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CN110602835B - 一种利用开关控制应急照明灯具充电的电路及方法 - Google Patents

一种利用开关控制应急照明灯具充电的电路及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用开关控制应急照明灯具充电的电路及方法，电路包括：应急照明系统和AC/DC变换器，应急照明系统的输出端与LED负载电性连接，应急照明系统的另一输出端LED_ON与开关S2电性连接，开关S2受应急照明系统控制，应急照明系统包括交流输入检测模块、开关时间检测模块和锂电池，交流输入检测模块与火线VL和零线VN电性连接，开关时间检测模块电性接在交流输入检测模块输出端和LED_ON端之间，AC/DC变换器的一个输出端与锂电池的正极电性连接，另一个输出端与LED负载电性连接，LED负载通过串联开关S2后接地；方法通过上述电路实现。本发明在简单应急照明系统中，可根据需求，将AC/DC的输出用于点亮LED的同时给电池供电，或者关闭LED负载，单独给电池供电。

Description

一种利用开关控制应急照明灯具充电的电路及方法
技术领域
本发明属于电路领域，尤其涉及一种利用开关控制应急照明灯具充电的电路及方法。
背景技术
在某些简单控制的应急照明系统中，应急照明系统是通过一个开关来控制灯具的ON/OFF。例如，在图1所示的应急照明系统中，开关闭合的时候，如果交流电网供电正常，那么系统处于交流电网供电照明的情况下，应急照明控制芯片检测到交流电网电压，则关闭应急照明。AC/DC变换器在给输出LED供电的情况下，同时也给电池充电。交流电网断电的情况下，那么零线VN和火线VL之间是低阻状态，并且无交流高压信号，应急照明控制芯片检测到这一状态后，则启动应急照明。
在开关截止的时候，无论交流电网供电是否正常，应急照明控制芯片均无法检测到交流电网电压，并且检测到VN和VL之间是高阻的状态。在这种情况下，应急照明控制芯片则关闭应急照明。
从图中的线路可以看出，在上述简单控制的应急照明控制系统中，AC/DC的输出具有两个输出端，其中输出端V1用来点亮LED负载，输出端V2，用来给电池充电。因此，在需要给应急照明系统的电池充电的时候，AC/DC的输出都必须建立，即在给电池充电的时候，必须点亮LED负载。这样就给系统带来了2个缺点：(1)AC/DC变换器控制的是AC/DC变换器的总输出功率，而无法对两个输出功率进行分配。这就导致了电池充电电流随着电池电压在充电过程中是变化的，并且随着LED负载的变化而变化。进而导致了电池充电时间的不可控；(2)由于输出电压V1和V2必须同时建立，在给电池充电的时候，大部分AC/DC的输出能量用来点亮LED负载，导致了电量的损失和浪费。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种利用开关控制应急照明灯具充电的电路及方法，在只有开关控制的简单应急照明系统中，当需要给应急照明系统电池充电的时候，将AC/DC的输出能量全部用于给电池充电，而不需要将负载LED点亮。这样，将大大提升给电池充电的电流，并且，充电电流为AC/DC变换器的全部输出能量，该系统可根据灯具使用者的需求，将AC/DC的输出用于点亮LED的同时给电池供电，或者关闭LED负载，而单独给电池供电。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种利用开关控制应急照明灯具充电的电路，包括：应急照明系统和AC/DC变换器，所述应急照明系统的输出端与LED负载电性连接，所述应急照明系统的另一输出端LED_ON与开关S2电性连接，所述开关S2受所述应急照明系统控制，所述应急照明系统包括交流输入检测模块、开关时间检测模块和锂电池，所述交流输入检测模块与火线VL和零线VN电性连接，用于检测交流电网电压以及电网开关S1的状态，所述开关时间检测模块电性接在所述交流输入检测模块输出端和LED_ON端之间，所述AC/DC变换器的一个输出端与所述锂电池的正极电性连接，另一个输出端与LED负载电性连接，所述LED负载通过串联所述开关S2后接地。
优选地，其特征在于，所述应急照明系统还包括电池保护管理模块，所述电池保护管理模块电性连接在所述锂电池正负两端，所述电池保护管理模块包括电池过充保护模块、过流及输出短路保护模块和电池过放保护模块。
本优选方案带来的优化效果是电池保护管理模块可以通过检测电池电压，来控制电池的充电、放电以及保护状态。
优选地，还包括整流电桥BR，所述整流电桥BR的两个交流输入端分别连接火线VL和零线VN，火线VL通过开关S1连接所述整流电桥BR的交流输入端，所述整流电桥BR的输出正端连接VBUS接口，输出负端接地，所述VBUS接口处连接有电容C1，所述VBUS接口连接所述AC/DC变换器的输入端。
