CN102833906A - 一种均流控制电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多路均流控制电路，包括n个控制支路，每个控制支路包括调整管、反馈电阻、采样电阻，且调整管结构对称，n个控制支路形成一个闭环控制回路，当某一LED支路中流过的电流增大时，与该控制支路的相邻控制支路中的电流减小，从而使该控制支路的调整管的基极电流减小，阻止该支路中的电流增大，同时，该控制支路的电流增大，使得与该控制支路相邻的控制支路上的调整管的基极电流增大，进而阻止相邻支路电流的减小，最终使得各个控制支路上的电流趋近于相等，从而实现多路LED的自动均流调节。由于该均流控制电路通过调整管及电阻实现，电路结构简单、成本低，而且由于通过各个控制支路组成的闭环控制，因此调节精度高。

Description

一种均流控制电路

技术领域

本申请涉及均流控制电路技术领域，特别是涉及用于多路负载的均流控制电路。

背景技术

LED光源属于电流型元件，其输出光的强度直接与LED光源内流过的电流相关，LED光源的伏安特性呈现指数增长规律，即当电流达到LED光源的额定电流时，正向电压上升0.1V，正向电流会急剧增加。LED光源的正向电流大幅上升，不但使其发光亮度发生变化，发出光的波长改变，而且，LED光源内部的芯片会由于电流过大而被烧坏。LED光源在实际工作中往往由于各种原因造成电流增大：供电电压突然升高；线路中某个元件或线路短路，造成LED光源供电通路的局部短路，使得此处的电压升高；某个LED光源由于自身质量原因损坏而形成短路，它原有的压降将转嫁到其它LED光源上，使得其它LED光源上的压降升高。如果LED光源长期工作在大电流的状态下，将影响LED光源的可靠性和使用寿命。因此，LED光源的驱动电路在输入电压及环境温度等因素发生变化的情况下能够控制LED光源的电流的大小。

现有的LED光源的驱动电路最常用的有两种：

第一种方案，参见图1，恒压模块的输出作为多路恒流电路的输入，每路恒流电路单独做恒流控制，很容易保证多路输出电流的均流，但由于每路恒流源需要一个独立控制的DC/DC变换器，因此电路复杂、成本高。

第二种方案，参见图2，用MOS管或三极管做线性调整来实现多路恒流控制，由于每路恒流电路单独做恒流控制，电流的精度较高，但每路需要单独的基准源和控制电路，电路结构复杂、成本高。

综上所述，这两种多路均流控制电路，均存在电路结构复杂、成本高的问题，现在急需一种电路结构简单、成本低，且电流控制精度高的多路均流控制电路。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种多路均流控制电路，以解决现有的多路均流控制电路结构复杂、成本高的问题，技术方案如下：

一种多路均流控制电路，用于包含多个LED支路的LED光源电路的均流控制，包括：

为LED光源电路提供恒定电流的恒流源，所述LED光源电路包括n个LED支路，n为整数且n＞1，每个LED支路均串联一个控制支路，每个控制支路均包括：

调整管通过其第一端和第二端与采样电阻串联，所述的串联支路的一端与所述LED支路的负端相连，所述串联支路的另一端与所述恒流源的负输出端相连，调整管的控制端与反馈电阻的一端相连的调整管，所述LED支路的正端与所述恒流源的正输出端相连，且

第i个控制支路中的所述反馈电阻的另一端与第i+1个控制支路中所述采样电阻的高电位端相连，其中，i为正整数且1≤i＜n；

第n个控制支路中的所述反馈电阻的另一端与第1个控制支路中所述采样电阻的高电位端相连。

优选的，所述调整管为NPN型三极管，且所述调整管的第一端为集电极，所述调整管的第二端为发射极，所述调整管的控制端为基极；

优选的，所述调整管为N型MOS管，且所述调整管的第一端为漏极，所述调整管的第二端为源极，所述调整管的控制端为栅极。

一种多路均流控制电路，应用于包含多个LED支路的LED光源电路的均流控制，包括：

为LED光源电路提供恒定电流的恒流源，所述LED光源电路包括n个LED支路，n为整数且n＞1，每个LED支路均串联一个控制支路，每个控制支路均包括：调整管、采样电阻及反馈电阻，其中：

