CN103369776A - 一种带实时检测的多个串联led回路并联的驱动装置和恒流驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带实时检测的多个串联LED回路并联的驱动装置和恒流驱动方法，包括一电源的输出端的电压加在多个并联的LED回路上，电源的输出端的电流分配到每一个LED回路在每一个LED回路上串联一个压降补偿电路和一个电流采样电路，在电流采样电路的输出端串联一个输出比较电路；所述压降补偿电路用于补偿LED的Vf的差异，用于保持各个LED回路的电流接近，使保证LED的亮度一致；本发明原理为单串最大电流检测实现恒流，则电源自动调整输出总电流，达到全面保护的目的，也就是电源对所有的电流异常增大具有强烈的负反馈作用，即全功能的保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种带实时检测的多个串联LED回路并联的驱动装置和恒流驱动方法。
背景技术
随着LED在照明领域的应用，在一个灯具内需要用到几十个到几百个LED，由于LED是电流器件，所以在工作时需要恒流驱动。在现有的技术中，基本是采用附图1的电路，是将多个LED串联后，再并联在一起，然后用一个恒流电源进行驱动，这个恒流电源输出的电流是恒定的，不会因为LED回路参数的变化而改变。由于LED的Vf值参数是离散的，即使经过挑选，Vf也是有差异的，所以多个回路的电流是有差异的。例如是10个串联20路并联的电路，并联的20个回路的电流是不一样的，如果是以每个串联回路20mA作为恒流电流的参数设计值，有些回路的电流可能超过22mA或者更大，有些回路的电流可能只有17mA，22mA这个回路超过设计电流，这个回路的LED可能会发热更大，衰减更快，甚至造成LED损坏。当其中一个回路由于某种原因造成开路时，这个回路的电流就会分配到其他回路中去，使其他回路电流变大，造成发热更大，衰减更快造成损坏，从形成雪崩效应，其他回路的LED也会更快的出现问题。
现有的恒流驱动电源的采样电路都是在电源内部，采样的电流是流经采样电路的电流，而不是流经LED回路上的电流，更加无法采样每一个回路的电流，不论LED回路是怎么样的，恒流驱动电源的输出电流都是固定的。这种方式，不同并联数量的电路需要不同规格的电源配套，需要多种规格的驱动电源，不利于电源的通用性配套以及标准的统一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种保证所有回路的驱动电流都不超过设计值，即使出现一个或多个回路开路时，其余正常回路的驱动电流仍然不超过设计值。同时，在驱动电源的使用参数范围内，多种不同并联回路的电路，都可以采用同一个规格的驱动电源。
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种实时检测所有串联回路的实时电流，并以最大电流所在回路的电流作为恒流驱动电源的采样基准，调整恒流驱动电源的输出电流，保证所有回路的驱动电流不超过设计电流的方法。并提供一种实现这个方法的检测与驱动装置。
一种带实时检测的多个串联LED回路并联的驱动装置和恒流驱动方法，包括一电源的输出端的电压加在多个并联的LED回路上，电源的输出端的电流分配到每一个LED回路在每一个LED回路上串联一个压降补偿电路和一个电流采样电路，在电流采样电路的输出端串联一个输出比较电路；所述压降补偿电路用于补偿LED的Vf的差异，用于保持各个LED回路的电流接近，使保证LED的亮度一致；
所述电流采样电路用于采集每一个LED回路的电流，输出比较电路用于比较每个采样回路的输出电压，只有输出电压最高的回路信号才能反馈到恒流驱动电源的控制输入端，其它回路信号的不能反馈到恒流驱动电源的控制输入端；
所述电流采样电路的采样电阻是相同的电阻值，输出电压最高的回路电流最大，最大电流回路的采样信号才能反馈到恒流驱动电源的控制输入端，恒流驱动电源根据检测到采样电流的大小控制输出总的电流，保证最大电流的LED回路的电流为设计值，其他所有回路的电流都会小于或等于这个回路的电流，从而保证了整个电路所有回路的电流不大于设计值；
驱动电源的控制电路受外部单个回路采样信号控制，输出电流的大小由采样电路的采样电阻决定，根据并联回路的多少自动调整输出电流的大小，同一个规格的电源可以有不同电流大小的恒流输出，保证单个回路的电流值符合设计值的要求，实现驱动电源的自适应输出控制，达到电源的归一化管理，实现电源的通用型。
