一種無線供電的過熱保護LED電路的製作方法
2023-08-03 08:19:26 1
本發明涉及一種無線供電的過熱保護led電路，屬於led電路的技術領域。
背景技術：
非輻射性磁耦合諧振作為新型無線供電技術，通過使兩個相同頻率的諧振物體產生很強的相互耦合，而對周圍非諧振頻率的接受端只有較弱的耦合。磁耦合諧振系統包括發射諧振線圈、次級接收諧振線圈和負載。
led由於其具有亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐衝擊和性能穩定等優勢，在金融、交通、體育、廣告等領域得到廣泛應用；led工作在低壓環境下且由電流來
進行驅動，一般在led電路中，led工作的電源是從供電電源降壓後而得到的，目前現有的led電路較為複雜，其降壓電路一般採用阻容降壓電路，阻容降壓電路的工作原理是利用電容在一定的交流信號頻率下產生的容抗來限制最大工作電流，這類電路的輸出電流較
小，隨著輸入電壓的改變，led的亮度也隨之改變，而且阻容降壓式電源是一種非隔離電
源，安全性較低；此外，led工作電路中的高頻噪聲、電壓的激變均會影響其發光效果，所以在led電路中需要採取一些手段來給led發光電路提供穩定的工作電流；led的自身溫度會隨著發光時間的增長而升高，當到達一定高溫時，led會發生爆裂甚至燒壞整個led電路，造成不可挽救的經濟損失。
led具有節能的顯著優點，led顏色變化可以美化環境，無線供電led燈在很多特種場合具有防觸電、防爆等優勢。因此我們需要研究基於磁耦合無線供電實現更智能的led照明效果。
技術實現要素：
針對磁耦合諧振無線供電led照明應用場合，本發明所要解決的技術問題是提供一種無線供電的過熱保護led電路。通過磁耦合諧振無線供電技術控制多路led照明電路，從而實現基於無線供電的多路led照明。
本發明為解決上述技術問題採用以下技術方案：
本發明提供一種無線供電的過熱保護led電路，包括高頻信號源、驅動電路、直流電源、發射線圈電路、mos管、n個接收線圈電路、n個整流濾波電路、n個過熱保護電路、n個開關電路以及n個負載電路，n為正整數，其中：
高頻信號源與驅動電路的輸入端連接，向驅動電路提供高頻信號；
驅動電路的輸出端與mos管的柵極連接，為mos管提供高頻工作所需的驅動能力；
發射線圈電路的兩端分別連接直流電源的正極、mos管的漏極，第一直流電源的負極、mos管的源極分別接地；
每個接收線圈電路分別連接一個整流濾波電路，每個整流濾波電路分別與一個過熱保護電路一個開關電路連接，開關電路分別與過熱保護電路和負載電路連接；
每個過熱保護電路包括第一至第六電阻、第四和第五電容、比較器和開關控制電路，其中，比較器的正相輸入端分別與第三電阻的一端、第四電阻的一端、第六電阻的一端、第四電容的一端連接，比較器的反相輸入端分別與第五電容的一端、第二電阻的一端、第一電阻的一端連接，第一電阻的另一端分別與第三電阻的另一端、比較器的電源端、第五電阻的一端、整流濾波電路的輸出端連接，第二電阻的另一端、第四電容的另一端、第四電阻的另一端、第五電容的另一端和比較器的接地端分別接地，比較器的輸出端分別與第五電阻的另一端、第六電阻的另一端後與開關控制電路的信號輸入端連接，開關控制電路的信號輸出端與開關電路連接。
作為本發明的進一步優化方案，發射線圈電路包括並聯的第一電容和第一電感，第一電容和第一電感的一個公共端與直流電源的正極連接，另一個公共端與mos管的漏極連接。
作為本發明的進一步優化方案，每個接收線圈包括並聯的第二電感和第二電容。
作為本發明的進一步優化方案，整流濾波電路包括相連的橋式整流電路和lc濾波電路。
作為本發明的進一步優化方案，橋式整流電路包括第一至第四二極體，lc濾波電路包括第三電感和第三電容；其中，第一二極體的陽極分別與第二二極體的陰極、接收線圈電路的一端，接收線圈電路的另一端分別與第四二極體的陰極、第三二極體的陽極連接，第二二極體的陽極分別與第四二極體的陽極、第三電容的一端連接，第三電容的另一端與第三電感的一端連接，第三電感的另一端分別與第三二極體的陰極、第一二極體的陰極連接。
作為本發明的進一步優化方案，led負載為發光二極體。
作為本發明的進一步技術方案，mos管的工作頻率和發射線圈電路的工作頻率一致。
本發明採用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：
本發明通過研究將led的能量信號包含在發射線圈的能量中，無需依賴專門的通信電路即可實現對led燈進行控制。相比較於二次側採用獨立的通信模塊調光相比，該方案無需地址匹配等繁瑣步驟，方便與數位化系統接軌，具有很好的應用前景。本發明為led發光電路提供了穩定的工作電流，並且在led由於過度發熱使得自身溫度升高時能夠切斷供給電源、對led進行保護，具有很大的實用性。
附圖說明
圖1是一種無線供電的過熱保護led電路圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明：
本方面提供一種無線供電的過熱保護led電路，如圖1所示，包括高頻信號源、驅動電路、直流電源、發射線圈電路、mos管、n個接收線圈電路、n個整流濾波電路、n個過熱保護電路、n個開關電路以及n個負載電路，n為正整數，其中：
高頻信號源與驅動電路的輸入端連接，向驅動電路提供高頻信號；
