專利名稱：太陽能led照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及ー種太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)ー
體化裝置。
背景技術(shù)：
太陽能是開發(fā)潛力巨大的緑色新能源，以太陽能綜合開發(fā)利用為主的光伏發(fā)電技術(shù)活的了廣泛應(yīng)用。LED光源以其功耗低、壽命長、適用性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、響應(yīng)時(shí)間短、對環(huán)境無污染等諸多優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，日漸朝著成為新一代照明光源的方向發(fā)展。結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)，將太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用到LED照明領(lǐng)域，特別是道路等功能性照明，構(gòu)成的緑色照明系統(tǒng)，節(jié)能減排，屬于緑色環(huán)保產(chǎn)品具有廣泛的應(yīng)用市場前景。在太陽能LED照明系統(tǒng)中，光伏發(fā)電控制器和LED照明驅(qū)動(dòng)電源是其關(guān)鍵核心設(shè)備。目前，市場上的太陽能LED照明產(chǎn)品，大多采用的是控制器和驅(qū)動(dòng)電源的分體式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，由光伏發(fā)電控制器和LED驅(qū)動(dòng)電源分體式的兩套系統(tǒng)組合而成，具有設(shè)計(jì)復(fù)雜、工作效率低、系統(tǒng)成本高和可靠性差等缺點(diǎn)，影響著太陽能LED照明產(chǎn)品的推廣和大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置，能夠減小裝置的體積和零部件，降低整體成本，増加系統(tǒng)可靠性，大幅提高整機(jī)效率和靈活性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置，包括外圍裝置與控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置相連接；所述外圍裝置包括蓄電池、恒流輸出接口和光伏電池輸入接ロ ；所述控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置包括切換開關(guān)、雙向DC/DC變換電路和控制系統(tǒng)，所述切換開關(guān)的公共端與雙向DC/DC變換電路一端相連接；雙向DC/DC變換電路的另一端相與外圍裝置的蓄電池相連接，雙向DC/DC變換電路還連接有控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的采樣處理電路分別與恒流輸出接ロ、光伏電池輸入接口和蓄電池相連，恒流輸出接口和光伏電池輸入接ロ還與切換開關(guān)的切換端相連接；
優(yōu)選的是，所述控制系統(tǒng)包括與控制芯片相連接的工作電源、時(shí)鐘/外部存儲(chǔ)電路、隔離驅(qū)動(dòng)電路、通訊接ロ電路、采樣處理電路和人機(jī)接ロ電路，所述控制芯片的I/O控制ロ連接著切換開關(guān)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置，能夠減小裝置的體積和零部件，降低整體成本，増加系統(tǒng)可靠性，大幅提高整機(jī)效率和靈活性。


圖1是本發(fā)明太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置的應(yīng)用系統(tǒng)組成的示意 圖3是本發(fā)明太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置的主電路組成實(shí)例原理圖；圖4是本發(fā)明太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置的控制系統(tǒng)組成原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易 于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
