一种基于PLC载波的多灯驱动装置及控制方法与流程

一种基于plc载波的多灯驱动装置及控制方法
技术领域
1.本发明涉及led驱动电源技术领域，特别是一种基于plc载波的多灯驱动装置及控制方法。


背景技术：

2.plc载波技术是一种利用电力线进行数据传输的技术，对实现智能电器的控制，降低成本方面有着广泛的应用。现有技术中，plc载波技术也可应用到led灯具照明控制中，对于户外、室内plc载波照明领域，目前照明行业中基本都采用一拖一的照明系统控制方案，即一个单级反激式驱动电源控制一个灯具，在受控灯具较多情况下，经常会出现以下几个问题： (1)频闪，电压变动导致一拖一电源驱动灯具频闪，进而影响光照质量。例如，室内灯具频闪可能引起偏头痛或者眼疲劳；(2)成本高，多个灯具需要多个驱动电源、多个plc载波模块，电源及控制模块成本随着灯具数量增多而增多，导致整体方案成本大幅增加；(3)控制效率低且能耗高，每个灯都需要一个控制电源，能耗较高。例如，小区景观亮化场景中，通常一个户外灯需要一个50w电源，10个灯就需要10个这样的电源。


技术实现要素：

3.本发明针对上述问题，提供一种基于plc载波的多灯驱动装置。本发明的技术方案为：
4.一种基于plc载波的多灯驱动装置，包括：
5.滤波器，所述滤波器一端连接输入电源，另一端连接灯控主电路，用于对输入电源进行滤波；
6.灯控主电路，包括钳位电路、吸收电路和主控芯片电路，所述主控芯片电路与所述钳位电路和吸收电路电性连接；所述钳位电路的输入端接入所述滤波器，所述钳位电路的输出端连接所述吸收电路；
7.plc载波模块，具有耦合器和通信网关，所述plc载波模块与所述灯控主电路和调光模块电性连接；
8.调光模块，其一端作为输入端接入所述灯控主电路和plc载波模块，另一端作为输出端用于连接led灯具。
9.作为本发明的进一步说明，所述滤波器包含多级滤波电路，包括前级的emi滤波电路和后级的输入滤波电路。
10.更进一步地，所述emi滤波电路包括：
11.差模电感l5和l6，设置在emi滤波电路的输入侧，其中所述差模电感l5设置在输入侧零线上，所述差模电感l6设置在输入侧火线上；
12.共模电感t1和t2，共模电感t1的一端作为输入端，共模电感t2的一端作为所述emi 滤波电路的输出端；
13.安规电容cx1，并联连接在所述共模电感t1与t2之间。
14.更进一步地，：所述输入滤波电路设置在所述emi滤波电路的输出侧，包括电容c1、电容c2和电阻r1，所述电容c1、电容c2和电阻r1构成π型滤波电路。
15.更进一步地，所述钳位电路为rcd钳位电路；所述rcd钳位电路的输入端与所述输入滤波电路连接，输出端与所述吸收电路连接。
16.更进一步地，所述吸收电路为rc吸收电路；所述rc吸收电路的输入端与所述钳位电路连接，输出端与调光模块连接。
17.更进一步地，所述调光模块包含两个恒流控制电路，所述恒流控制电路的输入端接入所述灯控主电路和plc载波模块，恒流控制电路的输出端接入led灯具。
18.更进一步地，所述恒流控制电路接入的led灯具数量为n个，所述n为大于等于2的自然数。
19.更进一步地，所述主控芯片电路的主控芯片型号为sy5018bfac，所述主控芯片电路可用于检测所述基于plc载波的多灯驱动装置的pf值。
20.另一方面，本发明还提供一种基于plc载波的多灯驱动控制方法，包含如下步骤：
21.s1，设计和调整基于plc载波的多灯驱动装置中若干关键电子器件的电气参数，使基于 plc载波的多灯驱动装置谐振频率低于载波信号工作频率，并增强载波信号传输质量和提高抗干扰能力；
22.s2，焊接元器件，并结合防火墙设备组成基于plc载波的多灯驱动系统；
23.s3，通过plc通信网关建立所述多灯驱动系统相互之间的plc载波通信连接，包括防火墙设备与plc通信网关之间、plc通信网关与灯控主电路之间以及灯控主电路与n个灯具之间的通信连接；
24.s4，通电测试后建立基于plc载波的多灯驱动装置对n个灯具的照明控制。
25.本发明的有益效果：
26.本发明基于谐振电路技术彻底解决传统方法出现的频闪问题，让多路灯具协同亮化场景中的光照质量明显提升；实现单电源复用，一个电源驱动n个灯具工作，极大地降低了整体照明系统的施工成本，在保证同样照明效果的同时，降低了照明系统的能耗，提升了驱动电源控制灯具的效率。
附图说明
27.图1为本发明基于plc载波的多灯驱动装置结构框图；
28.图2为本发明实施例滤波器电路原理图；
29.图3为本发明实施例灯控主电路原理图；
30.图4为本发明实施例调光模块电路原理图；
31.图5为本发明实施例实际应用接线示意图。
具体实施方式
32.实施例：
33.下面结合附图对本发明实施例详细的说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。
35.一种基于plc载波的多灯驱动装置，包括：滤波器，所述滤波器一端连接输入电源，另一端连接灯控主电路，用于对输入电源进行滤波；灯控主电路，包括钳位电路、吸收电路和主控芯片电路，所述主控芯片电路与所述钳位电路和吸收电路电性连接；所述钳位电路的输入端接入所述滤波器，所述钳位电路的输出端连接所述吸收电路；plc载波模块，具有耦合器和通信网关，所述plc载波模块与所述灯控主电路和调光模块电性连接；调光模块，其一端作为输入端接入所述灯控主电路和plc载波模块，另一端作为输出端用于连接led灯具。
