一种具有DALI功能的恒压LED驱动电源负载检测电路和检测方法与流程

一种具有dali功能的恒压led驱动电源负载检测电路和检测方法
技术领域
1.本发明涉及dali电源技术领域，特别是一种负载检测电路和检测方法。


背景技术：

2.根据dali系统的协议要求，在恒压电源具有dali功能时，dali系统必须要检测到电源的负载情况，如输出回路负载的有无等状态。恒压电源具有dali功能要检测负载情况时，一般是通过检测流过输出回路中负载电流的大小来实现，小功率dali电源的输出电流一般不大，通过这种方式比较好实现，但是大功率dali电源的输出电流比较大，因考虑到检测电路对整体功耗的影响，在输出回路负载小或者空载时，检测电路就会出现检测误判的情况，如输出回路的负载电流为10a时，检测电路是可以检测出来的，但输出回路的负载电流为0.01a时，检测电路一般很难检测出来。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明的一个目的在于提供一种准确率高的具有dali功能的恒压led驱动电源负载检测电路。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有dali功能的恒压led驱动电源负载检测电路和检测方法，包括恒压输出模块，所述恒压输出模块具有正极输出端和负极输出端，所述恒压输出模块的正极输出端电性连接至负载的正极连接端，所述恒压输出模块的负极输出端电性连接至负载的负极连接端形成输出回路，所述输出回路还设置有第一负载检测电路、第二负载检测电路以及与负载串联的回路电流检测电路和led亮度调节开关，所述第二负载检测电路的其中一个输入端电性连接至负载的负极连接端，所述回路电流检测电路的信号输出端电性连接至第一负载检测电路的信号输入端，第一负载检测电路的信号输出端电性连接至mcu控制电路的一个信号输入端,第二负载检测电路的信号输出端电性连接至mcu控制电路的另一个信号输入端；正极输出端还电性连接至供电系统的输入端，供电系统的输出端分两路，一路电性连接至第一负载检测电路的供电端，另一路电性连接至mcu控制电路的供电端；所述mcu控制电路的控制信号端通过驱动及异常保护电路电性连接至led亮度调节开关的控制端，所述驱动及异常保护电路的输入端也连接至负极输出端。
5.本发明的另一个目的在于提供一种准确率高的具有dali功能的恒压led驱动电源负载检测电路的检测方法。
6.该方法的具体步骤如下:mcu控制电路根据第一负载检测电路和第二负载检测电路的反馈信号判定负载情况，先由第一负载检测电路检测输出回路的负载情况并将有效信号反馈给mcu控制电路，mcu控制电路根据有效信号判定输出回路有负载并评估实际负载与额定负载的比值，如果第一负载检测电路检测输出回路的负载情况并将无效信号反馈给mcu控制电路，mcu控制电路则启动第二负载检测电路检测输出回路的负载情况，第二负载
检测电路反馈信号给mcu控制电路，mcu控制电路则判定输出回路有负载并评估实际负载与额定负载的比值，当第一负载检测电路和第二负载检测电路都没有反馈信号给mcu控制电路，mcu控制电路则判定输出回路为空载状态。
7.本发明的有益效果是：与现有技术相比，本产品在输出回路中设置第一负载检测电路和小负载电路，当有负载且实际负载与额定负载的比值达到a%至100%时(0≤a≤100)，第一负载检测电路可以检测到负载的情况并将有效信号反馈给mcu控制电路，当有负载且实际负载与额定负载的比值低于a%时，第一负载检测电路无法检测到负载的情况并将无效信号反馈给mcu控制电路，此时由第二负载检测电路检测负载的情况并将信号反馈给mcu控制电路，当空载时，第一负载检测电路和第二负载检测电路都无法检测到信号；mcu控制电路用于根据信号的有无判断是否有负载、根据第一负载检测电路或者第二负载检测电路的信号判断实际负载与额定负载的比值，不仅能识别实际负载与额定负载的比值达到a%至100%时,也能识别空载、实际负载与额定负载的比值低于a%这两类情况,准确率高，能有效防止大功率电源的检测电路误判。
