CN101882879A - 恒流源转恒压源电路及使用该电路的灯具 - Google Patents
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Abstract
一种恒流源转恒压源电路，包括：与交流电流源电连接的开关电路模块，用于将所述开关电路模块输出的交流电转换成直流电、并为后级负载提供直流电的整流滤波模块，用于根据所述整流滤波模块的输出电压变化状态输出控制信号控制所述开关电路模块导通或断开的比较器迟滞模块，以及为所述比较器迟滞模块提供参考电压的供电模块；上述恒流源转恒压源电路中，采用比较器迟滞模块检测电路中输出给负载的输出电压，并根据检测结果控制开关电路模块连通或断开交流恒流源和整流滤波模块之间的通路以调整输出到负载端的能量，以将交流恒流源转换为恒压源提供给后级负载。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种转换电路，特别是涉及一种恒流源转恒压源电路。
【背景技术】
在某些特定的场合，如负载连接及隔离驱动的情况需要恒流源，但是对于后级负载有些确需要恒压源供电工作，而且采用恒压源供电也便于信号的处理。特别针对负载为LED的情况，某些LED的驱动电路中既需要有恒流源的供电，后级负载又需要有恒压源的供电。这样就需要一种能将输入的恒流源转换为恒压源的电路，以备后级负载使用。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种恒流源转恒压源电路。
一种恒流源转恒压源电路，其特征在于，包括：与交流电流源电连接的开关电路模块，用于将所述开关电路模块输出的交流电转换成直流电、并为后级负载提供直流电的整流滤波模块，用于根据所述整流滤波模块的输出电压变化状态输出控制信号控制所述开关电路模块导通或断开的比较器迟滞模块，以及为所述比较器迟滞模块提供参考电压的供电模块。
在优选的实施例中，所述开关电路模块包括起开关作用的双向可控硅Q1、光电耦合器U1以及限流电路；所述双向可控硅Q1的两极分别并联连接在所述交流电流源的两个电极上，其触发端与所述光电耦合器U1的信号输出使能端电连接；所述光电耦合器U1的信号输入使能端通过所述限流电路电连接在所述交流电流源的一个电极上；所述光电耦合器U1的阴极与所述比较器迟滞模块的控制信号输出端电连接，其阳极与所述交流电流源的一个电极电连接。
在优选的实施例中，所述限流电路由限流电阻R1和R2并联组成。
在优选的实施例中，所述比较器迟滞模块包括比较器U2A以及起电流放大作用的三极管Q2；所述比较器U2A电压输出脚与所述三极管Q2的基极电连接，其电压输出脚与电压输入脚之间串联连接一正反馈电路；所述比较器U2A电压输入脚通过过压检测电路接地，所述比较器U2A电压输入脚还通过一分压电阻R3与所述整流滤波模块的输出电压电连接；所述比较器U2A电压参考脚与所述供电模块电连接，其连接点通过滤波电容C60接地；所述三极管Q2的发射极通过一限流电阻R15与其基极电连接，且在所述限流电阻R15两端并联连接一滤波滤波电容C12；所述三极管Q2的发射极接地，集电极与所述光电耦合器U1的阴极电连接，其基极还通过一稳压二极管D2与所述整流滤波模块的输出电压电连接。
在优选的实施例中，所述正反馈电路包括电压采样电阻R12，二极管D4和电流采样电阻R13；所述二极管D4的阳极通过所述电压采样电阻R12与所述比较器U2A电压输出脚电连接，其阴极与所述比较器U2A电压输入脚电连接；所述二极管D4的阳极与所述电压采样电阻R12的连接点通过电流采样电阻R13接地。
在优选的实施例中，所述过压检测电路包括分压电路和滤波电路；由所述分压电路分压电阻R9和R33并联组成；所述滤波电路由滤波电容C9和C11并联组成。
在优选的实施例中，所述供电模块包括恒流芯片U4和电压基准源U5，其电源输入脚通过滤波电路接地，通过分压电路与一二极管D3的阴极连接，所述二极管D3的阳极与一电流互感器T1的初级线圈的一端连接，该电流互感器T1的初级线圈的另一端接地；所述电流互感器T1的次级线圈的两端串联连接在所述交流电流源的一个电极；所述恒流芯片U4的电源输出脚通过限流电阻R14与所述电压基准源U5的阴极电连接；所述电压基准源U5的阳极接地；所述电压基准源U5的控制极与其阴极电连接，且连接点与所述比较器U2A电压参考脚电连接；在所述电压基准源U5的阳极与阴极之间连接有并联连接的滤波电容C8和C32；所述恒流芯片U4的地脚接地。
