基于低功耗mcu的单火线防灯闪电源管理系统的制作方法

1.本发明属于电源管理领域，尤其是涉及一种基于低功耗mcu的单火线 防灯闪电源管理系统。


背景技术：

2.单火线智能开关在智能开关领域占据主要市场，因其不需要用户接入零 线便可以实现开关智能化，得到了广泛应用。同样也因为没有零线，单火线 智能开关的取电问题面临挑战。
3.市面上的单火线开关都面临关灯取电时导致灯闪烁的问题。尤其是市面 上绝大多数智能开关使用的无线模块为超低功耗的ble，zigbee或sub-1g 通讯模块，而单火线开关采用功耗较高的wifi或nb-iot的更是寥寥无几， 并且这种单火线无线开关为了解决关灯取电灯闪问题而对灯具功率要求较 高或者需要在灯具两端并联防闪烁电容，这些都对单火线开关的应用造成了 局限性；灯具与无线模块供电系统接入同一根火线时，由于无线模块供电系 统功率变化，会造成火线对灯具供电不稳定出现灯闪的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种基于低功耗mcu的单火线防灯闪电源 管理系统，以解决单火线开关关灯取电时导致灯闪烁的问题。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种基于低功耗mcu的单火线防灯闪电源管理系统，包括供电模块一、 供电模块二、与无线模块连接的无线模块供电单元，所述供电模块一包括供 电端口一、供电端口二，无线模块在高功耗状态时，供电模块一的供电端口 一和供电模块二均与无线模块供电单元连接供电；无线模块在低功耗状态时， 供电模块一与无线模块供电单元连接供电，并且供电模块一的供电端口二与 供电模块二连接为供电模块二供电；
7.所述供电模块一输入端通过交直流转换模块与火线连接获取直流电压。
8.进一步的，还包括mcu单元，所述供电模块二包括电池；所述mcu单元 与供电模块二连接用于检测电池电压是否达到开启无线模块供电单元的系 统设定值。
9.进一步的，所述供电模块一包括芯片u1、与芯片u1连接的差分运放电 路，芯片u1引脚1及引脚3连接于一点后分别设置支路一、支路二，所述 支路一依次连接二极管、交直流转换模块后接入火线，交直流转换模块将从 火线上获取的交流电转换为直流电压，所述支路二连接电容c1后接地；所 述差分运放电路v_ic端为电压输出端，v_ic端连接二极管d3后分别接入无 线模块供电单元的v_sys端、供电模块二供电端，所述差分运放电路v_ic 端还接入mcu单元供电端。
10.进一步的，所述差分运放电路包括放大器u2，所述芯片u1引脚5连接 电阻r2后与放大器u2的引脚3连接，所述放大器u2的引脚4依次连接电 阻r4、电阻r3后与电阻r2远离放大器u2的一端连接，所述电阻r3靠近电 阻r4的一端为差分运放电路v_ic端用于供电；
11.所述放大器u2的引脚3连接电阻r1后接地，放大器u2引脚4连接电 阻r6后与放大器u2的引脚1连接，所述放大器u2的引脚1与芯片u1的引 脚4连接，所述放大器u2引脚5为放大器u2的供电端，放大器u2引脚2 接地。
12.进一步的，所述无线模块供电单元包括芯片u3，所述芯片u3引脚1通 过二极管d2与v_sys端连接，芯片u3引脚1还连接电容c3后接地，芯片 u3引脚5设置wifi_3v3端口与无线模块连接供电，芯片u3引脚5还连接电 容c4后接地。
13.进一步的，所述mcu单元包括供电芯片u4、控制芯片u5、电压检测芯 片u7，所述供电芯片u4引脚3与差分运放电路v_ic端连接，所述供电芯片 u4引脚2设置dc_mcu端用于供电，所述供电芯片u4的dc_mcu端分别与控 制芯片u5引脚3、电压检测芯片u7的引脚1连接供电，所述供电芯片u4 的dc_mcu端与放大器u2的供电端连接供电；
14.所述供电芯片u4的引脚3还连接有电容c6后接地，供电芯片u4的引 脚2还连接有电容c5后接地。
15.进一步的，所述供电模块二还包括芯片u6，所述芯片u6引脚4为供电 端，所述芯片u6引脚4还连接电容c10后接地；
16.芯片u6引脚1通过保险丝f1与电池bt1连接，芯片u6引脚1还设置 有v_bat端，所述芯片u6的v_bat端与电压检测芯片u7的引脚3连接，所 述电压检测芯片u7的引脚1设置c_dec端用于输出电池电压是否达到系统 设定值的判断信号，电压检测芯片u7的c_dec端与控制芯片u5的引脚4连 接，所述控制芯片u5的引脚5与无线模块供电单元的芯片u3的引脚3连接， 所述芯片u3的引脚3还连接电阻r5后接地。
17.进一步的，所述供电模块二芯片u6引脚2设置为bat_en端，芯片u6 的bat_en端与控制芯片u5引脚6连接，控制芯片u5通过检测引脚4是否 有电流接入来判断与mcu单元连接的供电模块一是否接入火线，若控制芯片 u5引脚4有电流接入则通过控制芯片u5引脚6与芯片u6的bat_en端连接 控制芯片u6开启。
18.相对于现有技术，本发明所述的一种基于低功耗mcu的单火线防灯闪 电源管理系统具有以下有益效果：
19.(1)本发明所述的一种基于低功耗mcu的单火线防灯闪电源管理系统， 当无线模块电源高功耗状态时，无线模块供电单元从供电模块一及供电模块 二取电，电池电流作为补充，不会从火线获取额外的电流，有效防止灯具闪 烁；无线模块电源低功耗状态时，无线模块供电单元从供电模块一取电，同 时供电模块一与供电模块二连接进行充电，多余的火线电流可以为电池做充 电补充，无线模块电源高功耗状态和低功耗状态，供电模块一与火线连接稳 定取电，保持从火线电流获取限定的电流基础上不会引起灯闪电流，同时保 证无线模块的正常通讯。
