CN101754541B - 适用于多路并联led的直流母线电压跟随型控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路，包括一个直流输出电压源，直流输出电压控制电路和负载；所述的直流输出电压源输出端接多路由恒流控制电路和LED灯串联而成的负载，其特征在于所述的直流输出电压控制电路检测出多路负载中LED灯串的电压最高的一路，并将检测出的电压信号转换为恒定的电流信号，该电流信号与LED压降的电压信号成特定的比例特性，然后通过电阻分压后产生输出直流电压的基准信号Vor，传递到电压环的正向输入端作为基准信号，与电压环的另一个输入端即输出电压采样信号Vos比较，并输出控制信号给直流输出电压源，使其调整输出电压Vo。本发明结构简单，适用于各种恒流控制电路。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路。具体的说应该是一种用于多路LED的电流独立控制时，使直流母线电压始终跟随LED最大压降的控制电路。
背景技术
对于LED多路恒流控制驱动器的应用，最常用的方案是：恒压模块+多路并联的带有恒流控制电路的LED灯串。由于每路LED灯串的压降不同，恒流控制电路的常用办法包括线性调整，PWM斩波控制，非隔离DC-DC恒流电路（如BUCK电路）等来控制LED中的电流。为了提高驱动器的整体效率，希望直流电压源输出电压VO尽可能的接近LED的电压VL，从而使每一串LED中恒流控制电路的损耗尽可能小。
当恒流控制电路为线性调整管方式时，一般通过采样线性调整管的压降，使Vo尽可能的低，即：保证具有最高电压降的LED灯串中的线性调整管接近饱和，从而使之损耗最小，同时也保证其它并联LED灯串中线性调整管的损耗也尽可能的小，参照图1。但由于晶体管处于临界饱和时，压降很低，一般只有0.3V左右，因此，采样电路中二极管的压降变化对于饱和电压采样电路和精度影响很大；为了保证有足够的裕量，常温时调整管的压降必须足够高，才能保证高温时仍然线性调整管能够处于临界饱和，然常温时线性调整管的压降越高，其损耗就越大。
如果恒流控制电路采用DC-DC模块，替代线性调整管，则能够提高效率，即使VO与VL压差较大，损耗也较小。若能够使VO接近VL，则DC－DC模块的效率能够更高，磁芯的体积能够更小。
同时，如果采样并控制恒流控制电路两端的压降，则当电路处于PWM调光状态时，恒流控制电路两端的电压处于脉冲状态，其检测电路复杂。
发明内容
本发明针对采样恒流控制电路两端压降的各种弊端，提出一种通用的低成本多路恒流驱动控制电路，通过检测LED的压降来控制直流母线的电压，使之接近压降最高的LED灯串的电压，在LED压差较小时，仍可保证较高的驱动电路效率。
解决上述问题采用的技术方案是：适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路，包括一个直流输出电压源，直流输出电压控制电路和负载；所述的直流输出电压源输出端接多路LED灯串和由恒流控制电路串联而成的负载，其特征在于：所述的直流输出电压控制电路检测出多路负载中LED灯串的电压最高的一路，并将检测出的电压信号转换为恒定的电流信号，该电流信号与LED压降的电压信号成特定的比例特性，然后通过电阻分压后产生输出直流电压的基准信号Vor，传递到电压环的正向输入端作为基准信号，与电压环的另一个输入端即输出电压采样信号Vos比较，并输出控制信号给直流输出电压源，使其调整输出电压Vo。
本发明的适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路，所述的多路负载中LED灯串电压最大值的变化，通过直流输出电压控制电路，转化为电压环的基准的变化，即可调整直流输出电压源的输出电压，使直流输出电压Vo始终与LED灯串电压最高的一路负载电压很接近，从而可以使具有最高电压LED灯串中的恒流控制电路两端的电压值保持恒定且接近于零，使其损耗最小化。
所述的恒流控制电路可以是恒流控制的线性调整管，也可以是开关模式的DC-DC，还可以是PWM控制的开关管。
本发明的有益效果：
1.简化了前级输出电压的控制方式。
2.能够适用于后级LED负载的各种恒流控制电路。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1现有技术之一的电路框图。
图2现有技术之二的电路框图。
图3现有技术之三的电路框图。
图4现有技术之四的电路框图。
图5本发明的一种适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路框图。