在优选的实施例中，所述分压电路由分压电阻R10和R11并联组成；所述滤波电路由滤波电容C7和C31并联组成。
在优选的实施例中，所述整流滤波模块包括整流桥及和由电感及电容组成的π型滤波器及设置在π型滤波器上的电容两端的电容放电电阻。
一种灯具，包括权利要求1至9中任意一项所述的恒流源转恒压源电路。
上述恒流源转恒压源电路及使用该电路的灯具，采用比较器迟滞模块检测电路中输出给负载的输出电压，并根据检测结果控制开关电路模块连通或断开交流恒流源和整流滤波模块之间的通路以调整输出到负载端的能量，以将交流恒流源转换为恒压源提供给后级负载。
【附图说明】
图1为本发明一实施例的恒流源转恒压源电路的方框图；
图2为本发明一实施例的开关电路模块及整流滤波模块的具体电路图；
图3为本发明一实施例的比较器迟滞模块与过压检测模块及部分开关电路模块的具体电路图；
图4本发明一实施例的供电模块的具体电路图；
图5本发明另一施例的恒流源转恒压源电路的方框图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明一实施例的恒流源转恒压源电路进行具体说明。
如图1所示，本发明一实施例的恒流源转恒压源电路包括与交流恒流源600电连接的开关电路模块100、与开关电路模块100连接的整流滤波模块200、及与开关电路模块100电连接的比较器迟滞模块300、及与比较器迟滞模块300连接并为比较器迟滞模块300提供参考电压的供电模块400。整流滤波模块200将开关电路模块100输出的交流电转换成直流电、并为后级负载提供直流电。比较器迟滞模块300根据整流滤波模块200的输出电压变化状态输出控制信号控制开关电路模块100导通或断开。
开关电路模块100与整流滤波模块200依次设置在交流恒流源600输出的主电流通路上。
如图2所示，开关电路模块100通过连接器CN1的端子2与交流恒流源600相连。整流滤波模块200在开关电路模块100没有断开整流滤波模块200与交流恒流源600之间的连接时，将交流恒流源600的交流电流转换为直流电压。整流滤波模块200包括整流桥D1、由电感及电容组成的π型滤波器、及设置在π型滤波器上的电容两端的电容放电电阻。
π型滤波器包括电感L1、电感L2、滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3。电容放电电阻包括相互并联连接的电阻R5、电阻R27及电阻R28。
整流桥D1的输入端1接入到连接器CN1的端子2，整流桥D1的输入端3接入到连接器CN1的端子1。整流桥D1的一个输出端4接地，另一个输出端2依次接入电感L1、电感L2并通过电感L2接连接器CN2的直流电压输出端Vout。滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3、与电阻R5、电阻R27及电阻R28并联后接入电感L1、电感L2的公共端和地之间。
如图3所示，比较器迟滞模块300根据整流滤波模块200的输出电压变化状态输出控制信号控制开关电路模块100导通或断开。
本实施例的具体为比较器迟滞模块300将整流滤波模块200的输出电压与参考电压比较、并根据比较结果控制开关电路模块100连通交流恒流源600与整流滤波模块200。
比较器迟滞模块300是控制输出电压波动的关键部分。如图3所示，比较器迟滞模块300包括比较器U2A以及起电流放大作用的三极管Q2。
比较器U2A电压输出脚与三极管Q2的基极电连接，其电压输出脚与电压输入脚之间串联连接一正反馈电路。
正反馈电路包括电压采样电阻R12，二极管D4和电流采样电阻R13。二极管D4的阳极通过电压采样电阻R12与比较器U2A电压输出脚电连接，其阴极与比较器U2A电压输入脚电连接，二极管D4的阳极与电压采样电阻R12的连接点通过电流采样电阻R13接地。
比较器U2A电压输入脚3通过过压检测电路接地。过压检测电路包括分压电路和滤波电路。分压电路分压包括并联连接的电阻R9和R33。滤波电路包括并联连接的滤波电容C9和C11。
