具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路的制作方法

文档编号:14477801
研发日期:2018/5/19

本发明涉及教育领域,特别涉及一种具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路。



背景技术:

教室黑板LED灯带是一款专业应用于教室黑板照明的灯具。其定位于普通教室、音乐教室、自然教室、科技教室、心理咨询室、办公室、会议室、美术室、实验室等环境场合使用,可替代原来使用荧光灯管照明场所。使用环保高新技术LED光源及特殊光学设计,使该灯成为具有防眩光、高节能、耐腐蚀及优美曲线造型等融为一体灯的灯具。教室黑板LED灯带均需要驱动电路的驱动才能正常工作,传统的教室黑板LED灯带的驱动电路结构较为复杂,硬件成本较高。另外,传统的教室黑板LED灯带的驱动电路由于缺少相应的电路保护功能,造成电路的安全性和可靠性不高。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高的具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路,包括桥式整流电路、电压检测电路、供电电路、微控制器和功率调节电路,所述桥式整流电路的一个输入端连接220V交流电的一端,所述桥式整流电路的另一个输入端连接所述220V交流电的另一端,所述桥式整流电路的正输出端分别与所述电压检测电路的输入端、供电电路的输入端和黑板LED灯带的正输入端连接,所述电压检测电路的输出端和供电电路的输出端均与所述微控制器连接,所述微控制器的输出端与所述功率调节电路的信号控制端连接,所述桥式整流电路的负输出端与所述功率调节电路的输入端连接,所述功率调节电路的输出端与所述黑板LED灯带的负输入端连接;

所述电压检测电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第一二极管、第一供电电源和第一电压输出端,所述第一电容的一端和第一二极管的阳极均与所述桥式整流电路的正输出端连接,所述第一电容的另一端通过所述第一电阻接地,所述第一二极管的阴极和第二电阻的一端均与所述第一供电电源连接,所述第二电阻的另一端分别与所述第三电阻的一端、第二电容的一端和第一电压输出端连接,所述第三电阻的另一端和第二电容的另一端均接地,所述第一电阻的阻值为3.3kΩ,所述第一电容的电容值为680pF。

在本发明所述的具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路中,所述供电电路包括第三电容、第四电容、第四电阻、第五电阻、双向触发二极管、第二二极管、第三稳压二极管、第四二极管、第一三极管、第二供电电源和第二电压输出端,所述第三电容的一端与所述桥式整流电路的正输出端连接,所述第三电容的另一端通过所述第四电阻分别与所述双向触发二极管的一端和第四二极管的阳极连接,所述双向触发二极管的另一端接地,所述第四二极管的阴极分别与所述第二二极管的阴极、第五电阻的一端和第二供电电源连接,所述第五电阻的另一端与所述第一三极管的基极连接,所述第一三极管的发射极与所述第六电阻的一端连接,所述第二二极管的阳极和第六电阻的另一端均接地,所述第三稳压二极管的阴极、第四电容的一端和第二电压输出端均与所述第二供电电源连接,所述第一三极管的集电极、第三稳压二极管的阳极和第四电容的另一端均接地。

在本发明所述的具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路中,所述第四二极管的型号为S-103,所述第六电阻的阻值为2.7kΩ。

在本发明所述的具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路中,所述供电电路还包括第七电阻,所述第七电阻的一端与所述第四二极管的阴极连接,所述第七电阻的另一端与所述第二供电电源连接,所述第七电阻的阻值为3.6kΩ。

在本发明所述的具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路中,所述第一三极管为NPN型三极管。

在本发明所述的具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路中,所述功率调节电路包括脉宽调制芯片、第五二极管、第六二极管、变压器、第一MOS管、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第五电容和第六电容,所述变压器的初级线圈的一端与所述微控制器的输出端连接,所述变压器的初级线圈的另一端接地,所述变压器的次级线圈的一端分别与所述第五电容的一端和黑板LED灯带的正输入端连接,所述第五电容的另一端与所述第五二极管的阴极连接,所述第五二极管的阳极分别与所述第十三电阻的一端、变压器的次级线圈的另一端和第六电容的一端连接,所述第六电容的另一端通过所述第十一电阻接地,所述第十三电阻的另一端与所述第一MOS管的漏极连接,所述第一MOS管的栅极通过所述第十二电阻分别与所述第六二极管的阴极和脉宽调制芯片的第六引脚连接,所述第六二极管的阳极接地,所述第一MOS管的源极分别与所述第十电阻的一端和第九电阻的一端连接,所述第十电阻的另一端接地,所述第九电阻的另一端分别与所述第八电阻的一端和脉宽调制芯片的第三引脚连接,所述第八电阻的另一端接地。

在本发明所述的具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路中,所述第十二电阻的阻值为6.6kΩ,所述第十三电阻的阻值为3.6kΩ。

在本发明所述的具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路中,所述第一MOS管为N沟道MOS管。

