CN102882389A - 一种恒流源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种恒流源，该恒流源包括输入AC信号单元、整流电路单元、滤波电路单元、主控制单元、输出滤波单元、电流采样控制回路单元，输入的交流电信号经过整流、滤波后，通过主控制单元变换为交流电信号，并获得需要的电压后转化为直流电，经过滤波后为LED灯组供电。本发明所公开的恒流源具有一种可靠性好、适用范围广泛、成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种恒流源。
背景技术
AC（交流电）输入的恒流源广泛应用于发光二极管（LightEmitting Diode，LED）照明，LED照明是当前的照明发展方向，广泛用于路灯、室内LED灯具、城市亮化、户外广告等。当LED驱动电源的电压低于90V、或高于270V时LED灯无法工作，同时，当电网电压波动引起的恒流精度不够会使得LED灯加速光衰。因此，LED 的工作特性决定了其对供电电源质量的依赖程度很大。因此，高质量的供电电源对提高LED 的照明质量、电能利用率、延长LED 的使用寿命有着重要的意义。
现有技术中，采用的恒流源主要有两种形式：一种是线性电源改进型恒流源，另一种是开关电源式恒流源。线性电源改进型恒流源存在线性损耗大、适用范围小等缺陷。开关电源式恒流源存在可靠性较差、适用范围小、成本高等缺陷。
因此，提供一种可靠性好、适用范围广泛、成本低的恒流源是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可靠性好、适用范围广泛、成本低的恒流源。
为了实现上述目的，本发明提供一种恒流源，包括：
输入AC信号单元，用于输入交流电AC信号；
整流电路单元，与所述输入AC信号单元相连，用于对所输入的交流电AC信号整流为脉动直流电信号；
滤波电路单元，与所述整流电路单元相连，用于对所述整流电路单元输出的脉动直流电信号滤波；
主控制单元，与所述滤波电路单元相连，将所述脉动直流电信号转化为高频开关电流信号；
输出滤波单元，与所述主控制单元相连，用于对所述主控制单元输出的高频开关电流信号滤波；
电流采样控制回路单元，与所述主控制单元相连，用于获取所述主控制单元输出的高频开关电流信号，并对所述高频开关电流信号进行检测后，反馈给所述主控制单元，以使输出电流为恒定值。
优选地，所述主控制单元包括单片机，所述单片机上集成有LinkSwitch-TN器件，并在所述LinkSwitch-TN器件上集成有MOSFET、振荡器、开/关控制电路、高压开关电流源、频率抖动电路、逐周期限流器以及热关断电路。
优选地，还包括PWM 电流调节单元，与所述输出滤波单元连接，用于调节输出电流的电流值。
优选地，还包括电流步进模块，与所述输出滤波单元连接，并在所述PWM电流调节单元的控制下调节输出电流的电流值。
优选地，所述主控制单元获取时间信息，并控制所述PWM电流调节单元调节输出电流的电流值。
优选地，所述单片机根据所述电流采样控制回路单元的反馈信号决定所述开/关控制电路的导通或关断状态；所述电流超过额定值时，跳过所述开/关控制电路的导通周期，保持关断状态。
优选地，所述单片机在所述开/关控制电路的导通周期前获取所述电流采样控制回路单元的反馈信号。
优选地，所述单片机上设置有数控单元，用于根据输入指令控制输出电流的电流值。
与现有技术相比，本发明所提供的恒流源，包括：
输入AC信号单元，用于输入交流电AC信号；
整流电路单元，与所述输入AC信号单元相连，用于对所输入的交流电AC信号整流为脉动直流电信号；
滤波电路单元，与所述整流电路单元相连，用于对所述整流电路单元输出的脉动直流电信号滤波；
主控制单元，与所述滤波电路单元相连，将所述脉动直流电信号转化为高频开关电流信号；
输出滤波单元，与所述主控制单元相连，用于对所述主控制单元输出的高频开关电流信号滤波；
电流采样控制回路单元，与所述主控制单元相连，用于获取所述主控制单元输出的高频开关电流信号，并对所述高频开关电流信号进行检测后，反馈给所述主控制单元，以使输出电流为恒定值。
因此，通过在AC输入端设计整流电路单元，可以减少传导EMI单元，直接通过整流电路单元将所输入的交流电AC信号整流为脉动直流电信号，从而简化结构、降低成本；整流电路单元输出的脉动直流电信号经过滤波电路单元滤波后，通过主控制单元转化为高频交流电信号并达到所需电压后再转化为直流电信号并经过输出滤波单元滤波，从而输出稳定电流值的输出电流；电流采样控制回路单元通过检测高频开关电流信号并反馈给主控制单元，可以使得输出电流保持稳定；从而实现了宽电源电压输入、适用范围广泛、结构简单、成本低、输出电流稳定、可靠性好。