比较器U2A电压输入脚3还通过一分压电阻R3与整流滤波模块200的输出电压电连接。比较器U2A电压参考脚2与供电模块400电连接，其连接点通过滤波电容C60接地。
比较器U2A的电源脚8接入到供电模块400的供电电源IC VCC，供电电源IC VCC还通过滤波滤波电容C36接地。比较器U2A的接地脚4接地。
三极管Q2的发射极通过一限流电阻R15与其基极电连接，且在限流电阻R15两端并联连接一滤波滤波电容C12。三极管Q2的发射极接地，集电极与光电耦合器U1的阴极电连接，其基极通过一稳压二极管D2与整流滤波模块200的输出电压电连接。
如图2和图3所示，开关电路模块100包括起开关作用的双向可控硅Q1、光电耦合器U1以及限流电路。限流电路包括并联连接的限流电阻R1和R2。
双向可控硅Q1的两极分别并联连接在交流电流源200的两个电极上，其触发端与光电耦合器U1的信号输出使能端电连接。光电耦合器U1的信号输入使能端通过限流电路电连接接入到交流电流源的一个电极上。光电耦合器U1的阴极与比较器迟滞模块300的控制信号输出端电连接，光电耦合器U1的阳极与交流电流源200的一个电极电连接。
上述恒流源转恒电压源电路的工作过程是：启动时，交流恒流源600和整流滤波模块200之间的通路连通，交流恒流源600输出的电流经过整流桥D1整流后对负载及滤波电容C9及C11充电，起迟滞作用。当经整流滤波模块200整理滤波后的输出电压经过比较器U2A检测高于基准电压时，比较器U2A翻转输出高电平，驱动三极管Q2导通，从而光电耦合器U1导通，光电耦合器U1驱动双向可控硅Q1导通，交流恒流源600的输出电流停止向负载供电，负载端电压下降。同时比较器U2A输出高电平后，正反馈到电压反馈端，当负载端电压下降到参考电压时，比较器U2A再次翻转，输出低电平，三极管Q2关闭，光电耦合器U1关闭，双向可控硅Q1关闭，交流恒流源600的输出电流重复向负载供电，如此反复，输出电压维持在一个范围内。通过调整比较器迟滞模块300，可以调节输出电压波动的大小。
如图4及图5所示，供电模块400包括与比较器U2A连接并为比较器U2A供电的恒流芯片U4及与恒流芯片U4连接并为比较器U2A提供参考电压的电压基准源U5。本实施例中，恒流芯片U4同时为比较器U2A及光电耦合器U1供电。
恒流芯片U4的电源输入脚通过滤波电路接地。滤波电路包括并联连接的滤波电容C7和C31。恒流芯片U4的电源输入脚另通过分压电路与一二极管D3的阴极连接。分压电路包括并联连接的分压电阻R10和R11。
二极管D3的阳极与一电流互感器T1的初级线圈的一端连接。电流互感器T1的初级线圈的另一端接地。电流互感器T1的次级线圈的两端串联连接在交流电流源200的一个电极上。恒流芯片U4的电源输出脚通过限流电阻R14与电压基准源U5的阴极电连接。恒流芯片U4的地脚接地。
电压基准源U5的阳极接地。电压基准源U5的控制极与其阴极电连接，且电压基准源U5的控制极与阴极的连接点与比较器U2A电压参考脚电连接。电压基准源U5的阳极与阴极之间连接有并联连接滤波电容C8和C32。
在其他实施例中，比较器U2A及光电耦合器U1的供电、参考电压的产生也可以采用电池或恒电源等其他方式。
如图3及图5所示，在优选的实施例中，上述恒流源转恒压源电路还包括过压检测模块500。本实施例的过压检测模块500采用过压检测稳压管D2。过压检测稳压管D2的负极与整流滤波模块200的直流电压输出端Vout连接。过压检测稳压管D2的正极接入到开关电路模块100中的三极管Q2的基极1。
过压检测稳压管D2进行过压监测，当负载开路，输出电压升高，当升到使过压检测稳压管D2导通时，三极管Q2导通，光电耦合器U1使驱动开关管Q1导通，切断交流恒流源600和整流滤波模块200之间的通路，从而交流恒流源600的输出电流停止向负载供电，从而保证输出电压在安全范围内。
