CN103024969A - 驱动电源与电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种驱动电源以及具有该驱动电源的电子设备。驱动电源包括电压输出端，为具有温度特性的负载提供驱动电压。该驱动电源能检测其负载的等效电阻值受温度影响的变化量，可以根据该负载的等效电阻值的变化量来相应调整输出驱动电压。

Description

驱动电源与电子设备
技术领域
本发明涉及一种具有温度补偿功能的驱动电源，以及采用该驱动电源的电子设备。
背景技术
目前，电子产品在人们的生产生活过程中发挥着越来越大的作用，然而，一些电子产品在使用过程中因环境和本身功耗发热导致的周围温度的变化，经常出现使用寿命相较于标称的预定值严重缩短的情况，或者使用品质远不如其标称值。例如，发光二极管（LED）由于具有很高的发光效率而正在被广泛应用于照明领域以及作为显示设备的背光源，一般来说，发光二极管作为负载须采用驱动电源来进行驱动，作为负载在应用于环境温度变化较大或散热不良的环境中，经常出现LED光衰较快，使用寿命严重缩短的情况。
发明内容
为解决现有技术中电子产品的负载在因环境温度的变化引起使用寿命较短的技术问题，有必要提供一种可提高电子产品的负载使用寿命的驱动电源。进一步，提供一种采用上述驱动电源的电子设备。
一种驱动电源，其包括电压输出端，该电压输出端用于与具有负温度特性的负载连接，该驱动电源的电压输出端为该负载提供驱动电压，该驱动电源检测该负载的等效电阻值受环境温度影响的变化量，并且根据该负载的等效电阻值的变化量来相应调整该驱动电压。
一种采用上述驱动电源的电子设备，该电子设备包括还包括负载，该负载具有温度特性，该负载通过该电压输出端与该驱动电源电连接。该驱动电源依据该负载的等效电阻值受环境温度影响的变化量来对应调整提供至负载的驱动电压。
相较于现有技术，驱动电源通过温度补偿电路检测负载受环境温度的影响程度，并且根据其影响程度来调整负载的驱动电压，从而有效改善了具有温度特性的负载由于环境温度的影响而导致使用寿命缩短甚至失效的可能性。
附图说明
图1是本发明一实施方式中电子设备的电路结构示意图。
图2是如图1所示电子设备一变更实施方式的电路结构示意图。
主要元件符号说明
电子设备 10、20
驱动电源 100
交流源输入端 101
电压输出端 103
温度补偿电路 200
检测单元 210
第一检测元件 211
第一分压元件 213
检测信号输出端 212
调整输出单元 230
第二检测元件 231
参考极 2311
第一传导极 2312
第二传导极 2313
输出元件 233
检测端 235
负载 300
全桥整流电路 110
变压器电路 130
PWM控制电路 150
脉冲发生电路 151
调整信号接收端 152
调整信号接收电路 153
整流滤波电路 170
三端可调分流基准电源 D1
发光二极管 D2
硅光电晶体管 D3
直流电压信号 U
等效电阻 R
热敏电阻 Ru
电阻 RL
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
经过研究发现，部分负载在工作过程中受环境温度的影响比较大，具体来说，负载一般具有温度特性，即其等效电阻随温度的变化而变化，有的负载会具有负温度特性，例如LED，当然，也有的负载会具有正温度特性。其中，负温度特性是指负载具有负温度系数，并且该负载的等效电阻值会随着负载所处于的环境温度的升高而减小，随着环境温度的降低而增大；反之，正温度特性是指负载具有正温度系数，并且该负载的等效电阻值会随着环境温度的升高而增大，随着环境温度的降低而减小。
在本实施方式中，主要以负载具有负温度特性进行说明。具有负温度特性的负载在驱动电源的驱动过程中，由于负载本身在工作过程中会产生热量而导致负载的环境温度上升，若此时环境温度也较高时，由于负温度特性，负载的等效电阻的阻值减小，在驱动电源输出的驱动电压不改变的情况下，流过负载的驱动电流增加，则会进一步导致负载的发热量增大，温度进一步上升，如此循环，则会导致流过负载的电流很大以及负载本身发热量过大，负载中的各元件寿命严重缩短甚至损坏。基于上述发现，本案提供以下具体实施方式来改善负载中的各元件寿命严重缩短的问题。