在进一步优选地实施方式中，所述主控制单元包括单片机，所述单片机上集成有LinkSwitch-TN器件，并在所述LinkSwitch-TN器件上集成有MOSFET、振荡器、开/关控制电路、高压开关电流源、频率抖动电路、逐周期限流器以及热关断电路，因此，通过采用以单片机为核心的主控制单元，可以实现经济实用、性能可靠的数控恒流源。
在进一步优选地实施方式中，还包括PWM 电流调节单元，与所述输出滤波单元连接，用于调节输出电流的电流值，从而，进一步提高对输出电流的恒流精度。
在进一步优选地实施方式中，还包括电流步进模块，与所述输出滤波单元连接，并在所述PWM电流调节单元的控制下调节输出电流的电流值，因此，通过电流步进模块提高电流变化调节精度，从而，更加精准的限制电流变化，进一步提高对输出电流的恒流精度。
在进一步优选地实施方式中，所述主控制单元获取时间信息，并控制所述PWM电流调节单元调节输出电流的电流值，这样可以实现时钟自动调节。
在进一步优选地实施方式中，所述单片机根据所述电流采样控制回路单元的反馈信号决定所述开/关控制电路的导通或关断状态；所述电流超过额定值时，跳过所述开/关控制电路的导通周期，保持关断状态，因此，可以不断的检测电流、电压的变化，从而将输出电流稳定的高精度恒流输出，能够实现自动限流。
在进一步优选地实施方式中，所述单片机在所述开/关控制电路的导通周期前获取所述电流采样控制回路单元的反馈信号，因此，可以及时根据输出电流的电流值情况，调节开/关控制电路的导通或关断状态。
在进一步优选地实施方式中，所述单片机上设置有数控单元，用于根据输入指令控制输出电流的电流值，这样可以通过外界输入指令限定输出电流值，操作简单。
附图说明
图1是本发明提出的一种恒流源的一种实施例的结构框图；
图2是本发明提出的一种恒流源的一种实施例的具体结构示意图。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种可靠性好、适用范围广泛、成本低的恒流源。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
请参考图1，在一种是实施例中，本发明所提供的一种恒流源，包括：
输入AC信号单元，用于输入交流电AC信号；
整流电路单元，与所述输入AC信号单元相连，用于对所输入的交流电AC信号整流为脉动直流电信号；
滤波电路单元，与所述整流电路单元相连，用于对所述整流电路单元输出的脉动直流电信号滤波；
主控制单元，与所述滤波电路单元相连，将所述脉动直流电信号转化为高频开关电流信号；
输出滤波单元，与所述主控制单元相连，用于对所述主控制单元输出的高频开关电流信号滤波；
电流采样控制回路单元，与所述主控制单元相连，用于获取所述主控制单元输出的高频开关电流信号，并对所述高频开关电流信号进行检测后，反馈给所述主控制单元，以使输出电流为恒定值。
因此，通过在AC输入端设计整流电路单元，可以减少传导EMI单元，直接通过整流电路单元将所输入的交流电AC信号整流为脉动直流电信号，从而简化结构、降低成本；整流电路单元输出的脉动直流电信号经过滤波电路单元滤波后，通过主控制单元转化为高频交流电信号并达到所需电压后再转化为直流电信号并经过输出滤波单元滤波，从而输出稳定电流值的输出电流；电流采样控制回路单元通过检测高频开关电流信号并反馈给主控制单元，可以使得输出电流保持稳定；从而实现了宽电源电压输入、适用范围广泛、结构简单、成本低、输出电流稳定、可靠性好。
进一步地，所述主控制单元包括单片机，所述单片机上集成有LinkSwitch-TN器件，并在所述LinkSwitch-TN器件上集成有MOSFET、振荡器、开/关控制电路、高压开关电流源、频率抖动电路、逐周期限流器以及热关断电路，因此，通过采用以单片机为核心的主控制单元，可以实现经济实用、性能可靠的数控恒流源。
进一步地，还包括PWM 电流调节单元，与所述输出滤波单元连接，用于调节输出电流的电流值，从而，进一步提高对输出电流的恒流精度。
进一步地，还包括电流步进模块，与所述输出滤波单元连接，并在所述PWM电流调节单元的控制下调节输出电流的电流值，因此，通过电流步进模块提高电流变化调节精度，从而，更加精准的限制电流变化，进一步提高对输出电流的恒流精度。
