CN103675419A - 恒流比较电路及led灯组电流监测装置 - Google Patents

Abstract

一种恒流比较电路，包括第一电压采样模块、第二电压采样模块、第一同相放大模块、第二同相放大模块、第一指示模块、第二指示模块和差分放大模块；上述恒流比较电路通过第一采样模块和第二采样模块分别采样第一灯组和第二灯组的电压，将采样的电压分别输入到第一同相放大模块和第二同相放大模块，经由第一同相放大模块和第二同相放大模块放大后的电压信号分别与差分放大模块的正相输入端和反相输入端连接，差分放大模块将采样的电压信号作差放大后，输出到第一指示模块和第二指示模块，而第一指示模块和第二指示模块根据差分放大模块的输出信号发出指示信号，能够判断第一灯组和第二灯组中电流偏高的灯组。此外还提供一种LED灯组电流监测装置。

Description

恒流比较电路及LED灯组电流监测装置

技术领域

本发明涉及电流比较电路，特别是涉及一种用于LED驱动电路的恒流比较电路及LED灯组电流监测装置。

背景技术

目前市场上的LED灯组在LED显示屏中应用普遍，一般每条LED灯组都是采用独立的驱动电路，因此，每条LED灯组的电流会存在一定偏差。当电流偏差超过一定范围时，会造成配光不均匀，从而导致电流过高的LED灯组先行老化损坏，进而影响整个LED显示屏的使用寿命。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够显示LED灯组电流偏高的恒流比较电路。

一种恒流比较电路，包括第一电压采样模块、第二电压采样模块、第一同相放大模块、第二同相放大模块、第一指示模块、第二指示模块和差分放大模块；

所述第一电压采样模块的一端用于与第一灯组连接，另一端接地；

所述第二电压采样模块的一端用于与第二灯组连接，另一端接地；

所述第一同相放大模块包括电阻R3、电阻R6及运算放大器U1A，所述第二同相放大模块包括电阻R5、电阻R7及运算放大器U1B；所述第一同相放大模块与所述第二同相放大模块共有电阻R4；

所述电阻R6的一端与所述第一电压采样模块和所述第一灯组的公共端连接，另一端与所述运算放大器U1A的正相输入端连接；

所述电阻R7的一端与所述第二电压采样模块和所述第二灯组的公共端连接，另一端与所述运算放大器U1B的正相输入端连接；

所述电阻R3、电阻R5和电阻R4串联于所述运算放大器U1A与所述运算放大器U1B的输出端之间；

所述运算放大器U1A的反相输入端与所述电阻R3和电阻R4的公共端连接，所述运算放大器U1B的反相输入端与所述电阻R4和电阻R5的公共端连接；

所述运算放大器U1A的输出端与所述差分放大模块的正相输入端连接，所述运算放大器U1B的输出端与所述差分放大模块的反相输入端连；

所述第一指示模块与所述第二指示模块串联，所述第一指示模块与所述第二指示模块的一公共端与所述差分放大模块的输出端连接，另一公共端接地。

在其中一个实施例中，所述差分放大模块包括第一放大系数调节模块、第二放大系数调节模块和差分运算放大模块；

所述第一放大系数调节模块的输入端与所述运算放大器U1A的输出端连接，所述第一放大系数调节模块的控制端与所述差分运算放大模块的正相输入端连接，所述第一放大系数的输出端接地；

所述第二放大系数调节模块的输入端与所述运算放大器U1B的输出端连接，所述第二放大系数调节模块的控制端与所述差分运算放大模块的反相输入端连接，所述第二放大系数调节模块的输出端与所述差分运算放大模块的输出端连接。

在其中一个实施例中，所述第一放大系数调节模块包括分压电阻R8分压电阻R11，所述分压电阻R8的一端与所述运算放大器U1A的输出端连接，另一端与所述分压电阻R11连接，所述分压电阻R11的另一端接地，所述分压电阻R8分压电阻R11的公共端与所述差分运算放大模块的正相输入端连接。

在其中一个实施例中，所述第二放大系数调节模块包括分压电阻R9分压电阻R10，所述分压电源R9的一端与所述运算放大器U1B的输出端连接，另一端与所述分压电阻R10的一端连，所述分压电阻R10的另一端与所述差分放大模块的输出端连接，所述分压电阻R9分压电阻R10的公共端与所述差分运算放大模块的反相输入端连接。

