一种市电高压和电池低压混合驱动的工作灯电路的制作方法

1.本技术涉及一种市电高压和电池低压混合驱动的工作灯电路，主要适用于驱动照明灯。


背景技术：

2.目前市场上的高压/电池混合驱动的灯具，大部分属于安防灯，平时以市电高压供电为主，只有在停电的时候，电池短时间供电作为应急用，电池供电时的照度很小、时间很短，无法长时间使用电池工作；另外市场上的工作灯根据供电方式分为高压工作灯和电池工作灯两种，高压工作灯无法在野外或没有市电的场所使用；电池工作灯则与高压工作灯相反，而且充电时间较长需要专门配适配器，充电期间如果工作灯照明的话，充电效率很低甚至无法给电池充电。


技术实现要素：

3.本技术解决的技术问题是克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构简洁，适用于市电高压和电池低压混合驱动且电池供电时间长，电池充电时不影响照明的工作灯电路。
4.本技术解决上述技术问题所采用的技术方案包括：一种市电高压和电池低压混合驱动的工作灯电路，包括控制电路、电源电路、电池升压驱动电路，其特征在于：还设置有高压驱动3000k色温选择电路、高压驱动5000k色温选择电路、电池驱动3000k色温选择电路、电池驱动5000k色温选择电路，电池升压驱动电路分别通过电池驱动3000k色温选择电路、电池驱动5000k色温选择电路连接至3000k色温发光电路、5000k色温发光电路的负极，所述电源电路包括高压隔离驱动部分、电池充电部分、系统供电部分，所述控制电路包括单片机，高压隔离驱动部分的发光电路电源输出端分别与3000k色温发光电路、5000k色温发光电路的正极连接，高压隔离驱动部分的高压隔离驱动输出使能端与单片机连接并用来控制高压隔离驱动部分的发光电路电源输出端输出，高压隔离驱动部分的高压连接断开检测端与单片机连接并用来检测市电是否上电，系统供电部分形成vcc电源(特例 3.3v)并与单片机连接(供电)，系统供电部分形成 18v输出至电池充电部分，并在电池充电部分的充电使能端为高电平时对电池充电，电池充电部分设置有电池电量检测端，电池电量检测端与单片机连接并用来检测电池电压，电池升压驱动电路设置有电池升压驱动调光端、低功耗控制端，电池升压驱动调光端、低功耗控制端均与单片机连接，单片机通过低功耗控制端来打开或关闭电池升压驱动电路，单片机通过电池升压驱动调光端来控制电池升压驱动电路工作时间占空比，节约能源；电源电路、电池升压驱动电路负极接地。
5.本技术还设置有usb模块，只要电池电压达到对外供电最低值(特例为电池电量设定满格值的10％)，usb模块即可对外供电，usb模块设置有usb模块电流采样端、usb模块使能端，usb模块的负极接地，单片机通过usb模块电流采样端检测usb负载是否接入，有usb负载接入且电池电压达到对外供电最低值时单片机通过usb模块使能端对usb负载进行充电，
为客户提供了一个方便快捷的usb电源。
6.所述控制电路包括单片机、亮度按键、色温按键、led指示灯组、电阻七十七、电阻七十八，所述led指示灯组由电池电压状态指示一、电池电压状态指示二、电池电压状态指示三、电池电压状态指示四组成，单片机第1脚接亮度按键一端，亮度按键另一端接gnd，单片机第2脚接电池电量检测端，单片机第3脚接usb模块电流采样端，单片机第4脚接色温按键一端，色温按键另一端接gnd，单片机u7第5脚接usb模块使能端，单片机第6脚接充电使能端，单片机第7脚接gnd，单片机第8脚接串口tx脚，单片机第9脚接vcc电源，单片机第10脚接电池驱动5000k色温选择端，单片机第11脚接高压驱动5000k色温选择端，单片机第12脚接电阻七十八的一端，电阻七十八另一端接电池电压状态指示三阴极、电池电压状态指示四阳极，单片机第13脚接电阻七十七的一端，电阻七十七另一端接电池电压状态指示一阴极、电池电压状态指示二阳极，单片机第14脚接电池电压状态指示一阳极、电池电压状态指示二阴极、电池电压状态指示三阳极、电池电压状态指示四阴极；单片机第15脚接高压连接断开检测端，单片机第16脚接电池升压驱动调光端，单片机第17脚接高压隔离驱动输出使能端(输出pwm波调整高压隔离驱动部分工作电流)，单片机第18脚接低功耗控制端，单片机第19脚接高压驱动3000k色温选择端，单片机第20脚接电池升压驱动3000k色温选择端。