进一步地，所述主控制单元获取时间信息，并控制所述PWM电流调节单元调节输出电流的电流值，这样可以实现时钟自动调节。
进一步地，所述单片机根据所述电流采样控制回路单元的反馈信号决定所述开/关控制电路的导通或关断状态；所述电流超过额定值时，跳过所述开/关控制电路的导通周期，保持关断状态，因此，可以不断的检测电流、电压的变化，从而将输出电流稳定的高精度恒流输出，能够实现自动限流。
进一步地，所述单片机在所述开/关控制电路的导通周期前获取所述电流采样控制回路单元的反馈信号，因此，可以及时根据输出电流的电流值情况，调节开/关控制电路的导通或关断状态。
进一步地，所述单片机上设置有数控单元，用于根据输入指令控制输出电流的电流值，这样可以通过外界输入指令限定输出电流值，操作简单。
请参考图2，输入的85～280V的AC信号进入整流桥DQ变成脉动直流电信号，电容C1、电感L1、电容C2组成滤波电路，整流桥DQ在电容C1上生成直流电压，脉动直流电信号经过滤波电路滤波后，进入单片机IC；负载LED模组、电感L1、L2和单片机IC串联连接在一起形成串联稳压开关电路，电阻R3可以检测输出电流值，并通过电耦合器IC2、电阻R1和电容C4为单片机IC提供电流控制反馈，电容L2可以对输出电流进行滤波；在单片机IC中开/关控制电路导通期间，电流流经电容C4、负载(LED模组)以及电感L2，电流除了向负载(LED模组)提供一部分能量外，该电流还使L2储存一定能量。在单片机IC中开/关控制电路关断期间，电感L2的极性反向，以试图维持电流，反向极性为续流二极管D5提供前向偏置，以保持电流流动并持续为电容C4和负载(LED模组)提供能量；通过单片机IC的D/A 变换构成的数控单元，由运算V/I 转换电路构成电流闭环反馈控制，实现电流的步进控制，时钟自动控制、恒流控制以及保护功能起控，整个控制环节由单片机机组成的控制系统完成对信号的采样、比较、处理。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括哪些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，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、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种恒流源，其特征在于，包括：
输入AC信号单元，用于输入交流电AC信号；
整流电路单元，与所述输入AC信号单元相连，用于对所输入的交流电AC信号整流为脉动直流电信号；
滤波电路单元，与所述整流电路单元相连，用于对所述整流电路单元输出的脉动直流电信号滤波；
主控制单元，与所述滤波电路单元相连，将所述脉动直流电信号转化为高频开关电流信号；
输出滤波单元，与所述主控制单元相连，用于对所述主控制单元输出的高频开关电流信号滤波；
电流采样控制回路单元，与所述主控制单元相连，用于获取所述主控制单元输出的高频开关电流信号，并对所述高频开关电流信号进行检测后，反馈给所述主控制单元，以使输出电流为恒定值。
2.如权利要求1所述的恒流源，其特征在于，所述主控制单元包括单片机，所述单片机上集成有LinkSwitch-TN器件，并在所述LinkSwitch-TN器件上集成有MOSFET、振荡器、开/关控制电路、高压开关电流源、频率抖动电路、逐周期限流器以及热关断电路。
3.如权利要求1所述的恒流源，其特征在于，还包括：PWM 电流调节单元，与所述输出滤波单元连接，用于调节输出电流的电流值。
4.如权利要求3所述的恒流源，其特征在于，还包括电流步进模块，与所述输出滤波单元连接，并在所述PWM电流调节单元的控制下调节输出电流的电流值。
5.如权利要求3所述的恒流源，其特征在于，所述主控制单元获取时间信息，并控制所述PWM电流调节单元调节输出电流的电流值。
6.如权利要求2所述的恒流源，其特征在于，所述单片机根据所述电流采样控制回路单元的反馈信号决定所述开/关控制电路的导通或关断状态；所述电流超过额定值时，跳过所述开/关控制电路的导通周期，保持关断状态。
7. 如权利要求6所述的恒流源，其特征在于，所述单片机在所述开/关控制电路的导通周期前获取所述电流采样控制回路单元的反馈信号。
8.如权利要求2所述的恒流源，其特征在于，所述单片机上设置有数控单元，用于根据输入指令控制输出电流的电流值。
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