一种单火线多功能调光器的制作方法

本发明涉及一种单火线多功能调光器。

背景技术：

目前的可控硅调光驱动因负载不同(感性负载，如卤素灯，容性负载，如led灯)，需要判断负载类型，并将调光器设置到相应的位置，调光器与调光驱动才会匹配，在使用上才会安全，调光平滑。但需要很专业的人员才知晓且能设定，无法面对全民使用。

当负载类型不一样时，调光器此时的opp(过功率保护点)会存在10％的差异，导致保护点精度不够，产生安全隐患。

同时，单火线取电通常采用线性稳压电路，存在效率低，发热过高，功率元件要求高，安全系数低的问题。同时调光器在最小亮度或最大亮度时，多与驱动不相匹配，导致灯光出现闪烁问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能根据负载类型不同自动调整工作模式的单火线多功能调光器。同时该单火线多功能调光器在不同工作模式下，保持过载点不变的能力。

实现本发明目的的技术方案是：本发明括mcu处理电路、交流输入保护电路、单火线取电电路、ldo电路、自动识别相位检测电路、mos驱动电路、mos调光电路、过载保护电路、同步信号采集电路、亮度调节电路；所述火线与交流输入保护电路的输入端连接，交流保护电路的输出端分别与单火线取电电路的输入端、mos调光电路的输入端、自动识别相位检测电路的输入端、同步信号采集电路的输入端连接；ldo电路的输出端分别与mos驱动电路的输入端、同步信号采集电路的输入端、过载保护电路的输入端、mcu处理电路的输入端连接；mos调光电路的输出端分别与自动识别相位检测电路的输入端、过载保护电路的输入端以及负载连接；自动识别相位检测电路的输出端与mcu处理电路的输入端连接；同步信号采集电路的输出端与mcu处理电路的输入端连接；mos驱动电路的输出端与mos调光电路的输入端连接；过载保护电路的输出端与mcu处理电路的输入端连接，亮度调节电路的输出端与mcu处理电路的输入端连接；mcu处理电路的输出端与mos驱动电路的输入端连接。

上述自动识别相位检测电路包括电流信号检测电路和电压信号检测电路；mos调光电路的输出端包括电流检测接口；交流输入保护电路的输出端包括电压检测接口；

所述电流信号检测电路包括电阻r27和电容c16；电阻r27的一端与mos调光电路的电流检测接口连接，电阻r27的另一端分别与电容c16的一端、mcu处理电路的输入端连接；电容c16的另一端接地；

上述电压信号检测电路包括按顺序串联的电阻r28、电阻r29、电阻r30、电阻r31和电阻r32；电阻r32的一端与交流输入保护电路的电压检测接口连接，电阻r28的一端分别与电容c17的一端、mcu处理电路的输入端连接；电容c17的另一端接地。

上述交流输入保护电路中设有温度保险丝fu1和压敏电阻rv1；所述温度保险丝fu1紧贴场效应晶体管。

上述mcu处理电路中包括芯片u6，所述芯片u6的型号为c8051f996-c-gu；所述电阻r27的另一端分别与电容c16的一端、芯片u6的p1.1接口连接；电阻r28的一端分别与电容c17的一端、芯片u6的p1.2接口连接。

上述过载保护电路包括电阻r22、电阻r23、电阻r24、电容c15、双电压比较器u5b、二极管d11、电阻r26；电阻r22的一端和电阻r23的一端汇接在双压比较器u5b的负极，电阻r23的另一端与电容c15的一端汇接并接地；电容c15的另一端与电阻r24的一端汇接在双压比较器u5b的正极；电阻r24的另一端与mos调光电路的电流检测口连接；双压比较器u5b的输出端分别与二极管d11的负极、芯片u6的p0.3接口连接；二极管d11的正极与电阻r26的一端连接，电阻r26的另一端与ldo电路的输出端连接。

上述亮度调节电路包括可调电阻rw2、可调电阻rw3、电容c18和电容c19；可调电阻rw2的第一接线头与可调电阻rw3的第一接线头汇接并接地；可调电阻rw2的第三接线头与电容c18的一端、ldo电路的输出端连接；可调电阻rw3的第三接头与电容c19的一端连接；电容c18的一端与电容c19的一端连接；电容c18的另一端和电容c19的另一端汇接并接地；可调电阻rw2的第二接线头与芯片u6的p0.4接口连接，可调电阻rw3的第二接线头与芯片u6的p0.5接口连接。可调电阻rw2和可调电阻rw3的调节范围为30％。

