大于红外灯稳定运行的电压(即，驱动红外灯所需的电压)时，晶体管组将调节该输入电压降至该红外灯稳定运行的电压；当电源输入端V1的输入电压小于红外灯稳定运行的电压时，晶体管组将调节该输入电压升至该红外灯稳定运行的电压。

其中，本发明实施例提供的电压控制电路中提供的红外灯稳定运行的电压可以为如下：

由于摄像机常见的供电电源模块是直流12V，但在实际安装中摄像机通常离电源较远，中间可能需要几十米的电源线来连接。一些大功率的红外摄像机功率会达到5W以上，有些劣质电源线阻抗会达到十几欧姆。在这些情况下当摄像机的红外灯开启后会导致摄像机端的供电电压不足，摄像机出现不断重启现象。

由此，通过简化摄像机工作时的模型，假定电源为理想直流电压源，导线阻抗固定，摄像机负载简化为一个负载电阻。理论上摄像机消耗功率Pd与电源电压Vin、线缆阻抗R、相机输入端电压Vx关系通常监控摄像机直流电源电压为12V，图4是假定电源线阻抗10Ω时相机端功率随阻抗变化曲线。可以看出当摄像机负载阻抗在10Ω时相机端得到最大功率3.6W。此时摄像机电源输出端的电压为6V，为电源电压12V的一半。

因此，本发明实施例中提供的红外灯稳定运行的电压可以为6V，以实现电压控制电路为准，具体不做限定。

进一步地，红外驱动输入端口24，即，图3中所示的Ven，分别与晶体管组和电阻集合建立电连接，用于将接收到的控制信号输入红外灯的红外灯控制芯片，控制红外灯运行。

具体的，Ven所接收的晶体管组输出的控制信号可以依据当前单片机控制或者光敏信号控制的需要调节红外灯的光照强度，其中，光照强度以光照度为度量单位。

进一步地，晶体管组包括：第一晶体管Q1、第二晶体管Q2和第三晶体管Q3，其中，

第一晶体管Q1分别与电源输入端V1和电阻集合中的第一电阻R2和第二电阻R8组成的输入端建立电连接，用于将电源输入端V1的输入电压通过第一晶体管Q1转换为对地的第一控制信号；

具体的，如图3所示，第一晶体管Q1在电压控制电路中除了与第一电阻R2和电阻R8建立电连接外，还与电路电源V4建立电连接，并通过电阻R15接地。

其中，V4为本发明实施例提供的电压控制电路提供电源输入。

在本发明实施例中R2和R8的阻值可以为10kΩ，R15的阻值可以为4.7kΩ，Q1的规格可以为Q2N3906，V4的电压可以为5.1V直流。

第二晶体管Q2通过电阻集合中的第三电阻R14和第四电阻R9与第一晶体管Q1建立电连接，用于将第一控制信号进行反向控制，得到调节红外灯所需的工作电压的第一驱动信号；

具体的，如图3所示，第三电阻R14与电阻R6并联，电阻R6分别与电阻R7和第四电阻R9串联，将第一晶体管Q1与第二晶体管Q2建立电连接，且第二晶体管Q2通过电阻R18接地。

其中，R14与R6对电源输入端V1输入的电流进行分流，R6与R9对电源输入端V1输入的电压进行分压。

在本发明实施例中R14、R9与R18的阻值可以为10kΩ，R6和R7的阻值可以为4.7kΩ，Q2的规格可以为Q2N3906。

第三晶体管Q3通过电阻集合中的第五电阻R16和第六电阻R12分别与第二晶体管Q2、红外驱动输入端口Ven以及摄像机控制端建立电连接，用于对第一驱动信号与摄像机控制端输出的第二控制信号进行与处理操作，得到控制信号，其中，第二控制信号，用于指示红外灯控制芯片是否开启红外灯。

如图3所示，第三晶体管Q3通过第五电阻R16与第二晶体管Q2建立电连接，且，第三晶体管Q3通过电阻R19接地，通过第六电阻R12分别与Ven和摄像机控制端建立电连接。

具体的，将第三晶体管Q3接收到摄像机控制端的第二控制信号与第二晶体管Q2输出的第一驱动信号执行与操作，假设，若第二控制信号为“1”，第一驱动信号为“0”，则Q3输出的控制信号为“0”，并将“0”经由Ven输入红外灯控制芯片。

在本发明实施例中R16的阻值可以为10kΩ，R12的阻值可以为15kΩ，R19的阻值可以为1kΩ，Q3的规格可以为SS8050。

进一步地，在摄像机控制端为单片机控制的数据输入监控器DIS摄像机的情况下，电路还包括：LED接入控制端，其中，

LED接入控制端通过电阻集合中的第六电阻R12分别与第三晶体管Q3和红外驱动输入端口Ven建立电连接，用于向第三晶体管Q3输出第二控制信号。

在本发明实施例提供的电压控制电路中控制信号可以设置为高电平信号或低电平信号，其中，高电平信号用于指示夜晚黑白模式，低电平信号用于指示白天彩色模式。

具体的，本发明实施例提供的摄像机控制端在以单片机控制的数据输入监控器DIS摄像机的情况下，由单片机输出第二控制信号，即，用于控制是否开启红外灯，第三晶体管Q3接收的第一驱动信号用于控制红外灯的开启亮度，依据第一驱动信号和第二控制信号的电平状态，通过第三晶体管Q3执行与操作，得到是否开启红外灯以及该红外灯开启后的开启亮度的控制信号，最后由Ven口输出该控制信号。