7.所述单片机u7为ft61f0a5,所述电池为14.8v三元锂电池(该电池实际满格电压不小于16.8v)。所述亮度按键按照四挡循环(即关、低亮度开、中亮度开、高亮度开依次循环转换，按一次亮度按键转换至下一档)；所述色温按键按照三挡循环，即色温3000k、色温4000k、色温5000k依次循环转换，其中色温4000k由色温3000k和色温5000k混光形成。
8.本技术使得在工作灯领域中实现市电高压和电池低压混合驱动技术，具有以下优点和效果：
9.1)采用本技术技术后，使得工作灯使用不再受场地环境限制，极大地拓宽了产品应用场景；
10.2)采用本技术技术后，在给电池充电时，工作灯也能高流明工作，而且不影响充电效率，极大提高用户体验。
11.3)采用本技术技术后，在电池供电时，采用智能曲线供电，延长工作时间。
附图说明
12.图1是本技术实施例的主要电路原理示意图。
13.图2是本技术实施例控制电路的示意图。
14.图3是本技术实施例高压隔离驱动部分、高压驱动3000k色温选择电路、高压驱动5000k色温选择电路与3000k色温发光电路、5000k色温发光电路的连接示意图。
15.图4是本技术实施例系统供电部分的示意图。
16.图5是本技术实施例电池充电部分的示意图。
17.图6是本技术实施例电池升压驱动电路、电池驱动3000k色温选择电路、电池驱动5000k色温选择电路的连接示意图。
18.图7是本技术实施例usb模块的示意图。
19.图中：电源电路ⅰ、控制电路ⅱ、电池升压驱动电路ⅲ、usb模块(5v/2a)ⅳ、3000k色温发光电路
ⅴ
、5000k色温发光电路ⅵ、电池bat、充电使能端c_en、高压隔离驱动输出使能
端pwm_gy、电池升压驱动调光端dim、低功耗控制端ispclk、高压连接断开检测端acin_c、电池电量检测端b_v、usb模块使能端usb_en、高压驱动3000k色温选择电路
ⅰ‑
1、高压驱动5000k色温选择电路
ⅰ‑
2、电池驱动3000k色温选择电路
ⅲ‑
1、电池驱动5000k色温选择电路
ⅲ‑
2、usb模块电流采样端(负载检测)usb_i、亮度按键key1、色温按键key2、led指示灯组(含电池电压状态指示一led1、电池电压状态指示二led2、电池电压状态指示三led3、电池电压状态指示四led4)、电阻七十七r77(1k)、电阻七十八r78(1k)。
具体实施方式
20.下面结合附图并通过实施例对本技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本技术的解释而本技术并不局限于以下实施例。
21.参见图1～图7，本技术市电高压和电池低压混合驱动的工作灯电路包括电源电路ⅰ(含高压隔离驱动部分、电池充电部分、系统供电部分)、控制电路ⅱ、电池升压驱动电路ⅲ、(5v/2a)usb模块ⅳ，其特征在于：所述控制电路ⅱ由单片机u7、按键(含亮度按键key1、色温按键key2)、电阻七十七r77、电阻七十八r78；其中：
22.单片机u7第1脚接亮度按键key1一端，亮度按键key1另一端接gnd，单片机第2脚接电池充电部分的电池电量检测端b_v(检测电池bat电压)；单片机u7第3脚接usb模块电流采样端usb_i(检测usb输出电流)，单片机u7第4脚接色温按键key2一端，色温按键key2另一端接gnd，单片机u7第5脚接usb模块使能端usb_en(高电平使usb模块工作)，单片机u7第6脚接充电使能端c_en(高电平使电池充电)，单片机第7脚接gnd，单片机u7第8脚为串口(单片机烧录程序用)，单片机u7第9脚接vcc电源(特例 