CN104519644A - 负载电压检测电路及对应的负载电压检测方法 - Google Patents

Abstract

一种负载电压检测电路及对应的负载电压检测方法，所述负载电压检测电路包括：负载电源电路、分压电阻、开关电路和电压检测电路，所述负载电源电路包括负载、二极管和电感，且所述负载、二极管和电感串联形成环形电路，所述负载电源电路的一端与工作电压输入端相连接，所述负载电源电路的另一端与开关电路的第一端、分压电阻的第一端相连接，所述分压电阻的第二端连同所述开关电路的第二端接地，利用所述开关电路对于负载电压进行控制，所述分压电阻的分压端与电压检测电路的信号输入端相连接，所述电压检测电路通过采样保持获得分压电阻的分压端反馈电压，并通过运算获取负载电压。结构简单，检测效率高，成本低。

Description

负载电压检测电路及对应的负载电压检测方法

技术领域

本发明涉及电路检测技术领域，特别涉及一种负载电压检测电路及对应的负载电压检测方法。

背景技术

随着LED的快速发展，LED驱动电路的设计层出不穷。但是现有的LED驱动电路在输出过载、过压保护等功能方面的设计都比较复杂。常见的LED负载检测电路采用变压器绕组的方法，导致电路整体比较复杂，体积大，成本高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种负载电压检测电路及对应的负载电压检测方法，能快速获得负载电压，电路体积小，成本低。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种负载电压检测电路，包括：负载电源电路、分压电阻、开关电路和电压检测电路，所述负载电源电路包括负载、二极管和电感，且所述负载、二极管和电感串联形成环形电路，所述负载电源电路的一端与工作电压输入端相连接，所述负载电源电路的另一端与开关电路的第一端、分压电阻的第一端相连接，所述分压电阻的第二端连同所述开关电路的第二端接地，利用所述开关电路对于负载电压进行控制，所述分压电阻的分压端与电压检测电路的信号输入端相连接，所述电压检测电路通过采样保持获得分压电阻的分压端反馈电压，并通过运算获取负载电压。

可选的，所述电压检测电路包括信号输入端、采样保持模块、第一基准电压模块、平均模块和减法器，所述采样保持模块和第一基准电压模块相连，且所述采样保持模块的一端与信号输入端相连，所述第一基准电压模块的一端作为减法器的第一输入端，所述平均模块的一端与信号输入端相连，另一端作为减法器的第二输入端。

可选的，所述电压检测电路包括信号输入端、采样保持模块、平均模块和减法器，所述采样保持模块和减法器相连，且所述采样保持模块的一端与信号输入端相连，所述减法器的另一端与信号输入端相连，所述平均模块的输入端与减法器的输出端相连，平均模块的输出端为所检测电压信号的输出端。

可选的，所述开关电路为开关管，所述开关管的第一端与负载电源电路的另一端相连接，所述开关管的第二端接地，所述开关管的控制端与负载控制电路相连接。

可选的，所述电压检测电路位于负载控制电路中，当检测到负载电压过压，利用开关管的控制端关断开关管。

可选的，所述负载为LED。

可选的，所述负载电源电路包括：二极管、电感和负载，所述负载的一端、二极管的负极与工作电压输入端相连接，所述负载的另一端与电感的一端相连接，所述电感的另一端与二极管的正极相连接且与开关电路的第一端、分压电阻的第一端相连接。

可选的，所述负载电源电路包括：变压器绕组、二极管和负载，所述负载一端与二极管的负极相连接，所述负载另一端与变压器绕组副边的一端相连接，所述变压器绕组副边的另一端与二极管的正极相连接，所述变压器绕组原边的一端与工作电压输入端相连接，所述变压器绕组原边的另一端与开关电路的第一端、分压电阻的第一端相连接。

可选的，所述负载电源电路包括：二极管、电感和负载，所述负载的一端、电感的一端与工作电压输入端相连接，所述负载的另一端与二极管的负极一端相连接，所述二极管的正极一端与电感的另一端相连接且与开关电路的第一端、分压电阻的第一端相连接。