附图说明
8.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
9.图1是本发明的系统框图；图2是供电系统、led亮度调节开关和驱动及异常保护电路的电路原理图；图3是第一负载检测电路的电路原理图；图4是dali接口电路的电路原理图；图5是第二负载检测电路和mcu控制电路的第一种电路原理图；图6是第二负载检测电路和mcu控制电路的第二种电路原理图；图7是第二负载检测电路和mcu控制电路的第三种电路原理图；图8是检测方法的流程图。
具体实施方式
10.参照图1至图8，一种具有dali功能的恒压led驱动电源负载检测电路和检测方法，包括恒压输出模块，所述恒压输出模块具有正极输出端和负极输出端，所述恒压输出模块的正极输出端电性连接至负载的正极连接端，所述恒压输出模块的负极输出端电性连接至负载的负极连接端形成输出回路，所述输出回路还设置有第一负载检测电路、第二负载检测电路以及与负载串联的回路电流检测电路和led亮度调节开关，所述第二负载检测电路的其中一个输入端电性连接至负载的负极连接端，所述回路电流检测电路的信号输出端电性连接至第一负载检测电路的信号输入端，第一负载检测电路的信号输出端电性连接至mcu控制电路的一个信号输入端,第二负载检测电路的信号输出端电性连接至mcu控制电路的另一个信号输入端；正极输出端还电性连接至供电系统的输入端，供电系统的输出端分两路，一路电性连接至第一负载检测电路的供电端，另一路电性连接至mcu控制电路的供电端；所述mcu控制电路的控制信号端通过驱动及异常保护电路电性连接至led亮度调节开关的控制端，所述驱动及异常保护电路的输入端也连接至负极输出端，所述mcu控制电路的通信端通过dali接口电路与dali系统通信连接, dali接口电路适于接收dali系统的dali信
号，并将dali信号发送至mcu控制电路。
11.与现有技术相比，本产品在输出回路中设置第一负载检测电路和小负载电路，当有负载且实际负载与额定负载的比值达到a%至100%时((0≤a≤100)，第一负载检测电路可以检测到负载的情况并将有效信号反馈给mcu控制电路，当有负载且实际负载与额定负载的比值低于a%时，第一负载检测电路无法检测到负载的情况并将无效信号反馈给mcu控制电路，此时由第二负载检测电路检测负载的情况并将信号反馈给mcu控制电路，当空载时，第一负载检测电路和第二负载检测电路都无法检测到信号；mcu控制电路用于根据信号的有无判断是否有负载、根据第一负载检测电路或者第二负载检测电路的信号判断实际负载与额定负载的比值，不仅能识别实际负载与额定负载的比值达到a%至100%时,也能识别空载、实际负载与额定负载的比值低于a%这两类情况,准确率高，能有效防止大功率电源的检测电路误判，而且mcu控制电路与dali系统通信，当负载为led灯时，mcu控制电路控制led亮度调节开关，调节led灯的亮度和通断，mcu控制电路输出pwm信号时，可加强驱动及异常保护电路的驱动能力，驱动及异常保护电路将mcu控制电路和led亮度调节开关隔离开，保护mcu控制电路的安全，驱动及异常保护电路检测到输出回路中存在led灯短路等异常情况时产生保护，恒压输出模块输出稳定的电压。
12.所述负载为led灯；所述回路电流检测电路包括电阻r1，所述led亮度调节开关包括mos管q1、电阻r2、电阻r3；所述mcu控制电路包括控制芯片u3、电容c20、电容c28、电容r21，所述控制芯片u3的型号是stm32g030；所述驱动及异常保护电路包括电阻r11、电容c13、电容c10、运放u2a、电容c11、电阻r19、电阻r13、电阻r12、pnp型三极管q2、npn型三极管q3、电容c6、电阻r4，运放u2a的型号是lm358；所述第一负载检测电路包括电阻r10、电阻r14、电容c12、稳压器u5、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电容c30、电容c14、二极管d2、电阻r18、运放u2b，运放u2b的型号是lm358；所述供电系统包括npn型三极管q5、电阻r9、稳压二极管zd1、电容c2、电容c3、稳压芯片u1、电容c5, 