低壓供電系統中電氣設備低功耗控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是安全電壓或者低電壓供電的電氣設備中，一種低功耗負載驅動方法。
【背景技術】
[0002]在低壓供電的電氣設備網絡中，每個設備的功耗越低，電源上的電流越小，電源線上的損耗越小，網絡上可連接的設備數量越大，因此降低每個節點的功耗是低壓供電網絡應用系統的一個重要目標。目前大多采用DC/DC變換技術將直流電源降低到單片機可用的5V或3V電壓，然后驅動外圍器件工作，但是由于DC/DC的轉換效率及DC/DC自身的功耗限制，導致整個電路的整體效率不高，以應急標志燈電路為例，目前多采用高亮度LED作為發光器件，用于點亮LED的能量只有10mW數量級，但目前市場上的所有高亮度LED應急燈控制器的功耗都遠大于這個數值，實際的損耗大大超過LED本身功耗，一方面導致沒必要的能量消耗，浪費的能源；另一方面一個供電網絡中連接的設備數量受到的功耗的限制。
[0003]以24V直流供電系統為例，分析一些小功率低壓電器的控制線路，大多采用將24V通過DC/DC變換電路降到3.3V或5V給單片機供電，然后再通過另外一個DC/DC變換電路為負載提供穩定的直流電壓，單片機通過驅動電路控制負載。大多數的DC/DC的空載功耗在幾十mW量級，有的會達到10mW以上；而提供給負載的DC/DC電路的工作效率通常在80%左右，如果負載功耗不大，如10mW,那么整個電路中負載功耗在總功耗中的比重中，往往低于25%，顯然這是一種不合理的設計。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術的不足，一種用于低壓供電電氣設備的低功耗控制方法。本發明是通過以下技術方案實現的:一種低壓直流供電設備的負載驅動方法，其特征在于:將負載及驅動電路串聯在控制電路的正端和電源正端之間。控制電路兩端并接有穩壓電路。在負載及驅動電路上串接有負載檢測切換電路，在負載檢測切換電路和控制電路之間接有一補嘗電路，另有一控制驅動電路連接負載及驅動電路和控制電路。在負載及驅動電路和控制電路之間串聯有負載檢測切換電路，在負載檢測切換電路和電源正端之間連接有補嘗電路，在控制電路兩端并接有穩壓電路，另有一控制驅動電路連接負載及驅動電路和控制電路。
[0005]本發明具有以下有益效果:1)、電路中沒有DC/DC變換器件，設備干擾小，采用可采用線性穩壓器件為控制單元I供電更穩定，系統成本低、2)、在負載及驅動電路3需要的工作電壓為18V，控制單元I電壓為3.3V，系統供電為24V時，負載及驅動電路3的工作電流和控制單元I部分的工作電流相當時，設備總功率中用于負載的比例可高達75%，因此這是一種高效的電路；3)、電路中沒有功率電感和大電容，因此電路都采用貼片元件，設備輕薄緊湊。
【附圖說明】
[0006]附圖1為本發明的電路框圖，附圖2、3為本發明的其它實施例的電路框圖，附圖4、
5、6為本發明的具體電路原理圖。
【具體實施方式】
[0007]—種低壓直流供電設備的負載驅動方法，其特征在于:將負載及驅動電路串聯在控制電路的正端和電源正端之間。控制電路兩端并接有穩壓電路。在負載及驅動電路上串接有負載檢測切換電路，在負載檢測切換電路和控制電路之間接有一補嘗電路，另有一控制驅動電路連接負載及驅動電路和控制電路。在負載及驅動電路和控制電路之間串聯有負載檢測切換電路，在負載檢測切換電路和電源正端之間連接有補嘗電路，在控制電路兩端并接有穩壓電路，另有一控制驅動電路連接負載及驅動電路和控制電路。