20.(2)本发明所述的一种基于低功耗mcu的单火线防灯闪电源管理系统， 通过设置mcu单元，mcu单元检测无电流流入即供电模块一未接入火线，系 统未使用时，控制电池断电，较少电池耗电，延迟电池寿命。
21.(3)本发明所述的一种基于低功耗mcu的单火线防灯闪电源管理系统， 通过设置mcu单元，在极端情况下(设备1年以上未使用)，电池电压欠缺 情况下，无线关闭(无法远程控制开关)，电压检测芯片u7检测供电模块 二的v-bat端电压为亏电，可先用灯具对应的手动开关进行灯具的亮灭， 供电模块一先对供电模块二进行充电，持续给电池充电达到电压
后开启无线 模块，保证后续灯具稳定使用。
附图说明
22.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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：
23.图1为本发明实施例所述的一种基于低功耗mcu的单火线防灯闪电源 管理系统框图；
24.图2为本发明实施例所述的供电模块一电路示意图；
25.图3为本发明实施例所述的无线模块供电单元电路示意图；
26.图4为本发明实施例所述的mcu单元供电芯片u4电路示意图；
27.图5为本发明实施例所述的mcu单元控制芯片u5电路示意图；
28.图6为本发明实施例所述的mcu单元电压检测芯片u7电路示意图；
29.图7为本发明实施例所述的供电模块二电路示意图。
具体实施方式
30.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特 征可以相互组合。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、
ꢀ“
上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、
ꢀ“
顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示 的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗 示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此 不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述 目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征 的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包 括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的 含义是两个或两个以上。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语
ꢀ“
安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也 可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可 以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。 对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明 中的具体含义。
33.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
34.如图1所示，一种基于低功耗mcu的单火线防灯闪电源管理系统，包括 供电模块一、供电模块二、与无线模块连接的无线模块供电单元，所述供电 模块一包括供电端口一、供电端口二，无线模块在高功耗状态时，供电模块 一的供电端口一和供电模块二均与无线模块供电单元连接供电；无线模块在 低功耗状态时，供电模块一与无线模块供电单元连接供电，并且供电模块一 的供电端口二与供电模块二连接为供电模块二供电；
35.如图1所示，所述供电模块一输入端通过交直流转换模块与火线连接获 取直流电压。
36.还包括mcu单元，所述供电模块二包括电池；所述mcu单元与供电模块 二连接用于
检测电池电压是否达到开启无线模块供电单元的系统设定值。
37.交直流转换模块厂家可选择但不限于pi、晶丰，通过交直流转换模块， 供电模块一获得直流电压。
38.当无线模块电源高功耗状态时，无线模块供电单元从供电模块一及供电 模块二取电，电池电流作为补充，不会从火线获取额外的电流，有效防止灯 具闪烁；无线模块电源低功耗状态时，无线模块供电单元从供电模块一取电， 同时供电模块一与供电模块二连接进行充电，多余的火线电流可以为电池做 充电补充，无线模块电源高功耗状态和低功耗状态，供电模块一与火线连接 稳定取电，保持从火线电流获取限定的电流基础上不会引起灯闪电流，同时 保证无线模块的正常通讯。
39.如图2至图7所示，所述供电模块一包括芯片u1、与芯片u1连接的差 分运放电路，芯片u1引脚1及引脚3连接于一点后分别设置支路一、支路 二，所述支路一依次连接二极管、交直流转换模块后接入火线，交直流转换 模块将从火线上获取的交流电转换为直流电压，所述支路二连接电容c1后 接地；所述差分运放电路v_ic端为电压输出端，v_ic端连接二极管d3后分 别接入无线模块供电单元的v_sys端、供电模块二供电端，所述差分运放电 路v_ic端还接入mcu单元供电端。
