CN102625512B - 一种均流电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种均流电路，包括至少一路均流支路，每路均流支路包括均流单元以及均流控制单元，其中，各个均流单元的电流取样端分别通过一转换电阻相互连接，所述相互连接形成的均流总线通过箝位电路连接各个均流控制单元的参考信号输入端。所述均流电路能够限制恒流源的输出电流过冲现象，防止负载支路中的负载因电流过冲现象而损坏。

Description

一种均流电路

技术领域

本发明涉及均流技术，尤其涉及一种均流电路。

背景技术

目前，在照明系统等存在多路负载的系统中，经常需要通过均流电路对多路负载支路进行均流控制，以便不同的负载支路能够流过相同的电流。

例如，在图1所示的电路中，包括一个恒流源、多路负载支路以及均流电路，所述均流电路包括多路均流支路，每一路均流支路对应一路负载支路；每路负载支路包括若干个串联的发光二极管(LED)集合；每路均流支路包括一个均流单元101以及一个均流控制单元102。其中，每个均流单元101包括串联的取样电阻Rsi和线性调整管Si，(1≤i≤n，且i为整数)，该均流单元101与其对应的负载支路串联后接地；每个均流控制单元102包括运算放大器IC；均流单元的取样电阻Rsi未接地的一侧连接运算放大器IC的负相输入端，运算放大器IC的输出端连接线性调整管Si的栅极；均流单元101的取样电阻Rsi未接地的一侧通过转换电阻相互连接，作为均流总线，均流总线直接连接各个运算放大器IC的正相输入端，还通过偏置电阻Rb连接电源电压Vcc。

该均流电路的工作原理为：均流单元中的取样电阻对本负载支路的电流取样，取样电阻未接地的一端作为电流取样端，将电流取样信号输出给对应的均流控制单元，各个电流取样信号经过均流控制单元中转换电阻Ra转换后的连接线，和其余各均流支路的连接线连接在一起，作为均流电路的均流总线，设负载支路为n路(n＞＝1，且n为整数)，则该均流总线上的电压Vshare＝(I1*Rs1+I2*Rs2+...+In*Rsn)/n，即该均流总线电压的值为所有路电流取样信号的平均值，均流总线电压连接各个运算放大器的正相输入端，作为每路均流控制单元的参考信号，运算放大器的正相输入端也即为均流控制单元的参考信号输入端。每个均流控制单元接收电流取样信号，电流取样信号(VRsn)和均流总线电压(Vshare)在均流控制单元内部进行比较调节后，均流控制单元的输出信号控制对应的均流单元中线性调整管的阻抗大小，从而控制每路负载支路中电流的大小，实现均流；具体的，如某路负载支路的电流大于平均电流，则均流控制单元的输出电压逐步降低，使该路均流单元中的线性调整管工作在线性状态，LED电流逐步降低直到接近平均电流；如某路负载支路的电流等于平均电流，由于偏置电阻Rb的偏置作用，则均流控制单元的输出为高电平，从而使该路均流单元中的线性调整管饱和导通。

但是，由于上述电路中的均流总线电压Vshare直接作为各路均流控制单元的参考信号，当恒流源的输出从空载切换为带载时，如果恒流源由于内部控制系统的环路速度不够快或者内部大容量电容放电造成恒流源的输出电流Io发生过冲现象时，各路负载支路的电流平均值上升，均流总线电压升高，使每路均流控制单元的参考信号升高，此时，各路负载支路的电流随之升高，容易导致LED灯毁坏。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，提供一种均流电路，能够限制恒流源的输出电流过冲现象，防止负载支路中的负载因电流过冲现象而损坏。

为此，本发明实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供一种均流电路，包括至少一路均流支路，每路均流支路包括均流单元以及均流控制单元，其中，