本实施例的一种灯具，包括上述的恒流源转恒电压源电路。恒流源转恒压源电路包括与交流恒流源600电连接的开关电路模块100、与开关电路模块100连接的整流滤波模块200、及与开关电路模块100电连接的比较器迟滞模块300、及与比较器迟滞模块300连接并为比较器迟滞模块300提供参考电压的供电模块400。整流滤波模块200将开关电路模块100输出的交流电转换成直流电、并为后级负载提供直流电。比较器迟滞模块300根据整流滤波模块200的输出电压变化状态输出控制信号控制开关电路模块100导通或断开。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种恒流源转恒压源电路，其特征在于，包括：与交流电流源电连接的开关电路模块，用于将所述开关电路模块输出的交流电转换成直流电、并为后级负载提供直流电的整流滤波模块，用于根据所述整流滤波模块的输出电压变化状态输出控制信号控制所述开关电路模块导通或断开的比较器迟滞模块，以及为所述比较器迟滞模块提供参考电压的供电模块。
2.根据权利要求1所述的恒流源转恒压源电路，其特征在于，所述开关电路模块包括起开关作用的双向可控硅Q1、光电耦合器U1以及限流电路；所述双向可控硅Q1的两极分别并联连接在所述交流电流源的两个电极上，其触发端与所述光电耦合器U1的信号输出使能端电连接；所述光电耦合器U1的信号输入使能端通过所述限流电路电连接在所述交流电流源的一个电极上；所述光电耦合器U1的阴极与所述比较器迟滞模块的控制信号输出端电连接，其阳极与所述交流电流源的一个电极电连接。
3.根据权利要求2所述的恒流源转恒压源电路，其特征在于，所述限流电路由限流电阻R1和R2并联组成。
4.根据权利要求2所述的恒流源转恒压源电路，其特征在于，所述比较器迟滞模块包括比较器U2A以及起电流放大作用的三极管Q2；所述比较器U2A电压输出脚与所述三极管Q2的基极电连接，其电压输出脚与电压输入脚之间串联连接一正反馈电路；所述比较器U2A电压输入脚通过过压检测电路接地，所述比较器U2A电压输入脚还通过一分压电阻R3与所述整流滤波模块的输出电压电连接；所述比较器U2A电压参考脚与所述供电模块电连接，其连接点通过滤波电容C60接地；所述三极管Q2的发射极通过一限流电阻R15与其基极电连接，且在所述限流电阻R15两端并联连接一滤波滤波电容C12；所述三极管Q2的发射极接地，集电极与所述光电耦合器U1的阴极电连接，其基极还通过一稳压二极管D2与所述整流滤波模块的输出电压电连接。
5.根据权利要求4所述的恒流源转恒压源电路，其特征在于，所述正反馈电路包括电压采样电阻R12，二极管D4和电流采样电阻R13；所述二极管D4的阳极通过所述电压采样电阻R12与所述比较器U2A电压输出脚电连接，其阴极与所述比较器U2A电压输入脚电连接；所述二极管D4的阳极与所述电压采样电阻R12的连接点通过电流采样电阻R13接地。
6.根据权利要求4所述的恒流源转恒压源电路，其特征在于，所述过压检测电路包括分压电路和滤波电路；由所述分压电路分压电阻R9和R33并联组成；所述滤波电路由滤波电容C9和C11并联组成。
7.根据权利要求4所述的恒流源转恒压源电路，其特征在于，所述供电模块包括恒流芯片U4和电压基准源U5，其电源输入脚通过滤波电路接地，通过分压电路与一二极管D3的阴极连接，所述二极管D3的阳极与一电流互感器T1的初级线圈的一端连接，该电流互感器T1的初级线圈的另一端接地；所述电流互感器T1的次级线圈的两端串联连接在所述交流电流源的一个电极；所述恒流芯片U4的电源输出脚通过限流电阻R14与所述电压基准源U5的阴极电连接；所述电压基准源U5的阳极接地；所述电压基准源U5的控制极与其阴极电连接，且连接点与所述比较器U2A电压参考脚电连接；在所述电压基准源U5的阳极与阴极之间连接有并联连接的滤波电容C8和C32；所述恒流芯片U4的地脚接地。
8.根据权利要求7所述的恒流源转恒压源电路，其特征在于，所述分压电路由分压电阻R10和R11并联组成；所述滤波电路由滤波电容C7和C31并联组成。
9.根据权利要求1所述的恒流源转恒压源电路，其特征在于，所述整流滤波模块包括整流桥及和由电感及电容组成的π型滤波器及设置在π型滤波器上的电容两端的电容放电电阻。
10.一种灯具，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项所述的恒流源转恒压源电路。
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