后备式储能系统呼吸灯控制电路的制作方法

1.本实用新型涉及一种呼吸灯控制电路，尤其适用于后备式储能系统，属于呼吸灯技术领域。


背景技术：

2.后备式储能系统，也叫便携式电源系统或便携式储能系统，是一种当代热门设备，深受国内外人群的喜爱，常被使用于旅游、应急等场景。如图1所示，后备式储能系统一般包括交流输出模块、直流输出模块、储能模块、mcu模块、交流开关按钮及指示灯模块、直流开关按钮及指示灯模块，以及其他模块。该设备配置有交流总开关和直流总开关，直流总开关用于控制直流输出的状态，交流总开关用于控制交流输出的状态。并且，交流开关按钮及指示灯模块和直流开关按钮指示灯模块都包含带led灯的按钮，直流输出模块和交流输出模块受到上述按钮开关的控制。
3.目前，为了提供给顾客更好的使用体检，一般在电源产品处于直流或者交流输出使用状态时，采用蜂鸣器、屏幕显示和led灯指示的方式告知顾客电源产品所处的状态。而为了使得led灯的光照更加柔和，一般采用呼吸灯。所谓呼吸灯，是光源在微电脑的控制之下，依据类似呼吸的频率，从暗到亮、从亮到暗缓慢循环的动态背景灯光效果。由于呼吸灯能产生这种动态酷炫的灯光效果，已经越来越多的应用于各种带背光或指示灯的用户终端产品中。但是，现有技术一般是通过mcu模块的pwm口去控制呼吸灯的强弱，或者使用专用的呼吸灯驱动芯片，这样一来，不仅需要使用mcu模块的引脚资源，而且电路复杂、成本高。
4.由此可见，亟待研发设计出一种适用于后备式储能系统的呼吸灯控制电路。


