CN104244515A - 多路输出恒流源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多路输出恒流源，包括依次电性连接的AC/DC转换单元、控制单元、输出单元和负载，还包括PWM调光单元、POT调光单元、调光器调光单元、采样单元和判断单元。本发明通过对多路输出进行信号采样，利用相应的调光功能，完成恒流源由单输出向多输出的转变，在一路或者几路输出存在断路故障的情况，依旧保证其它输出电流在额度值范围内，保证照明系统的整体安全性。

Description

多路输出恒流源
技术领域
本发明涉及高频开关电源技术领域，尤其是恒流源领域 。
背景技术
目前恒流源做为LED照明的驱动电源，对可靠性、质量、调光等要求日趋增高，同时由于普及使用又需要做到低成本，由此产生了矛盾。现有的恒流源一般只能实现一个Buck电路供应一路输出，也有多路输出的恒流源，但调光方式单一，有的使用微处理器芯片，成本高昂。
发明内容
鉴于现有技术中的以上不足，本发明提供一种多路输出恒流源，采用常用芯片，仅通过优化外围电路，集成多种调光方式，实现多路输出功能，电路具有较高的性价比。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种多路输出恒流源，包括依次电性连接的AC/DC转换单元、控制单元、输出单元和负载，还包括PWM调光单元、POT调光单元、调光器调光单元、采样单元和判断单元，其中，所述PWM调光单元，与所述控制单元相连，通过外界输入脉冲宽度调制信号，实现相应单路恒流输出电流的调整， PWM信号频率为1～20KHz；
所述POT调光单元，与所述控制单元相连，通过调节电阻阻值，实现对相应单路恒流输出电流的调整；
所述调光器调光单元，与所述控制单元相连，通过向外界提供10Vdc电压信号，由外界对该电压信号进行调节；也可以是外界提供0-10Vdc电压信号，实现相应单路恒流输出电流的调整；
所述输出单元，将单路恒流输出分成多路，提供给输出负载；
所述采样单元，对所述输出单元的每一路进行电流采样，转换为相应电压信号，提供给所述判断单元；
所述判断单元，以所述采样单元提供的电压信号判断输出电流变化，对每路输出电流进行监控，当其中出现断路现象，实时将控制信号发送到所述PWM调光单元或所述POT调光单元或所述调光器调光单元，由所述控制单元对输出总电流进行调整，保证多路输出的每路电流保持在额度值范围内。
优选的，所述控制单元采用芯片LM3409，它是一种常见的LED驱动电路芯片。
优选的，所述判断单元包括一次判断电路和二次判断电路，所述一次判断电路的输出作为所述二次判断电路的输入。
所述一次判断电路由运算放大器U6、PNP型三极管Q3和电阻R56、R59、R62组成，采样信号进入U6正极，U6的负极连接在串联的R59、R62之间，U6的输出端连接Q3基极，Q3发射极串联R56后接至所述POT调光单元。此种结构的一次判断电路的数量与输出单元的恒流路数相等，即如果恒流源为三路输出，那么一次判断电路也为三个，每个一次判断电路对相应单路输出的电流进行判断。
所述二次判断电路由与门U7、PNP型三极管Q7和电阻R66组成，U7的输入端连接任意两个所述一次判断电路中U6的输出端，U7的输出端与Q7基极相连，Q的发射极串联R66后连接所述POT调光单元。所述二次判断电路数量与所述一次判断电路数量的关系满足关系式                                                ，其中x为所述一次判断电路的数量，y为所述二次判断电路的数量。
本发明的有益效果：1、通过对多路输出进行信号采样，利用相应的调光功能，完成恒流源由单输出向多输出的转变；2、在一路或者几路输出存在断路故障的情况，依旧保证其它输出电流在额度值范围内，保证照明系统的整体安全性；3、电路结构简单，实现了成本优化。
附图说明
图1为本发明原理框图；
图2为本发明实施例三种调光方式及控制单元电路连接图；
图3为本发明实施例采样单元电路图；
图4为本发明实施例判断单元之一次判断电路图；
图5为图4中实施例判断单元之二次判断电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明多路输出恒流源包括AC/DC变换单元，将输入的AC电压转换为DC电压，为后级恒流变换提供直流电能源，此单元信号转换频率通常为50～200KHz的高频信号；控制单元，将AC/DC变化单元转换得到的的DC电压转换为需要的恒流输出，其输出电流为多路输出电流的总和，此单元信号转换频率通常为100～1000KHz的高频信号；可控硅调光控制单元，与控制单元相连，实现对控制单元的调光控制，具体为调节电位器阻值，获得对相应单路恒流输出电流的调整；PWM调光控制单元，也与控制单元相连，实现对控制单元的调光控制，属于外界输入脉冲宽度调制信号，以实现相应单路恒流输出电流的调整，此单元的PWM信号通常为1～20KHz的信号；调光器调光单元，与控制单元相连，实现对控制单元的调光控制，属于给外界提供10Vdc电压信号，由外界对此电压信号进行调节，也可以是外界提供0-10Vdc的调节电压信号，实现相应单路恒流输出电流的调整；多路输出单元，将单路恒流输出简单分成多路输出，提供给输出负载，图2所示的R52、R53、R55即承载了三路输出的功能；采样单元，对每一路输出进行电流采样，转换为相应电压信号，提供给反馈单元，作为输出电流采样信号；判断单元，根据采样单元提供的电压信号判断输出电流变化情况，对每路输出电流进行实时监控，当其中出现断路现象，则将每路输出电流信号转换成控制信号，发送到POT调光单元，由POT调光单元对输出总电流进行调整，保证多路输出的每路电流保持在额度值范围内，确保使用安全。
