CN102412745A

CN102412745A - 多路负载驱动电路

Info

Publication number: CN102412745A
Application number: CN2011104386500A
Authority: CN
Inventors: 马丽娟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-19
Filing date: 2011-12-25
Publication date: 2012-04-11

Abstract

本发明的主要目的在于提供降低损耗、降低成本的一种多路负载驱动电路，且可以平衡多路负载的电流，多路负载驱动电路包括：串联支路X、耦合电容、输入电源Vin，还可以包括附加电压Vf。

Description

多路负载驱动电路

技术领域

本发明涉及电流大小相同的多路负载的驱动电路。

背景技术

在很多应用中，需要同时驱动多路负载，并且要求每路负载的电流大小相同，传统的方法是在每路负载中都使用电流调整单元，使每路负载的电流大小是设定值，达到电流相同的目的，例如，为了使多只发光二极管LED同时发光，为达到发光二极管LED特性相同的目的，要求每个发光二极管LED工作电流相等，现有技术需要使用多个电流调整单元，存在损耗大、成本高的缺点，参考图1。

发明内容

连接方式为：串联支路X由n个公知的整流滤波单元，按照所有整流单元可同时正向偏置的原则串联构成，串联支路X具有首端和尾端以及n-1个串联节点，该串联节点依次称为XJ1，XJ2……XJ(n-1)， n为自然数且大于等于3，所有整流单元可同时正向偏置的原则是指在串联支路X的首端和尾端施加正电压或负电压，总有一个电压使串联支路X中的整流部分有正向电压。

耦合电容包括两种连接方式，方式一：至少 n-1只耦合电容一端分别连接上述节点XJ1，XJ2……XJ(n-1)，奇数的节点连接的耦合电容的另一端连接输入电源，偶数的节点连接的的耦合电容的另一端连接多路负载驱动电路的公共线；方式二：至少n-1只耦合电容一端分别连接上述串联节点XJ1，XJ2……XJ(n-1)，偶数的节点连接的的耦合电容的另一端连接输入电源，奇数的节点连接的耦合电容的另一端连接多路负载驱动电路的公共线。

串联支路X的首端和尾端存在三种连接方式，串联支路X的首端可以连接Vin的输出端，可以连接公共线，还可以连接附加电压Vf。串联支路X的尾端可以连接Vin的输出端，可以连接公共线，还可以连接附加电压Vf。

多路负载驱动电路中的所有元器件均可以接入已知的缓冲元件以减少电压和电流冲击，缓冲元件包括磁珠，电感，阻容吸收网络。

在多路负载驱动电路中，输入电源Vin可输出包括直流脉冲、交流脉冲，可以由传统的BOOST, BUCK, BUCK-BOOST, SEPIC, CUK, ZETA电路的可产生脉冲电压的部分输出，还可由传统的Flyback，Forward，Half-Bridge，Full-Bridge电路可产生脉冲电压的部分输出。

附加电压Vf包括已知的任何电压，也可由Vin整流滤波后得到，可与串联支路X串联使用，或者与负载串联使用。

负载：负载包括发光二极管、电阻、可充电电池等使用直流供电的设备；因存在耦合电容，负载短路不会引起输入电源Vin失效，Vin的能量将存储在耦合电容中，可以使用负载短路的方式调整负载的数量。

公知的整流滤波单元包括两个部分：即整流单元和滤波单元，参看图2，整流单元将输入电压整流为波动的直流电，滤波单元将波动的直流电平滑为平稳直流电，驱动负载工作，整流单元与滤波单元为串联关系，根据串联电路的性质，整流单元与滤波单元可以互换位置，此性质在串联支路X中依然存在，整流单元至少由一只二极管构成，滤波单元至少由一只电容构成，本发明简化为图3表示，D1表示整流单元，C1表示滤波单元，因存在耦合电容，滤波单元短路不会引起输入电源Vin失效，Vin的能量将存储在耦合电容中，可以使用滤波单元短路的方式调整负载的数量。