当有一个或多个LED回路发生开路时，其它LED回路的电流会增大，采样电路的输出值也会增大，反馈到恒流驱动电源的控制端，恒流驱动电源根据控制端收到的采样信号，自动降低总的输出电流，使LED回路的电流重新达到设计值。
优选方案，所述的驱动装置和恒流驱动方法，其中，所述压降补偿电路是在LED回路上串联一个电阻，电阻的的范围是1Ω-10000000Ω，当不同回路的LED的Vf值差异较大时，更换该回路电阻的阻值，使采样电路的电压一致；当不同LED回路的电压差异不大时，取消压降补偿电路。
优选方案，所述的驱动装置和恒流驱动方法，其中，所述电流采样电路是在每一个LED回路和GND之间串联一个采样电阻，电阻阻值的计算公式是R＝(Vfb+Vdf)/Iled，其中Vfb是恒流驱动电源控制电路的基准电压，Vdf是输出比较电路二极管的压降，Iled是每个LED回路的设计电流。
优选方案，所述的驱动装置和恒流驱动方法，其中，所述输出比较电路是采每一个电流采样电阻和恒流驱动电源的控制电路之间正向串联一个普通二极管，所有二极管的负极并联在一起接到恒流驱动电源的控制输入端，当采样电阻端电压最高的那个回路采样信号才能通过该回路二极管，其它回路的二极管负极电压高于正极电压而截止，实现输出比较功能。
优选方案，所述的驱动装置和恒流驱动方法，其中，还设置一个过零检测电路，该电路包括，一比较器，所述比较器的同相输入端连接有一接地电阻，所述比较器的输出端连接有一限流电阻，所述比较器的同相输入端与所述限流电阻之间连接有一电阻，待检测信号与所述比较器的反相输入端之间串接有两个以上滤波器在待检测信号和比较器的反相输入端之间串接两个以上滤波器，过零检测电路用于实现准确捕获交流信号的过零点，使得到的过零点与输入的交流信号同频、同相。
优选方案，所述的驱动装置和恒流驱动方法，其中，还设置一个温度检测电路，温度检测电路用于防止在接通电源时的误动作的温度检测电路。设置开关电路，向温度传感器电路的输出端子供给能使检测比较器检测低温的电位。此外，设置开关电路，向基准电压电路的输出端子供给能使比较器检测低温的电位。在接通电源时，各开关电路通过开关控制电路设定使比较器检测低温的状态。
本发明的有益效果是；
本发明有两大优点：
优点一，本发明原理为单串最大电流检测实现恒流，即电路中任意串电流均小于等于设计电流，电压自动调整到最佳状态，具有保护LED功能，如有某串LED由于温升或开路等而导致电流异常增大，则电源自动调整输出总电流，达到全面保护的目的，也就是电源对所有的电流异常增大具有强烈的负反馈作用，即全功能的保护。
优点二，由于是单路恒流检测，所以负载可无限制并联而不影响恒流效果，达到电源的归一化管理，只要在不超过电源输出功率范围内负载可任意调节，也就是电源的通用性，非常方便电源的大批量生产和备料。
附图说明
图1是现有技术示意图；
图2是本发明结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图2所示，一种实时检测所有串联回路的实时电流，并以最大电流所在回路的电流作为恒流驱动电源的采样基准，调整恒流驱动电源的输出电流，保证所有回路的驱动电流不超过设计电流的方法。并提供一种实现这个方法的检测与驱动装置。
一种带实时检测的多个串联LED回路并联的驱动装置和恒流驱动方法，包括一电源的输出端的电压加在多个并联的LED回路上，电源的输出端的电流分配到每一个LED回路在每一个LED回路上串联一个压降补偿电路和一个电流采样电路，在电流采样电路的输出端串联一个输出比较电路；所述压降补偿电路用于补偿LED的Vf的差异，用于保持各个LED回路的电流接近，使保证LED的亮度一致；
所述电流采样电路用于采集每一个LED回路的电流，输出比较电路用于比较每个采样回路的输出电压，只有输出电压最高的回路信号才能反馈到恒流驱动电源的控制输入端，其它回路信号的不能反馈到恒流驱动电源的控制输入端；
所述电流采样电路的采样电阻是相同的电阻值，输出电压最高的回路电流最大，最大电流回路的采样信号才能反馈到恒流驱动电源的控制输入端，恒流驱动电源根据检测到采样电流的大小控制输出总的电流，保证最大电流的LED回路的电流为设计值，其他所有回路的电流都会小于或等于这个回路的电流，从而保证了整个电路所有回路的电流不大于设计值；
驱动电源的控制电路受外部单个回路采样信号控制，输出电流的大小由采样电路的采样电阻决定，根据并联回路的多少自动调整输出电流的大小，同一个规格的电源可以有不同电流大小的恒流输出，保证单个回路的电流值符合设计值的要求，实现驱动电源的自适应输出控制，达到电源的归一化管理，实现电源的通用型。