实施本发明的具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路,具有以下有益效果:由于设有桥式整流电路、电压检测电路、供电电路、微控制器和功率调节电路;电压检测电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第一二极管、第一供电电源和第一电压输出端,该电压检测电路相对于传统的电压采样电路,其使用的元器件较少,这样可以降低硬件成本,另外,第一电阻和第一电容构成滤波电路,用于滤除尖峰电压,同时第一电阻还能起到限流作用,因此电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路一个实施例中的结构示意图;

图2为所述实施例中电压检测电路的电路原理图;

图3为所述实施例中供电电路的电路原理图;

图4为所述实施例中功率调节电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

在本发明具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路实施例中,该具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路的结构示意图如图1所示。图1中,该具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路包括桥式整流电路1、电压检测电路2、供电电路3、微控制器4和功率调节电路5,其中,桥式整流电路1的一个输入端连接220V交流电的一端L,桥式整流电路1的另一个输入端连接220V交流电的另一端N,桥式整流电路1的正输出端分别与电压检测电路2的输入端、供电电路3的输入端和黑板LED灯带的正输入端LED+连接,电压检测电路2的输出端和供电电路3的输出端均与微控制器4连接,微控制器4的输出端与功率调节电路5的信号控制端连接,桥式整流电路1的负输出端与功率调节电路5的输入端连接,功率调节电路5的输出端与黑板LED灯带的负输入端LED-连接。

本实施例中,桥式整流电路1将220V交流电转化为直流电,供电电路3做降压处理后将低压电供给微控制器4,电压检测电路2对桥式整流电路1的输出电压进行采样,并反馈给微控制器4,微控制器4根据反馈电压控制功率调节电路5的输出,保证教室黑板LED灯带的输入电压稳定在220V以内。

图2为本实施例中电压检测电路的电路原理图,图2中,该电压检测电路2包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1、第一供电电源VCC和第一电压输出端Vo1,第一电容C1的一端和第一二极管D1的阳极均与桥式整流电路1的正输出端连接,第一电容C1的另一端通过第一电阻R1接地,第一二极管D1的阴极和第二电阻R2的一端均与第一供电电源VCC连接,第二电阻R2的另一端分别与第三电阻R3的一端、第二电容C2的一端和第一电压输出端Vo1连接,第三电阻R3的另一端和第二电容C2的另一端均接地。

该电压检测电路2相对于传统的电压采样电路,其使用的元器件较少,电路结构较为简单,这样可以降低硬件成本。第一电阻R1和第一电容C1构成滤波电路,用于滤除尖峰电压,使得第一供电电源VCC所在点的电压保持稳定,以避免对后方电路产生叠加干扰。另外,第一电阻R1还能起到限流作用,因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是,本实施例中,第一电阻R1的阻值为3.3kΩ,第一电容C1的电容值为680pF,当然,在实际应用中,第一电阻R1的阻值和第一电容C1的电容值均可以根据具体情况进行相应调整。

图3为本实施例中供电电路的电路原理图,图3中,该供电电路3包括第三电容C3、第四电容C4、第四电阻R4、第五电阻R5、双向触发二极管TVS1、第二二极管D2、第三稳压二极管D3、第四二极管D4、第一三极管Q1、第二供电电源VDD和第二电压输出端Vo2,其中,第三电容C3的一端与桥式整流电路1的正输出端连接,第三电容C3的另一端通过第四电阻R4分别与双向触发二极管TVS1的一端和第四二极管D4的阳极连接,双向触发二极管TVS1的另一端接地,第四二极管D4的阴极分别与第二二极管D2的阴极、第五电阻R5的一端和第二供电电源VDD连接,第五电阻R5的另一端与第一三极管Q1的基极连接,第一三极管Q1的发射极与第六电阻R6的一端连接,第二二极管D2的阳极和第六电阻R6的另一端均接地,第三稳压二极管D3的阴极、第四电容C4的一端和第二电压输出端Vo2均与第二供电电源VDD连接,第一三极管Q1的集电极、第三稳压二极管D3的阳极和第四电容C4的另一端均接地。

该供电电路3相对于传统的电源电路,其使用的元器件较少,电路结构较为简单,这样可以进一步降低硬件成本。第四二极管D4为限流二极管,用于对第四电阻R4与第二供电电源VDD之间的支路进行限流保护。第六电阻R6为限流电阻,用于对第一三极管Q1的发射极电流进行限流保护,以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是,本实施例中,第四二极管D4的型号为S-103,第六电阻R6的阻值为2.7kΩ,当然,在实际应用中,第四二极管D4可以选择其他型号具有类似功能的二极管,第六电阻R6的阻值可以根据具体情况进行相应调整。

桥式整流电路1的输出电压通过第三电容C3和第四电阻R4进行降压,并通过第一三极管Q1和第三稳压二极管D3后输出稳定的小电压直流电。由于该供电电路3只采用了一些基本的器件,因此在其工作工程中产生的磁性较小,从而避免对周边的电路产生干扰。同时也可以同其他电路放在一起,这样又能减小电路的体积。另外,该供电电路3仅使用便宜的基本器件,因而使得其生产成本较低。