請參閱圖1至圖4，本發(fā)明實(shí)施例包括一種太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置，包括外圍裝置與控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置I 相連接；所述外圍裝置包括蓄電池2、恒流輸出接口 3和光伏電池輸入接口 4 ;所述控制驅(qū) 動(dòng)一體化裝置I包括切換開關(guān)11、雙向DC/DC變換電路12和控制系統(tǒng)13，所述切換開關(guān)11 的公共端與雙向DC/DC變換電路12 —端相連接；雙向DC/DC變換電路12的另一端相與外 圍裝置的蓄電池2相連接，雙向DC/DC變換電路12還連接有控制系統(tǒng)13，控制系統(tǒng)13的采 樣處理電路136分別與恒流輸出接口 3、光伏電池輸入接口 4和蓄電池相連，恒流輸出接口 3和光伏電池輸入接口 4還與切換開關(guān)11的切換端相連接；所述控制系統(tǒng)13包括與控制芯片131相連接的工作電源132、時(shí)鐘/外部存儲(chǔ)電路 133、隔離驅(qū)動(dòng)電路134、通訊接口電路135、采樣處理電路136和人機(jī)接口電路137，所述控 制芯片的I/O控制口連接著切換開關(guān)。
太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置的工作原理通過采集恒流輸出3的電流、 電壓、溫度參數(shù)，判斷裝置的輸出負(fù)載工作狀態(tài)，決定負(fù)載是否正常工作，即當(dāng)檢測到電壓 為零時(shí)，判斷為輸出短路故障；當(dāng)檢測到溫度燈具溫度超過閾值時(shí)，判斷為燈具過溫，進(jìn)行 相應(yīng)的保護(hù)；通過采集太陽能電池板的輸入4的電壓電流、光照度，判斷是否有光照以及電 池板的輸出工作參數(shù)，并結(jié)合蓄電池2的電壓電流、溫度等參數(shù)信息，進(jìn)行合理的蓄電池充 電控制。同事，通過采集蓄電池2的電壓電流、溫度等參數(shù)信息，可以判斷蓄電池的實(shí)時(shí)狀 態(tài)；本裝置加入太陽能電池5、LED光源負(fù)載6和市電互補(bǔ)輸入7后組成一個(gè)完整的太陽能 LED照明系統(tǒng)，太陽能電池5或市電互補(bǔ)輸入7的電能輸入經(jīng)過太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng) 一體化裝置I給蓄電池2存儲(chǔ)電能，太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置I工作在充電 模式下。蓄電池2的電能經(jīng)太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置I向LED光源負(fù)載6恒 流放電，太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置I工作在放電模式下。在工作過程中，如檢 測到故障發(fā)生，裝置啟動(dòng)保護(hù)，太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置I將工作在故障隔離 的保護(hù)模式下；控制系統(tǒng)的工作電源132為控制系統(tǒng)提供5V的工作電源，與主控制芯片131和各模塊 的電源電路接口相連接；主控制芯片131由高性能的MCU組成；隔離驅(qū)動(dòng)電路133與主控制 芯片131的PWM輸出信號(hào)相連，將控制信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)控制變換電路12 ;時(shí)鐘外部存儲(chǔ)電 路134通過SPI 口與主控制芯片131相連，提供控制系統(tǒng)的時(shí)鐘RTC和作為外部存儲(chǔ)使用； 通信電路135通過EUSART 口與主控制芯片131相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信連接；采集模塊136—端 與采集電路接口連接，一端與主控制芯片131ADC接口相連；人機(jī)接口模塊137包括LED顯 示和按鍵輸入量部分，分別于主控制芯片131的IO連接，提供控制系統(tǒng)的人機(jī)對話通道； 圖3中的具體主電路原理圖，主電路原理的核心部分為雙向DC/DC變換電路12，本實(shí) 例給出的是一種改進(jìn)的雙向Boost/Buck電路。在充電工作模式下,切換控制開關(guān)11連接光伏電池電源輸入接口，主開關(guān)管Q2導(dǎo)通時(shí)，光伏電池PV經(jīng)Q2向L1、C1儲(chǔ)能，同時(shí)向蓄電池2充電。主開關(guān)管Q2關(guān)斷時(shí)，LI通過Dl向蓄電池充電，同時(shí)Cl向蓄電池放電。在放電模式下，切換控制開關(guān)11連接LED光源負(fù)載6，主開關(guān)管Ql導(dǎo)通時(shí)，蓄電池2向電感LI充電，電容C2向LED負(fù)載6供電，主開關(guān)管Q2關(guān)斷時(shí)，蓄電池經(jīng)L1、D2后向LED供電，同時(shí)給C2充電。在兩種模式下，對開關(guān)管進(jìn)行PWM控制，可以實(shí)現(xiàn)太陽能電池的MPPT充電控制和蓄電池的恒流放電控制。