优选地，所述开关S1处于导通状态时，所述交流输入检测模块检测到火线VL和零线VN之间的阻抗为低阻状态；所述开关S1处于截止状态时，所述交流输入检测模块检测到火线VL和零线VN之间的阻抗为高阻状态。
更优选地，所述开关时间检测模块内部设有时间Toff，所述开关时间检测模块检测到火线VL和零线VN之间阻抗由“低阻-高阻-低阻”状态切换模式下维持高阻状态的时长T小于所述时间Toff时，所述LED_ON输出低电平，所述时长T大于或等于所述时间Toff时，所述LED_ON输出高电平。
更优选地，所述LED_ON输出低电平，所述应急照明系统控制所述开关S2断开；所述LED_ON输出高电平，所述应急照明系统控制所述开关S2接通。
一种利用开关控制应急照明灯具充电的方法，其特征在于，应用上述的一种利用开关控制应急照明灯具充电的电路，所述应急照明系统通过控制所述开关S2的状态改变LED负载的通断，进而改变所述AC/DC变换器的输出能量部分或全部用于给所述锂电池充电。
优选地，所述开关S2处于截止状态时，LED负载从所述AC/DC变换器的输出断开，所述AC/DC变换器的输出能量则全部用于给所述锂电池充电；所述开关S2处于导通状态时，LED负载接入到所述AC/DC变换器的输出端V1，所述AC/DC变换器的输出能量部分用于给所述锂电池充电。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述的一种利用开关控制应急照明灯具充电的电路及方法，可以在不增加已有的应急照明灯具系统控制复杂程度的基础上，采用原有的控制开关，单独给应急照明灯具中的电池充电，而无需点亮该应急照明系统的LED负载。
附图说明
图1是背景技术中应急照明系统连接电路图。
图2是本发明所述的一种利用开关控制应急照明灯具充电的电路原理图。
图3是本发明所述的应急照明系统的内部原理图。
图4是本实施例所述的时长T示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合附图和实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例
一种利用开关控制应急照明灯具充电的电路，包括：应急照明系统和AC/DC变换器，应急照明系统的输出端与LED负载电性连接，应急照明系统的另一输出端LED_ON与开关S2电性连接，开关S2受应急照明系统控制，应急照明系统包括交流输入检测模块、开关时间检测模块和锂电池，交流输入检测模块与火线VL和零线VN电性连接，用于检测交流电网电压以及电网开关S1的状态，开关时间检测模块电性接在交流输入检测模块输出端和LED_ON端之间，AC/DC变换器的一个输出端与锂电池的正极电性连接，另一个输出端与LED负载电性连接，LED负载通过串联开关S2后接地。
AC/DC变换器将交流电压/电流转换为直流电压/电流。在正常交流电网供电的情况下，AC/DC变换器的输出端V1给LED负载供电，并且，AC/DC变换器的输出端V1还给应急照明系统的锂电池充电。
应急照明系统还包括电池保护管理模块，电池保护管理模块电性连接在锂电池正负两端，电池保护管理模块包括电池过充保护模块、过流及输出短路保护模块和电池过放保护模块。电池保护管理模块通过检测电池电压，来控制电池的充电、放电以及保护状态。
其中，锂电池连接有开关S3，当开关S3导通的时候，应急照明系统的EN输出端与VBAT+短路，应急照明系统EN电压等于锂电池电压；当开关S3截止的时候，应急照明系统的EN输出状态为高阻状态。
该电路还包括整流电桥BR，整流电桥BR的两个交流输入端分别连接火线VL和零线VN，火线VL通过开关S1连接整流电桥BR的交流输入端，整流电桥BR的输出正端连接VBUS接口，输出负端接地，VBUS接口处连接有电容C1，VBUS接口连接AC/DC变换器的输入端。
开关S1处于导通状态时，交流输入检测模块检测到火线VL和零线VN之间的阻抗为低阻状态；开关S1处于截止状态时，交流输入检测模块检测到火线VL和零线VN之间的阻抗为高阻状态。开关时间检测模块检测到火线VL和零线VN之间阻抗由“低阻-高阻-低阻”状态切换模式下维持高阻状态的时长T，来输出LED_ON端的电压。
开关时间检测模块内部设有时间Toff，时长T小于时间Toff时，LED_ON输出低电平，时长T大于或等于时间Toff时，LED_ON输出高电平。
LED_ON输出低电平，应急照明系统控制开关S2断开。
LED_ON输出高电平，应急照明系统控制开关S2接通。
结合图4，具体说明如下：
当开关S1的初始态是ON状态，并且交流电网停电时，交流输入检测模块检测到火线VL或零线VN没有出现交流高压信号，并且，由于开关S1处于导通状态，火线VL和零线VN之间的阻抗为低阻，交流输入检测模块将此时系统的状态定义为应急照明状态。