各个均流单元的电流取样端分别通过一转换电阻相互连接，所述相互连接形成的均流总线通过箝位电路连接各个均流控制单元的参考信号输入端。

其中，还包括：所述均流总线还通过箝位电路以及偏置电阻连接辅助电源Vcc。

还包括：所述均流总线与箝位电路之间串接信号放大电路；

所述箝位电路与各个参考信号输入端之间串接分压电路。

所述箝位电路为恒压箝位电路。

所述箝位电路包括：所述均流总线通过第一稳压管接地，所述均流总线还连接各个均流控制单元的参考信号输入端；

或者，所述箝位电路包括：所述均流总线通过串接的第一二极管以及直流电压源接地，所述均流总线还直接连接各个均流控制单元的参考信号输入端。

所述箝位电路为最小值箝位电路，相应的，

所述均流总线连接所述最小值箝位电路的第一输入端；最小值箝位电路的第二输入端连接一预设电压值；最小值箝位电路的输出端连接各个均流控制单元的参考信号输入端。

所述最小值箝位电路包括：

第一运算放大器的正相输入端作为所述第一输入端，反相输入端通过第二二极管连接第一运算放大器的输出端；

第二运算放大器的正相输入端作为所述第二输入端，反相输入端通过第三二极管连接第二运算放大器的输出端；

第一运算放大器和第二运算放大器的反相输入端相互连接，作为最小值箝位电路的输出端。

所述信号放大电路包括：第三运算放大器的正相输入端作为信号放大电路的输入端，反相输入端通过第二电阻接地，还通过第一电阻连接第三运算放大器的输出端，第三运算放大器的输出端作为信号放大电路的输出端；

和/或，分压电路包括：分压电路的输入端通过第三电阻连接分压电路的输出端，还通过串接的第三电阻和第四电阻接地。

所述信号放大电路包括：

信号放大电路的输入端通过第五电阻连接第一三极管的基极，第一三极管的射极接地，集电极通过第六电阻连接辅助电源Vcc，还通过第七电阻连接第二三极管的基极；第二三极管的射极接地，第二三极管的集电极通过第八电阻连接辅助电源Vcc，集电极作为信号放大电路的输出端；

和/或，分压电路包括：分压电路的输入端连接第四运算放大器的正相输入端，第四运算放大器的反相输入端连接其输出端，第四运算放大器的输出端通过串接的第九电阻和第十电阻接地，还通过第九电阻连接分压电路的输出端。

对于上述技术方案的技术效果分析如下：

所述均流总线不直接连接各个均流控制单元的参考信号输入端，而是通过箝位电路连接各个均流控制单元的参考信号输入端，从而将箝位后的电压信号作为均流控制单元的参考信号，在这种连接下，即使恒流源的输出电流发生过冲现象，各路负载支路的电流平均值上升，均流总线电压升高，但是由于均流总线电压通过箝位电路进行了箝位，使得输出到每路均流控制单元的参考信号不超过某一设定电压值，从而可以控制各路负载支路的电流不超过设定的电流值，有效防止负载由于电流过冲现象导致损坏的情况出现，降低了系统损耗和成本。

附图说明

图1为现有技术均流电路实现结构示意图；

图2为本发明实施例均流电路实现结构示意图；

图3为本发明实施例第一种均流电路实现结构示意图；

图4为本发明实施例第二种均流电路实现结构示意图；

图5为本发明实施例第三种均流电路实现结构示意图；

图6为本发明实施例第三种均流电路的具体实现结构示意图；

图7为本发明实施例第四种均流电路实现结构示意图；

图8为本发明实施例第四种均流电路的一种具体实现结构示意图；

图9为本发明实施例第四种均流电路的另一种具体实现结构示意图。

具体实施方式

以下，结合附图详细说明本发明实施例均流电路的实现。

图2为本发明实施例的均流电路结构示意图，如图2所示，该均流电路可以包括：至少一路均流支路，每路均流支路包括均流单元201以及均流控制单元202，其中，

各个均流单元201的电流取样端分别通过一转换电阻Ra相互连接，所述相互连接形成的均流总线通过箝位电路203连接各个均流控制单元202的参考信号输入端。

其中，所述箝位电路203用于：控制箝位电路的输出电压不超过预设电压值。

另外，所述均流总线还可以通过箝位电路203以及偏置电阻Rb连接电源电压VCC。

其中，所述电流取样端也即为均流单元中取样电阻未接地的一端。所述参考信号输入端也即为均流控制电路中运算放大器的正相输入端。

如图2所示，相较于图1所示的均流电路，所述均流总线不直接连接各个均流控制单元的参考信号输入端，而是通过箝位电路连接各个均流控制单元的参考信号输入端，从而将箝位后的电压信号作为均流控制单元的参考信号，在这种连接下，即使恒流源的输出电流Io发生过冲现象，各路负载支路的电流平均值上升，均流总线电压升高，但是由于均流总线电压通过箝位电路进行了箝位，使得输出到每路均流控制单元的参考信号不超过某一设定电压值，从而可以控制各路负载支路的电流不超过设定的电流值，有效防止负载由于电流过冲现象导致损坏的情况出现，降低了系统损耗和成本。

