專利名稱：基于電力載波通信的智能led電源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及LED產品電源，具體涉及一種利用電力載波來遠程控制的LED電源。
背景技術：
隨著智能系統(tǒng)這個話題的興起，也給電力載波技術的發(fā)展帶來了一個新的舞臺。 在目前的智能系統(tǒng)中，以PC機為核心的智能系統(tǒng)是最受人熱捧的。該系統(tǒng)的觀念就是，隨 著電腦的普及，可以將所有電器需要處理的數據都交給PC機來完成。這樣就需要在電器與 PC機間構建一個數據傳送網絡，現(xiàn)在大家都看好無線，但是在城市這個環(huán)境中，“高樓多”這 一特征嚴重影響著無線傳輸的質量。如果架設專用有線網絡會大大增加成本，這就給無須 重新架線的電力載波通訊帶來了機遇。電力載波通訊即PLC，是英文Power line Communication的簡稱。電力載波是電 力系統(tǒng)特有的通信方式，電力載波通訊是指利用現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數字 信號進行高速傳輸的技術。最大特點是不需要重新架設網絡，只要有電線，就能進行數據傳 遞。但是電力線載波通訊因為有以下缺點，導致PLC主要應用——“電力上網”未能大 規(guī)模應用1、配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，所以電力載波信號只能在一個配電變 壓器區(qū)域范圍內傳送；2、三相電力線間有很大信號損失(10dB_30dB)。通訊距離很近時，不同相間可能會 收到信號。一般電力載波信號只能在單相電力線上傳輸；3、不同信號藕合方式對電力載波信號損失不同，藕合方式有線-地藕合和線_中 線藕合。線-地藕合方式與線-中線藕合方式相比，電力載波信號少損失十幾dB，但線-地 藕合方式不是所有地區(qū)電力系統(tǒng)都適用；4、電力線存在本身固有自的脈沖干擾。目前使用的交流電有50HZ和60HZ，其周期 為20ms和16. 7ms，在每一交流周期中，出現(xiàn)兩次峰值，兩次峰值會帶來兩次脈沖干擾，即電 力線上有固定的100HZ或120HZ脈沖干擾，干擾時間約2ms，因此干擾必須加以處理。有一 種利用波形過0點的短時間內進行數據傳輸的方法，但由于過0點時間短，實際應用與交流 波形同步不好控制，現(xiàn)代通訊數據幀又比較長，所以難以應用；5、電力線對載波信號造成高削減。當電力線上負荷很重時，線路阻抗可達1歐姆 以下，造成對載波信號的高削減。實際應用中，當電力線空載時，點對點載波信號可傳輸到 幾公里。但當電力線上負荷很重時，只能傳輸幾十米。目前的LED電源主要包括以下功能1.整流把市電由交流變換為脈動直流2.主動PFC:通過高頻脈沖開關校正輸入電壓和電流的相位，使整個電源功率因 數提高3.功率變換通過功率變壓器把高電壓的脈沖電流變換為低壓大電流的交流，同時提供高低壓的電氣隔離。4.整流濾波把高頻的交流變換為高頻直流，同時進行濾波成為紋波非常小的直 流電。5.輸出負載LED6.取樣反饋/保護對電源輸出的電流電壓進行檢測，并反饋到前級，以保持額定 的電流對LED進行驅動，同時對電源輸出情況進行監(jiān)控，在出現(xiàn)異常的時候關斷電源的工作。7. PWM控制器接受反饋信號和控制信號，調整脈寬比，完成調整輸出和延時啟動 關斷等功能。但是，還沒有任何一個LED電源利用電力載波系統(tǒng)來完成遠程控制。