36.参见图1所示，220v的交流输入电源接入后，一路经过滤波器后连接至灯控主电路，另一路经过耦合器后连接至plc载波模块，并在通信网关的连接下使灯控主电路与led灯具之间构成基于plc载波的通信连接，实现单电源对多个led灯具的驱动控制。具体来说，220v 的交流输入电源经过灯控主电路中各电路模块的处理后形成稳定的驱动电源输出，提高驱动电源的质量，各led灯具与调光模块之间的电参数是由灯控主电路和plc载波模块基于plc 载波通信同步控制的，提升了驱动电源控制灯具的效率。
37.参见附图2所示，本实施例中所述滤波器包含多级滤波电路，包括前级的emi滤波电路和后级的输入滤波电路，其中emi滤波电路主要用于对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。在emi滤波电路中包括设置在emi滤波电路输入侧的差模电感l5和l6，其中所述差模电感l5设置在输入侧零线上，所述差模电感l6设置在输入侧火线上；emi滤波电路还包括共模电感t1、t2和安规电容cx1，共模电感t1的一端作为输入端，共模电感t2的一端作为所述emi滤波电路的输出端，安规电容cx1并联连接在所述共模电感t1与t2之间。本实施例差模电感l5和l6 的有助于进行emc测试，而且还可以提高plc载波的通信质量。
38.本实施例所述输入滤波电路设置在所述emi滤波电路的输出侧，包括电容c1、电容c2 和电阻r1，所述电容c1、电容c2和电阻r1构成π型滤波电路，可以更好的滤除干扰。具体参见附图2，输入电源经过emi滤波电路和输入滤波电路的双重过滤后，有效滤除了干扰，也有效防止了电源的双向干扰，给后续的灯控主电路输出高质量的电源vbus。
39.参见附图所示，本实施例的钳位电路为rcd钳位电路，由若干电阻、电容和二极管组成，具体电路图如附图3所示。所述rcd钳位电路的输入端与所述输入滤波电路连接，输出端与所述吸收电路连接，本实施例的rcd钳位电路在高压突然过载情况下，可以快速的吸收爆发的多余能量，使电容快速放电，以保证安全工作。
40.本实施例中，所述吸收电路为rc吸收电路，由若干电阻和电容，具体电路图如附图3所示。本实施例的rc吸收电路的输入端与所述钳位电路连接，输出端与调光模块连接，用来保护二极管，降低电磁干扰。
41.请参见附图4，本实施例的调光模块包含两个恒流控制电路，所述恒流控制电路的输入端接入所述灯控主电路和plc载波模块，恒流控制电路的输出端接入led灯具。两个恒流控制电路的电路结构相同，接入到电路中的端口略有不同，其中一个恒流控制芯片u2的pwm管脚通过端口r与plc载波模块连接，另一个恒流控制芯片u3的pwm管脚通过端口g与plc
载波模块连接。本实施例恒流控制电路的输出端用于接入led灯具，通过所述灯控主电路和plc 载波模块对恒流控制电路的共同控制，可以使两个恒流控制电路分别实现精准的输出电流控制，从而控制输出端led灯具的亮度，实现led灯具亮度的控制。需要说明的是，接入到恒流控制电路输出端的led灯具数量为n个，所述n为大于等于2的自然数，例如本实施例中接入到恒流控制电路输出端的led灯具数量为3个，从而实现单电源对3个led灯具的一拖三驱动控制。
42.作为优选的，本实施例中所述主控芯片电路的主控芯片型号为矽力杰公司的sy5018bfac，是一款带pfc功能的单级反激恒压控制芯片，同时具有准谐振控制模式，可以大大提高效率，所述主控芯片电路可用于检测所述基于plc载波的多灯驱动装置的pf值。
43.下面以一拖三灯具电源实施案例对本发明的多灯驱动控制方法进行说明，具体包括设计并电路板、印刷电路板、焊接元器件、接线链接灯具和通电测试等几个部分，详细步骤如下：
44.1.设计合理的安规电容cx1和耦合器参数(本发明1拖3的实施例中安规电容cx1 的参数为0.22uf/310v,耦合器的输入输出匝比具体为1:1)。在本发明的电路结构中，所述安规电容cx1和耦合器作为关键电子器件，通过设计合理的安规电容cx1和耦合器参数可以使基于plc载波的多灯驱动装置谐振频率低于载波信号工作频率(0.5mhz-6mhz)；另一方面，调整耦合器的输入输出匝比，还可以增强载波信号传输质量和提高其抗干扰能力；
45.2.搭载plc载波模块的电源驱动电路板与外壳的螺丝空位对准，拧上螺丝后组装完整的基于plc载波的多灯驱动装置；
46.3.前级220vac输入侧与防火墙设备(一种plc专用信号隔离器)的零线、火线对应连接，利用防火墙对信号进行滤波处理，如图5所示；
47.4.防火墙与plc通信网关相连；
48.5.plc通信网关与灯控主电路相连；
49.6.灯控主电路与n个灯具相连。这里以1拖3为例，即一个灯控主电路通过电力线连接3 个灯具；
50.7.实物连接完成后，就可以通电测试，测试plc通信网关与灯控主电路之间载波通信质量，测试1拖3实例中灯具的照明质量，如灯具响应速度、灯光一致性等，即通过基于plc 载波的多灯驱动装置可以对n个灯具进行照明控制。
51.以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，总之，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。