上述单火线取电电路包括电容c1、场效应管q1、电阻r2～r7、三极管q2、二极管d6和稳压二极管d3；电阻r2的一端、电容c1的正极和场效应管q1的d极汇接并与交流输入保护电路的输出端连接；电阻r2的另一端分别与电阻r3的一端、电阻r5的一端连接；电阻r3的另一端分别与电阻r4的一端、稳压二极管d3的负极、三极管q2的c极连接；电阻r4的另一端与场效应管q1的g极连接；电阻r5的另一端分别与三极管q2的b极、电阻r6的一端连接；电阻r6的另一端分别与场效应管q1的s极、电阻r7的一端连接；电阻r7的另一端分别与三极管q2的e极、二极管d6的正极连接；二极管d6的负极和稳压二极管d3的正极均与ldo电路连接。

上述同步信号采集电路用于将电网电压全波整流并取样整形成信号后送入mcu处理电路以作为基准信号。

本发明具有积极的效果：(1)本发明通过自动识别相位检测电路可以检测负载类型，从而通过mcu处理电路切换符合负载的模式；同时还可以在不同工作模式下，保持过载点不变的能力；

(2)本发明通过自动识别相位检测电路将电流信号和电压信号传输给mcu处理电路，经过mcu处理电路的处理获得负载类型，从而自动作出工作模式的调整，从而实现匹配，保证调光的平滑；

(3)本发明中交流输入保护电路利用温度保险丝能够在功率上升，场效应管过热时断开，保证产品不损；同时通过压敏电阻能够在出现浪涌时，吸收掉尖峰。

(4)本发明中过载保护电路通过电流采样与基准电压进行对比，当采样电压高于基准时，过载保护；

(5)本发明中亮度调节电路为mcu处理电路的外接电路，起到电阻调节的作用，从而改变主pwm占空比；

(6)本发明中单火线取电电路将50hz交流电经整流后形成100hz倍频，利用100hz组成一个开关电源电路。

(7)本发明通过同步信号采集电路能够有效取得电网信号作为众多信号的基准信号，保证调光精准度。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的电路模块连接图；

图2为本发明的电路图；

图3为本发明中mcu处理电路的示意图；

图4为本发明中交流输入保护电路的示意图；

图5为本发明中单火线取电电路的示意图；

图6为本发明中ldo电路的示意图；

图7为本发明中自动识别相位检测电路的示意图；

图8为本发明中mos驱动电路的示意图；

图9为本发明中mos调光电路的示意图；

图10为本发明中过载保护电路的示意图；

图11为本发明中同步信号采集电路的示意图；

图12为本发明中亮度调节电路的示意图；

图13为本发明进行负载识别的流程图。

具体实施方式

见图1和图2，本发明具有包括mcu处理电路1、交流输入保护电路2、单火线取电电路3、ldo电路4、自动识别相位检测电路5、mos驱动电路6、mos调光电路7、过载保护电路8、同步信号采集电路9、亮度调节电路10；所述火线与交流输入保护电路2的输入端连接，交流保护电路2的输出端分别与单火线取电电路3的输入端、mos调光电路7的输入端、自动识别相位检测电路5的输入端、同步信号采集电路9的输入端连接；ldo电路4的输出端分别与mos驱动电路6的输入端、同步信号采集电路9的输入端、过载保护电路8的输入端、mcu处理电路1的输入端连接；mos调光电路7的输出端分别与自动识别相位检测电路5的输入端、过载保护电路8的输入端以及负载连接；自动识别相位检测电路5的输出端与mcu处理电路1的输入端连接；同步信号采集电路9的输出端与mcu处理电路1的输入端连接；mos驱动电路6的输出端与mos调光电路7的输入端连接；过载保护电路8的输出端与mcu处理电路1的输入端连接，亮度调节电路10的输出端与mcu处理电路1的输入端连接；mcu处理电路1的输出端与mos驱动电路6的输入端连接。

见图7，自动识别相位检测电路5包括电流信号检测电路和电压信号检测电路；mos调光电路7的输出端包括电流检测接口；交流输入保护电路2的输出端包括电压检测接口；

所述电流信号检测电路包括电阻r27和电容c16；电阻r27的一端与mos调光电路7的电流检测接口连接，电阻r27的另一端分别与电容c16的一端、mcu处理电路1的输入端连接；电容c16的另一端接地；

所述电压信号检测电路包括按顺序串联的电阻r28、电阻r29、电阻r30、电阻r31和电阻r32；电阻r32的一端与交流输入保护电路2的电压检测接口连接，电阻r28的一端分别与电容c17的一端、mcu处理电路的输入端连接；电容c17的另一端接地。