所述调整管通过其第一端和第二端与所述采样电阻串联，所述串联支路的一端与所述LED支路的正端相连，所述串联支路的另一端与所述恒流源的正输出端相连，所述调整管的控制端与所述反馈电阻的一端相连，所述LED支路的负端与所述恒流源的负输出端相连，且

第i个控制支路中的所述反馈电阻的另一端与第i-1个控制支路的中所述采样电阻的低电位端相连，其中，i为正整数且1＜i≤n；

第1个控制支路中的所述反馈电阻的另一端与第n个控制支路中的所述采样电阻的低电位端相连。

优选的，所述调整管为PNP型三极管，且所述调整管的第一端为集电极，所述调整管的第二端为发射极，所述调整管的控制端为基极；

优选的，所述调整管为P型MOS管，且所述调整管的第一端为漏极，所述调整管的第二端为源极，所述调整管的控制端为栅极。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，所述多路均流控制电路适用于LED驱动器，该均流控制电路以恒流源为输入，包括n个控制支路，每个控制支路包括调整管、反馈电阻、采样电阻，且所述调整管结构对称。n个控制支路形成一个闭环控制回路，当某一LED支路中流过的电流增大时，与该控制支路的相邻控制支路中的电流减小，从而使该控制支路的调整管的控制端的电压减小，进而阻止该支路中的电流增大，同时，该控制支路的电流增大，采样电阻上的电压降增大，从而使得与该控制支路相邻的控制支路上的调整管的控制端的电压增大，进而阻止相邻支路电流的减小，最终使得各个控制支路上的电流趋近于相等，从而实现多路LED的自动均流调节。由于该均流控制电路通过调整管及电阻实现，电路结构简单、成本低，而且由于通过各个控制支路组成的闭环控制，因此调节精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种以恒压模块作为多路恒流电路输入的均流控制电路的电路原理示意图；

图2为现有技术中的一种以恒流模块作为多路恒流电路输入的均流控制电路的电路原理示意图；

图3为本申请实施例一种包含有两个支路的均流控制电路的电路原理图；

图4为本申请实施例一种包含有三个支路的均流控制电路的电路原理图；

图5为本申请实施例一种包含n个支路的均流控制电路的电路原理图；

图6为本申请实施例另一种包含两个支路的均流控制电路的电路原理图；

图7为本申请实施例另一种包含n个支路的均流控制电路的电路原理图。

具体实施方式

本申请实施例提供的均流控制电路，包括：恒流源，以及至少两个控制支路，每个支路包括调整管、反馈电阻、采样电阻，调整管结构对称，调整管的控制端连接反馈电阻，第一端通过采样电阻连接LED支路，第二端接地，反馈电阻的另一端与该控制支路相邻的控制支路上的LED支路相连，多个控制支路依次连接，形成闭环控制回路，该控制电路通过调整管、电阻实现，电路结构简单、成本低，且电流控制精度高，从而实现了多个LED支路的均流调节。

本说明书中的所述LED支路为多个LED灯首尾串联而成，LED灯的串联支路的一端为发光二极管的阳极，称之为LED支路正端；LED灯串联支路的另一端发光二极管的阴极，称之为LED支路负端。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和实施方式对本申请作进一步的详细说明。

参见图3，图3为本申请实施例一种只包含两个LED支路的均流控制电路的电路原理图。

本实施例的LED光源电路中包含两路LED支路，分别为LED1和LED2，对应的均流控制电路也包含有两个控制支路，分别为控制支路1和控制支路2，控制支路1与LED1支路相连，用于控制LED1支路的电流大小；控制支路2与LED2支路相连，用于控制LED2支路的电流大小，恒流源为两个并联支路提供电流。

