高可靠铁路信号光源的制作方法

1.本实用新型涉及铁路信号机构及其外延设备技术领域，特别是一种高可靠铁路信号光源。


背景技术：

2.目前，铁路信号系统对主灯丝的监测和报警，是由点灯器(点灯单元)或点灯继电器来完成。这些设备的基本工作原理都是检测灯丝工作电流，当电流低于门限电流时，判定“灯泡”出现故障，对于供电线路远端漏电或短路导致的灭灯现象不能有效报警，存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

3.为解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种高可靠铁路信号光源，本实用新型大大提高了铁路信号光源可靠性。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种高可靠铁路信号光源，包括变压器、整流电路、pfc电路、pwm恒流驱动电路、保护电路、mcu处理器和矩阵led灯珠，所述变压器的二次交流输出侧与所述整流电路端连接，整流电路与所述pfc电路连接，pfc电路与所述pwm恒流驱动电路连接，pwm恒流驱动电路与所述矩阵led灯珠的输入端连接，用于为矩阵led灯珠提供驱动电流，矩阵led灯珠的输出端与所述保护电路连接，保护电路与所述mcu处理器连接，mcu处理器还与所述pwm恒流驱动电路连接。
5.作为本实用新型的进一步改进，所述变压器的二次交流输出侧与所述整流电路之间还设有emc抗干扰电路。
6.作为本实用新型的进一步改进，所述整流电路为整流桥堆。
7.本实用新型的有益效果是：
8.本实用新型采用恒功率驱动技术，具有宽工作电压适应性，供电电压在7至24v之间时出光功率几乎恒定，电能消耗能量与同光效的白炽灯比较可减少80％，常温下led信号灯寿命＞10万小时，极大的减少了维护更换人工工作量，提升综合效益；本实用新型电路中对灯珠运行的光学、电学参数实时检测，通过阈值比较，按照故障导向安全的原则做出相应响应动作，提升了系统安全性和可靠性。
附图说明
9.图1为本实用新型实施例的电路结构框图；
10.图2为本实用新型实施例中整流电路和pfc电路的电路结构示意图；
11.图3为本实用新型实施例中pwm恒流驱动电路的电路结构示意图。
具体实施方式
12.下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
13.实施例
14.如图1所示，一种高可靠铁路信号光源，包括变压器qt、整流电路、pfc电路、pwm恒流驱动电路、保护电路、mcu处理器和矩阵led灯珠，所述变压器的二次交流输出侧与所述整流电路端连接，整流电路与所述pfc电路连接，pfc电路与所述pwm恒流驱动电路连接，pwm恒流驱动电路与所述矩阵led灯珠的输入端连接，用于为矩阵led灯珠提供驱动电流，矩阵led灯珠的输出端与所述保护电路连接，保护电路与所述mcu处理器连接，mcu处理器还与所述pwm恒流驱动电路连接；所述变压器的二次交流输出侧与所述整流电路之间还设有emc抗干扰电路。
15.在本实施例中，变压器qt输出的12v二次交流电源经整流电路转换为脉动直流电，经pfc电路(即主动功率因数补偿电路)输出给pwm恒流驱动电路，为矩阵led灯珠提供稳定的驱动电流，保护电路实时监测运行电压电流参数，并通过直接光反馈信号监督led工况，信号送至mcu处理器进行阈值判断，参数超过设定报警门限时输出故障控制信号并发出故障告警，提升了智能化水平。
16.在本实施例中，所述变压器的二次交流输出侧与所述整流电路之间还设有emc抗干扰电路；emc抗干扰电路能够有效抑制电网噪声，提高电子设备抗干扰能力及可靠性，同时也抑制了对其它电子设备的干扰。
17.如图2所示，本实施例中的整流电路为整流桥堆，在整流桥堆后去掉滤波电容以消除因电容的充电造成的电流波形畸变及相位的变化，再由一个“斩波”电路把脉动的直流变成数十到数百khz的高频脉冲再经过整流滤波后，其直流电压再向后端电路供电，其过程是ac
→
dc
→
ac
→
dc，斩波电路的工作也类似于一个开关电源。
18.如图3所示，使用boost电路拓扑，恒流驱动模式，pwm开关频率80-800khz，为矩阵led灯珠提供稳定的工作电流。输入14v直流电源经c
in
平滑滤波后加到l、qm、d等构成的boost升压电路，输出约30v驱动电压经电流取样电阻r
cs
和q
dm
控制mos管加到矩阵led灯珠，点亮灯珠，r
adj2
和r
adj1
用于设定输出电流，r
ov2
和r
ov1
用以设置负载开路上限输出电压。
19.其输出电流
20.输出电压
21.电流监测电路由取样电阻和内部比例运算电路构成，从8脚imon端输出电流监视信号，其电压：
[0022]vimon
＝14
×iled
×rcs
[0023]
将v
imon
经mcu处理器采集后即可作为故障判断信号，当led不发光或光通量偏低时，将供电回路中的功率负载断开，并通过铁路信号灯原有报警系统联动达到对电路动态监测、实时报警的目的。
[0024]
铁路信号灯是关乎铁路运营安全的重要器件，本实施例中，当出现电路故障或光源故障时，保护电路动作，能够断开与供电电路的连接，隔离故障避免影响到同一电源回路上的其它用电设备，防止故障的进一步扩大。
[0025]
本实施中的mcu处理器使用了意法半导体stm8l低功耗微处理器，执行运行参数检测和故障判断输出功能，其动态运行功耗小于150ua/mhz，最高运行温度可达到125摄氏度，
可满足野外极限温度工作要求，使用iar for stm8开发环境，简单易用。
[0026]
以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种高可靠铁路信号光源，其特征在于，包括变压器、整流电路、pfc电路、pwm恒流驱动电路、保护电路、mcu处理器和矩阵led灯珠，所述变压器的二次交流输出侧与所述整流电路端连接，整流电路与所述pfc电路连接，pfc电路与所述pwm恒流驱动电路连接，pwm恒流驱动电路与所述矩阵led灯珠的输入端连接，用于为矩阵led灯珠提供驱动电流，矩阵led灯珠的输出端与所述保护电路连接，保护电路与所述mcu处理器连接，mcu处理器还与所述pwm恒流驱动电路连接。2.根据权利要求1所述的高可靠铁路信号光源，其特征在于，所述变压器的二次交流输出侧与所述整流电路之间还设有emc抗干扰电路。3.根据权利要求1所述的高可靠铁路信号光源，其特征在于，所述整流电路为整流桥堆。

技术总结
本实用新型公开了一种高可靠铁路信号光源，包括变压器、整流电路、PFC电路、PWM恒流驱动电路、保护电路、MCU处理器和矩阵LED灯珠，所述变压器的二次交流输出侧与所述整流电路端连接，整流电路与所述PFC电路连接，PFC电路与所述PWM恒流驱动电路连接，PWM恒流驱动电路与所述矩阵LED灯珠的输入端连接，用于为矩阵LED灯珠提供驱动电流，矩阵LED灯珠的输出端与所述保护电路连接，保护电路与所述MCU处理器连接，MCU处理器还与所述PWM恒流驱动电路连接；本实用新型大大提高了铁路信号光源可靠性。本实用新型大大提高了铁路信号光源可靠性。本实用新型大大提高了铁路信号光源可靠性。


技术研发人员：刘长春 张谍 方峰 许强 刘世成
受保护的技术使用者：中国铁路兰州局集团有限公司
技术研发日：2021.11.16
技术公布日：2022/4/5