稳压芯片u1的型号是 md5333；所述dali接口电路包括电阻r28、整流桥bd1、mos管q8、电阻r26、电容c31、电阻r27、pnp型三极管q6、电阻r25、电阻r23、电阻r24、pnp型三极管q7、电阻r22、稳压二极管zd3、电容c32、光电偶u4、光电偶u6、电阻r21、电阻r20；所述led灯的正极连接端接恒压输出模块的正极输出端，所述npn型三极管q5的集电极分两路，一路接恒压输出模块的正极输出端，另一端接电阻r9的一端，所述npn型三极管q5的发射极分三路，第一路通过电容c3接地，第二路接稳压芯片u1的1引脚，第三路作为电压输出端vcc1，所述npn型三极管q5的基极分三路，第一路接电阻r9的另一端，第二路接稳压二极管zd1的负极，第三路通过电容c2接地，稳压二极管zd1的正极接地，稳压芯片u1的2引脚接地，稳压芯片u1的3引脚分两路，一路作为电压输出端vcc2，另一路通过电容c5接地，所述mos管q1的源极接电阻r1的一端，所述电阻r1的另一端接恒压输出模块的负极输出端，所述mos管q1的漏极接led灯的负极连接端，所述mos管q1的栅极接电阻r3的一端，所述电阻r3的另一端分两路，一路接pnp型三极管q2的发射极，另一路接npn型三极管q3的发射极，所述电阻r3的一端和mos管q1的栅极之间的节点通过电阻r2接电阻r1的一端和mos管q1的源极之间的节点，pnp型三极管q2的集电极接电阻r1的一端和mos管q1的源极之间的节点，npn型三极管q3的集电极分两路，一路通过电容c6接地，另一路接电压输出端vcc1，电阻r4的一端分两路，一路接pnp型三极管q2的基极，另一路接npn型三极管q3的基极，电阻r4的另一端接控制芯片u3的21引脚，所述电阻r21的一端分三路，第一路接电压
输出端vcc2，第二路接电容c20的一端，第三路接控制芯片u3的4引脚，所述电阻r21的另一端分两路，一路接电容c28的一端，另一路接控制芯片u3的6引脚，控制芯片u3的5引脚分两路，一路接电容c20的另一端，另一路接电容c28的另一端，电容c10的一端分三路，第一路通过电阻r11接电阻r1的一端和mos管q1的源极之间的节点，第二路通过电容c13接地，第三路接运放u2a的2引脚，电容c10的另一端分两路，一路接运放u2a的1引脚，另一路接二极管d1的负极，二极管d1的正极分两路，一路通过电阻r19电压输出端vcc2，另一路接控制芯片u3的10引脚，所述运放u2a的8引脚分两路，一路接电压输出端vcc2，另一路通过电容c11接地，运放u2a的4引脚接地，稳压器u5的阳极接地，稳压器u5的参考端和阴极接在一起后分三路，第一路通过电阻r14接电压输出端vcc2，第二路通过电容c12接地，第三路接电阻r16的一端，电阻r16的另一端分两路，一路通过电阻r10接电阻r1的一端和mos管q1的源极之间的节点，另一路接运放u2b的6引脚，电容c14的一端接电阻r16的另一端和运放u2b的6引脚之间的节点，电容c14的另一端分两路，一路接运放u2b的7引脚，另一路接二极管d2的负极，二极管d2的正极分两路，一路通过电阻r18接电压输出端vcc2，另一路接控制芯片u3的11引脚，电阻r13的一端接地，电阻r13的另一端分两路，一路接运放u2a的3引脚，另一路接电阻r12的一端，电阻r12的另一端分两路，一路接电阻r15的一端，另一路接稳压器u5的阴极和电阻r16的一端之间的节点，电容c30的一端分三路，第一路接电阻r15的另一端，第二路接电阻r17的一端，第三路接运放u2b的5引脚，电容c30的另一端和电阻r17的另一端接在一起后接地，光电耦u4的4引脚分两路，一路通过电阻r20接电压输出端vcc2，另一路接控制芯片u3的7引脚，光电耦u4的3引脚接地，光电耦u