技术实现要素：

5.针对上述现存的技术问题，本实用新型提供一种后备式储能系统呼吸灯控制电路，以实现不占用微控制器的资源，只使用纯模拟方式搭建指示呼吸灯电路的目的。
6.为实现上述目的，本实用新型提供后备式储能系统呼吸灯控制电路，包括采样模块，受控开关，震荡模块和led模块；
7.所述的采样模块的输入端连接直流输出模块，其输出端连接受控开关的控制端；用于采集后备式储能系统直流输出模块的电压；
8.所述的受控开关的输入端连接震荡模块，其输出端接地；用于控制采样模块与震荡模块的通断；
9.所述的震荡模块连接led模块；用于在直流输出电压建立时，将其转换成方波电压信号；
10.所述的led模块用于将震荡模块输出的方波电压信号转换成三角波电压信号，并驱动发光二极管上实现呼吸灯的效果。
11.进一步，所述的采样模块包括电阻r1和电阻r2；直流输出模块输出端v1经电阻r1、r2连接gnd端，电阻r1、r2的公共端连接受控开关的控制端。
12.进一步，受控开关采用mos管或三极管。
13.更进一步，所述的受控开关为nmos管q1；所述的nmos管q1的栅极为受控开关的控制端，其漏极为受控开关的输入端，其源极为受控开关的输出端。
14.进一步，所述的震荡模块包括三极管q2、q3，电容c1、c2，以及电阻r3、r4、r5、r6；
15.电源模块vcc端经电阻r3连接三极管q3的集电极；电源模块vcc端经电阻r5、电容c2连接三极管q3的集电极；三极管q3的基极连接电阻r6、电容c1的公共端；三极管q3的发射极连接受控开关的输入端；
16.电源模块vcc端经电阻r6、电容c1连接三极管q2的集电极；电源模块vcc端经电阻r4连接三极管q2的集电极；三极管q2的基极连接电阻r5、电容c2的公共端；三极管q2的发射极连接受控开关的输入端。
17.进一步，所述的led模块包括运算放大器u1、运算放大器u2，发光二极管d4，电容c3，电阻r9、r12、r13、r15；
18.运算放大器u1的同相输入端连接电阻r4连接vcc端的一端，反相输入端连接电阻r4连接电容c1的一端，且反相输入端连接输出端，正电源端连接vcc端，负电源端接地，输出端经电阻r15、r9接地；
19.电阻r15、r9的公共端连接运算放大器u2的同相输入端，且电容c3的两端连接电阻r9的两端；运算放大器u2的反相输入端接地，且反相输入端经电阻r13连接输出端，输出端连接发光二极管d4的阴极，发光二极管d4的阳极经电阻r12连接gnd端。
20.更进一步，所述的运算放大器u1的同相输入端经电阻r16连接电阻r4连接vcc端的一端。
21.更进一步，所述的运算放大器u1的反相输入端经电阻r17连接电阻r4连接电容c1的一端。
22.更进一步，所述的运算放大器u2的同相输入端经电阻r10连接电阻r15、r9的公共端。
23.更进一步，所述的运算放大器u2的反相输入端经电阻r14接地。
24.综上，由于震荡模块的电容c1、c2处在不断循环的充、放电状态中，电阻r3和电阻r4两端的电压形成方波，led模块采集电阻r4两端的电压，并经过运算放大器u1、运算放大器u2转换成电源电压，驱动发光二极管跟随电压波形的变化，实现由亮到暗，再由暗到亮的变化，从而达到呼吸灯的效果。
25.相比现有技术，本实用新型具有如下技术优势：
26.1、使用纯模拟的方式搭建指示呼吸灯的电路，不需要外部信号控制，不占用mcu的资源，降低了制造成本。
27.2、开启直流功能，呼吸灯就会跟着闪烁，以告知顾客电源产品所处的状态，提升了用户的体验感。
28.3、呼吸灯能够缓慢的熄灭和点亮，使顾客感觉从容舒缓，提高了使用的舒适度。
附图说明
29.图1为现有技术中后备式储能系统的电原理框图；
30.图2为本实用新型的电原理框图；
31.图3为本实用新型的电路图；
32.图4为本实用新型震荡模块中电阻r3、r4两端的电压波形图；
33.图5为本实用新型工作时运算放大器ui、u2输出的电压波形图。
具体实施方式
34.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
35.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
36.如图2、3所示，本实用新型包括采样模块，受控开关，震荡模块和led模块。直流输出模块的输出端v1连接采样模块的输入端，采样模块的输出端连接受控开关的控制端，受控开关的输出端接地，输入端连接震荡模块，震荡模块连接led模块。
37.其中，采样模块的主要功能是采集后备式储能系统直流输出模块的电压；只有直流输出电压存在时，状态指示灯才开始工作。
38.受控开关的主要功能是控制直流输出电压向震荡模块的通断；可以采用mos管或三极管。
39.震荡模块的主要功能是当直流输出存在时，将其转换成方波电压信号，并输送至led模块。
40.led模块的主要功能是将震荡模块输出的方电压信号转换成三角波，并驱动发光二极管上实现呼吸灯的效果。
41.本实用新型的工作流程如下：当后备式储能系统按一下开关按钮后，相应模块开始有电压输出。直流输出模块通过输出端v1向采样模块输出电压，当输出端v1有直流输出电压输出时，则呼吸灯会一直工作。当直流输出模块关闭时，直流输出电压不存在，则呼吸灯停止工作。
42.如图3所示，受控开关采用nmos管q1，采样模块包括电阻r1、r2；其中：直流输出模块通过输出端v1经电阻r2、r1连接gnd端，电阻r2、r1的公共端连接震荡模块中nmos管q1的栅极。