3.3v)，单片机u7第10脚接电池驱动5000k色温选择端batcw，单片机u7第11脚接高压驱动5000k色温选择端accw，单片机第12脚接电阻七十八r78一端，电阻七十八r78另一端接电池电压状态指示三led3阴极、电池电压状态指示四led4阳极，单片机第13脚接电阻七十七r77一端，电阻七十七r77另一端接电池电压状态指示一led1阴极、电池电压状态指示二led2阳极，单片机u7第14脚接电池电压状态指示一led1阳极、电池电压状态指示二led2阴极、电池电压状态指示三led3阳极、电池电压状态指示四led4阴极；单片机u7第15脚接高压连接断开检测端acin_c，单片机u7第16脚接电池升压驱动调光端dim，单片机u7第17脚接高压隔离驱动输出使能端pwm_gy(输出pwm波调整高压隔离驱动模块工作电流)，单片机u7第18脚接低功耗控制端ispclk，单片机u7第19脚接高压驱动3000k色温选择端acww，单片机u7第20脚接电池驱动3000k色温选择端batww。本技术单片机u7通过高压驱动3000k色温选择端acww、高压驱动5000k色温选择端accw、电池驱动3000k色温选择端batww、电池驱动5000k色温选择端batcw分别驱动高压驱动3000k色温选择电路
ⅰ‑
1、高压驱动5000k色温选择电路
ⅰ‑
2、电池驱动3000k色温选择电路
ⅲ‑
1、电池驱动5000k色温选择电路
ⅲ‑
2按照设定模式(程序)工作；单片机u7通过低功耗控制端ispclk、电池升压驱动调光端dim控制电池升压驱动电路ⅲ按照设定模式工作，一方面将电池bat供电电压升压至 36v，另一方面按照电池电压v
bat
值大小以对数规律下调发光亮度，在肉眼不易察觉的情况下尽量节约能源；单片机u7通过高压连接断开检测端acin_c不断检测市电上电情况，在有市电的情况下及时启动高压隔离驱动输出使能端pwm_gy，通过市电驱动系统供电部分的发光电路电源输出端(特例为 36v)给发光电路供电并关闭电池升压驱动电路ⅲ，同时在电池电量未满情况下通过充电使能端c_en使得电池充电部分工作进行充电；单
片机u7通过电池电量检测端b_v不断检测电池实时电压，根据表1、表2的电池电压状态控制led指示灯组实时显示电池电压，方便使用者及时了解电池电量情况；单片机u7在电池电量》10％的前提下usb模块使能端usb_en输出高电平驱动usb模块产生5v/2a，usb模块电流采样端usb_i不断检测usba口和c口否接入负载(手机或其他充电负载)，在有负载接入时，对负载进行充电，并启动led指示灯组的4只绿色指示灯指示电量。若电池电量低于10％则usb模块使能端usb_en输出低电平关闭usb模块，停止给负载充电。
23.所述高压驱动3000k色温选择电路
ⅰ‑
1包括电阻五十九r59、电阻六十r60、mos管四m4、mos管五m5，mos管四m4、mos管五m5的栅极均与电阻五十九r59、电阻六十r60的一端连接，电阻五十九r59另一端为高压驱动3000k色温选择端acww并连接至单片机u7第19脚，mos管四m4、mos管五m5的源极均与3000k色温发光电路
ⅴ
的负极连接，mos管四m4、mos管五m5的漏极、电阻六十r60另一端均接地。
24.所述高压驱动5000k色温选择电路
ⅰ‑
2包括电阻七十五r75、电阻五十六r56、mos管六m6、mos管七m7，mos管六m6、mos管七m7的栅极均与电阻七十五r75、电阻五十六r56的一端连接，电阻七十五r75另一端为高压驱动5000k色温选择端accw并连接至单片机u7第11脚，mos管六m6、mos管七m7的源极均与5000k色温发光电路ⅵ的负极连接，mos管六m6、mos管七m7的漏极、电阻五十六r56另一端均接地。
25.所述电池驱动3000k色温选择电路
ⅲ‑
1包括电阻五十四r54、电阻五十五r55、mos管八m8，mos管八m8的栅极与电阻五十四r54、电阻五十五r55的一端连接，电阻五十四r54另一端为电池驱动3000k色温选择端batww并连接至单片机u7第20脚，mos管八m8的源极与3000k色温发光电路
ⅴ
的负极连接，mos管八m8的漏极、电阻五十五r55另一端均接地。
26.所述电池驱动5000k色温选择电路