见图9，mos调光电路7具有场效应管q3、场效应管q4和电阻r9；所述场效应管q3的s极和电阻r9的一端连接，电阻r9的另一端与场效应管q4的s极连接；电流检测接口在电阻r9与场效应管q3的s极连接的一端。mcu处理电路1依据主开关电阻rw1a的位置，调整理pwm占空比，使场效应管q3和场效应管q4工作在开关状态。得到需要调节的电压(亮度)。

利用感性负载电流滞后，电压超前，容性负载电流超前，电压滞后的特性进行前后切的切换；电压相量相位角为电流相量的相位角为如果则电路为感性；反之则为容性。当为阻性时，不区分前后切，因阻性负载均可兼容。电流信号经电阻r9取样，电阻r27和电容c16整形，电压信号经电阻r28～r32五个电阻进行分压后取得，在mcu处理电路1中将待检测的电压和电流信号整形，经微分电路取得各自的过零脉冲，并将模拟信号经a/d变换成离散数字信号，对离散数字信号进行博立叶变换，直接得到基波的相位角，两个基波的相位角之差即为相位差。测量相位差的精度小于2度。

负载的具体类型的识别过程如下，见图13：

自动识别相位检测电路5中的电流信号检测电路将电流信号传输至mcu处理电路1，自动识别相位检测电路5中的电压信号检测电路将电压信号传输至mcu处理电路1。mcu处理电路1进行离散博立叶变换，并计算获得相位差值。判断相位差值是否大于前切阀值，且小于后切阀值，若是这负载为r型负载；若否则判断相位差值是否大于后切阀值，若是则负载为c型负载；若否则判断相位差值是否小于前切阀值，若是则负载为l型负载。

见图4，所述交流输入保护电路2中设有温度保险丝fu1和压敏电阻rv1；所述温度保险丝fu1紧贴场效应晶体管。

见图3，mcu处理电路1中包括芯片u6，所述芯片u6的型号为c8051f996-c-gu；所述电阻r27的另一端分别与电容c16的一端、芯片u6的p1.1接口连接；电阻r28的一端分别与电容c17的一端、芯片u6的p1.2接口连接。

正如图11，同步信号采集电路9用于将电网电压全波整流并取样整形成信号后送入mcu处理电路以作为基准信号。

见图10，过载保护电路8包括电阻r22、电阻r23、电阻r24、电容c15、双电压比较器u5b、二极管d11、电阻r26；电阻r22的一端和电阻r23的一端汇接在双压比较器u5b的负极，电阻r23的另一端与电容c15的一端汇接并接地；电容c15的另一端与电阻r24的一端汇接在双压比较器u5b的正极；电阻r24的另一端与mos调光电路7的电流检测口连接；双压比较器u5b的输出端分别与二极管d11的负极、芯片u6的p0.3接口连接；二极管d11的正极与电阻r26的一端连接，电阻r26的另一端与ldo电路4的输出端连接。过载保护电路8通过电流采样与基准电压进行对比，当采样电压高于基准时，过载保护。其使用tl431产生基准电压，电阻r9处取得的电流信号，在电阻r24与电容c15形成一个电压，在lm393比较器中进行比较。

见图12，亮度调节电路10包括可调电阻rw2、可调电阻rw3、电容c18和电容c19；可调电阻rw2的第一接线头与可调电阻rw3的第一接线头汇接并接地；可调电阻rw2的第三接线头与电容c18的一端、ldo电路的输出端连接；可调电阻rw3的第三接头与电容c19的一端连接；电容c18的一端与电容c19的一端连接；电容c18的另一端和电容c19的另一端汇接并接地；可调电阻rw2的第二接线头与芯片u6的p0.4接口连接，可调电阻rw3的第二接线头与芯片u6的p0.5接口连接。

见图5，单火线取电电路3包括电容c1、场效应管q1、电阻r2～r7、三极管q2、二极管d6和稳压二极管d3；电阻r2的一端、电容c1的正极和场效应管q1的d极汇接并与交流输入保护电路2的输出端连接；电阻r2的另一端分别与电阻r3的一端、电阻r5的一端连接；电阻r3的另一端分别与电阻r4的一端、稳压二极管d3的负极、三极管q2的c极连接；电阻r4的另一端与场效应管q1的g极连接；电阻r5的另一端分别与三极管q2的b极、电阻r6的一端连接；电阻r6的另一端分别与场效应管q1的s极、电阻r7的一端连接；电阻r7的另一端分别与三极管q2的e极、二极管d6的正极连接；二极管d6的负极和稳压二极管d3的正极均与ldo电路4连接。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。