附图说明

图1为传统多路负载驱动电路。

图2为公知的整流滤波单元框图。

图3为一种公知的整流滤波单元。

图4为一种串联支路X。

图5为本发明第一优选实施例电路架构示意图。

图6为本发明第二优选实施例电路架构示意图。

图7为本发明第三优选实施例电路架构示意图。

图8为本发明第四优选实施例电路架构示意图。

图9为本发明第五优选实施例电路架构示意图。

图10为本发明第六优选实施例电路架构示意图。

图11为本发明第七优选实施例电路架构示意图。

图12为本发明第八优选实施例电路架构示意图。

其中附图标记说明如下。

C0-1、C0-2、C0-3、C0-4、C0-5、C0-n多个耦合电容。

C1-1、C1-2、C1-3、C1-4、C1-5、C1-6、C1-n多个滤波单元。

D1-1、D1-2、D1-3、D1-4、D1-5、D1-6、D1-n多个整流单元。

Vin：输入电源。

Vf，Vf1，Vf2，Vf3：附加电压。

Load，Load1……Loadn：多个负载。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是，本发明能够在不同的方案中具有各种变化，其均不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。

请参阅图5，为本发明第一优选实施例的电路架构示意图，如图5所示，此实施例为六路负载驱动电路，此电路包括：输入电源Vin、五只耦合电容、串联支路X，其连接方式为：串联支路X的首端和尾端均连接公共线，串联支路X的串联节点XJ1连接耦合电容C0-1，串联节点XJ2连接耦合电容C0-2，串联节点XJ3连接耦合电容C0-3，串联节点XJ4连接耦合电容C0-4，串联节点XJ5连接耦合电容C0-5，奇数的串联节点的耦合电容C0-1、C0-3、C0-5的另一端连接输入电源Vin的输出端，偶数的串联节点的耦合电容C0-2、C0-4的另一端连接公共线，由上述连接关系可知：每个整流滤波单元与输入电源Vin之间均串联至少一只耦合电容。

图5所示的本发明第一优选实施例的电路架构示意图的工作原理为：当输入电源Vin的输出电压升高时，此升高的电压形成的电流通过C0-1、D1-2、C1-2、C0-2，在C1-2两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load2工作，此升高的电压形成的电流同时通过C0-3、D1-4、C1-4、C0-4，在C1-4两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load4工作，此升高的电压形成的电流同时通过C0-5、D1-6、C1-6回到公共线，在C1-6两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load6工作；当输入电源Vin的输出电压降低时，此降低的电压形成的电流通过D1-1、C1-1、C0-1，在C1-1两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load1工作，此降低的电压形成的电流同时通过C0-2、D1-3、C1-3、C0-3，在C1-3两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load3工作，此降低的电压形成的电流同时通过C0-4、D1-5、C1-5、C0-5，在C1-5两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load5工作，可以看出，负载的能量是通过耦合电容间接提供的，而耦合电容会在负载电流较大时充电到较高的电压，使负载电流减小，耦合电容会在负载电流较小时充电到较低的电压，使负载电流变大，由此平衡多个负载的电流。

请参阅图6，为本发明第二优选实施例的电路架构示意图，如图6所示，此实施例为六路负载驱动电路，此电路包括：输入电源Vin、五只耦合电容、串联支路X，其连接方式为：串联支路X的首端和尾端均连接Vin输出端，串联支路X的串联节点XJ1连接C0-1，串联节点XJ2连接C0-2，串联节点XJ3连接C0-3，串联节点XJ4连接C0-4，串联节点XJ5连接C0-5，奇数的串联节点的耦合电容C0-1、C0-3、C0-5的另一端连接公共线，偶数的串联节点的耦合电容C0-2、C0-4的另一端连接Vin输出端，由上述连接关系可知：每个整流滤波单元与输入电源Vin之间均串联至少一只耦合电容。