请参阅图1，其为本发明一优选实施方式中电子设备10的电路结构示意图。电子设备10包括驱动电源100以及负载300。其中，负载300具有负温度特性，即负载300的等效电阻R的电阻值会随着环境温度的上升而降低，在本实施方式中，负载300以LED光源为例进行说明。
驱动电源100包括交流源输入端101以及电压输出端103，交流源输入端101用于接收交流源信号，该交流源信号在经过驱动电源100的处理后自电压输出端103输出直流电压信号U。负载300电连接于该电压输出端103以接收该直流电压信号U作为其驱动电压，并且在该直流电压信号U的驱动下正常工作。进一步，驱动电源100还用于检测负载300受环境温度影响的程度，即负载300的等效电阻R的阻值受环境温度变化的影响而生成的变化量，并且根据该等效电阻R的阻值受环境温度变化影响的程度而产生的变化量输出调整信号控制输出至该负载的驱动电压的大小，改善该环境温度对负载300由于等效电阻R的阻值减小而导致其驱动电流增大的现象。
具体地，驱动电源100包括与负载并联的温度补偿电路200，温度补偿电路200用于检测负载300的等效电阻R的阻值受环境温度的影响而产生的变化量，并且依据该变化量对直流电压信号U进行补偿调整。即当具有负温度特性的负载300的等效电阻R的阻值受环境温度变化的影响而减小时，温度补偿电路200对应地输出调整信号，以对应控制该直流电压信号U减小，反之，当等效电阻R的阻值随着环境的降低而增大时，则温度补偿电路200对应地输出一调整信号，以对应控制该直流电压信号U增大。
应当能够理解，当负载300具有正温度特性，且其等效电阻R的阻值随着环境温度的上升而增大时，温度补偿电路控制该驱动电压增大；反之，当等效电阻R的阻值随着文件的降低而减小时，温度补偿电路输出调整信号控制该直流电压信号U减小。
优选地，温度补偿电路200具有与负载300相同的正温度特性或者负温度特性，或者温度补偿电路200还可以具有与负载300相反的温度特性，进一步，当温度补偿电路200与负载300的温度特性相同时，其温度系数也相同。
优选地，该驱动电压的大小是由脉冲信号的占空进行控制的，该调整信号用于调整该脉冲信号的占空比，当该占空比增大时，该驱动电压增大；当该占空比减小时，该驱动电压减小。
在本实施方式中，温度补偿电路的等效电阻（未示出）的阻值远大于负载300等效电阻R的阻值，以防止温度补偿电路200分取负载300的驱动电流。优选地，温度补偿电路200中等效电阻流过毫安级电流即可。
驱动电源100进一步包括变压器电路130、PWM控制电路150。
变压器电路130用于依据驱动电源100接收的该交流源信号感应输出直流电压信号U，并且自电压输出端103输出至负载300。
PWM控制电路150用于输出脉冲信号至变压器电路130，利用脉冲信号的占空比控制变压器电路130输出的直流信号的大小。即当该脉冲信号的占空比增大时，变压器电路130输出的直流电压信号U增大；当该脉冲信号的占空比减小时，变压器电路130输出的直流电压信号U减小。
PWM控制电路150还包括调整信号接收端152，以用于接收该调整信号。PWM控制电路150依据该调整信号变更输出至变压器电路130脉冲信号的占空比，从而调整变压器电路130所输出的直流电压信号U的大小，进而控制提供至负载300的驱动电压的大小。
在本实施方式中，驱动电源100还包括有全桥整流电路110与整流滤波电路170。全桥整流电路110用于对该交流源信号进行桥式整流，并且将经过整流后的直流脉动信号输出至该高频变压器电路130。整流滤波电路170用于对高频变压器电路130输出的该直流电压信号U进行整流、滤波处理，以使得该直流电压信号U更为稳定。
在本实施方式中，温度补偿电路200包括检测单元210与调整输出单元230。检测单元210电连接电压输出端103以与该负载300并联且处于与负载300基本相同的温度环境中，以用于检测负载300的等效电阻R受环境温度影响的程度，并且输出检测信号至该调整输出单元230。调整输出单元230依据该检测信号输出调整信号至该PWM控制电路150，PWM控制电路150依据该调整信号调整变压器电路130输出的直流电压信号U。
具体地，检测单元210包括第一检测元件211与第一分压元件213以及检测信号输出端212。第一检测元件211处于负载300所处的环境中，以用于检测负载300的等效电阻R受温度影响的程度。第一分压元件213与第一检测元件211串联于该电压输出端103与地之间，同时，以该第一检测元件211与第一分压元件中一节点作为检测信号输出端212，并且将该节点的电压作为检测信号输出调整输出单元230。