在控制系統(tǒng)檢測故障事件發(fā)生時(shí)，Kl迅速斷開，轉(zhuǎn)換開關(guān)11切換到負(fù)載側(cè)，開關(guān)管Q2驅(qū)動(dòng)信號(hào)關(guān)閉，達(dá)到蓄電池、光伏電池、變換器和LED負(fù)載側(cè)的快速電氣隔離，減少故障的影響范圍，保護(hù)太陽能LED照明系統(tǒng)的關(guān)鍵核心設(shè)備。本發(fā)明太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置，能夠減小裝置的體積和零部件，降低整體成本，增加系統(tǒng)可靠性，大幅提高整機(jī)效率和靈活性。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置，其特征在于包括外圍裝置與控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置相連接；所述外圍裝置包括蓄電池、恒流輸出接口和光伏電池輸入接口 ；所述控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置包括切換開關(guān)、雙向DC/DC變換電路和控制系統(tǒng)；所述切換開關(guān)的公共端與雙向DC/DC變換電路一端相連接；雙向DC/DC變換電路的另一端相與外圍裝置的蓄電池相連接，雙向DC/DC變換電路還連接有控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的采樣處理電路分別與恒流輸出接口、光伏電池輸入接口和蓄電池相連，恒流輸出接口和光伏電池輸入接口還與切換開關(guān)的切換端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括與控制芯片相連接的工作電源、時(shí)鐘/外部存儲(chǔ)電路、隔離驅(qū)動(dòng)電路、通訊接口電路、采樣處理電路和人機(jī)接口電路，所述控制芯片的I/O控制口連接著切換開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置，其特征是所述的主電路為一種改進(jìn)的雙向Boost/Buck電路,在充電工作模式下,主開關(guān)管Q2導(dǎo)通時(shí),光伏電池PV經(jīng)Q2向L1、Cl儲(chǔ)能，同時(shí)向蓄電池2充電，主開關(guān)管Q2關(guān)斷時(shí)，LI通過Dl向蓄電池充電，同時(shí)Cl向蓄電池放電,在放電模式下,切換控制開關(guān)11連接LED光源負(fù)載6,主開關(guān)管Ql導(dǎo)通時(shí)，蓄電池2向電感LI充電，電容C2向LED負(fù)載6供電，主開關(guān)管Q2關(guān)斷時(shí)，蓄電池經(jīng)L1、D2后向LED供電，同時(shí)給C2充電，在兩種模式下，對開關(guān)管進(jìn)行PWM控制，可以實(shí)現(xiàn)太陽能電池的MPPT充電控制和蓄電池的恒流放電控制，在控制系統(tǒng)檢測故障事件發(fā)生時(shí)，Kl迅速斷開，轉(zhuǎn)換開關(guān)11切換到負(fù)載側(cè)，開關(guān)管Q2驅(qū)動(dòng)信號(hào)關(guān)閉，達(dá)到蓄電池、光伏電池、變換器和LED負(fù)載側(cè)的快速電氣隔離，減少故障的影響范圍，保護(hù)太陽能LED照明系統(tǒng)的關(guān)鍵核心設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置，其特征是所述雙向變換電路采用分時(shí)復(fù)用的工作模式，由控制系統(tǒng)根據(jù)時(shí)間設(shè)定進(jìn)行分時(shí)復(fù)用工作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能LED照明用控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置，包括外圍裝置與控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置相連接；所述控制驅(qū)動(dòng)一體化裝置包括切換開關(guān)、雙向DC/DC變換電路和控制系統(tǒng)；所述切換開關(guān)的公共端與雙向DC/DC變換電路一端相連接；雙向DC/DC變換電路的另一端相與外圍裝置的蓄電池相連接，雙向DC/DC變換電路還連接有控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的采樣處理電路分別與恒流輸出接口、光伏電池輸入接口和蓄電池相連，恒流輸出接口和光伏電池輸入接口還與切換開關(guān)的切換端相連接。通過上述方式，本發(fā)明能夠減小裝置的體積和零部件，降低整體成本，增加系統(tǒng)可靠性，大幅提高整機(jī)效率和靈活性。
文檔編號(hào)H05B37/02GK103025003SQ201210501498
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者汪義旺, 張波, 顧才東 申請人:蘇州市職業(yè)大學(xué)