图6所示的本发明第二优选实施例的电路架构示意图的工作原理为：当输入电源Vin的输出电压升高时，此升高的电压形成的电流通过D1-1、C1-1、C0-1，在C1-1两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load1工作，此升高的电压形成的电流同时通过C0-2、D1-3、C1-3、C0-3，在C1-3两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load3工作，此升高的电压形成的电流同时通过C0-4、D1-5、C1-5、C0-5回到公共线，在C1-5两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load5工作；当输入电源Vin的输出电压降低时，此降低的电压形成的电流通过C0-1、D1-2、C1-2、C0-2，在C1-2两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load2工作，此降低的电压形成的电流同时通过C0-3、D1-4、C1-4、C0-4，在C1-4两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load4工作，此降低的电压形成的电流同时通过C0-5、D1-6、C1-6，在C1-5两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load6工作，平衡多个负载的电流的原理与图5所示的第一优选实施例相同。

请参阅图7，为本发明第三优选实施例的电路架构示意图，如图7所示，此实施例为四路负载驱动电路，此电路包括：输入电源Vin、四只耦合电容、串联支路X，其连接方式为：串联支路X的首端连接Vin输出端，串联支路X的尾端连接公共线，串联支路X的串联节点XJ1连接C0-1，串联节点XJ2连接C0-2，串联节点XJ3连接C0-3，串联节点XJ4连接C0-4，奇数的串联节点的耦合电容C0-1、C0-3的另一端连接Vin输出端，偶数的串联节点的耦合电容C0-2、C0-4的另一端连接公共线，串联支路X中，滤波单元C1-1被短路连接，由上述连接关系可知：每个整流滤波单元与输入电源Vin之间均串联至少一只耦合电容。

图7所示的本发明第三优选实施例的电路架构示意图的工作原理为：当输入电源Vin的输出电压升高时，因C1-1被短路，Vin的电压通过D1-1向充电C0-1，C0-1两端的电压近似等于Vin，上述Vin升高的电压形成的电流同时通过C0-2、D1-3、C1-3、C0-3，在C1-3两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load3工作，上述Vin升高的电压形成的电流同时通过C0-4、D1-5、C1-5回到公共线，在C1-5两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load5工作；当输入电源Vin的输出电压降低时，C0-1存储的电压通过D1-2、C1-2、C0-2，在C1-2两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load2工作，Vin电压降低时形成的电流同时通过C0-3、D1-4、C1-4、C0-4，在C1-4两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load4工作，因C0-1的电压近似等与Vin，所以负载的电流比C1-1未短路时大，平衡多个负载的电流的原理与图5所示的第一优选实施例相同。

请参阅图8，为本发明第四优选实施例的电路架构示意图，如图8所示，此实施例由图5所示的第一实施例变化而来，区别在于：构成串联支路X的整流滤波单元之中，D1-2、D1-4、D1-6所属的整流单元分别与C1-2、C1-4、C1-6所属滤波单元互换了位置，其余连接方式与第一实施例相同，因整流单元与滤波单元的串联关系，所以上述两单元互换位置不改变本例的工作原理。

图8所示的本发明第四优选实施例的电路架构示意图的工作原理为：当输入电源Vin的输出电压升高时，此升高的电压形成的电流通过C0-1、C1-2、D1-2、C0-2，在C1-2两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load2工作，此升高的电压形成的电流同时通过C0-3、C1-4、D1-4、C0-4，在C1-4两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load4工作，此升高的电压形成的电流同时通过C0-5、C1-6、D1-6回到公共线，在C1-6两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load6工作；其余工作过程与图5所示的第一实施例相同，可以看出，D1-2、D1-4、D1-6所属的整流单元分别与C1-2、C1-4、C1-6所属滤波单元互换位置，并未改变工作原理。

请参阅图9，为本发明第五优选实施例的电路架构示意图，如图9所示，此实施例由图5所示的第一实施例变化而来，区别在于：输入电源Vin的输出端串联一只电感Lin，其余连接方式与第一实施例相同。

图9所示的本发明第五优选实施例的电路架构示意图的工作原理与图5所示的第一实施例相同，区别在于流过Vin的电流变化率受电感Lin的限制而减小，由此可以优化本实施例的高频噪声和电流应力，可以看出，在本发明的多路负载驱动电路中任一元器件连接电感、磁珠均可限制此元器件的电流变化率，以优化高频噪声和电流应力。