图6本发明的应用于线性调整管恒流控制的具体实施例。
图7本发明的应用于PWM开关管恒流控制的具体实施例。
图8本发明的应用于DC-DC模块恒流控制的具体实施例。
具体实施例
参照图1，现有技术一中，采样电流线性调节电路两端电压的最低值，并输出控制信号给电压源，使其调整输出电压。
参照图2，现有技术二中，用数字处理方式实现采样和控制输出电压，这种方式精确、可靠性高，但电路复杂，成本较高。
参照图3，现有技术三中，采样电流调节环两端的电压，并筛选出最小的电压值作为反馈信号和电压基准信号一起输入给电压调节环，然后输出控制信号给主开关管的门极。
参照图4，现有技术四中，采样运放IC的输出电压最高的一路，该电压信号最高的那一路对应的LED压降也最高。
参照图5，本发明的一种适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路框图，所述的直流输出电压源的输入电压Vin，输出电压Vo，所述的直流输出电压控制电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5，电容C，集成运放IC，三极管Q1和Q2，和二极管D1、D2、……Dn，所述的直流输出电压源的输出负端为地，其输出正端接电阻R4的一端，以及PNP型三极管Q1和Q2的发射极，三极管Q1和Q2的基极相连并连接到电阻R3的一端和三极管Q2的集电极，三极管Q1的集电极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电阻R2的一端和集成运放IC的正向输入端，其反向输入端接电阻R4的另一端，以及电容C和电阻R5的一端，集成运放IC的输出端接电容C的另一端，并输出控制信号给直流输出电压源，电阻R5和电阻R2的另一端均接地，电阻R3的另一端接二极管D1，D2，……，Dn的阳极，二极管D1，D2，……Dn的阴极分别接各路LED负载的负端和恒流控制电路的一端，恒流控制电路的另一端接地。
在图5所述的电路中，二极管D1，D2，……，Dn检测出各路负载中LED灯压降最高的一路，并将该信号转换为电阻R3的电流信号，电阻R3上的电流信号与LED压降最高的电压信号成高精度比例特性，通过三极管Q1和Q2的镜像电流作用，转换为电阻R1和电阻R2的电流信号，经电阻R1和电阻R2的分压之后，作为电压环的基准信号Vor输入到集成运放IC的正向输入端，与反向输入端的输出电压采样信号Vos比较，并输出控制信号给直流输出电压源，使其调整输出电压。
参照图6，本发明的应用于线性调整管恒流控制的具体实施例，与图5不同的是，将恒流控制电路具体化为用线性调整管进行恒流控制，所述的N路恒流控制电路均相同，每路恒流控制电路都包括一个MOS管Sr（其中r表示第r路恒流控制电路，1≤r≤n，下同），集成运放ICr，电容Cr，采样电阻Rsr，所述的开关管Sr的漏极接对应的第r路LED负载的负端，其源极接采样电阻Rsr的一端，电容Cr的一端，和集成运放ICr的反向输入端，采样电阻Rsr的另一端接地，集成运放ICr的正向输入端为电流基准信号Ir，其输出端接电容C的另一端和开关管Sr的门极。
参照图7，本发明的应用于PWM开关管恒流控制的具体实施例，与图6不同的是，恒流控制电路为用PWM开关管进行恒流控制，所述的N路恒流控制电路均相同，每路恒流控制电路都包括一个MOS管Sr，集成运放IC1r，比较器IC2r，电容C1r和C2r，电阻R1r，采样电阻Rsr，所述的开关管Sr的漏极接对应的第r路LED负载的负端，其源极接采样电阻Rsr的一端和电阻R1r的一端，电阻R1r的另一端接电容C1r的一端，电容C2r的一端和集成运放IC1r的反向输入端，采样电阻Rsr的另一端和电容C1r的另一端接地，集成运放IC1r的正向输入端为电流基准信号Ir，其输出端接电容C2r的另一端和比较器IC2r的正向输入端，比较器IC2r的反向输入端接三角波信号，其输出端接开关管Sr的门极。
参照图8，本发明的应用于DC-DC模块恒流控制的具体实施例，与图6不同的是，恒流控制电路为用DC-DC模块进行恒流控制，所述的N路恒流控制电路相同均为BUCK电路，每路恒流控制电路都包括一个MOS管Sr，电感Lr，二极管D1r，集成运放IC1r，比较器IC2r，所述的二极管D1r的阴极接直流输出电压源的输出正端，其阳极接电感Lr的一端和开关管Sr的漏极，开关管Sr的源极接地，电感Lr的另一端接对应的第r路LED负载的负端，并同时作为电流采样信号Is的采样端接集成运放IC1r的反向输入端，集成运放IC1r的正向输入端为电流基准信号Ir，其输出端接比较器IC2r的正向输入端，比较器IC2r的反向输入端接三角波信号，比较器IC2r的输出端接开关管Sr的门极。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是发明的保护范围。
