摘要：本实用新型公开了一种DALI接口与0-10V接口自动识别和转换电路，MCU芯片和灯具控制器电性连接，该转换电路包括PWM转0-10V输出电路、DALI输出电路和开关控制电路；开关控制电路与MCU芯片电性连接；开关控制电路输出端与灯具里电源驱动器的两个引脚（调光接口）电性连接。
关键词：DALI接口；电路；分析
一、引言
DALI（数字式可寻址照明控制接口标准，Digital AddressableLighting Interface）是一套可以用于智能照明的控制协议，包括控制开关、调光、组控调光、状态检测、异常检测等内容。由于智能照明出现，DALI便应运而生，从此，照明节能和光环境应用不仅变为可能，而且变得更方便。USB的应用已经十分普及，本文将USB和DALI结合，实现了对LED照明系统的控制。
二、概述
DALI即数字可寻址照明接口，是目前流行的新一代照明控制协议一种DALI接口与0-10V接口自动识别和转换电路，其特征在于：与MCU芯片和灯具控制器电性连接，该转换电路包括PWM转0-10V输出电路、DALI输出电路和开关控制电路；PWM转0-10V输出电路包括运算放大器和共模电感和电容组成滤波电路，运算放大器的输入端与MCU芯片的PWM端电性连接，运算放大器的输出端与共模电感和电容组成滤波电路的输入端电性连接，共模电感的输出端与开关控制电路第一路输入端电性连接；DALI输出电路包括开关管组，开关管组的输入端与电源电性连接，开关管组的反馈信号输入/输出端与MCU芯片电性连接，开关管组的输出端与开关控制电路电性连接；开关控制电路与MCU芯片电性连接；开关控制电路输出端与灯具控制器的两个引脚电性连接。
三、技术及内容分析
在智能照明系统或智慧家具照明中，它的控制终端——单灯控制器或节点，除了输入/输出口外，还有一个重要端口——调光端口，目前市场上的有0-10V、DALI、PWM、通用的是0-10V和DALI，现在控制终端通用作法是只有其中一个，要么是0-10V要么是DALI，做的比较好的或考虑比较周全的是两都保留，若两都保留就需要4个脚位，对于ANSI标准的NEMA接口，最多是7个脚位，4P、5P定义为调光控制端口，其它P脚不能用作该用途，这种情况导致：
（1）控制终端的带负控制端口兼容性不好；
（2）ANSI标准的NEMA-7P端口位不够用；
（3）ANSI即将推出新的标准定义端口。
现有技术的缺点是：不能自适应负载（LED驱动器、HID驱动器等）的调光端口，导致不同品牌/不同型号的驱动电源得用不同控制端口的终端。导致原因：PWM、0-10V、DALI都可用于调光端口，但用在驱动电源上没有统一的标准。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种DALI接口与0-10V接口自动识别和转换电路，MCU芯片和灯具控制器电性连接，该转换电路包括PWM转0-10V输出电路、DALI输出电路和开关控制电路；PWM转0-10V输出电路包括运算放大器和共模电感和电容组成滤波电路，运算放大器的输入端与MCU芯片的PWM端电性连接，运算放大器的输出端与共模电感的输入端电性连接，共模电感的输出端与开关控制电路第一路输入端电性连接；所述DALI输出电路包括开关管组，开关管组的输入端与电源电性连接，开关管组的反馈信号输入/输出端与MCU芯片电性连接，开关管组的输出端与开关控制电路电性连接；所述开关控制电路与MCU芯片电性连接；开关控制电路输出端与灯具控制器的两个引脚电性连接。
四、DALI接口电路设计
接口电路是DALI系统设计的难点，主要是要满足DALI协议的电气特性。DALI接口电路包含主机接口电路和从机接口电路。下面以主机采用3.3V供电单片机、从机采用5V供电单片机、DALI总线采用15V供电为例，介绍DALI接口电路的设计。
1.DALI 主机接口电路
DALI主机接口电路包含发射电路和接收电路如图1所示。该电路将主机发出的单片机信号转换为DALI总线信号，并将经从机传送过来的DALI总线信号转换为主机能识别的单片机信号。
发射电路主要由反相器U1A、三极管Q1～Q3组成。其工作过程：主机单片机产生的高电平信号经反相器U1A后得到1个低电平信号，从而使Q2截止、Q1导通，输出DALI高电平；同样地，主机单片机产生的低电平信号经反相器U1A后得到1个高电平信号，从而使Q2导通、Q1截止，输出DALI低电平。Q3由通过R4的电流控制，从机与此相连，电流与通过Q3的一样。当电流超过250mA时，R4的电压使Q3导通，从而使Q1截止，关闭输出接口，这样保证了总线上的最大电流不超过250mA。
接收电路主要包括反相器U1B和电压比较器U2。U2和电阻R6、R7构成1个滞回比较器，用来防止小幅高频噪声对信号接收的影响，提高系统地稳定性和可靠性。当DALI接口收到高电平信号时，首先经滞回比较器转化为低电平，再通过反相器U1B产生高电平信号传送到主机单片机；当DALI接口收到低电平信号时，经滞回比较器转化为高电平，再通过反相器U1B产生低电平信号传送到主机单片机。这样就完成了主机单片机信号与DALI总线信号的电平转换。
2.从机 DALI 接口电路
从机DALI接口电路也包含发射电路和接收电路如图2所示。该电路将DALI总线信号转换为从机能识别的单片机信号，并将从机发出的单片机应答信号转换为DALI总线信号，同时隔离主机从机之间的电路，提高精度，减少干扰。
当从机需要发出应答信号时，从机单片机通过光耦U3控制三极管Q4的导通/截止将指令发送至总线。其中，整流桥D2实现总线信号的无极性转变，电容C2在总线高电平时充电，在总线电平被拉低时为Q4提供工作电源，保证三极管Q4的导通，二极管D3防止C2通过总线放电，电阻R12的作用是限流及防止线路有震荡。当从节点接收指令时，总线信号经光耦U4传送至从机单片机，稳压二极管D4防止U4误动作。
结论
综上所述，主机部分控制终端可以不用区分调光端口类型，产品就一种端口型号，避免了不同客户要做不同类型的产品；从机部分（LED驱动电源或HID驱动电源）兼容更强，可选择性更多，对于已有的灯具项目，可直接安装主机，无需考虑跟从机兼不兼容的问题；对于ANSI-C316.41-2013的NEMA接口，不用担心P脚位不够用的问题，只用4P、5P脚位就可以实现两种功能的端口，多出6P、7P可以定义其它用途。
参考文献：
[1]DALI技术在酒店客房照明控制系统中的应用[J].梁霭明，李军.现代建筑电气.2016（12）
[2]基于RS-485总线技术的DALI照明系统的设计[J].王鹏鹏，刘振兴，邓洁.照明工程学报.2012（01）
[3]基于DALI协议的智能调光主控模块设计[J].张文成，王景存，袁雪萍.计算机与现代化.2011（01）
论文作者:李向荣
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/26
标签：电路论文; 调光论文; 接口论文; 信号论文; 单片机论文; 总线论文; 端口论文; 《基层建设》2019年第11期论文;