请参阅图10，为本发明第六优选实施例的电路架构示意图，如图10所示，此实施例为四路负载驱动电路，此电路包括：输入电源Vin、三只耦合电容、串联支路X，其连接方式为：串联支路X的首端和尾端均连接公共线，串联支路X的串联节点XJ1连接耦合电容C0-1，串联节点XJ2连接耦合电容C0-2，串联节点XJ3连接耦合电容C0-3，奇数的串联节点的耦合电容C0-1、C0-3的另一端连接输入电源Vin的输出端，偶数的串联节点的耦合电容C0-2的另一端连接公共线，负载Load4与电流调整单元串联，负载Load4由C1-4的输出电压驱动，由上述连接关系可知：每个整流滤波单元与输入电源Vin之间均串联至少一只耦合电容。

图10所示的本发明第六优选实施例的电路架构示意图的工作原理为：当输入电源Vin的输出电压升高时，此升高的电压形成的电流通过C0-1、D1-2、C1-2、C0-2，在C1-2两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load2工作，此升高的电压形成的电流同时通过C0-3、D1-4、C1-4，在C1-4两端形成平稳的直流电压，经电流调整单元设定电流后，驱动负载Load4工作；当输入电源Vin的输出电压降低时，此降低的电压形成的电流通过D1-1、C1-1、C0-1，在C1-1两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load1工作，此降低的电压形成的电流同时通过C0-2、D1-3、C1-3、C0-3，在C1-3两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load3工作，平衡多个负载的电流的原理与图5所示的第一优选实施例相同。

请参阅图11，为本发明第七优选实施例的电路架构示意图，如图11所示，此实施例为六路负载驱动电路，此电路包括：输入电源Vin、五只耦合电容、串联支路X，其连接方式为：串联支路X的首端连接附加电压Vf1的一端，Vf1的另一端连接公共线；负载Load6与附加电压Vf3的一端串联，Vf3的另一端与串联支路X的尾端连接，尾端连接附加电压Vf2的一端，Vf2另一端连接公共线；串联支路X的串联节点XJ1连接耦合电容C0-1，串联节点XJ2连接耦合电容C0-2，串联节点XJ3连接耦合电容C0-3，串联节点XJ4连接耦合电容C0-4，串联节点XJ5连接耦合电容C0-5，奇数的串联节点的耦合电容C0-1、C0-3、C0-5的另一端连接输入电源Vin的输出端，偶数的串联节点的耦合电容C0-2、C0-4的另一端连接公共线，由上述连接关系可知：每个整流滤波单元与输入电源Vin之间均串联至少一只耦合电容。

图11所示的本发明第七优选实施例的电路架构示意图的工作原理为：当输入电源Vin的输出电压升高时，此升高的电压形成的电流通过C0-1、D1-2、C1-2、C0-2，在C1-2两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load2工作，此升高的电压形成的电流同时通过C0-3、D1-4、C1-4、C0-4，在C1-4两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load4工作，此升高的电压形成的电流同时通过C0-5、D1-6、C1-6、Vf2回到公共线，在C1-6两端形成包含Vf2电压值的平稳的直流电压，与Vf3一起驱动负载Load6工作；当输入电源Vin的输出电压降低时，此降低的电压形成的电流与Vf1的电压一起通过D1-1、C1-1、C0-1，在C1-1两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load1工作，此降低的电压形成的电流同时通过C0-2、D1-3、C1-3、C0-3，在C1-3两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load3工作，此降低的电压形成的电流同时通过C0-4、D1-5、C1-5、C0-5，在C1-5两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load5工作，平衡多个负载的电流的原理与图5所示的第一优选实施例相同。