發(fā)明內容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的不足，提供一種利用電力載波通信技術來控制的智能 LED電源，使LED照明產品不需要增加其他的附屬設施就能夠實現(xiàn)對LED燈的遠程控制。為解決上述的技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案一種基于電力載波通信的智能LED電源，該智能LED電源包括耦合電路，與市電相連，將市電耦合到電力載波通信模塊，為電力載波模塊提供電 源，電力載波通信模塊通過耦合電路向電網傳送與接收來計算機網絡操作終端的消息；電力載波通信模塊，串接在耦合電路的輸出回路上，接受來自計算機網絡操作終 端的控制軟件的命令，包括燈具的(開關控制、調光控制、狀態(tài)查詢、定時控制、故障報警、 系統(tǒng)檢測等)這些數據可有控制器服務器通過遠程操作進行讀取，采用雙載波通信頻率可 有效避免干擾；此模塊采用了 IS0/IEC14908、EN14908、GB/Z 20177等標準；模塊采用BPSK 的調制方式傳輸信號，通信頻率在C波段的情況下為5. 4Kbps. BPSK技術稱為二進制相移鍵 控調制技術，當工作在C波段時，有兩個載波頻率第一載波頻率為132KHZ，第二載波頻率 為115KHZ。第一載波頻率具有更好的畸變糾正能力和更強大的數據包分析能力和抗噪聲能 力，第二載波頻率比第一載波頻率的誤差校正能力強，這些性能使得電力載波通信模塊可 以糾正電力線信號中多種多樣的干擾，包括脈沖干擾、連續(xù)噪聲干擾、相位畸變等；MCU模塊，串接在電力載波通信模塊的輸出回路上，處理檢測電路提供的數據，并 與電力載波通信模塊進行雙邊通信，將處理的LED燈具的信號(燈具亮度、溫度、電壓、電 流、亮燈時間等)發(fā)送至電力載波通信模塊，電力載波通信模塊再將信號返回至計算機網 絡操作終端，MCU還將處理經由服務器發(fā)送至電力載波通信模塊的命令如(開關燈、亮度調 節(jié)、狀態(tài)查詢等)；檢測電路，與LED燈具相連，為LED燈具提供亮度檢測、溫度檢測、電壓、電流的數 據采集，并將采集的數據返回至電力載波通信模塊；濾波電路，也與市電相連，將市電電流平滑，消除電流雜波和高次諧波；PWM電源，串接在濾波電路的輸出回路上，提供交流到直流的輸出，并帶有脈寬調 制功能，電路帶PFC電路，通過高頻脈沖開關校正輸入電壓和電流的相位，使得PWM電源的 效率與功率因數提高；可調光恒流模塊，串接在PWM電源的輸出回路上，并且同時與MCU模塊相連，為LED燈具提供恒流輸出，同時附帶調光功能。更進一步的技術方案是所述的智能LED電源還包括控制系統(tǒng)電源，該控制系統(tǒng)電源經耦合電路為電力載 波通信模塊及MCU提供工作電流。所述的可調光恒流模塊還附帶過流保護及短路保護功能。所述的電力載波通信模塊采用PL3120芯片及作為電力載波電源的主要通信芯 片，利用此芯片的電力載波通信功能輔助設計外圍電路，使其的干干擾能力加強。適應諧波 比較嚴重情況下的電網。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是1、在LED電源上使用電力載波通信技術進行遠程控制，利用現(xiàn)有的供電線路通 信無需另布線、易施工、成本低。2、有線通信不受天氣和地形影響，保證了系統(tǒng)可靠性。3、可對路燈進行分區(qū)、分線路、分組管理(如半/全夜燈分組)，按工作日、節(jié)假日、 季節(jié)等設定自行開關時間。4、及時遠程操控應對突發(fā)情況如天氣突變和事故災害等。5、特殊場所動態(tài)情景照明及照度調節(jié)，照明人性化。6、定時調光降低能耗，節(jié)能減排，延長燈具壽命。7、路燈故障自動上報，防范“黑燈”隱患，保障點亮率。8、線路電纜防盜報警，保護國家財產及道路安全。9、隨時遠程調整參數設置，方便管理，提高效率。