在本实施方式中，第一检测元件211采用负温度系数的热敏电阻Ru（NTC）来实现。优选地，热敏电阻Ru与负载300的等效电阻R具有基本相同的负温度系数。第一分压元件213采用一普通的电阻RL来实现。热敏电阻Ru一端连接于临近负载300的电压输出端103，热敏电阻Ru另外一端通过电阻RL接地。
调整输出单元230包括第二检测元件231、输出元件233以及检测端235。第二检测元件231与输出元件233串联于该电压输出端103与地之间，检测端235电连接与该检测信号输出端212以接收该检测信号。第二检测元件231与输出元件233依据检测端235接收的该检测信号输出该调整信号。在本实施方式中，第二检测元件231用于接收该检测信号，并且依据该检测信号输出一传导信号至输出元件233，输出元件233依据该传导信号输出该调整信号。
具体地，第二检测元件231采用一三端可调分流基准电源D1来实现，该三端可调分流基准电源D1包括参考极2311、第一传导极2312与第二传导极2313，参考极2311电连接于该检测端235，或者作为该检测端235，该第一传导极2312电连接与该输出元件233，该第二传导极2313接地。对于第二检测元件231而言，当参考极2311的电压发生变化时，流过该第一传导极2312与第二传导极2313的电流将对应线性的变化。在本实施方式中，第二检测元件231以流过该第一传导极2312与第二传导极2313的电流作为该传导信号。
输出元件233依据该传导信号对应输出该调整信号，即当作为该传导信号的电流变化时，例如增大或者减小时，输出元件233对应输出该调整信号至PWM控制电路150。在本实施方式中，输出元件233采用发光二极管D2来实现，并且该调整信号为光线信号。
进一步，PWM控制电路150还包括调整信号接收电路153与脉冲发生电路151。该调整信号接收电路153用于自调整信号接收端152接收该调整信号，并且依据该调整信号输出一控制信号至脉冲发生电路151，脉冲发生电路151依据该控制信号调整其所产生的脉冲信号的占空比，并且将调整完成后的脉冲信号输出至变压器电路130。在本实施方式中，调整信号接收电路153为接收光信号并且依据光信号对应输出电流的元件来实现，例如采用一硅光电晶体管D3作为该调整信号接收电路。脉冲发生电路151采用一能够输出脉冲信号的集成电路来实现。
优选地，输出元件233采用发光二极管D2，其与调整信号接收电路153中的硅光电晶体管D3集成为光电耦合器。
下面结合图1，说明本发明该驱动电源100如何实现对具有负温度特性的负载300的补偿调整。
当负载300中的等效电阻R受到环境温度的变化而影响而变小时，例如环境温度的升高而使得等效电阻R的电阻值变小时，则第一检测元件211中负温度特性的热敏电阻Ru也相应降低，则加载到热敏电阻Ru的电压也相应减小，同时，加载于第一分压电阻RL的电压升高。该升高的电压作为检测信号自检测信号输出端212输出至检测端235，对应地，与检测端235电连接的参考极2311电压升高，流过第一传导极2312与第二传导极2313的电流增加，同时，流过红外发光二极管D2的电流也相应增加，红外发光二极管D2发射的光线增强，并且将增强的光线信号作为调整信号通过调整信号接收端152输出至调整信号接收电路153，调整信号接收电路153的硅光电晶体管D3接收到该调整信号时，则对应的输出一增大的电流信号作为控制信号至PWM脉冲发生电路151，脉冲发生电路151将减小输出的脉冲信号的占空比，并且将占空比减小后脉冲信号至变压器电路130。变压器电路130则依据该占空比减小后的脉冲信号减小输出直流电压信号U，进而对应减小提供至负载300的驱动电压。
相较于现有技术，驱动电源100通过温度补偿电路200检测负载300受环境温度的影响程度，并且根据其影响程度利用PWM控制电路调整变压器输出至负载300的驱动电压，从而有效减小了具有负温度特性的负载300由于环境温度的影响而导致使用寿命缩短甚至失效的可能性。
应当能够理解，当负载300具有正温度特性时，只需简单改变检测单元210的结构，即该第一检测元件211采用一正温度系数的热敏电阻（PTC）即可实现负载300的补偿调整。