以下，通过实施例结合附图对本发明实施例均流电路进行更为详细的说明。

所述箝位电路可以为：用于将电压信号箝位于预设电压值的恒值箝位电路，或者，也可以为最小值箝位电路，所述最小值箝位电路是指：将电压箝位于两个输入电压中较小的电压。

图3和图4分别给出了恒值箝位电路的两种不同实现结构。

如图3所示，所述箝位电路203包括：所述均流总线通过第一稳压管ZD1接地，所述均流总线还直接连接各个均流控制单元202的参考信号输入端。此时，第一稳压管ZD1将均流总线电压箝位于第一稳压管对应的电压值。

或者，如图4所示，所述箝位电路203包括：所述均流总线通过串接的第一二极管D1以及直流电压源Vr接地，所述均流总线还直接连接各个均流控制单元202的参考信号输入端。

在图3和图4的均流电路结构下，通过箝位电路将输入各个均流控制单元202的参考信号箝位于某一预设的电压值，从而可以控制各路负载支路的电流不超过设定的电流值，因此，防止出现负载由于过冲现象导致损坏的情况，降低了系统损耗和成本。

图5给出了箝位电路为最小值箝位电路时的均流电路实现结构，其中，所述均流总线连接所述最小值箝位电路503的第一输入端；最小值箝位电路503的第二输入端连接一预设电压值Vr1；最小值箝位电路503的输出端连接各个均流控制单元202的参考信号输入端。此时，最小值箝位电路503从均流总线电压Vshare和预设电压值Vr1中，选取电压较小的电压值作为均流控制单元202的参考信号，输出给各个均流控制单元202的参考信号输入端。从而，通过最小值箝位电路，控制输出给均流控制单元的电压信号Vout(也即所述参考信号)不超过所述预设电压值Vr1。

优选地，如图6所示，所述最小值箝位电路503的实现结构可以为：第一运算放大器IC1的正相输入端作为最小值箝位电路的第一输入端，反相输入端通过第二二极管D2连接第一运算放大器IC1的输出端；

第二运算放大器IC2的正相输入端作为最小值箝位电路的第二输入端，连接预设电压值Vr1，反相输入端通过第三二极管D3连接第二运算放大器IC2的输出端；

第一运算放大器IC1和第二运算放大器IC2的反相输入端相互连接，作为最小值箝位电路的输出端，连接各个均流控制单元202的参考信号输入端。

以上的图2～图6所示的均流电路主要适用于各路负载支路的电流取样信号的平均值较大的情况下，也即均流总线电压Vshare较大(例如大于1V)的情况下，如果电流取样信号的平均值较小时，如图7所示，可以在均流总线与箝位电路之间串接信号放大电路604，将均流总线电压Vshare进行放大处理；在箝位电路与各个均流控制单元之间串接分压电路605，将箝位电路输出的电压进行分压处理，得到均流控制单元的参考信号所需的电压。

如图8所示，所述信号放大电路604可以包括：第三运算放大器IC3的正相输入端作为信号放大电路604的输入端，反相输入端通过第二电阻R2接地，还通过第一电阻R1连接第三运算放大器IC3的输出端，第三运算放大器IC3的输出端作为信号放大电路604的输出端；

和/或，分压电路605包括：分压电路605的输入端通过第三电阻R3连接分压电路605的输出端，还通过串接的第三电阻R3和第四电阻R4接地。

其中，所述第一电阻R1和第二电阻R2的取值关系与设定均流总线电压Vshare的放大倍数相关，箝位电路中第一稳压二极管ZD1的值用于设定所需箝位的电压值；分压电路605中第三电阻R3和第四电阻R4的取值关系与箝位电路所输出电压与参考信号所需电压之间的比值相关。