控制支路1包括：第一调整管Q1，第一反馈电阻R_f1，第一采样电阻R_s1，LED1支路由多个LED灯串联组成；

控制支路2包括：第二调整管Q2，第二反馈电阻R_f2，第二采样电阻R_s2，LED2支路由多个LED灯串联组成。

所述第一调整管Q1和第二调整管Q2均可以采用NPN型三极管实现，且第一端为集电极，第二端为发射极，控制端为基极。第一调整管Q1和第二调整管Q2还可以通过N型MOS管实现，且第一端为漏极、第二端为源极、控制端为栅极。

具体的，恒流源的正输出端与LED1支路的正端连接，第一调整管Q1的第一端通过第一采样电阻R_s1与LED1支路的负端连接，第一调整管Q1的控制端连接第一反馈电阻R_f1一端，第一调整管Q1的第二端与所述恒流源的负输出端相连。

第二调整管Q2的控制端连接第二反馈电阻R_f2的一端，第二调整管Q2的第一端通过第二采样电阻R_s2与LED2支路的负端相连，第二调整管Q2的第二端与连接至所述恒流源的负输出端，LED2支路的正端与LED1支路的正端相连，并连接恒流源的正输出端。

其中，第一反馈电阻R_f1的另一端连接于第二采样电阻R_s2的高电位端，第二反馈电阻R_f2的另一端连接于第一采样电阻R_s1的高电位端，两个控制支路形成闭环控制。

需要说明的是，本说明书中的所述采样电阻的高电位端，是指在电路中电流流进采样电阻的一端，同理电流流出采样电阻的一端为采样电阻的低电位端。

当LED1支路中的一个或多个LED灯短路时，或者其他原因使LED1支路上的电流I_c1增大时，由于LED1支路和LED2支路输入的总电流恒定，即恒流源输出的电流，故LED2支路上的电流I_c2减小。由于I_c1增大，连接于第一调整管Q1第一端的第一采样电阻R_s1上的电压降增大，进而使第二调整管Q2的基极电压V_B2增大，由于发射极接地，射极电压V_E2不变，故V_BE2＝V_B2-V_E2增大，阻止I_c2减小。同时，由于I_c2减小，连接于第二调整管Q2第一端的第二采样电阻R_s2上的电压降减小，进而使第一调整管Q1的基极电压V_B1减小，由于发射极接地，射极电压V_E1不变，故V_BE1＝V_B1-V_E1减小，阻止I_c1增大，最终两个支路中的电流将趋向于相等，从而实现两路LED支路的自动均流调节。

同理，当LED2支路上的电流I_c2增加时，V_BE2减小，阻止I_c2增大，V_BE1增大，阻止I_c1减小，实现两路LED支路均流调节。

优选的，所选各器件的参数使调整管Q1和Q2均工作在临界饱和状态时，本发明的均流电路的损耗最小。

本实施例中的采样电阻串联在调整管的第一端和LED支路负端之间，需要说明的是，由于调整管的第一端和第二端是与采样电阻串联的，因此，本实施例中的采样电阻还可以串联在调整管的第二端和恒流源负端之间。

本实施例提供的两路均流控制电路，在恒流源供电的前提下，通过三极管、反馈电阻、采样电阻实现均流控制，电路结构简单，成本低，且两个控制支路构成闭环控制，电流控制精度高。

参见图4，为本申请实施例一种包含有三个控制支路的多路均流控制电路原理图。

该实施例公开的多路均流控制电路，用于具有三个LED支路的LED光源电路中各支路的电流均衡，与图3对应的实施例相比，多一个控制支路，即包括控制支路1、控制支路2和控制支路3，本实施例以调整管通过NPN型三极管实现为例进行说明，每个支路的电路结构均相同，均包括调整管、反馈电阻、采样电阻，结构对称，采样电阻串接在三极管的集电极与LED支路的负端之间，三极管的发射极均连接恒流源的负输出端。