43.上述电路中，通过电阻r1和r2对输出端v1的输出电压进行分压，并采集电阻r1的对地电压，则电阻r1两端的电压的计算公式如下：
[0044][0045]
上述电路的运行过程如下：输出端v1的输出电压一般为13v，当电阻r1上的分压达到nmos管q1的开启电压时，nmos管q1就会导通，使得震荡模块可以开始工作。若mos管q1无法达到导通状态，震荡模块也就无法开始工作。
[0046]
此外，受控开关除了采用nmos管q1，也可以采用三级管或者其他开关器件。
[0047]
如图3所示，震荡模块包括三极管q2、q3，电容c1、c2，以及电阻r3、r4、r5、r6。电源模块vcc端经电阻r3连接三极管q3的集电极；电源模块vcc端经电阻r5、电容c2连接三极管
q3的集电极；三极管q3的基极连接电阻r6、电容c1的公共端；三极管q3的发射极连接受控开关的输入端。电源模块vcc端经电阻r6、电容c1连接三极管q2的集电极；电源模块vcc端经电阻r4连接三极管q2的集电极；三极管q2的基极连接电阻r5、电容c2的公共端；三极管q2的发射极连接受控开关的输入端。电阻r3和电阻r4为限流电阻。
[0048]
上述电路利用电容充放电的特性让三极管导通或截止，具体电路原理分析如下：
[0049]
当三极管q2被导通时，电容c1连接三极管q2集电极这端的电位被拉低，此时，电阻r6、电容c1和三极管q2形成回路，电容c1开始充电。
[0050]
当电容c1充电时，电容c1连接电阻r6一端的电压逐渐上升，当该电压上升到一定值时，三极管q3导通，电阻r5、电容c2和三极管q3形成通路。在三极管q3导通前，电容c2连接电阻r5这端的对地电压为三极管pn节的导通电压，电容c2连接电阻r3这端的对地电压为电源模块vcc端的电压，此时电容c2两端的电压差为vcc端电压减去pn节的电压。
[0051]
当三极管q3导通时，电容c2连接电阻r3这端的电位被拉成0点位，进而使得电容c2连接电阻r5这端的电压被拉成了负电压，三极管q2截至，电容c1连接三极管q2这端的电位被拉到vcc端的电位，电容c1连接电阻r6这端的对地电压为pn节电压。
[0052]
如图4所示，电阻r3和电阻r4两端的电压形成方波。并且，可以通过修改电容c1、c2的容值来改变频率，且容值越大，频率越小。
[0053]
如图3所示，led模块包括运算放大器u1、运算放大器u2，发光二极管d4，电阻r9、r10、r12-r17。运算放大器u1的同相输入端经电阻r16连接电阻r4的一端，反相输入端电阻r17连接电阻r4的另一端，且反相输入端连接输出端，正电源端连接vcc端，负电源端接地，输出端经电阻r15、r9接地。电阻r15、r9的公共端经电阻r10连接运算放大器u2的同相输入端，且电容c3的两端连接电阻r9的两端，运算放大器u2的反相输入端经电阻r14接地，且反相输入端经电阻r13连接输出端，输出端连接发光二极管d4的阴极，发光二极管d4的阳极经电阻r12连接gnd端。
[0054]
上述电路中，首先，利用运算放大器u1采集电阻r4上的电流，利用电阻r9采集电流的变化，并利用电容c3对采集的电压进行滤波，从而转换成驱动信号。然后，该驱动信号通过运算放大器u2输出为三角波电源信号，并驱动发光二极管d2实现led呼吸灯功能。且电阻r12为发光二极管d2的限流电阻，保证发光二极管d2的正常发光。
[0055]
本实用新型工作时，设置直流输出模块输出端v1的电压为13v，电阻r1为10k，电阻r2为10k，c1为100uf，电容c2为100uf，电阻r15为4.5k，电阻r9为30k，c3为90uf，r13为9k，r14为30k。首先，当直流输出电压建立时，三极管q1将会导通，震荡模块开始工作。其次，三极管q3、q2和电阻r5、r6对电容c2、c1进行充放电。接着，led模块使用运算放大器u1组成的跟随器采集电阻r4两端的电压，并利用电阻r15、r9对运算放大器u1的输出电压进行分压后输入运算放大器u2，且电阻r13和运算放大器u2组成负反馈来放大电容c3上的电压。最后，如图5所示，运算放大器u2将运算放大器u1输出的方波电压信号转换成三角波电压信号，发光二极管d2跟随该波形信号发生亮暗变化，实现呼吸灯效果。
[0056]
并且，运算放大器u2输出电压vo的计算公式如下，其中v+为同相输入端电压：
[0057][0058]
可见，通过调整电阻r13、r14的阻值比例能够调整运算放大器u2输出电压的大小，
r13/r14的比值越大，运算放大器u2输出电压的幅度就越大。
[0059]
综上，本实用新型发光二极管能够跟随方波电压的变化，实现由亮到暗，再由暗到亮的变化，从而达到呼吸灯的效果。可广泛被用于数码产品，电脑，音响，汽车等各个领域，起到很好的视觉装饰和提醒指示效果。并且，整个电路主要采用模拟电路实现，设计巧妙、制作方便、成本低，适合于工厂批量开发。
[0060]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0061]
以上该实施例仅表达了本技术的几种实施方式，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，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。