可选的，所述负载电源电路还包括与负载并联的第二电容。

本发明实施例还提供了一种所述的负载电压检测电路的负载电压检测方法，其特征在于，包括：

利用分压电阻采集分压电阻的第一端的电压波形；

当二极管导通时，采样保持分压电阻的第一端的电压，将所保持的分压电阻的第一端的电压减去分压电阻的第一端电压的平均值，获得负载电压；或者将所保持的分压电阻的第一端的电压减去分压电阻的第一端实时电压，再将这个差值电压进行平均，获得负载电压。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

本技术方案采用分压电阻获得分压电阻的第一端的电压，并利用电压检测电路将所保持的分压电阻的第一端的电压减去分压电阻的第一端电压的平均值，或者将所保持的分压电阻的第一端的电压减去分压电阻的第一端实时电压，再将这个差值电压进行平均，获得负载电压，结构简单，检测效率高，成本低。

附图说明

图1是本发明第一实施例的负载电压检测电路的结构示意图；

图2是本发明实施例的其中一种电压检测电路的结构示意图；

图3和图4是本发明实施例的电压电流波形图；

图5是本发明实施例的另一种电压检测电路的结构示意图；

图6是本发明第二实施例的负载电压检测电路的结构示意图；

图7是本发明第三实施例的负载电压检测电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

请参考图1，为本发明实施例的一种负载电压检测电路，包括：负载电源电路14、分压电阻16、开关电路15和电压检测电路18，所述负载电源电路14的一端与工作电压输入端Vin相连接，所述负载电源电路14的另一端与开关电路15的第一端、分压电阻16的第一端相连接，所述分压电阻16的第二端连同所述开关电路15的第二端接地，利用所述开关电路15对于负载电压进行控制，所述分压电阻16的分压端与电压检测电路18的信号输入端相连接，所述电压检测电路18通过采样保持获得分压电阻16的分压端反馈电压，并通过运算获取负载电压。

在本实施例中，所述负载电源电路14包括二极管13、电感12和负载11，所述负载11的一端、二极管13的负极与工作电压输入端Vin相连接，所述负载11的另一端与电感12的一端相连接，所述电感12的另一端与二极管13的正极相连接且与开关电路15的第一端、分压电阻16的第一端相连接。

在本实施例中，所述负载11为LED，且所述二极管13与LED的方向相一致。为防止负载开路对其它器件造成损坏或形成安全隐患，需要对负载电压进行检测。

在其他实施例中，所述负载还可以为其他电学器件，利用所述电压检测电路对负载的电压进行检测。

所述工作电压输入端Vin和接地端之间还连接有第一电容C1，所述第一电容是为了维持工作电压的稳定。在其他实施例中，所述负载两端还并联有第二电容，所述第二电容用于对流向负载的电流进行滤波。

在本实施例中，所述开关电路15为开关管，所述开关管的第一端与负载电源电路14的另一端相连接，所述开关管的第二端接地，所述开关管的控制端与负载控制电路17相连接。

在本实施例中，所述开关管为MOS晶体管。在其他实施例中，所述开关管还可以为三极管等其它开关器件。

在本实施例中，所述分压电阻16包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，利用所述第一分压电阻R1和第二分压电阻R2将开关管15两端的电压进行分压，利用第一分压电阻R1和第二分压电阻R2之间的分压端与电压检测电路18的信号输入端相连接。

在其他实施例中，所述分压电阻也可以为一个电阻，且分压电阻的分压端与电压检测电路的信号输入端相连接。

在本实施例中，请参考图2，所述电压检测电路18包括信号输入端81、采样保持模块83、第一基准电压模块84、平均模块82和减法器85，所述采样保持模块83和第一基准电压模块84相连，且所述采样保持模块83的一端与信号输入端81相连，所述第一基准电压模块84的一端作为减法器85的第一输入端，所述平均模块82的一端与信号输入端81相连，另一端作为减法器85的第二输入端。