控制支路1上的第一三极管Q1的基极通过第一反馈电阻R_f1，与控制支路2上的第二采样电阻R_s2的高电位端相连；控制支路2上的第二三极管Q2的基极通过第二反馈电阻R_f2与控制支路3上的第三采样电阻R_s3的高电位端相连；控制支路3上的第三开关管Q3的基极通过第三反馈电阻R_f3与控制支路1上的第一采样电阻R_s1的高电位端相连，这样三个控制支路形成一个闭环控制回路。

当LED1支路上的电流I_c1增大时，由于三个支路输入的总电流恒定，故LED2支路和LED3支路上的电流I_c2和I_c3均减小。

电流I_c2减小，第二采样电阻R_s2上的电压降减小，故第一三极管Q1基极电压V_B1减小，由于第一三极管Q1的射极电压V_E1不变，故V_BE1＝V_B1-V_E1减小，基极电流I_B1减小，阻止电流I_c1增大；

电流I_c1增大，第一采样电阻R_s1上的电压降增大，故第三三极管Q3基极电压V_B3增大，由于第三三极管Q3的射极电压V_E3不变，故V_BE3＝V_B3-V_E3增大，阻止I_c3减小；

由于电流I_c3被阻止减小，因此第三采样电阻R_s2上的电压降被阻止减小，缓慢趋近于稳定值，因此，第二三极管Q2的基极电压趋近于稳定值，因此，LED2支路上的电流趋近于稳定值。最终三个支路的电流均趋近于相等，从而实现三路LED支路的自动均流调节。

同理，其他LED支路中的电流增大时，该闭环均流控制电路最终能够调节三个LED支路的电流趋近于相等。

优选的，所选各器件的参数使三极管Q1、Q2和Q3均工作在临界饱和状态时，本发明的均流电路的损耗最小。

本实施例中的采样电阻串联在调整管的第一端和LED支路负端之间，需要说明的是，由于调整管的第一端和第二端是与采样电阻串联的，因此，本实施例中的采样电阻还可以串联在调整管的第二端和恒流源负端之间。

参见图5，为本申请实施例一种包含有n个控制支路的均流控制电路的电路原理图，并在以恒流源供电的前提下，所述n个控制支路的电路结构相同，包括调整管、采样电阻、反馈电阻，具体的，以NPN型三极管为例进行详细说明，以第i路控制支路为例说明n个控制支路之间的关系，其中，n为正整数且n＞1，i为整数且1≤i＜n。

第i路控制支路的三极管Q_i的集电极通过采样电阻R_si与LEDi支路的负端连接，三极管Q_i的发射极接地，三极管Q_i的基极通过反馈电阻R_fi连接于第i+1路控制支路的采样电阻R_s(i+1)与LED(i+1)支路的公共端相连，即采样电阻R_s(i+1)的高电位端；从第1路控制支路直到第n-1路控制支路，依次连接，第n路控制支路上的三极管Q_n的基极通过反馈电阻R_fn与第1路控制支路中的采样电阻R_s1与LED1支路的公共端相连，这样n个控制支路形成闭环控制回路。

当第i路控制支路的电流增大时，其它支路的电流减小，与第i路控制支路相邻的支路中的电流减小，集电极电压减小，进而使得第i路控制支路的基极电压减小，由于发射极电压不变，故V_BEi减小，阻止第i路控制支路的电流增大，同理，通过闭环控制回路的控制，阻止了其它支路的电流减小，最终，使得n个支路的电流均趋近于相等，从而实现n路LED支路的自动均流调节。

优选的，所选各器件的参数使调整管Q1-Qn均工作在临界饱和状态时，本发明的均流电路的损耗最小。

本实施例中的采样电阻串联在调整管的第一端和LED支路负端之间，需要说明的是，由于调整管的第一端和第二端是与采样电阻串联的，因此，本实施例中的采样电阻还可以串联在调整管的第二端和恒流源负端之间。

请参见图6，示出了本申请实施例另一种只包含两个LED支路的均流控制电路的电路原理图。

本实施例的LED光源电路中包含两路LED支路，分别为LED1和LED2，对应的均流控制电路也包含有两个控制支路，分别为控制支路1和控制支路2，控制支路1与LED1支路相连，用于控制LED1支路的电流大小；控制支路2与LED2支路相连，用于控制LED2支路的电流大小，恒流源为两个并联支路提供电流。