在其中一个实施例中，所述差分运算放大模块为差分运算放大器U1C，所述差分运算放大器U1C的正相输入端、反相输入端和输出端对应为所述差分运算放大模块的正相输入端、反相输入端和输出端。

在其中一个实施例中，所述第一采样模块为采样电阻R2，所述采样电阻R2的一端用于与所述第一灯组连接，所述采样电阻R2的另一端接地，所述采样电阻R2与所述第一灯组的公共端与所述电阻R6的一端连接。

在其中一个实施例中，所述第二采样模块为采样电阻R1，所述采样电阻的一端用于与所述第二灯组连接，所述采样电阻R1的另一端接地，所述采样电阻R1与所述第二灯组的公共端与所述电阻R7的一端连接。

在其中一个实施例中，所述第一指示模块为LED8，所述第二指示模块为LED7，所述LED7的阴极与所述LED8的阳极连接，所述LED8的阴极与所述LED7的阳极连接，所述LED7和所述LED8的一公共端与所述电压放大模块的输出端连接，所述LED7和所述LED8的另一公共端接地。

在其中一个实施例中，还包括限流电阻R12，所述限流电阻R12串联于所述差分放大模块的输出端和所述第一指示模块与所述第二指示模块的一公共端之间。

上述恒流比较电路通过第一采样模块和第二采样模块分别采样第一灯组和第二灯组的电压，并将采样的电压分别输入到第一同相放大模块和第二同相放大模块，经由第一同相放大模块和第二同相放大模块放大后的电压信号分别与差分放大模块的正相输入端和反相输入端连接，差分放大模块将采样的电压信号作差放大后，输出到第一指示模块和第二指示模块，从而第一指示模块和第二指示模块根据差分放大模块的输出信号发出指示信号，进而能够判断第一灯组和第二灯组中电流偏高的灯组。

采用第一同相放大模块和第二同相放大模块放大灯组的电压差值信号，使得整个恒流比较电路更为灵敏。

此外还提供一种能够显示LED灯组电流偏高的并能调节偏高LED灯组驱动电流的LED灯组电流监测装置。

一种LED灯组电流监测装置，包括上述恒流比较电路、采集模块及反馈控制模块，所述采集模块与所述恒流比较电路和所述反馈控制模块连接，所述反馈控制模块与所述恒流比较电路连接，

所述采集模块用于采集所述恒流比较电路的输出信号，并将采集的输出信号传输给所述反馈控制模块，所述反馈控制模块根据接收的输出信号控制所述恒流比较电路中的第一灯组和第二灯组两端的电压。

上述LED灯组电流监测装置通过恒流比较电路判断LED灯组是否电流偏高并通过第一指示模块和第二指示模块显示，采集模块采集第一指示模块和第二指示模块的输出信号，并将采集的输出信号传输给反馈控制模块，反馈控制模块根据接收的输出信号控制第一灯组和第二灯组两端的电压。从而上述LED灯组电流监测装置能够保证LED灯组在电流偏高时能够及时将偏高的电流减小，避免LED灯组配光不均而导致灯组老化损坏。

附图说明

图1为恒流比较电路的原理图；

图2为LED灯组电流监测装置的模块图。

具体实施方式

如图1所示，为恒流比较电路的原理图。一种恒流比较电路，包括第一电压采样模块101、第二电压采样模块103、第一同相放大模块105、第二同相放大模块107、第一指示模块109、第二指示模块111和差分放大模块113。

第一电压采样模块101的一端用于与第一灯组连接，另一端接地。

第二电压采样模块103的一端用于与第二灯组连接，另一端接地。

第一同相放大模块105包括电阻R3、电阻R6及运算放大器U1A，第二同相放大模块107包括电阻R5、电阻R7及运算放大器U1B；第一同相放大模块105与第二同相放大模块107共有电阻R4。