或者，如图9所示，信号放大电路604可以包括：信号放大电路604的输入端通过第五电阻R5连接第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1的射极接地，集电极通过第六电阻R6连接辅助电源Vcc，还通过第七电阻R7连接第二三极管Q2的基极；第二三极管Q2的射极接地，集电极通过第八电阻R8连接辅助电源Vcc，集电极同时作为信号放大电路604的输出端；

和/或，分压电路605包括：分压电路605的输入端连接第四运算放大器IC4的正相输入端，第四运算放大器IC4的反相输入端连接其输出端，第四运算放大器IC4的输出端通过串接的第九电阻R9和第十电阻R10接地，还通过第九电阻R9连接分压电路605的输出端。

在图9所示的电路中，第五电阻R5、第一三极管Q1以及第六电阻R6构成第一级反向放大电路，第七电阻R7、第二三极管Q2以及第八电阻R8构成第二级反向放大电路；由于信号放大电路中为基于三极管的放大电路，因此，为了阻抗匹配，在图8所示的分压电路中添加第四运算放大器IC4构成的跟随电路。

在以上的本发明实施例中，所述负载以LED为例，在实际应用中，也可以为其他负载，这里并不限制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种均流电路，其特征在于，包括连接在恒流源输出端的至少一路均流支路，每路均流支路包括均流单元以及均流控制单元，其中，

各个均流单元的电流取样端分别通过一转换电阻相互连接，相互连接形成的均流总线通过箝位电路连接各个均流控制单元的参考信号输入端；

其中，所述箝位电路具体用于在恒流源的输出电流发生过冲现象时，对均流总线电压进行箝位，以使得输出到每路所述均流控制单元的参考信号不超过某一设定电压值。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：所述均流总线还通过箝位电路以及偏置电阻连接辅助电源Vcc。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，还包括：

所述均流总线与箝位电路之间串接信号放大电路；

所述箝位电路与各个参考信号输入端之间串接分压电路。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电路，其特征在于，所述箝位电路为恒压箝位电路。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述箝位电路包括：所述均流总线通过第一稳压管接地，所述均流总线还连接各个均流控制单元的参考信号输入端；

或者，所述箝位电路包括：所述均流总线通过串接的第一二极管以及直流电压源接地，所述均流总线还直接连接各个均流控制单元的参考信号输入端。

6.根据权利要求1至3任一项所述的电路，其特征在于，所述箝位电路为最小值箝位电路，相应的，

所述均流总线连接所述最小值箝位电路的第一输入端；最小值箝位电路的第二输入端连接一预设电压值；最小值箝位电路的输出端连接各个均流控制单元的参考信号输入端。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述最小值箝位电路包括：

第一运算放大器的正相输入端作为所述第一输入端，反相输入端通过第二二极管连接第一运算放大器的输出端；

第二运算放大器的正相输入端作为所述第二输入端，反相输入端通过第三二极管连接第二运算放大器的输出端；

第一运算放大器和第二运算放大器的反相输入端相互连接，作为最小值箝位电路的输出端。

8.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述信号放大电路包括：第三运算放大器的正相输入端作为信号放大电路的输入端，反相输入端通过第二电阻接地，还通过第一电阻连接第三运算放大器的输出端，第三运算放大器的输出端作为信号放大电路的输出端；

和/或，分压电路包括：分压电路的输入端通过第三电阻连接分压电路的输出端，还通过串接的第三电阻和第四电阻接地。

9.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述信号放大电路包括：

信号放大电路的输入端通过第五电阻连接第一三极管的基极，第一三极管的射极接地，集电极通过第六电阻连接辅助电源Vcc，还通过第七电阻连接第二三极管的基极；第二三极管的射极接地，第二三极管的集电极通过第八电阻连接辅助电源Vcc，集电极作为信号放大电路的输出端；

和/或，分压电路包括：分压电路的输入端连接第四运算放大器的正相输入端，第四运算放大器的反相输入端连接其输出端，第四运算放大器的输出端通过串接的第九电阻和第十电阻接地，还通过第九电阻连接分压电路的输出端。