例如，当单片机输出的控制红外灯是否开启的第二控制信号为“开启”的高电平信号，第三晶体管Q3接收到的第一驱动信号为控制红外灯亮度为“高亮”的高电平信号，通过Q3执行的与操作，输出的控制信号为高电平的“开启”红外灯并把红外 灯调制“高亮”的信号。

本发明实施例提供的电压控制电路的摄像机控制端为单片机控制的数据输入监控器DIS摄像机的情况下，输出控制信号仅以上述为例进行说明，以实现本发明实施例提供的电压控制电路为准，具体不做限定。

进一步地，在摄像机控制端为光敏晶体管控制的电荷耦合CCD摄像机的情况下，晶体管组还包括：第四晶体管Q5和第五晶体管Q4，其中，

第四晶体管Q5通过电阻集合中的第七电阻R5与光敏晶体管1uAdc建立电连接，用于将光敏晶体管1uAdc输出的感光信号进行反向控制，得到驱动红外灯控制芯片的第二驱动信号；

如图3所示，第四晶体管Q5通过第七电阻R5与光敏晶体管1uAdc建立电连接，且，第四晶体管Q5通过电阻R13接地，通过电阻R4、R3和R1与电路电源V2建立电连接。

在本发明实施例中R13和R3的阻值可以为33kΩ、R4的阻值可以为15kΩ、R1和R5的阻值可以为4.7kΩ，Q5的规格可以为Q2N3906，V2的电压可以为5.1V直流。

具体的，第四晶体管Q5对光敏晶体管执行反向控制，即，光敏晶体管反馈的感光信号越强，第四晶体管Q5输出的第二驱动信号越弱，第四晶体管Q5与光敏晶体管的电连接用于指示，当前光亮越明亮，本发明实施例提供的电压控制电路在Ven端输出的控制信号越不需要控制红外灯控制芯片驱动红外灯为摄像机提供红外照明；

相反，当光敏晶体管的感光信号越弱，第四晶体管Q5输出的第二驱动信号越强，即，当前光照环境下，光照不足，需要Ven端输出的控制信号启动红外灯为摄像机提供红外照明。

第五晶体管Q4，通过电阻集合中的第八电阻R10与第四晶体管Q5电连接，并通过第六电阻R12分别与第三晶体管Q3和红外驱动输入端口Ven电连接，用于向第三晶体管Q3发送依据第二驱动信号生成的第二控制信号。

如图3所示，第五晶体管Q4通过第八电阻R10分别与第四晶体管Q5、第三晶体管Q3和红外驱动输入端口Ven建立电连接，且，第五晶体管Q4通过电阻R17接地，通过第六电阻R12与第三晶体管Q3建立电连接。

在本发明实施例中R17的阻值可以为33kΩ、R12的阻值可以为15kΩ、R10的阻值可以为4.7kΩ，Q4的规格可以为SMBT3904。

具体的，Q4是作为射极跟随器使用，以保证光敏输出的信号提供控制红外灯控制芯片和当前电路所需要的电流。

进一步地，光敏晶体管1uAdc分别与电路电源V3和第四晶体管Q5建立电连接，用于获取当前感光度，并依据感光度输出感光信号至第四晶体管Q5。

如图3所示，光敏晶体管1uAdc分别与电路电源V3和第四晶体管Q5建立电连接，且通过电阻R11接地。

在本发明实施例中R11的阻值可以为1meg，V3的可以为5.1V直流。

进一步地，电路电源中的电压为稳压管产生的稳压电压。

即，V2、V3和V4的5.1V直流电压为稳压管产生稳压电压。

进一步地，控制信号包括：第一状态电平信号和第二状态电平信号，其中，第一状态电平信号和第二状态电平信号的电平状态相反，电平状态包括：高电平和低电平。

进一步地，晶体管组中的第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q5和第五晶体管Q4为三极管。

优选的，本发明实施例提供的电压控制电路提供使用负载线对摄像机系统的工作点进行分析，图5是负载线与摄像机系统的对应关系曲线图，如图5所示，

其中，虚线代表的是12V理想电压源和导线一起组成的电源负载线，根据戴维南定理导线阻抗可视为电源内阻。红色和绿色直线分别代表导线阻抗为10Ω和5Ω的电源负载线。黑色曲线代表摄像机负载功率固定为5W时的负载线。实线与虚线的交叉点就是摄像机系统的工作点。

基于图5可以看出当摄像机功率固定为5W，导线阻抗为5Ω时摄像机端的电压约为9.5V。当导线阻抗为10Ω时，曲线与10Ω对应的虚线没有交叉点，此时系统会出现不断重启现象。增加功率控制部分的电路作用相当于在电源电压降低到6V左右时根据电源电压动态的调整负载功率。

假定摄像机红外灯全部开启时功耗为10W，红外灯全关时摄像机的功率时1W，此时摄像机的负载线可以使用折线替代。如图5所示，只要虚线位置高于折线下半部分，就总会与折现线有交点，即存在稳定的工作点，即只要摄像机电源能保证红外灯不开启时能工作起来的最低要求，摄像机就不会出现重启。还可以看出当虚线位置低于折线上半部分时，虚线与蓝色折线的交点的坐标总在6V附近，即当摄像机的红外灯不能全部开启时摄像机端的电源电压一定会稳定在6V左右。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。