ⅲ‑
2包括电阻五十二r52、电阻五十三r53、mos管九m9，mos管九m9的栅极与电阻五十二r52、电阻五十三r53的一端连接，电阻五十二r52另一端为电池驱动5000k色温选择端batcw并连接至单片机u7第10脚，mos管九m9的源极与5000k色温发光电路ⅵ的负极连接，mos管九m9的漏极、电阻五十三r53另一端均接地。
27.本技术电池充电部分包括(p沟道)mos管十三m13、mos管三m3、电阻四十九r49、电阻五十r50、电阻七十三r73、电阻七十九r79、电阻八十r80、三极管三q3、保险丝f2、电池bat，高压隔离驱动部分产生的18伏电源18v1a正端连接mos管十三m13第3脚源极；mos管十三m13第2脚漏极连接mos管三m3第2脚漏极、电阻五十r50一端；mos管十三m13第1脚栅极连接电阻五十r50另一端、mos管三m3第1脚栅极、电阻四十九r49一端；电阻四十九r49另一端连接三极管三q3集电极；三极管三q3基极连接电阻七十三r73一端；电阻七十三r73另一端连接充电使能端c_en；mos管三m3第3脚源极连接电池输出b 、保险丝f2一端、电阻八十r80一端；电阻八十r80另一端连接电阻七十九r79一端并为电池电量检测端b_v连接至单片机u7的电池电量检测脚(第2脚)；电池正极连接保险丝f2另一端；三极管三q3发射极、电阻七十九r79另一端、电池负极接地。
28.高压隔离驱动产生一路检测信号连接至系统供电部分的电解电容六e6正极、电阻七十二r72一端；电阻七十二r72另一端连接电阻七十四r74一端、电容二十二c22一端、电阻七十六r76一端；电阻七十六r76另一端连接三极管二q2基极；三极管二q2集电极连接高压连接断开检测端acin_c；电解电容六e6负极、电阻七十四r74另一端、电容二十二c22另一端、三极管二q2发射极接地。
29.工作原理：
30.100～240v市电接入后，产生一个电压信号经电阻七十二r72、电阻七十六r76加到三极管二q2基极，三极管二q2饱和导通，将三极管二q2集电极电平拉到gnd，高压连接断开检测端acin_c检测到信号后，单片机u7认为充电电路18v/1a已经接入，通过低功耗控制端ispclk打开三极管五q5，关闭mos管十mos10，从而关闭电池升压驱动电路ⅲ，再开启高压隔离驱动输出使能端pwm_gy，用高压隔离驱动部分36v电源输出驱动3000k色温发光电路
ⅴ
和/或5000k色温发光电路ⅵ。
31.电池电量检测端b_v不间断地检测电池电压，当电池电量低于设定充满电量(例如设定充满电量为16.8v，则电池电压≥16.8v即认为充满，低于16.8v即认为未满)时，单片机u7给充电使能端c_en输出一个高电平，三极管三q3导通打开mos管十三m13、mos管三m3，18v电源给电池充电，单片机u7通过led指示灯组指示充电进程，当电池电量等于100％时，单片机u7给充电使能端c_en输出低电平，关闭mos管十三m13、mos管三m3,切断电池充电回路，电池充电完成。
32.表1、充电指示，单片机u7控制led指示灯组按以下规律点亮：
33.电池电压(充电)led1led2led3led4b_v
t
≥16.8v亮亮亮亮16.4v≤b_v
t
《16.8v亮亮亮1.5hz闪烁15.8v≤b_v
t
《16.4v亮亮1.5hz闪烁灭15.0v≤b_v
t
《15.8v亮1.5hz闪烁灭灭b_v
t
《15.0v1.5hz闪烁灭灭灭
34.表2、放电指示：
35.usb模块ⅳ对外放电(手机充电)或者市电断开后通过电池升压驱动发光电路(由3000k色温发光电路
ⅴ
、5000k色温发光电路ⅵ组成)，控制电路ⅱ(也称mcu)实时检测电池电压v
bat
并按以下规律指示：(关机状态且市电断开时，单片机进入休眠状态，led1～led4全部熄灭)
[0036][0037]
本实施例中，所述单片机u7为ft61f0a5,所述电池bat(正极b )为14.8v4000毫安三元锂电池。
[0038]
现举例说明本实施例的操作过程:
[0039]