请参阅图12，为本发明第八优选实施例的电路架构示意图，如图12所示，此实施例为六路负载驱动电路，此电路和图5所示的第一实施例相似，其变化在于使用另一已知的整流滤波单元构成串联形成串联支路X，本实施例包括：输入电源Vin、五只耦合电容、串联支路X，其连接方式为：串联支路X的首端和尾端均连接公共线，串联支路X的串联节点XJ1连接耦合电容C0-1，串联节点XJ2连接耦合电容C0-2，串联节点XJ3连接耦合电容C0-3，串联节点XJ4连接耦合电容C0-4，串联节点XJ5连接耦合电容C0-5，奇数的串联节点的耦合电容C0-1、C0-3、C0-5的另一端连接输入电源Vin的输出端，偶数的串联节点的耦合电容C0-2、C0-4的另一端连接公共线，由上述连接关系可知：每个整流滤波单元与输入电源Vin之间均串联至少一只耦合电容。

图12所示的本发明第八优选实施例的电路架构示意图的工作原理为：当输入电源Vin的输出电压升高时，此升高的电压形成的电流通过C0-1、D1-2、C1-2、D2-2、C0-2，在C1-2两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load2工作，此升高的电压形成的电流同时通过C0-3、D1-4、C1-4、D2-4、C0-4，在C1-4两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load4工作，此升高的电压形成的电流同时通过C0-5、D1-6、C1-6、D2-6回到公共线，在C1-6两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load6工作；当输入电源Vin的输出电压降低时，此降低的电压形成的电流通过D1-1、C1-1、D2-1、C0-1，在C1-1两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load1工作，此降低的电压形成的电流同时通过C0-2、D1-3、C1-3、D2-3、C0-3，在C1-3两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load3工作，此降低的电压形成的电流同时通过C0-4、D1-5、C1-5、D2-5、C0-5，在C1-5两端形成平稳的直流电压，驱动负载Load5工作，这种结构的整流滤波单元允许相邻负载正极与正极连接或负极与负极连接，形成共正极或共负极的连接方式。平衡多个负载的电流的原理与图5所示的第一优选实施例相同。

综上所述，本发明所述的多路负载驱动电路使用了不同于传统的驱动方式，本发明可以以电流大小相同的方式驱动二路、三路、四路、五路、六路直至n路负载。

应理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，本发明可以由本领域技术人员进行各种修改与变形，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均不脱离所附权利要求的保护范围。

Claims

1.多路负载驱动电路，其包括：串联支路X和耦合电容，其特征在于，串联支路X由n个公知的整流滤波单元，按照所有整流单元可同时正向偏置的原则串联构成，串联支路X具有首端和尾端以及n-1个串联节点，该串联节点依次称为XJ1，XJ2……XJ(n-1)， n为自然数且大于等于3；至少n-1只耦合电容一端分别连接上述串联节点XJ1，XJ2……XJ(n-1)。

2.如权利要求1所述的多路负载驱动电路，其特征在于，奇数的节点连接的耦合电容的另一端连接输入电源Vin的输出端，偶数的节点连接的耦合电容的另一端连接多路负载驱动电路的公共线。

3.如权利要求1所述的多路负载驱动电路，其特征在于，偶数的节点连接的耦合电容的另一端连接输入电源Vin的输出端，奇数的节点连接的耦合电容的另一端连接多路负载驱动电路的公共线。

4.如权利要求1所述的多路负载驱动电路，其特征在于，串联支路X的首端连接输入电源Vin的输出端。

5.如权利要求1所述的多路负载驱动电路，其特征在于，串联支路X的首端连接公共线。

6.如权利要求1所述的多路负载驱动电路，其特征在于，串联支路X的首端连接附加电压Vf。

7.如权利要求1所述的多路负载驱动电路，其特征在于，串联支路X的尾端连接输入电源Vin的输出端。

8.如权利要求1 所述的多路负载驱动电路，其特征在于，串联支路X的尾端连接公共线。

9.如权利要求1所述的多路负载驱动电路，其特征在于，串联支路X的尾端连接附加电压Vf。

10.如权利要求1所述的多路负载驱动电路，其特征在于，多路负载驱动电路中的所有元器件均可以接入已知的缓冲元件以减少电压和电流冲击，缓冲元件包括磁珠，电感，阻容吸收网络。