在T1时刻，开关S1的状态变为OFF状态，此时由于S1处于截止状态，交流输入检测模块检测不到火线VL或零线VN出现交流高压信号，并且，火线VL或零线VN之间的电阻由于S1的截止而处于高阻状态。交流输入检测模块将此时系统的状态定义为开关S1截止状态。
在T2时刻，开关S2的状态变为ON状态，并且交流电网停电，根据之前的定义，则系统重新进入到应急照明状态。
其中，交流输入检测模块用于检测交流输入状态以及开关S1的状态。并根据交流输入状态和开关S1的状态，控制开关S3的导通、截止状态。同时，根据交流输入状态，输出AC_ON信号。当检测到交流输入电压的时候，AC_ON＝1，无交流输入电压的时候，AC_ON＝0。
开关时间检测模块用于检测两次AC_ON＝1之间的延时。当两次AC_ON＝1之间的延时小于内部Toff时间时，其输出信号LED_ON＝0,当两次AC_ON＝1之间的延时大于或等于Toff时间时，其输出信号LED_ON＝1。
LED_ON用于控制开关S2的状态，LED_ON＝0，则应急照明系统控制开关S2断开；LED_ON＝1，则应急照明系统控制开关S2接通。
一种利用开关控制应急照明灯具充电的方法，应用上述电路，应急照明系统通过控制开关S2的状态改变LED负载的通断，进而改变AC/DC变换器的输出能量部分或全部用于给锂电池充电。
开关S2用于控制LED负载的状态。当S2处于导通状态的时候，LED负载被接入到AC/DC的输出端V1，这样，AC/DC变换器的输出可以将LED应急照明灯具点亮。当开关S2处于截止状态的时候，LED负载从AC/DC变换器的输出断开。这样，即使AC/DC变换器的输出电压正常，LED灯具仍然不会被点亮。因此，AC/DC变换器的输出能量则全部用于给电池充电。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种利用开关控制应急照明灯具充电的电路，其特征在于，包括：应急照明系统和AC/DC变换器，所述应急照明系统的输出端与LED负载电性连接，所述应急照明系统的另一输出端LED_ON与开关S2电性连接，所述开关S2受所述应急照明系统控制，所述应急照明系统包括交流输入检测模块、开关时间检测模块和锂电池，所述交流输入检测模块与火线VL和零线VN电性连接，用于检测交流电网电压以及电网开关S1的状态，所述开关时间检测模块电性接在所述交流输入检测模块输出端和LED_ON端之间，所述AC/DC变换器的一个输出端与所述锂电池的正极电性连接，另一个输出端与LED负载电性连接，所述LED负载通过串联所述开关S2后接地；
所述开关S1处于导通状态时，所述交流输入检测模块检测到火线VL和零线VN之间的阻抗为低阻状态；所述开关S1处于截止状态时，所述交流输入检测模块检测到火线VL和零线VN之间的阻抗为高阻状态；
所述开关时间检测模块内部设有时间Toff，所述开关时间检测模块检测到火线VL和零线VN之间阻抗由“低阻-高阻-低阻”状态切换模式下维持高阻状态的时长T小于所述时间Toff时，所述LED_ON输出低电平，所述时长T大于或等于所述时间Toff时，所述LED_ON输出高电平；
所述LED_ON输出低电平，所述应急照明系统控制所述开关S2断开；所述LED_ON输出高电平，所述应急照明系统控制所述开关S2接通。
2.根据权利要求1所述的一种利用开关控制应急照明灯具充电的电路，其特征在于，所述应急照明系统还包括电池保护管理模块，所述电池保护管理模块电性连接在所述锂电池正负两端，所述电池保护管理模块包括电池过充保护模块、过流及输出短路保护模块和电池过放保护模块。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用开关控制应急照明灯具充电的电路，其特征在于，还包括整流电桥BR，所述整流电桥BR的两个交流输入端分别连接火线VL和零线VN，火线VL通过开关S1连接所述整流电桥BR的交流输入端，所述整流电桥BR的输出正端连接VBUS接口，输出负端接地，所述VBUS接口处连接有电容C1，所述VBUS接口连接所述AC/DC变换器的输入端。
4.一种利用开关控制应急照明灯具充电的方法，其特征在于，应用权利要求1-3任意一项所述的一种利用开关控制应急照明灯具充电的电路，所述应急照明系统通过控制所述开关S2的状态改变LED负载的通断，进而改变所述AC/DC变换器的输出能量部分或全部用于给所述锂电池充电。
5.根据权利要求4所述的一种利用开关控制应急照明灯具充电的方法，其特征在于，所述开关S2处于截止状态时，LED负载从所述AC/DC变换器的输出断开，所述AC/DC变换器的输出能量则全部用于给所述锂电池充电；所述开关S2处于导通状态时，LED负载接入到所述AC/DC变换器的输出端V1，所述AC/DC变换器的输出能量部分用于给所述锂电池充电。
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