Claims (5)
1.适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路，包括一个直流输出电压源，直流输出电压控制电路和负载；所述的直流输出电压源输出端接多路由LED灯串和恒流控制电路串联而成的负载，其特征在于：所述的直流输出电压控制电路检测出多路负载中LED灯串的电压最高的一路，并将检测出的电压信号转换为恒定的电流信号，该电流信号与LED压降的电压信号成特定的比例特性，然后通过电阻分压后产生输出直流电压的基准信号Vor，传递到电压环的正向输入端作为基准信号，与电压环的另一个输入端即输出电压采样信号Vos比较，并输出控制信号给直流输出电压源，使其调整输出电压Vo。
2.如权利要求1所述的适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路，其特征在于所述的直流输出电压控制电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C、集成运放IC、PNP型三极管Q1、PNP型三极管Q2、和与多路负载电路一一对应的多个二极管，所述的直流输出电压源的输出负端为地，其输出正端接电阻R4的一端、以及三极管Q1和三极管Q2的发射极，三极管Q1和三极管Q2的基极相连并连接到电阻R3的一端和三极管Q2的集电极，三极管Q1的集电极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电阻R2的一端和集成运放IC的正向输入端，其反向输入端接电阻R4的另一端、以及电容C和电阻R5的一端，集成运放IC的输出端接电容C的另一端，并输出控制信号给直流输出电压源，电阻R5和电阻R2的另一端均接地，电阻R3的另一端接各二极管的阳极，各二极管的阴极分别接对应各路LED负载的负端和恒流控制电路的一端，恒流控制电路的另一端接地，其中n表示负载的路数。
3.如权利要求1或2所述的适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路，其特征在于每路恒流控制电路都包括开关管Sr、集成运放ICr、电容Cr和采样电阻Rsr，所述的开关管Sr的漏极接对应的第r路LED负载的负端，其源极接采样电阻Rsr的一端，电容Cr的一端，和集成运放ICr的反向输入端，采样电阻Rsr的另一端接地，集成运放ICr的正向输入端为电流基准信号Ir，其输出端接电容C的另一端和开关管Sr的门极，其中：r表示第r路恒流控制电路，r＝1，2，……，n。
4.如权利要求1或2所述的适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路，其特征在于每路恒流控制电路都包括开关管Sr、集成运放IC1r、比较器IC2r、电容C1r、电容C2r、电阻R1r和采样电阻Rsr，所述的开关管Sr的漏极接对应的第r路LED负载的负端，其源极接采样电阻Rsr的一端和电阻R1r的一端，电阻R1r的另一端接电容C1r的一端、电容C2r的一端和集成运放IC1r的反向输入端，采样电阻Rsr的另一端和电容C1r的另一端接地，集成运放IC1r的正向输入端为电流基准信号Ir，其输出端接电容C2r的另一端和比较器IC2r的正向输入端，比较器IC2r的反向输入端接三角波信号，其输出端接开关管Sr的门极，其中：r表示第r路恒流控制电路，r＝1，2，……，n。
5.如权利要求1或2所述的适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路，其特征在于每路恒流控制电路都包括一个开关管Sr、电感Lr、二极管D1r、集成运放IC1r和比较器IC2r，所述的二极管D1r的阴极接直流输出电压源的输出正端，其阳极接电感Lr的一端和开关管Sr的漏极，开关管Sr的源极接地，电感Lr的另一端接对应的第r路LED负载的负端，并同时作为电流采样信号Is的采样端接集成运放IC1r的反向输入端，集成运放IC1r的正向输入端为电流基准信号Ir，其输出端接比较器IC2r的正向输入端，比较器IC2r的反向输入端接三角波信号，比较器IC2r的输出端接开关管Sr的门极，其中：r表示第r路恒流控制电路，r＝1，2，……，n。
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