4的1引脚通过电阻r22接pnp型三极管q7的集电极，pnp型三极管q7的基极接pnp型三极管q6的集电极，pnp型三极管q6的发射极接整流桥bd1的正极输出端，pnp型三极管q6的基极分两路，一路通过电阻r25接pnp型三极管q6的发射极和整流桥bd1的正极输出端之间的节点，另一路接pnp型三极管q7的发射极，整流桥bd1的一个输入端通过电阻r28接dali系统的一个连接端，另一个输入端接dali系统的另一个连接端，pnp型三极管q6的基极分两路，一路通过电阻r25接pnp型三极管q6的发射极和整流桥bd1的正极输出端之间的节点，另一路接pnp型三极管q7的发射极，电阻r23的一端接pnp型三极管q7的基极和pnp型三极管q6的集电极之间的节点，电阻r23的另一端接电阻r24的一端，电阻r24的另一端分两路，一路接整流桥bd1的负极输出端，另一路接电容c32的一端，光电耦u4的2引脚分三路，第一路接稳压二极管zd3的负极，第二路接光电偶u6的4引脚，第三路接电容c32的另一端，mos管q8的漏极接pnp型三极管q6的发射极和整流桥bd1的正极输出端之间的节点，mos管q8的栅极接电阻r26的一端，电阻r26的另一端分三路，第一路接电容c31的一端，第二路接电阻r27的一端，第三路接光电耦u6的3引脚，mos管q8的源极、电容c31的另一端和电阻r27的另一端接电阻r24的另一端和整流桥bd1的负极输出端之间的节点，稳压二极管zd3的正极接电阻r24的另一端和电容c32的一端之间的节点，光电耦u6的1引脚通过电阻r21接电压输出端vcc2，光电耦u6的2引脚接控制芯片u3的8引脚，led灯的正极连接端和恒压输出模块的正极输出端之间的节点接电容c1的一端，电阻r1的另一端和恒压输出模块的负极输出端之间的节点接电容c1的另一端和地。
13.第二负载检测电路有三种技术方案：第一种技术方案是：所述第二负载检测电路包括电容c7、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、npn三极管q4，电阻r6的一端接地，另一端分两路，一路通过电容c7接mos管q1的源
极和led灯的负极连接端之间的节点，另一路接电阻r5的一端，电阻r7的一端分两路，一路接电阻r5的另一端，另一路接npn三极管q4的基极，所述npn三极管q4的发射极接地，控制芯片u3的25引脚分两路，一路接npn三极管q4的集电极，另一路接电阻r8的一端，所述电阻r8的另一端分两路，一路接电阻r7的另一端，另一路接电压输出端vcc2。
14.第二种技术方案是：所述第二负载检测电路包括电阻rs2、pnp型三极管qs2、二极管ds1、电阻rs3、电阻rs4、mos管qs1，pnp型三极管qs2的发射极通过电阻rs2接led灯的正极连接端和正极输出端之间的节点，pnp型三极管qs2的基极接二极管ds1的负极，电阻rs3的一端分两路，一路接地，另一路通过电阻rs4接mos管qs1的源极，控制芯片u3的25引脚分两路，一路接电阻rs3的另一端，另一路接pnp型三极管qs2的集电极，二极管ds1的正极分两路，一路接mos管qs1的漏极，另一路接led灯的负极连接端。
15.第三种技术方案是：所述第二负载检测电路包括电阻rt3、电阻rt4、mos管qt1、电容ct10，控制芯片u3的25引脚分两路，一路接电阻rt3的一端，另一路接电容ct10的一端，电阻rt3的另一端分两路，一路接地，另一路接电阻rt4的一端，电阻rt4的另一端接mos管qt1的源极，电容ct10的另一端分两路，一路接mos管qt1的漏极，另一路接led灯的负极连接端。