控制支路1包括：调整管Q21、反馈电阻R_f21，采样电阻R_s21，LED1支路由多个LED灯串联组成；

控制支路2包括：调整管Q22、反馈电阻R_f22，采样电阻R_s22，LED2支路由多个LED灯串联组成。

其中，所述调整管Q21和调整管Q22均可以采用PNP型三极管实现，且第一端为集电极、第二端为发射极、控制端为基极；调整管Q21和调整管Q22还可以通过P型MOS管实现，且第一端为漏极、第二端为源极、控制端为栅极。

具体的，所述恒流源的正输出端与调整管Q21及调整管Q22的第二端相连，调整管Q21的第一端通过采样电阻R_s21与LED1支路的正端相连，LED1支路的负端连接恒流源的负输出端，且接地。调整管Q21的基极与反馈电阻R_f21的一端相连，反馈电阻R_f21的另一端连接至LED2支路上的采样电阻R_s22的低电位端，即采样电阻R_s22与LED2支路的正端相连的一端；

调整管Q22的第一端通过采样电阻R_s22与LED2支路的正端相连，LED2支路的负端连接恒流源的负输出端，且接地，调整管Q22的基极与反馈电阻R_f22的一端相连，反馈电阻R_f22的另一端连接至采样电阻R_s21的低电位端，即采样电阻R_s21与LED1支路的正端连接的一端，此时，控制支路1和控制支路2构成一个闭合的控制回路。

当LED1支路中的一个或多个LED灯短路时，或者其它原因使LED1支路上的电流I_c1增大时，由于LED1支路和LED2支路输入的总电流恒定，为恒流源输出的电流，因此，LED2支路上的电流I_c2减小，使得采样电阻R_s22上的压降减小，因此，采样电压Vs2增加，从而使调整管Q21的基极电压增加，又由于调整管Q21的发射极电压不变，故有调整管Q21的基极与发射极间的电压差V_BE1减小，从而阻止了调整管Q21的集电极的电流增大。

与此同时，由于LED1支路上的电流I_c1增大，采样电阻R_s21上的压降增大，使得采样电压Vs1减小，从而使调整管Q22的基极电压减小，又由于调整管Q22的发射极电压不变，故有调整管Q22的基极与发射极间的电压差V_BE2增大，从而阻止了调整管Q22的集电极的电流减小。最终两个支路中的电流将趋向于相等，从而实现两路LED支路的自动均流调节。

优选的，所选各器件的参数使调整管Q1和Q2均工作在临界饱和状态时，本发明的均流电路的损耗最小。

本实施例中的采样电阻串联在调整管的第一端和LED支路正端之间，需要说明的是，由于调整管的第一端和第二端是与采样电阻串联的，因此，本实施例中的采样电阻还可以串联在调整管的第二端和恒流源正端之间。

参见图7，示出了本申请实施例另一种包含有n个控制支路的多路均流控制电路的电路原理图。

该实施例公开的多路均流控制电路，用于具有n个LED支路的LED光源电路中各支路的电流均衡，包括n个控制支路，n为正整数且n＞1，i为整数且1＜i≤n。

本实施例以调整管通过PNP型三极管实现为例进行说明，每个支路的电路结构均相同，均包括调整管、反馈电阻、采样电阻，结构对称，采样电阻串联在PNP型三极管的集电极与LED支路的正端之间，PNP型三极管的发射极均连接至恒流源的正输出端，LED支路的负输出端与恒流源的负输出端相连，且接地，三极管的基极连接有反馈电阻的一端。

第i路控制支路的三极管Q_2i的集电极通过采样电阻R_s2i与LEDi支路的正端连接，三极管Q_2i的发射极连接恒流源的正输出端，三极管Q_2i的基极通过反馈电阻R_f2i连接于第i-1路控制支路的采样电阻R_s2(i-1)的低电位端，即其与LED(i-1)支路的公共端相连。且第1路控制支路的三极管Q21的基极通过反馈电阻R_f21连接于第n路控制支路的采样电阻R_s2n与LEDn支路的公共端相连，这样，n个控制支路构成一个闭环控制回路。