圖1為本發(fā)明電路原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步闡述。如圖1所示，一種基于電力載波通信的智能LED電源，該智能LED電源包括耦合電路，與市電相連，將市電耦合到電力載波通信模塊，為電力載波模塊提供電 源，電力載波通信模塊通過耦合電路向電網傳送與接收來計算機網絡操作終端的消息；電力載波通信模塊，串接在耦合電路的輸出回路上，接受來自控制計算機網絡操 作終端控制軟件的命令，包括燈具的(開關控制、調光控制、狀態(tài)查詢、定時控制、故障報 警、系統(tǒng)檢測等)這些數據可有控制器服務器通過遠程操作進行讀取，采用雙載波通信頻 率可有效避免干擾；此模塊采用了 IS0/IEC14908、EN14908、GB/Z 20177等標準；模塊采用 BPSK的調制方式傳輸信號，通信頻率在C波段的情況下為5. 4Kbps. BPSK技術稱為二進制相 移鍵控調制技術，當工作在C波段時，有兩個載波頻率第一載波頻率為132KHZ，第二載波 頻率為115KHZ。第一載波頻率具有更好的畸變糾正能力和更強大的數據包分析能力和抗噪 聲能力，第二載波頻率比第一載波頻率的誤差校正能力強，這些性能使得電力載波通信模 塊可以糾正電力線信號中多種多樣的干擾，包括脈沖干擾、連續(xù)噪聲干擾、相位畸變等；我 們可以選擇PL3120\PL3150等電力載波通信芯片作為此模塊的主要芯片。
MCU模塊，串接在電力載波通信模塊的輸出回路上，處理檢測電路提供的數據，并 與電力載波通信模塊進行雙邊通信(通過I2C總線)，將處理的LED燈具的信號(燈具亮 度、溫度、電壓、電流、亮燈時間等)發(fā)送至電力載波通信模塊，電力載波通信模塊再將信號 返回至計算機網絡操作終端，MCU還將處理經由服務器發(fā)送至電力載波通信模塊的命令如 (開關燈、亮度調節(jié)、狀態(tài)查詢等)；本模塊可以使用FAN7328系列芯片來完成相應功能。檢測電路，與LED燈具相連，為LED燈具提供亮度檢測、溫度檢測、電壓、電流的數 據采集，并將采集的數據返回至電力載波通信模塊；濾波電路，也與市電相連，將市電電流平滑，消除電流雜波和高次諧波；PWM電源，串接在濾波電路的輸出回路上，提供交流到直流的輸出，并帶有脈寬調 制功能，電路帶PFC電路，通過高頻脈沖開關校正輸入電壓和電流的相位，使得PWM電源的 效率與功率因數提高；(FAN4800芯片可實現(xiàn))可調光恒流模塊，串接在PWM電源的輸出回路上，并且同時與MCU模塊相連，為LED 燈具提供恒流輸出，同時附帶調光功能?？烧{光恒流模塊還附帶過流保護及短路保護功能。 本模塊可以采LM3421\MBI6602等帶PWM控制的升降壓的IC芯片實現(xiàn)相應功能。LED電源還包括控制系統(tǒng)電源，該控制系統(tǒng)電源經耦合電路為電力載波通信模塊 及MCU提供工作電流。所述的電力載波通信模塊采用PL3120芯片及作為電力載波電源的主要通信芯 片，利用此芯片的電力載波通信功能輔助設計外圍電路(根據芯片廠商給出的參考設計進 行)，使其的干干擾能力加強。適應諧波比較嚴重情況下的電網。通過單片機對可調光模塊進行0% 100%調節(jié)(DIM端輸入)，實現(xiàn)LED亮度調 節(jié)，且根據亮度傳感器進行檢測反饋，看是否實現(xiàn)調光，并提高調光精度。燈的開關有兩種主案一是通過單片機繼電器直接對24V開關電源與輸入電源進 行斷開。二是通過將可調光恒流模塊置為待機狀態(tài)，此時此模塊有45uA的待機電流。前者 優(yōu)點在于斷開后后級電路無功率損耗，但若打開電源進行控制需要時延。后者斷開后有功 率損耗。