本实施例中,该供电电路3还包括第七电阻R7,第七电阻R7的一端与第四二极管D4的阴极连接,第七电阻R7的另一端与第二供电电源VDD连接。第七电阻R7为限流电阻,用于对第四二极管D4与第二供电电源VDD之间的支路进行限流保护,以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是,本实施例中,第七电阻R7的阻值为3.6kΩ,当然,在实际应用中,第七电阻R7的阻值可以根据具体情况进行相应调整。

值得一提的是,本实施例中,第一三极管Q1为NPN型三极管,当然,在实际应用中,第一三极管Q1也可以为PNP型三极管,但这时电路的结构也要相应发生变化。

图4为本实施例中功率调节电路的电路原理图,图4中,该功率调节电路5包括脉宽调制芯片U1、第五二极管D5、第六二极管D6、变压器T、第一MOS管M1、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第五电容C5和第六电容C6,其中,变压器T的初级线圈的一端与微控制器4的输出端连接,变压器T的初级线圈的另一端接地,变压器T的次级线圈的一端分别与第五电容C5的一端和黑板LED灯带的正输入端LED+连接,第五电容C5的另一端与第五二极管D5的阴极连接,第五二极管D5的阳极分别与第十三电阻R13的一端、变压器T的次级线圈的另一端和第六电容C6的一端连接,第六电容C6的另一端通过第十一电阻R11接地,第十三电阻R13的另一端与第一MOS管M1的漏极连接,第一MOS管M1的栅极通过第十二电阻R12分别与第六二极管D6的阴极和脉宽调制芯片U1的第六引脚连接,第六二极管D6的阳极接地,第一MOS管M1的源极分别与第十电阻R10的一端和第九电阻R9的一端连接,第十电阻R10的另一端接地,第九电阻R9的另一端分别与第八电阻R8的一端和脉宽调制芯片U1的第三引脚连接,第八电阻R8的另一端接地。

该功率调节电路5相对于传统的功率调节电路,其使用的元器件较少,电路结构较为简单,这样可以更进一步降低硬件成本。第十二电阻R12和第十三电阻R13均为限流电阻,第十二电阻R12用于对第一MOS管M1的栅极电流进行限流保护,第十三电阻R13用于对第一MOS管M1的漏极电流进行限流保护,以进一步增强限流效果。值得一提的是,本实施例中,第十二电阻R12的阻值为6.6kΩ,第十三电阻R13的阻值为3.6kΩ,脉宽调制芯片U1的型号为UC3842,。当然,在实际应用中,第十二电阻R12的阻值和第十三电阻R13的阻值均可以根据具体情况进行相应调整,脉宽调制芯片U1可以选择其他型号具有类似功能的芯片。

本实施例中,第八电阻R8、第九电阻R9、第五电容C5、第十一电阻R11、第六电容C6和第五二极管D5组成缓冲器,该缓冲器与第一MOS管M1并接,使第一MOS管M1的电压应力减少,EMI减少,不发生二次击穿,在第一MOS管M1关断时,变压器T的次级线圈易产生尖峰电压和尖峰电流,这些元件组合一起,能很好地吸收尖峰电压和电流,从第十电阻R10流过的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制,当第八电阻R8上的电压达到第一设定电压值时(设定电压值的大小可根据具体情况进行相应变化),脉宽调制芯片U1停止工作,第一MOS管M1立即关断,第十二电阻R12与第一MOS管M1中的结电容Cgs、Cgd一起组成RC网络,电容的充放电直接影响着第一MOS管M1的开关速度,第十二电阻R12的阻值过小时,易引起振荡,电磁干扰也会很大;第十二电阻R12的阻值过大时,会降低第一MOS管M1的开关速度,第六二极管D6通常将第一MOS管M1的栅源电压限制在一定值内,从而保护第一MOS管M1,第一MOS管M1的栅极受控电压为锯形波,当其占空比越大时,第一MOS管M1的导通时间越长,变压器T所储存的能量也就越多;当第一MOS管M1截止时,变压器T通过第五二极管D5、第八电阻R8、第九电阻R9和第五电容C5释放能量,同时也达到了磁场复位的目的,为变压器T的下一次存储、传递能量做好了准备;脉宽调制芯片U1根据输出电压和电流时刻调整着其第六引脚的锯形波占空比的大小,从而稳定输出电流和电压,因而稳定输出的功率,使教室黑板LED灯带稳定,第六电容C6和第十一电阻R11构成尖峰电压吸收回路。

值得一提的是,本实施例中,第一MOS管M1为N沟道MOS管,当然,在实际应用中,第一MOS管M1也可以为P沟道MOS管,但这时电路的结构也要相应发生变化。

总之,本实施例中,该具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路相对于传统的LED驱动电路,其使用的元器件较少,电路结构较为简单,这样可以降低硬件成本。另外,该具有保护作用的教室黑板LED灯带驱动电路中设有限流电阻和限流二极管,因此电路的安全性和可靠性较高。

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。

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