[0008]由控制單元I，穩壓電路2，負載及驅動電路3，補償電路4，控制驅動電路5，負載檢測切換電路6組成。電路的特點是，負載及驅動電路3和控制單元I采用串聯工作方式，負載及驅動電路3工作時，電流通過補償電路4和負載及驅動電路3，再流過控制單元I和線性穩壓電路2 ;當負載電路3被關閉時，負載檢測切換電路6檢測到負載無電流時，負載檢測切換電路6自動令電流通過補償電路4，再流過控制單元I和穩壓電路2。電路的拓撲關系可以有多種實現方式如圖2和圖3;在負載不需要關閉時，系統可以簡化如圖1，即只包括穩壓電路2、控制單元1、負載及驅動電路3。
[0009]圖5和圖6是兩種實現例圖，穩壓單元2可以用常用的TL431實現，控制單元I可以是任意帶有推挽輸出引腳的單片機，當該引腳上輸出低電平時，電容C3因為Dl的鉗位而被充電，當該引腳上輸出高電平時，C3通過D2給C2充電，如此反復，當該引腳上輸出PWM波形時，C2將出現正電壓，幅值近似等于線性穩壓電路的輸出電壓；此時Q3導通，而負載單元被通電而工作；當單片機引腳輸出固定電壓時，C2很快放電到0V，而Q3截至，負載被關閉；
當負載被關閉時，補償電路4起作用，為位于底端的單片機提供必須的工作電流，這部分有多種實現方法，如圖5和圖6。
[0010]圖5中，若負載關閉，R3電流為0，而導致Ql截止，而Q2導通，電源VIN的電流通過Q2，R5，流入到線性穩壓電路，并為控制單元供電；若負載開啟，R3電壓超過三極管基極電壓時，而導致Ql導通，而Q2截止，電源VIN的電流通過負載流入到線性穩壓電路為，并為控制單元供電，R5電流為O ;
圖6為另外一種現實方法，D3, D4為Q4基極提供固定電壓，若負載關閉，R7電流減小，電壓降低，而導致Q4發射極電平降低，而Q4導通，電源VIN的電流通過R10，Q4, R7,流入到線性穩壓電路，并為控制單元供電；若負載開啟，R7電壓升高，而導致Q4截止，電源VIN的電流通過負載流入到線性穩壓電路，并為控制單元供電；
綜上所述，本發明所述電路的特征是控制單元I與負載及驅動電路3串聯，本說明書中給出了具體實現方法；本專業的技術人員根據電路中對偶原則也可根據本發明原理獲得其它的實現方法:例如:將控制單元I與負載及驅動電路3依次連接到電源的正極和負極，根據本發明的原理，適當修改后，仍可得到本發明的效果，諸如此類的修改，仍將視為本發明權利要求之內。
【主權項】
1.一種低壓直流供電設備的負載驅動方法，其特征在于:將負載及驅動電路串聯在控制電路的正端和電源正端之間。
2.按權利要求1所述的一種低壓直流供電設備的負載驅動方法，其特征在于:控制電路兩端并接有穩壓電路。
3.按權利要求1所述的一種低壓直流供電設備的負載驅動方法，其特征在于:在負載及驅動電路上串接有負載檢測切換電路，在負載檢測切換電路和控制電路之間接有一補嘗電路，另有一控制驅動電路連接負載及驅動電路和控制電路。
4.按權利要求1所述的一種低壓直流供電設備的負載驅動方法，其特征在于:在負載及驅動電路和控制電路之間串聯有負載檢測切換電路，在負載檢測切換電路和電源正端之間連接有補嘗電路，在控制電路兩端并接有穩壓電路，另有一控制驅動電路連接負載及驅動電路和控制電路。
【專利摘要】本發明涉及一種低壓直流供電設備的負載驅動方法，其特征在于：將負載及驅動電路串聯在控制電路的正端和電源正端之間。本發明具有以下有益效果：1)電路中沒有DC/DC變換器件，設備干擾小，采用可采用線性穩壓器件為控制單元1供電更穩定，系統成本低；2)在負載及驅動電路3需要的工作電壓為18V,控制單元1電壓為3.3V，系統供電為24V時，負載及驅動電路3的工作電流和控制單元1部分的工作電流相當時，設備總功率中用于負載的比例可高達75%，因此這是一種高效的電路；3）電路中沒有功率電感和大電容，因此電路都采用貼片元件，設備輕薄緊湊。
【IPC分類】H05B37-02
【公開號】CN104754801
【申請號】CN201310742122
【發明人】李強, 趙春萌
【申請人】寶星電器（上海）有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月30日