我們選擇前一種方案。測量供電電壓，電流，功率，功率因數，消耗的電能。單片機對輸出電流電壓進行測量，通過軟件計算，然后將此值通過電力載波傳到 上級控制系統(tǒng)。整流器運行時間及當前溫度當單片機測量有電流輸出時進行計時(軟件實現(xiàn))。溫度傳感器測量溫度。提供燈具損壞的報警信息當單片機在一較長時間(超過調光PWM的周期)檢測到電流值始終為0，且未進行 0%的調光，同時結合亮度傳感器傳回的數值進行結合綜合判斷，得出燈具是否損壞。(可調 光恒流模塊具有短路保護)
權利要求
1.一種基于電力載波通信的智能LED電源，其特征在于該智能LED電源包括 耦合電路，與市電相連，將市電耦合到電力載波通信模塊，為電力載波模塊提供電源，電力載波通信模塊通過耦合電路向電網傳送與接收來計算機網絡操作終端的消息；電力載波通信模塊，串接在耦合電路的輸出回路上，接受來自計算機網絡操作終端的 服務器控制軟件的命令，這些數據可有控制器服務器通過遠程操作進行讀取，與MCU模塊 采用雙邊通信頻率，有效避免干擾；MCU模塊，串接在電力載波通信模塊的輸出回路上，處理檢測電路提供的數據，并與電 力載波通信模塊進行雙邊通信，將處理的LED燈具的信號發(fā)送至電力載波通信模塊，電力 載波通信模塊再將信號返回至計算機網絡操作終端，MCU還要處理經由計算機網絡操作終 端的服務器發(fā)送至電力載波通信模塊的命令；檢測電路，與LED燈具相連，為LED燈具提供亮度檢測、溫度檢測、電壓、電流的數據采 集，并將采集的數據返回至電力載波通信模塊；濾波電路，也與市電相連，將市電電流平滑，消除電流雜波和高次諧波； PWM電源，串接在濾波電路的輸出回路上，提供交流到直流的輸出，并帶有脈寬調制功 能，電路帶PFC電路，通過高頻脈沖開關校正輸入電壓和電流的相位，使得PWM電源的效率 與功率因數提高；可調光恒流模塊，串接在PWM電源的輸出回路上，并且同時與MCU模塊相連，為LED燈 具提供恒流輸出，同時附帶調光功能。
2.根據權利要求1所述的基于電力載波通信的智能LED電源，其特征在于所述的智 能LED電源還包括控制系統(tǒng)電源，該控制系統(tǒng)電源經耦合電路為電力載波通信模塊及MCU 提供工作電流。
3.根據權利要求1所述的基于電力載波通信的智能LED電源，其特征在于所述的可 調光恒流模塊還附帶過流保護及短路保護功能。
4.根據權利要求1所述的基于電力載波通信的智能LED電源，其特征在于所述的電 力載波通信模塊采用PL3120芯片作為電力載波電源模塊的主要通信芯片。
5.根據權利要求1所述的基于電力載波通信的智能LED電源，其特征在于所述的電 力載波通信模塊接受來自計算機網絡操作終端控制軟件的命令包括燈具的開關控制、調光 控制、狀態(tài)查詢、定時控制、故障報警、系統(tǒng)檢測的命令。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于電力載波通信的智能LED電源，該智能LED電源包括耦合電路，電力載波通信模塊，MCU模塊，檢測電路，濾波電路，可調光恒流模塊等，與原來的LED電源相比，增加了電力載波通信模塊并且電力載波通信模塊與MCU模塊進行雙邊通訊。本發(fā)明在LED電源上使用電力載波通信技術進行遠程控制，利用現(xiàn)有的供電線路通信無需另布線、易施工、成本低。有線通信不受天氣和地形影響，保證了系統(tǒng)可靠性。
文檔編號H05B37/03GK102006701SQ201010544398
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權日2010年11月15日
發(fā)明者梁熹, 黃進 申請人:四川華體燈業(yè)有限公司