当有一个或多个LED回路发生开路时，其它LED回路的电流会增大，采样电路的输出值也会增大，反馈到恒流驱动电源的控制端，恒流驱动电源根据控制端收到的采样信号，自动降低总的输出电流，使LED回路的电流重新达到设计值。
优选方案，所述的驱动装置和恒流驱动方法，其中，所述压降补偿电路是在LED回路上串联一个电阻，电阻的的范围是1Ω-10000000Ω，当不同回路的LED的Vf值差异较大时，更换该回路电阻的阻值，使采样电路的电压一致；当不同LED回路的电压差异不大时，取消压降补偿电路。
优选方案，所述的驱动装置和恒流驱动方法，其中，所述电流采样电路是在每一个LED回路和GND之间串联一个采样电阻，电阻阻值的计算公式是R＝(Vfb+Vdf)/Iled，其中Vfb是恒流驱动电源控制电路的基准电压，Vdf是输出比较电路二极管的压降，Iled是每个LED回路的设计电流。
优选方案，所述的驱动装置和恒流驱动方法，其中，所述输出比较电路是采每一个电流采样电阻和恒流驱动电源的控制电路之间正向串联一个普通二极管，所有二极管的负极并联在一起接到恒流驱动电源的控制输入端，当采样电阻端电压最高的那个回路采样信号才能通过该回路二极管，其它回路的二极管负极电压高于正极电压而截止，实现输出比较功能。
优选方案，所述的驱动装置和恒流驱动方法，其中，还设置一个过零检测电路，该电路包括，一比较器，所述比较器的同相输入端连接有一接地电阻，所述比较器的输出端连接有一限流电阻，所述比较器的同相输入端与所述限流电阻之间连接有一电阻，待检测信号与所述比较器的反相输入端之间串接有两个以上滤波器在待检测信号和比较器的反相输入端之间串接两个以上滤波器，过零检测电路用于实现准确捕获交流信号的过零点，使得到的过零点与输入的交流信号同频、同相。
优选方案，所述的驱动装置和恒流驱动方法，其中，还设置一个温度检测电路，温度检测电路用于防止在接通电源时的误动作的温度检测电路。设置开关电路，向温度传感器电路的输出端子供给能使检测比较器检测低温的电位。此外，设置开关电路，向基准电压电路的输出端子供给能使比较器检测低温的电位。在接通电源时，各开关电路通过开关控制电路设定使比较器检测低温的状态。
实施例2
如图2所示，电源的输出电压加在多个并联的LED回路上，电流分配到每一个回路，在每一个LED回路串联一个压降补偿电路和一个电流采样电路，电流采样的输出端串联一个输出比较电路。压降补偿电路用于补偿LED的Vf的差异，尽量让各个回路的电流接近，保证LED的亮度尽量一致。电流采样电路用于采集每一个LED回路的电流，输出比较电路用于比较每个采样回路的输出电压，只有输出电压最高的回路信号才能反馈到恒流驱动电源的控制输入端，其他回路信号的不能反馈到恒流驱动电源的控制输入端。由于电流采样电路的采样电阻是同一个电阻值，输出电压最高的回路电流最大，所以只有最大电流回路的采样信号才能反馈到恒流驱动电源的控制输入端，恒流驱动电源根据检测到采样电流的大小控制输出总的电流，保证最大电流的LED回路的电流为设计值，其他所有回路的电流都会小于或等于这个回路的电流，从而保证了整个电路所有回路的电流不大于设计值。
当有一个或多个LED回路发生开路时，其他LED回路的电流会增大，采样电路的输出值也会增大，反馈到恒流驱动电源的控制端，恒流驱动电源根据控制端收到的采样信号，自动降低总的输出电流，让LED回路的电流重新达到设计值。
例如图2中，每个LED回路的设计电流为20mA，计算出电流采样电路的采样电阻的阻值是100Ω，由于电阻的精度偏差和LED的Vf值差异，每个LED回路的电流会有偏差，如电流最大回路的是20.5mA，这个回路的采样电流会通过比较电路反馈到恒流驱动电源的控制电路，其他路的不会反馈到恒流驱动电源，这时恒流驱动电源的总输出电流为200mA。当有三个LED回路开路时，其他7个LED回路的电流就会增大，最大电流回路会达到28mA左右，恒流驱动电源的控制电路收到这个反馈信号后，自动降低总输出电流，让最大回路的电流重新降到20.5mA，恒流驱动电源的总输出电流降低到140mA，剩下的7个回路的电流都不会大于20.5mA，从而保证了剩下正常工作的7个回路的电流不大于设计值，避免了雪崩现象的出现。
同样，例如图2电路中的恒流驱动电源的最大输出电流是200mA，不论是用在图2的10个LED回路的电路，还是用在5个或8个LED回路的电路，只要采样电阻的阻值是一样的，那么每一个LED回路的电流都是20mA左右，这样三个电路都可以采用同一个规格型号的恒流驱动电源，而不用分别采用输出电流是200、160、100mA的三种不同规格型号的恒流驱动电源。如果想改变LED回路的驱动电流，只需要修改电流采样回路的电阻值，而不需要更换其他规格型号的驱动电源。