当第i路控制支路的电流增大时，与第i路控制支路相邻的(i-1)路控制支路中的电流减小，使采样电阻R_s(i-1)上的压降减小，从而使对应支路中的采样电压V_s(i-1)增大，因此，使得第i路控制支路的基极电压增大，由于三极管Q_i的发射极电压不变，故V_BEi减小，从而阻止第i路控制支路的电流增大，同理，通过闭环控制回路的控制，阻止了(i-1)路控制支路电流的减小，最终，使得n个支路的电流均趋近于相等，从而实现n路LED支路的自动均流调节。

优选的，所选各器件的参数使调整管Q₂₁-Q_2n均工作在临界饱和状态时，本发明的均流电路的损耗最小。

本实施例中的采样电阻串联在调整管的第一端和LED支路正端之间，需要说明的是，由于调整管的第一端和第二端是与采样电阻串联的，因此，本实施例中的采样电阻还可以串联在调整管的第二端和恒流源正端之间。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以得到许多看似不同但实质原理相同的变形电路，这些变形电路也应视为本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种多路均流控制电路，应用于包含多个LED支路的LED光源电路的均流控制，其特征在于，包括：

为LED光源电路提供恒定电流的恒流源，所述LED光源电路包括n个LED支路，n为整数且n＞1，每个LED支路均串联一个控制支路，每个控制支路均包括：

调整管通过其第一端和第二端与采样电阻串联，所述的串联支路的一端与所述LED支路的负端相连，所述串联支路的另一端与所述恒流源的负输出端相连，调整管的控制端与反馈电阻的一端相连的调整管，所述LED支路的正端与所述恒流源的正输出端相连，且

第i个控制支路中的所述反馈电阻的另一端与第i+1个控制支路中所述采样电阻的高电位端相连，其中，i为正整数且1≤i＜n；

第n个控制支路中的所述反馈电阻的另一端与第1个控制支路中所述采样电阻的高电位端相连。

2.根据权利要求1所述的多路均流控制电路，其特征在于：

所述调整管为NPN型三极管，且所述调整管的第一端为集电极，所述调整管的第二端为发射极，所述调整管的控制端为基极。

3.根据权利要求1所述的多路均流控制电路，其特征在于：

所述调整管为N型MOS管，且所述调整管的第一端为漏极，所述调整管的第二端为源极，所述调整管的控制端为栅极。

4.一种多路均流控制电路，应用于包含多个LED支路的LED光源电路的均流控制，其特征在于，包括：

为LED光源电路提供恒定电流的恒流源，所述LED光源电路包括n个LED支路，n为整数且n＞1，每个LED支路均串联一个控制支路，每个控制支路均包括：调整管、采样电阻及反馈电阻，其中：

所述调整管通过其第一端和第二端与所述采样电阻串联，所述串联支路的一端与所述LED支路的正端相连，所述串联支路的另一端与所述恒流源的正输出端相连，所述调整管的控制端与所述反馈电阻的一端相连，所述LED支路的负端与所述恒流源的负输出端相连，且

第i个控制支路中的所述反馈电阻的另一端与第i-1个控制支路的中所述采样电阻的低电位端相连，其中，i为正整数且1＜i≤n；

第1个控制支路中的所述反馈电阻的另一端与第n个控制支路中的所述采样电阻的低电位端相连。

5.根据权利要求4所述的多路均流控制电路，其特征在于：

所述调整管为PNP型三极管，且所述调整管的第一端为集电极，所述调整管的第二端为发射极，所述调整管的控制端为基极。

6.根据权利要求4所述的多路均流控制电路，其特征在于：

所述调整管为P型MOS管，且所述调整管的第一端为漏极，所述调整管的第二端为源极，所述调整管的控制端为栅极。

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