电阻R6的一端与第一电压采样模块101和第一灯组的公共端连接，另一端与运算放大器U1A的正相输入端连接。

电阻R7的一端与第二电压采样模块103和第二灯组的公共端连接，另一端与运算放大器U1B的正相输入端连接。

电阻R3、电阻R5和电阻R4串联于运算放大器U1A与运算放大器U1B的输出端之间。

运算放大器U1A的反相输入端与电阻R3和电阻R4的公共端连接，运算放大器U1B的反相输入端与电阻R4和电阻R5的公共端连接。

运算放大器U1A的输出端与差分放大模块113的正相输入端连接，运算放大器U1B的输出端与差分放大模块113的反相输入端连。

第一指示模块109与第二指示模块111串联，第一指示模块109与第二指示模块111的一公共端与差分放大模块113的输出端连接，另一公共端接地。

第一采样模块101为采样电阻R2，采样电阻R2的一端用于与第一灯组连接，采样电阻R2的另一端接地，采样电阻R2与第一灯组的公共端与电阻R6的一端连接。

第二采样模块103为采样电阻R1，采样电阻的一端用于与第二灯组连接，采样电阻R1的另一端接地，采样电阻R1与第二灯组的公共端与电阻R7的一端连接。

采样电阻R2和采样电阻R1分别为第一灯组和第二灯组的电流采样电阻。

差分放大模块113包括第一放大系数调节模块、第二放大系数调节模块和差分运算放大模块。

第一放大系数调节模块的输入端与运算放大器U1A的输出端连接，第一放大系数调节模块的控制端与差分运算放大模块的正相输入端连接，第一放大系数的输出端接地。

第二放大系数调节模块的输入端与运算放大器U1B的输出端连接，第二放大系数调节模块的控制端与差分运算放大模块的反相输入端连接，第二放大系数调节模块的输出端与差分运算放大模块的输出端连接。

第一放大系数调节模块和第二放大系数调节模块用来调节差分放大模块113的电压增益。由于LED需要恒流驱动，在电流发生波动时会影响LED的发光状态，因此需要将两组LED灯组的电流偏差控制在小范围内，所以采用高增益，使得两组LED灯组出现电流偏差时，能够及时发现，并在可控范围内调节两组LED灯组的电流。

差分放大模块113用于放大第一同相放大模块105和第二同相放大模块107两者间的输出电压的差值。且第一同相放大模块105和第二同相放大模块107两者间的电压差值是表征第一LED灯组和第二LED灯组两者间的电流差值。因此，通过差分放大模块113放大的采样电压的差值，能够反映第一LED灯组和第二LED灯组两者间的电流差值。

具体地，第一放大系数调节模块包括分压电阻R8分压电阻R11，分压电阻R8的一端与运算放大器U1A的输出端连接，另一端与分压电阻R11连接，分压电阻R11的另一端接地，分压电阻R8分压电阻R11的公共端与差分运算放大模块的正相输入端连接。

第二放大系数调节模块包括分压电阻R9分压电阻R10，分压电源R9的一端与运算放大器U1B的输出端连接，另一端与分压电阻R10的一端连，分压电阻R10的另一端与差分放大模块的输出端连接，分压电阻R9分压电阻R10的公共端与差分运算放大模块的反相输入端连接。

差分运算放大模块为差分运算放大器U1C，差分运算放大器U1C的正相输入端、反相输入端和输出端对应为差分运算放大模块的正相输入端、反相输入端和输出端。

第一指示模块109为LED8，第二指示模块111为LED7，LED7的阴极与LED8的阳极连接，LED8的阴极与LED7的阳极连接，LED7和LED8的一公共端与电压放大模块113的输出端连接，LED7和LED8的另一公共端接地。

第一指示模块109和第二指示模块111用于指示LED灯组的电流偏压。当第一指示模块109发出指示信号时，表示第一LED灯组的电流偏高，当第二指示模块111发出指示信号时，表示第二LED灯组的电流偏高，当第一指示模块109和第二指示模块111均不发出指示信号时，表示第一LED灯组和第二LED灯组的电流基本均衡。因此，通过第一指示模块109和第二指示模块111就能够判断LED灯组的电流是否偏高，若是偏高，则能够及时调整偏高LED灯组的电流，避免电流偏高对LED灯组造成损害。

恒流比较电路还包括限流电阻R12，限流电阻R12串联于差分放大模块113的输出端和第一指示模块109与第二指示模块111的一公共端之间。

在本实施例中，R1=R2，R3=R5，R7=R6，R8=R9，R10=R11。R4根据同相放大倍数的需要设定。一般为减小电路的功耗，电阻R1和电阻R2的阻值较小。

基于上述所有实施例，恒流比较电路的工作原理如下：

当两条LED灯组的电流经过电阻R1和电阻R2时会产生等值的压降V1和V2。两条LED灯组的工作电流基本相等，即两路LED灯组的电流差值不超过5%时，即使电流差值经由第一同相放大模块105、第二同相放大模块107及差分放大模块113放大后，经由限流电阻R12后输出的电压也不足以点亮LED7或LED8。