实施例3
参照图2，压降补偿电路是在LED回路上串联一个10Ω电阻，当不同回路的LED的Vf值差异较大时，更换该回路电阻的阻值，使采样电路的电压基本一致。当不同LED回路的电压差异不大时，可以取消压降补偿电路。
电流采样电路是在每一个LED回路和GND之间串联一个采样电阻，电阻阻值的计算公式是R＝(Vfb+Vdf)/Iled，其中Vfb是恒流驱动电源控制电路的基准电压，Vdf是输出比较电路二极管的压降，Iled是每个LED回路的设计电流。
输出比较电路是采每一个电流采样电阻和恒流驱动电源的控制电路之间正向串联一个普通二极管，所有二极管的负极并联在一起接到恒流驱动电源的控制输入端，只有采样电阻端电压最高的那个回路采样信号才能通过该回路二极管，其他回路的二极管负极电压高于正极电压而截止，实现输出比较功能。
本发明有两大优点：
优点一，本发明原理为单串最大电流检测实现恒流，即电路中任意串电流均小于等于设计电流，电压自动调整到最佳状态，具有保护LED功能，如有某串LED由于温升或开路等而导致电流异常增大，则电源自动调整输出总电流，达到全面保护的目的，也就是电源对所有的电流异常增大具有强烈的负反馈作用，即全功能的保护。
优点二，由于是单路恒流检测，所以负载可无限制并联而不影响恒流效果，达到电源的归一化管理，只要在不超过电源输出功率范围内负载可任意调节，也就是电源的通用性，非常方便电源的大批量生产和备料。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种带实时检测的多个串联LED回路并联的驱动装置和恒流驱动方法；其特征在于，包括一电源的输出端的电压加在多个并联的LED回路上，电源的输出端的电流分配到每一个LED回路，在每一个LED回路上串联一个压降补偿电路和一个电流采样电路，在电流采样电路的输出端串联一个输出比较电路；所述压降补偿电路用于补偿LED的Vf的差异，用于保持各个LED回路的电流接近，使保证LED的亮度一致；
所述电流采样电路用于采集每一个LED回路的电流，输出比较电路用于比较每个采样回路的输出电压，只有输出电压最高的回路信号才能反馈到恒流驱动电源的控制输入端，其它回路信号的不能反馈到恒流驱动电源的控制输入端；
所述电流采样电路的采样电阻是相同的电阻值，输出电压最高的回路电流最大，最大电流回路的采样信号才能反馈到恒流驱动电源的控制输入端，恒流驱动电源根据检测到采样电流的大小控制输出总的电流，保证最大电流的LED回路的电流为设计值，其他所有回路的电流都会小于或等于这个回路的电流，从而保证了整个电路所有回路的电流不大于设计值；
当有一个或多个LED回路发生开路时，其它LED回路的电流会增大，采样电路的输出值也会增大，反馈到恒流驱动电源的控制端，恒流驱动电源根据控制端收到的采样信号，自动降低总的输出电流，使LED回路的电流重新达到设计值；
驱动电源的控制电路受外部单个回路采样信号控制，输出电流的大小由采样电路的采样电阻决定，根据并联回路的多少自动调整输出电流的大小，同一个规格的电源可以有不同电流大小的恒流输出，保证单个回路的电流值符合设计值的要求，实现驱动电源的自适应输出控制，达到电源的归一化管理，实现电源的通用型。
2.根据权利要求1所述的驱动装置和恒流驱动方法，其特征在于：所述压降补偿电路是在LED回路上串联一个电阻，电阻的的范围是1Ω-10000000Ω，当不同回路的LED的Vf值差异较大时，更换该回路电阻的阻值，使采样电路的电压一致；当不同LED回路的电压差异不大时，取消压降补偿电路。
3.根据权利要求1所述的驱动装置和恒流驱动方法，其特征在于：所述电流采样电路是在每一个LED回路和GND之间串联一个采样电阻，电阻阻值的计算公式是R＝(Vfb+Vdf)/Iled，其中Vfb是恒流驱动电源控制电路的基准电压，Vdf是输出比较电路二极管的压降，Iled是每个LED回路的设计电流。
4.根据权利要求1所述的驱动装置和恒流驱动方法，其特征在于：所述输出比较电路是采每一个电流采样电阻和恒流驱动电源的控制电路之间正向串联一个普通二极管，所有二极管的负极并联在一起接到恒流驱动电源的控制输入端，当采样电阻端电压最高的那个回路采样信号才能通过该回路二极管，其它回路的二极管负极电压高于正极电压而截止，实现输出比较功能。
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