系统供电部分稳压产生 3.3v给单片机u7供电，led指示灯组全亮1秒提示系统开启工作。按键无动作、高压断开、usb无负载的情况下，单片机进入睡眠低功耗状态(微安级功耗)，断开所有开关。睡眠状态下，按键动作、高压接入、usb负载插入任何一个都能将单片机唤醒进入工作状态。
[0040]
当市电接入工作灯后，单片机通过高压连接断开检测端acin_c检测到市电高压接入，无论灯处在什么状态，关闭电池升压驱动电路ⅲ，关断batww/batcw，检测电池电量并控制电池充电部分通断，led指示灯组的指示灯按表1规定指示充电状态；此时可以按亮度按键key1(按照关、低亮度开、中亮度开、高亮度开四种开关状态循环)开灯或者按色温按键key2(按照3000k、4000k、5000k三种状态循环，其中4000k色温由3000k、5000k混光形成)调整色温，单片机程序控制accw/acww按照两个按键设定工作状态接通和/或关闭3000k色温发光电路
ⅴ
、5000k色温发光电路ⅵ，高压隔离驱动部分输出调光开关pwm_gy输出pwm波，使led发光电路按设定的流明工作。
[0041]
单片机通过acin_c检测到市电断开后，关闭高压隔离驱动部分(高压隔离驱动输出使能端pwm_gy输出低电平)，关断accw/acww，断开电池充电回路，此时按键开灯或者调整色温，单片机程序控制batww/batcw按照两个按键设定工作状态接通和/或关闭3000k色温发光电路
ⅴ
、5000k色温发光电路ⅵ，电池升压驱动调光端dim输出pwm波使电池升压驱动电路工作，led发光板按设定的流明工作。在电池供电期间，程序启动智能曲线控制，合理利用电池电量。
[0042]
智能放电曲线原理：
[0043]
人眼亮度感觉的增量并不是直接与亮度(流明)成正比关系，而是与亮度的对数成正比，这与人耳的听觉规律很相似，人耳对声音感觉的增量也是与响度的对数成正比。它们都是长期生态演变的成果，使人眼形成对光强弱变化的适应性。
[0044]
电池供电时，由于电池固定容量，单片机不断检测电池电压v
bat
，根据电池电压v
bat
值大小，以对数规律下调发光亮度，使人眼察觉不到光源的显著变化，延长电池放电时间，从而达到延长灯具工作时间的目的。具体参数设计公式如下：
[0045]
λ
t1-λ
t2
＝k*log(v
bat_t1-v
bat_t2
)
[0046]
其中：λ
t1
是t1时刻对应电池电压v
bat_t1
的电池升压驱动调光端dim的信号占空比，单位是％；λ
t2
是t2时刻对应电池电压v
bat_t2
的电池升压驱动调光端dim的信号占空比，单位是％；k是系数。
[0047]
无论何时，电池电量足够的前提下，usb模块都输出5v/2a。
[0048]
1：ac100～240v市电高压隔离led恒流驱动(ac/dc降压)和低压电池led恒流驱动(dc/dc升压)能够无冲突相互对接工作；
[0049]
2：在室内时，高压供电led恒流明工作，同时给电池充电，边工作边充电，互不影响。而普通电池工作灯充电与亮灯互相影响，充电时间漫长或者无法边充边工作；
[0050]
3：室外环境下或无市电供电场所，由电池供电驱动led恒流明工作，采用智能曲线供电，极大地延长了工作时间。
[0051]
上述的执行过程中，所需的过程可通过预设的程序来实现，该程序为现有技术，本实施例不予详述。各电子元件的参数和型号仅为本实施例的一种优选，但不仅此一种优选。其中u1采用sy5072，u2采用sy5882fac/so8，u3采用cr5629s，u6采用hi6000b，u8采用ht7533-1，u9采用jw5033，单片机中ispdat端接tx1端，ispclk端接rx1端。
[0052]
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本技术所作的举例说明。
[0053]
本技术所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本技术说明书的内容或者超越本权利要求书所
定义的范围，均应属于本技术的保护范围。