如图2所示，U4为LM3409，为LED提供驱动，接线端1处接PWM调光单元，属于脉冲宽度调光模式，在这个部分，只要接入0～100%脉冲宽度变化的信号，就可以使输出电流额度值在0～100%之间变化，达到调光目的；接线端2接调光器调光单元，属于模拟电压变化调光模式，只要在此接入一个调光器，使此单元的控制信号在0-10V之间变化，就可实现输出电流额度值在0～100%之间变化，达到调光目的，需要指出，此处的调光器，可以是拉电流（sink）或者灌电流（source）模式，均可以达到调光目的；接线端3接POT调光单元，属于电阻调光模式，只要在此处接入在设定范围内变化阻值的电阻，就可以使不同的电阻值对应不同的恒流输出电流值，达到调光目的。接线端4处接负载LED。U4还可以是实现同样功能的其他型号的恒流驱动芯片。
图3为采样单元，具体为3个电阻R52、R53和R55，三个电阻分别与三个输出端的地回路相连接，这样每个单独输出的电流采样信号就分别由这三个电阻完成。
图4为一次判断电路，为三个结构相同的电路来对应三路输出，分别由一个运算放大器、一个PNP三极管及三个电阻组成，采样信号I1、I2、I3作为运算放大器的一路输入信号。该电路用于判断每路输出电流情况，判断结果与POT调光端口相连，完成对输出电流的相应调整。
图5为二次判断电路，由一个与门、一个三极管及外围电阻组成，将一次判断电路判断结果的逻辑电平送入与门，当三路输出的其中两路电流出现异常比如断路，该电路起作用。调节输出电流，使输出电流始终保持在LED灯的设计电流容许范围内。该电路同样和POT调光端口相连。
根据判断结果调节电流的方式：检测多路输出的每路电流，当其中任意一路出现断路现象，将U4芯片2脚的外接对地电阻降低，实现从总输出电流值中减去故障路输出电流值；当剩下的输出回路中再出现断路情况时，再将U4芯片2脚的外接对地电阻降低，再从输出总电流值中减去输出故障路输出电流值；依次类推，就可以实现将单输出的恒流源变为多输出的恒流源。
在本实施方式中，图4和图5的输出均连接POT调光单元，实际还可以连接PWM调光单元和调光器调光单元，此时判断单元的电路会有所改变。
本发明提出的将单输出恒流源改变为多输出恒流源，是将单输出恒流源的输出直接分成多路，每路输出采用单独采样、控制，使每路输出得到实时监控，其中任意一路出现断路问题，控制单元将单输出恒流源的输出电流减去故障路输出的电流，保证其它各路输出的电流值始终保持在设计值范围内，保证安全。这种变化目前试用于多输出的每路输出电流值均相同的情况。当其中任何一路输出出现短路现象时，单输出恒流源的短路保护功能启动，完全可以保证所有输出灯负载的安全，当输出短路解除后，系统自动恢复正常工作。
以上是本发明的较佳实施方式，但本发明的保护范围不限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，未经创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应以权利要求所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种多路输出恒流源，包括依次电性连接的AC/DC转换单元、控制单元、输出单元和负载，其特征在于：还包括PWM调光单元、POT调光单元、调光器调光单元、采样单元和判断单元，其中，
所述PWM调光单元，与所述控制单元相连，通过外界输入脉冲宽度调制信号，实现相应单路恒流输出电流的调整， PWM信号频率为1～20KHz；
所述POT调光单元，与所述控制单元相连，通过调节电阻阻值，实现对相应单路恒流输出电流的调整；
所述调光器调光单元，与所述控制单元相连，通过向外界提供10Vdc电压信号，由外界对该电压信号进行调节；也可以是外界提供0-10Vdc电压信号，实现相应单路恒流输出电流的调整；
所述输出单元，将单路恒流输出分成多路，提供给输出负载；
所述采样单元，对所述输出单元的每一路进行电流采样，转换为相应电压信号，提供给所述判断单元；
所述判断单元，以所述采样单元提供的电压信号判断输出电流变化，对每路输出电流进行监控，当其中出现断路现象，实时将控制信号发送到所述PWM调光单元或所述POT调光单元或所述调光器调光单元，由所述控制单元对输出总电流进行调整，保证多路输出的每路电流保持在额度值范围内。
2.根据权利要求1所述的多路输出恒流源，其特征在于：所述控制单元为芯片LM3409。
3.根据权利要求1所述的多路输出恒流源，其特征在于：所述判断单元包括一次判断电路和二次判断电路，所述一次判断电路的输出作为所述二次判断电路的输入。
4.根据权利要求3所述的多路输出恒流源，其特征在于：所述一次判断电路由运算放大器U6、PNP型三极管Q3和电阻R56、R59、R62组成，采样信号进入U6正极，U6的负极连接在串联的R59、R62之间，U6的输出端连接Q3基极，Q3发射极串联R56后接至所述POT调光单元。
5.根据权利要求4所述的多路输出恒流源，其特征在于：所述一次判断电路数量与所述输出单元的恒流路数相等。
6.根据权利要求3所述的多路输出恒流源，其特征在于：所述二次判断电路由与门U7、PNP型三极管Q7和电阻R66组成，U7的输入端连接任意两个所述一次判断电路中U6的输出端，U7的输出端与Q7基极相连，Q的发射极串联R66后连接所述POT调光单元。
7.根据权利要求6所述的多路输出恒流源，其特征在于：所述二次判断电路数量与所述一次判断电路数量的关系满足关系式                                                ，其中x为所述一次判断电路的数量，y为所述二次判断电路的数量。
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