请参阅图2，其为图1所示电子设备一变更实施方式的电路结构示意图，其与前一实施方式基本相同，其区别在于：在电子设备20中，第一分压元件213一端电连接于电压输出端103，第一分压元件213另一端通过第一检测元件211接地，并且该第一检测元件211为一具有正温度系数的热敏电阻（PTC）。

Claims (12)

1.一种驱动电源，其包括一电压输出端，该电压输出端用于与一具有温度特性的负载电连接，该驱动电源自该电压输出端为该负载提供一驱动电压，其特征在于，该驱动电源检测该负载的等效电阻值受环境温度影响的变化量，并且根据该负载的该等效电阻值的变化量来对应调整该驱动电压。
2.根据权利要求1所述的驱动电源，其特征在于，该驱动电源包括一温度补偿电路，该温度补偿电路与该负载并联并且设置于与该负载相同的环境中，该温度补偿电路用于检测该负载的等效电阻值受环境温度影响的变化量，该驱动电源依据该温度补偿电路的检测结果调节该驱动电压。
3.根据权利要求2所述的驱动电源，其特征在于，当该温度补偿电路检测到该负载的等效电阻值受环境温度的变化而减小时，该驱动电源将该驱动电压调小；当该温度补偿电路检测到该负载的等效电阻值受环境温度的变化而增大时，该驱动电源将该驱动电压调大。
4.根据权利要求2或者3所述的驱动电源，其特征在于，该温度补偿电路包括一检测单元，该检测单元用于检测该负载的等效电阻值受环境温度影响的变化量并且设置于该负载相同的环境中，并且依据该变化量输出一检测信号以调节该驱动电压，该检测单元包括一第一检测元件、第一分压元件与一检测信号输出端，该第一检测元件处于该负载所处的环境中，以用于检测该负载的等效电阻值受环境温度影响的变化量，该第一分压元件与该第一检测元件串联于该电压输出端与地之间，同时，该第一检测元件与第一分压元件中一节点作为检测信号输出端，并且将该节点的电压作为检测信号自该检测信号输出端输出。
5.根据权利要求4所述的驱动电源，其特征在于，该第一检测元件为具有与该负载相同的负温度特性或者正温度特性，且该检测元件一端电连接于临近该负载的该电压输出端，该第一检测元件另外一端通过该第一分压元件接地。
6.根据权利要求5所述的驱动电源，该第一检测元件具有与该负载相同的负温度系数或者正温度系数。
7.根据权利要求4所述的驱动电源，其特征在于，该第一分压元件一端电连接于电压输出端，第一分压元件的另一端通过第一检测元件接地，该第一检测元件的温度特性与该负载的温度特性相反。
8.根据权利要求4所述的驱动电源，其特征在于，该温度补偿电路还包括一调整输出单元，该调整输出单元依据该检测信号进一步输出一调整信号以用于调节该驱动电压，该调整输出单元包括一检测端、一第二检测元件与一输出元件，该第二输出元件与第二检测元件串联于该电压输出端与地之间，该检测端用于接收该检测信号，该第二检测元件依据该检测信号输出一传导信号至该输出元件，该输出元件依据该传导信号对应输出该调整信号。
9.根据权利要求8所述的驱动电源，其特征在于，该第二检测元件为三端可调分流基准电源，该输出元件为发光二极管，该三端可调分流基准电源包括一参考极、一第一传导极与第二传导极，该参考极电连接于该检测端，该第一传导极电连接于该输出元件，该第二传导极接地，流过第一传导极与第二传导极的电流与该参考极所加载的电压呈线性关系。
10.根据权利要求1至3任意一项所述的驱动电源，其特征在于，该驱动电压的大小由一脉冲信号的占空进行控制，该调整信号用于调整该脉冲信号的占空比，当该占空比增大时，该驱动电压增大；当该占空比减小时，该驱动电压减小。
11.根据权利要求10所述的驱动电源，其特征在于，该驱动电路还包括一变压器电路与一PWM控制电路，该变压器电路用于输出该驱动电压至该负载，该PWM控制电路用于输出该脉冲信号至该变压器电路，以控制该驱动电压的大小，该PWM控制电路包括一调整信号接收电路与脉冲信号发生电路，该调整信号接收电路用于接收该调整信号输出一控制信号至该脉冲信号发生电路，该脉冲信号发生电路用于依据该控制信号调整其输出的脉冲信号的占空比，该调整信号接收电路为一硅光电晶体管。
12.一种采用如权利要求1至11任意一项所述的驱动电源的电子设备，其特征在于，该电子设备包括还包括一负载，该负载具有温度特性，该负载通过该电压输出端与该驱动电源电连接，该驱动电源依据该负载的该等效电阻值受环境温度影响的变化量来对应调整提供至该负载的该驱动电压。
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