16.具体的，所述有效信号为低电平信号，无效信号为高电平信号，无论第二负载检测电路采用哪一种技术方案，当有负载且实际负载与额定负载的比值达到a%至100%时((0≤a≤100))，回路电流检测电路提取输出回路的输出电流，输出回路的输出电流比例放大,运放u2b比较输出电流和标准电流后将低电平信号或者高电平信号反馈给mcu控制电路，第一负载检测电路输出低电平信号反馈给mcu控制电路，那么mcu控制电路就能判定实际负载与额定负载的比值达到a%至100%，当有负载且实际负载与额定负载的比值小于a%，第一负载检测电路输出高电平信号反馈给mcu控制电路，一旦mcu控制电路收到第一负载检测电路的高电平信号，mcu控制电路输出占空比为b的pwm信号（0≤b≤100），第二负载检测电路检测led灯负极连接端处的电压并放大后反馈给mcu控制电路，如果led灯的负极连接端处输出占空比为c的电压，c和b之和等于100（c+b=100），那么mcu控制电路就能判定实际负载与额定负载的比值低于a%，当空载时，第一负载检测电路和第二负载检测电路都无法检测到信号，mcu控制电路就能判定此时为空载。
17.所述恒压输出模块有两种技术方案：一种技术方案是：所述恒压输出模块包括交流电转直流电电路，所述交流电转直流电电路采用反激隔离架构或者llc谐振隔离架构，输出恒定电压（换言之，所述交流电转直流电电路为采用反激隔离架构或者llc谐振隔离架构的恒压电路）。
18.另一种技术方案是：所述恒压输出模块包括直流电转直流电电路，所述直流电转直流电电路采用降压式或反激隔离架构，输出恒定电压（换言之，所述直流电转直流电电路采用降压式或反激隔离架构的恒压电路）。
19.回路电流检测电路还有两种备用技术方案：一种备用技术方案是：所述回路电流检测电路为输出回路中小阻值且高精度的电阻器件或者输出回路中的互感器件，小阻值且高精度可根据实际需要自行定义，比如，锰铜类电阻。
20.另一种备用技术方案是：所述led亮度调节开关包括mos管q1，所述回路电流检测电路包括mos管q1工作时的导通电阻。
21.一种具有dali功能的恒压led驱动电源负载检测电路的检测方法，该方法的具体步骤如下:mcu控制电路根据第一负载检测电路和第二负载检测电路的反馈信号判定负载情况，先由第一负载检测电路检测输出回路的负载情况并将有效信号反馈给mcu控制电路，mcu控制电路根据有效信号判定输出回路有负载并评估实际负载与额定负载的比值（即负载情况），如果第一负载检测电路检测输出回路的负载情况并将无效信号反馈给mcu控制电路，mcu控制电路则启动第二负载检测电路检测输出回路的负载情况，第二负载检测电路反馈信号给mcu控制电路，mcu控制电路则判定输出回路有负载并评估实际负载与额定负载的比值，当第一负载检测电路和第二负载检测电路都没有反馈信号给mcu控制电路，mcu控制电路则判定输出回路为空载状态。
22.具体的，第一负载检测电路先利用回路电流检测电路检测输出回路的输出电流，然后比例放大输出电流；第一负载检测电路将输出电流与标准电流比较后将有效信号或者无效信号反馈给mcu控制电路(输出电流与标准电流的比较通过运放u2b实现, 运放u2b输出高电平信号或者低电平信号,这里以低电平信号作为有效信号,以高电平信号为无效信号,比如, 输出电流大于标准电流, 运放u2b输出低电平信号, 输出电流小于标准电流, 运放u2b输出高电平信号)，mcu控制电路收到有效信号则判定输出回路有负载且实际负载与额定负载的比值大于等于a且小于等于100，0＜a≤100，mcu控制电路收到无效信号后输出占空比为b的pwm信号控制led亮度调节开关，第二负载检测电路检测到负载的负极连接端的输出电压并反馈给mcu控制电路，输出电压的占空比为c，如果b+c=100，mcu控制电路则判定输出回路有负载且实际负载与额定负载的比值大于0且小于a；在一段时间内（比如10秒内），第一负载检测电路和第二负载检测电路都没有反馈信号给mcu控制电路，mcu控制电路则判定输出回路为空载状态，这种检测方法可以大大提高准确率，防止误判负载情况。
23.以上的实施方式不能限定本发明创造的保护范围，专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下，所做的均等修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。