当电阻R1上的电流比电阻R2上的电流大5%时，根据差分放大模块113的放大公式V0=（V1-V2）*（1+2R5/R4）*R10/R9，可以计算出差分放大模块113的输出电压，而R5/R4及R10、R9的值是经过预先设置的，即只要V1与V2间的差值大于5%时，输出电压V0均足以点亮LED7。

当电阻R1的电流比电阻R2的电流小5%时，原理同上。

LED7或LED8被点亮后，LED的亮度越高，表示两组LED灯组间的电流差值越大。

在一个实施例中，假设两条LED灯组的工作电流设计为700mA，预置第一同相放大模块105和第二同相放大模块的放大系数均为56倍。R1=R2=0.1Ω，R3=R5=560KΩ，R7-R10=10KΩ，R4=20KΩ。那么V1/V2为700*0.2=140mV由于V1=V2，Vo=0V，LED7和LED8均不亮，表示两条LED灯组的电流差异未超过5%。当两条LED的工作电流差异超过5%时，例如V2电压大于V1，经过差分放大模块113后，输出电压Vo=（700-700*0.95）*（1+2*560/20）*（10/10）=1.995V，此正电压刚好点亮LED8，如果是V1大于V2，经过差分放大模块113后，输出电压Vo=（700-700*1.05）*560/1=-1.995V，负电压刚好点亮LED7。由于运放的输入阻抗较高，R6/R7取值千欧数量级。优选地，差分放大模块113的运算放大器选择高共模抑制比的运算放大器。

上述恒流比较电路通过第一采样模块101和第二采样模块103分别采样第一灯组和第二灯组的电压，并将采样的电压分别输入到第一同相放大模块105和第二同相放大模块107，经由第一同相放大模块105和第二同相放大模块107放大后的电压信号分别与差分放大模块113的正相输入端和反相输入端连接，差分放大模块113将采样的电压信号作差放大后，输出到第一指示模块109和第二指示模块111，从而第一指示模块109和第二指示模块111根据差分放大模块113的输出信号发出指示信号，进而能够判断第一灯组和第二灯组中电流偏高的灯组。

采用第一同相放大模块和第二同相放大模块放大灯组的电压差值信号，使得整个恒流比较电路更为灵敏。

如图2所示，为LED灯组电流监测装置的模块图。一种LED灯组电流监测装置，包括上述恒流比较电路10、采集模块20及反馈控制模块30，采集模块20与恒流比较电路10和反馈控制模块30连接，反馈控制模块30与恒流比较电路10连接，

采集模块20用于采集恒流比较电路10的输出信号，并将采集的输出信号传输给反馈控制模块30，反馈控制模块30根据接收的输出信号控制恒流比较电路10中的第一LED灯组和第二LED灯组两端的电压。

上述LED灯组电流监测装置通过恒流比较电路10判断LED灯组是否电流偏高并通过第一指示模块109和第二指示模块111显示，采集模块20采集第一指示模块109和第二指示模块111的输出信号，并将采集的输出信号传输给反馈控制模块30，反馈控制模块30根据接收的输出信号控制第一LED灯组和第二LED灯组两端的电压。若第一指示模块109中的LED7点亮，则反馈控制模块30控制第一LED灯组的驱动电流减小，若第二指示模块111中的LED8点亮，则反馈控制模块30控制第一LED灯组的驱动电流减小。若第一指示模块109和第一指示模块111均未输出信号，则表示两条LED灯组均工作正常。

从而上述LED灯组电流监测装置能够保证LED灯组在电流偏高时能够及时将偏高的电流减小，避免LED灯组配光不均而导致灯组老化损坏。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种恒流比较电路，其特征在于，包括第一电压采样模块、第二电压采样模块、第一同相放大模块、第二同相放大模块、第一指示模块、第二指示模块和差分放大模块；

所述第一电压采样模块的一端用于与第一灯组连接，另一端接地；

所述第二电压采样模块的一端用于与第二灯组连接，另一端接地；

所述第一同相放大模块包括电阻R3、电阻R6及运算放大器U1A，所述第二同相放大模块包括电阻R5、电阻R7及运算放大器U1B；所述第一同相放大模块与所述第二同相放大模块共有电阻R4；