40.如图2所述，所述差分运放电路包括放大器u2，所述芯片u1引脚5连 接电阻r2后与放大器u2的引脚3连接，所述放大器u2的引脚4依次连接 电阻r4、电阻r3后与电阻r2远离放大器u2的一端连接，所述电阻r3靠近 电阻r4的一端为差分运放电路v_ic端用于供电；
41.所述放大器u2的引脚3连接电阻r1后接地，放大器u2引脚4连接电 阻r6后与放大器u2的引脚1连接，所述放大器u2的引脚1与芯片u1的引 脚4连接，所述放大器u2引脚5为放大器u2的供电端，放大器u2引脚2 接地。
42.如图2至图7所示，所述无线模块供电单元包括芯片u3，所述芯片u3 引脚1通过二极管d2与v_sys端连接，芯片u3引脚1还连接电容c3后接 地，芯片u3引脚5设置wifi_3v3端口与无线模块连接供电，芯片u3引脚5 还连接电容c4后接地。
43.如图2至图7所示，所述mcu单元包括供电芯片u4、控制芯片u5、电 压检测芯片u7，所述供电芯片u4引脚3与差分运放电路v_ic端连接，所述 供电芯片u4引脚2设置dc_mcu端用于供电，所述供电芯片u4的dc_mcu端 分别与控制芯片u5引脚3、电压检测芯片u7的引脚1连接供电，所述供电 芯片u4的dc_mcu端与放大器u2的供电端连接供电；
44.所述供电芯片u4的引脚3还连接有电容c6后接地，供电芯片u4的引 脚2还连接有电容c5后接地。
45.如图2至图7所示，所述供电模块二还包括芯片u6，所述芯片u6引脚 4为供电端，所述芯片u6引脚4还连接电容c10后接地；
46.芯片u6引脚1通过保险丝f1与电池bt1连接，芯片u6引脚1还设置 有v_bat端，所述芯片u6的v_bat端与电压检测芯片u7的引脚3连接，所 述电压检测芯片u7的引脚1设置c_dec端用于输出电池电压是否达到系统 设定值的判断信号，电压检测芯片u7的c_dec端与控制芯片u5的引脚4连 接，所述控制芯片u5的引脚5与无线模块供电单元的芯片u3的引脚3连接， 所述芯片u3的引脚3还连接电阻r5后接地。
47.通过设置mcu单元，在极端情况下(设备1年以上未使用)，电池电压 欠缺情况下，无线关闭(无法远程控制开关)，电压检测芯片u7检测供电 模块二的v-bat端电压为亏电，
可先用灯具对应的手动开关进行灯具的亮 灭，供电模块一先对供电模块二进行充电，持续给电池充电达到电压后开启 无线模块，保证后续灯具稳定使用。
48.电压检测芯片u7的引脚1设置c_dec端用于输出电池电压是否达到系 统设定值的判断信号，当电压检测芯片u7检测电池电压达到系统设定值时， 电压检测芯片u7的c_dec端与控制芯片u5的引脚4连接，输出电压达到系 统设定值的信号，控制芯片u5的引脚5与无线模块供电单元的芯片u3的引 脚3连接，开启无线模块供电单元开始为无线模块供电。当电压检测芯片u7 检测电池电压没有达到系统设定值时，则供电模块二继续为电池充电。
49.如图2至图7所示，所述供电模块二芯片u6引脚2设置为bat_en端， 芯片u6的bat_en端与控制芯片u5引脚6连接，控制芯片u5通过检测引脚 4是否有电流接入来判断与mcu单元连接的供电模块一是否接入火线，若控 制芯片u5引脚4有电流接入则通过控制芯片u5引脚6与芯片u6的bat_en 端连接控制芯片u6开启。
50.判断供电模块一是否接入火线，若没有接入火线，则本系统未工作，控 制芯片u5连接芯片u6的bat_en端，控制芯片u6断电也是减少电池的使用， 延长电池的使用寿命。
51.无线模块类型包括ble，zigbee、sub-1g、wifi、nb-iot。
52.电池类型为电池类型包括lic、lib；
53.所述芯片u1型号为me6222，放大器u2型号为rs8031，芯片u3、芯片 u4型号为bl8064，芯片u7型号为me2808，芯片u6型号为glf73915，芯片 u6型号为glf73916。
54.如图1至图7所示，基于低功耗mcu的单火线防灯闪电源管理系统的使 用方法如下：
55.步骤一、供电模块一接入火线，长时间没有使用本系统，无线模块关闭， 通过灯的开关控制灯的开启关闭，mcu检测供电模块一接入火线，控制芯 片u6开启，检测芯片u6的v_bat端，电池电压是否达到系统设定值；
56.步骤二、若电池电压小于等于系统设定值，供电模块一暂停与无线模块 供电单元电性连接供电，供电模块一先为供电模块二进行充电，直至电池电 压达到系统设定值，若大于系统设定值，则供电模块一和供电模块二均与无 线模块供电单元连接可以进行供电；
57.步骤三、判断无线模块为高功耗状态还是低功耗状态，若无线模块电源 高功耗状态时，无线模块供电单元通过供电模块一及供电模块二取电，若无 线模块为低功耗状态时，无线模块供电单元从供电模块一取电，同时供电模 块一与供电模块二连接为电池进行充电，无线模块高功耗状态和低功耗状态， 供电模块一从火线稳定取电，从火线电流获取限定的电流基础上不会引起灯 闪电流，同时保证无线模块的正常通讯。
58.所述系统设定值与无线模块的供电范围对应进行调整，一般为3v。
59.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本 发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在 本发明的保护范围之内。