驅動電路的輸出端與mos管的柵極連接，為mos管提供高頻工作所需的驅動能力；
發射線圈電路的兩端分別連接直流電源的正極、mos管的漏極，第一直流電源的負極、mos管的源極分別接地；
每個接收線圈電路分別連接一個整流濾波電路，每個整流濾波電路分別與一個過熱保護電路一個開關電路連接，開關電路分別與過熱保護電路和負載電路連接；
每個過熱保護電路包括第一至第六電阻、第四和第五電容、比較器和開關控制電路，其中，比較器的正相輸入端分別與第三電阻的一端、第四電阻的一端、第六電阻、第四電容的一端連接，比較器的反相輸入端分別與第五電容的一端、第二電阻的一端、第一電阻的一端連接，第一電阻的另一端分別與第三電阻的另一端、比較器的電源端、第五電阻的一端、整流濾波電路的輸出端連接，第二電阻的另一端、第四電容的另一端、第四電阻的另一端、第五電容的另一端和比較器的接地端分別接地，比較器的輸出端分別與第五電阻的另一端、第六電阻的另一端後與開關控制電路的信號輸入端連接，開關控制電路的信號輸出端與開關電路連接。
其中，一個接收線圈電路、一個整流濾波電路、一個過熱保護電路、一個開關電路以及一個負載電路構成一路接收端，n路接收端的硬體結構相同，但可以設置每一路接收線圈的諧振頻率點不同，且每一路諧振電路工作時對其他諧振線圈的影響很小。
下面結合附圖，以發射端以及其中一路接收端為例進行詳細闡述：
該發射電路由直流電源v1、mos管q1、第一電感（發射線圈）l1、第一電容（發射線圈諧振電容）c1構成，v1的正極分別與c1的一端、l1的一端連接，c1的另一端、l1的另一端分別與q1的漏極連接，q1的柵極與驅動電路的輸出通道連接，v1的負極、q1的源極分別接地。
本實施例中的一路接收端由第二電感（接收線圈）l2、第二電容（接收線圈諧振電容）c2、整流濾波電路、過熱保護電路、開關電路以及發光二極體led1構成，其中，整流濾波電路包括二極體d1-d4、第三電感（濾波電感）l3和第三電容（濾波電容）c3，過熱保護電路包括電阻r1-r6、電容c4和c5、比較器p1以及開關控制電路，r3為分壓電阻，r4為熱敏電阻。
l2的一端分別與c2的一端、d1的陽極、d2的陰極連接，l1的另一端分別與c2的另一端、d3的陽極、d4的陰極連接，d1的陰極分別與l3的一端、d3的陰極連接，l3的另一端分別與c3的一端、開關電路的一端連接，開關電路的另一端與led1的陽極連接，led1的陰極、c3的另一端、d2的陽極、d4的陽極、q2的源極分別接地。
l1和l2構成一個空心變壓器，且l1和l2之間產生磁耦合諧振，通過線圈的磁諧振l2能夠接收到l1傳遞的有功功率，並經整流濾波電路後為led1提供直流電能。
p1的正相輸入端分別與r3的一端、r4的一端、r6的一端、c4的一端連接，p1的反相輸入端分別與c5的一端、r2的一端、r1的一端連接，r1的另一端分別與r3的另一端、p1的電源端、r5的一端連接，r2的另一端、c4的另一端、r4的另一端、c5的另一端和p1的接地端分別接地，p1的輸出端分別與r5的另一端、r6的另一端、開關控制電路的信號輸入端連接，開關控制電路的信號輸出端與開關電路的控制端連接；p1的電源端與l3和開關電路的公共端連接。
c4、c5分別用於對輸入至p1正相輸入端、反相輸入端的電壓進行濾波處理。r3與r4組成一個溫度感測電路，該溫度感測電路用於感測led1的溫度變化，並輸出相應的電壓信號。本實施例中，r4可為負溫度係數型的電阻，其阻值隨著led1溫度的升高而減小，如此，r4上的壓降將隨著led溫度的升高而減小，進而用以表示led1的溫度，即當led1的溫度升高時，r4上的壓降將減小，而當led1的溫度降低時，r4上的壓降將增加；p1的型號可為lm393，其反相輸入端的電壓值即為r4上的壓降值，在p1內預存有一個上限閾值，當p1的反相輸入電壓值大於該上限閾值時，p1輸出一低電平，當p1的反相輸入電壓值小於該上限閾值時，p1的輸出端為高阻抗，輸出一高電平；如此，通過將led1在發熱過程中所能允許達到的最大溫度值所對應的電壓值設置為所述上限閾值，則p1可將r4上的壓降（即p1的反相輸入電壓值）與該預設的上限閾值進行比較，即將led1的發熱溫度與其能被允許的最大溫度進行比較，並根據比較結果輸出相應的控制信號；具體地，當led1溫度低於最大溫度時，p1的反相輸入電壓大於上限閾值，p1輸出低電平傳遞給基於高電平工作的開關控制電路，開關控制電路不工作；當led1溫度高於最大溫度時，p1的反相輸入電壓校於上限閾值，p1的輸出端為高阻抗，即p1輸出高電平傳遞給基於高電平工作的開關控制電路，開關控制電路開始工作，控制開關電路斷開，使得led1發光電路斷開，保護了led1。
本發明的優選實例的具體參數如下：輸入電壓v1為24vdc；q1工作頻率為200khz；開關管為ipb108n15n3g；整流二極體為byg22d；高頻信號源採用的晶片為dsptms320f2812；驅動電路採用的晶片為ir2100。
以上所述，僅為本發明中的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術範圍內，可理解想到的變換或替換，都應涵蓋在本發明的包含範圍之內，因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。