所述电阻R6的一端与所述第一电压采样模块和所述第一灯组的公共端连接，另一端与所述运算放大器U1A的正相输入端连接；

所述电阻R7的一端与所述第二电压采样模块和所述第二灯组的公共端连接，另一端与所述运算放大器U1B的正相输入端连接；

所述电阻R3、电阻R5和电阻R4串联于所述运算放大器U1A与所述运算放大器U1B的输出端之间；

所述运算放大器U1A的反相输入端与所述电阻R3和电阻R4的公共端连接，所述运算放大器U1B的反相输入端与所述电阻R4和电阻R5的公共端连接；

所述运算放大器U1A的输出端与所述差分放大模块的正相输入端连接，所述运算放大器U1B的输出端与所述差分放大模块的反相输入端连；

所述第一指示模块与所述第二指示模块串联，所述第一指示模块与所述第二指示模块的一公共端与所述差分放大模块的输出端连接，另一公共端接地。

2.根据权利要求1所述的恒流比较电路，其特征在于，所述差分放大模块包括第一放大系数调节模块、第二放大系数调节模块和差分运算放大模块；

所述第一放大系数调节模块的输入端与所述运算放大器U1A的输出端连接，所述第一放大系数调节模块的控制端与所述差分运算放大模块的正相输入端连接，所述第一放大系数的输出端接地；

所述第二放大系数调节模块的输入端与所述运算放大器U1B的输出端连接，所述第二放大系数调节模块的控制端与所述差分运算放大模块的反相输入 端连接，所述第二放大系数调节模块的输出端与所述差分运算放大模块的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的恒流比较电路，其特征在于，所述第一放大系数调节模块包括分压电阻R8分压电阻R11，所述分压电阻R8的一端与所述运算放大器U1A的输出端连接，另一端与所述分压电阻R11连接，所述分压电阻R11的另一端接地，所述分压电阻R8分压电阻R11的公共端与所述差分运算放大模块的正相输入端连接。

4.根据权利要求2所述的恒流比较电路，其特征在于，所述第二放大系数调节模块包括分压电阻R9分压电阻R10，所述分压电源R9的一端与所述运算放大器U1B的输出端连接，另一端与所述分压电阻R10的一端连，所述分压电阻R10的另一端与所述差分放大模块的输出端连接，所述分压电阻R9分压电阻R10的公共端与所述差分运算放大模块的反相输入端连接。

5.根据权利要求2所述的恒流比较电路，其特征在于，所述差分运算放大模块为差分运算放大器U1C，所述差分运算放大器U1C的正相输入端、反相输入端和输出端对应为所述差分运算放大模块的正相输入端、反相输入端和输出端。

6.根据权利要求1所述的恒流比较电路，其特征在于，所述第一采样模块为采样电阻R2，所述采样电阻R2的一端用于与所述第一灯组连接，所述采样电阻R2的另一端接地，所述采样电阻R2与所述第一灯组的公共端与所述电阻R6的一端连接。

7.根据权利1所述的恒流比较电路，其特征在于，所述第二采样模块为采样电阻R1，所述采样电阻的一端用于与所述第二灯组连接，所述采样电阻R1的另一端接地，所述采样电阻R1与所述第二灯组的公共端与所述电阻R7的一端连接。

8.根据权利要求1所述的恒流比较电路，其特征在于，所述第一指示模块为LED8，所述第二指示模块为LED7，所述LED7的阴极与所述LED8的阳极连接，所述LED8的阴极与所述LED7的阳极连接，所述LED7和所述LED8的一公共端与所述电压放大模块的输出端连接，所述LED7和所述LED8的另一公 共端接地。 

9.根据权利要求1所述的恒流比较电路，其特征在于，还包括限流电阻R12，所述限流电阻R12串联于所述差分放大模块的输出端和所述第一指示模块与所述第二指示模块的一公共端之间。 

10.一种LED灯组电流监测装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的恒流比较电路、采集模块及反馈控制模块，所述采集模块与所述恒流比较电路和所述反馈控制模块连接，所述反馈控制模块与所述恒流比较电路连接， 

所述采集模块用于采集所述恒流比较电路的输出信号，并将采集的输出信号传输给所述反馈控制模块，所述反馈控制模块根据接收的输出信号控制所述恒流比较电路中的第一LED灯组和第二LED灯组两端的电压。 

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