当电路工作于连续电流模式或临界连续电流模式时，所述连续电流模式是指在二极管续流期间，电感电流下降尚未达到零，即进行下一个开关周期，电感电流一直保持为正值，所述临界连续电流模式是指二极管续流期间，电感电流下降到零之时，立即进行下一个开关周期，电感电流在每个周期都有一个点为零，分压端反馈电压V_FB的波形如图3所示，其中K＝R2/(R1+R2)。在开关管15开通时，V_FB＝0；在开关管15关断时，且电感电流为正值时，二极管13导通，忽略二极管的导通压降，V_FB＝K*Vin。开关管导通的时间比例为D，二极管导通的时间比例为D’＝(1-D)。分压端反馈电压波形的平均值V_{FB_AVG}＝K*(Vin-V_LED)，其中V_LED为负载LED的电压。

当电路工作于断续电流模式时，所述断续电流模式是指二极管续流期间，电感电流已经下降到零，且过一段时间后，才进行下一个开关周期，电感电流在每个周期都有一段时间为零，分压端反馈电压V_FB的波形如图4所示：在开关管15关断，且电感电流为正值时，二极管13导通，忽略二极管的导通压降，V_FB＝K*Vin；在二极管13导通期间，电感电流逐渐下降，当电感电流下降到0时，二极管13自动关断，电感第二端的电压开始下降，分压端反馈电压V_FB和电感第二端的电压成比例下降。当检测到分压端反馈电压V_FB低于二极管导通时的电压，即可判断为电感电流过零点。由于电路里的电感和开关管/二极管的寄生电容，会形成LC回路，当回路欠阻尼时，就会发生振荡，因此当电路工作于断续电流模式时，分压端反馈电压V_FB波形可能会有振荡，请参考图4，但不管分压端反馈电压V_FB具体如何，其平均值仍然是V_FBA＝K*(Vin-V_LED)，即分压电阻16的第一端电压的平均值均满足V_AVG＝Vin-V_LED。

当二极管导通时，对分压端反馈电压V_FB进行采样保持获得V_FBS＝K*Vin，分压电阻16的第一端的采样电压为Vin。以低于V_FBS某一电压V2为减法器85的基准，和分压端反馈电压V_FB通过一个平均模块获得分压端反馈电压V_FB的平均值V_FBA进行比较。当分压端反馈电压V_FB的平均值V_FBA等于(V_FBS-V2)时，减法器85翻转，K*Vin-V2＝V_FBA＝K*(Vin-V_LED)，即V2＝K*V_LED。所述V_LED即为LED的限压值。

不管电路工作于连续电流模式、临界连续电流模式或断续电流模式，分压电阻16的第一端电压的平均值均满足V_AVG＝Vin-V_LED。只要对二极管导通时的分压端反馈电压V_FB＝K*Vin进行采样保持，减去分压端反馈电压V_FB的平均值即可得到LED的电压K*Vin-K*(Vin-V_LED)＝K*V_LED。

在本实施例中，电压检测电路18位于同一个负载控制电路17或控制芯片中，当检测到负载电压过压，利用开关管的控制端Vc关闭开关管15。

在本实施例中，所述电压检测电路和开关管的控制端也可以位于不同的控制芯片或负载控制电路中。

由于平均与加减法的顺序不影响结果，也可以将上述所保持的分压电阻的第一端的电压减去分压电阻的第一端实时电压，再将这个差值电压进行平均，获得负载电压。由此在其他实施例中，另一种电压检测电路请参考图5，包括：信号输入端91、采样保持模块93、平均模块92和减法器94，所述采样保持模块93和减法器94相连，且所述采样保持模块93的一端与信号输入端91相连，所述减法器94的另一端与信号输入端91相连，所述平均模块92的输入端与减法器94的输出端相连，平均模块92的输出端就是所检测电压信号的输出端。

本发明第二实施例还提供了另一种负载电压检测电路，请参考图6，其余部分都相同，只有负载电源电路不相同，所述负载电源电路29包括：变压器绕组24、二极管22和负载21，所述负载21一端与二极管22的负极相连接，所述负载21另一端与变压器绕组24副边的一端相连接，所述变压器绕组24副边的另一端与二极管22的正极相连接，所述变压器绕组24原边的一端与工作电压输入端Vin相连接，所述变压器绕组24原边的另一端与开关电路15的第一端、分压电阻16的第一端相连接。在其他实施例中，所述负载两端还并联有第二电容，所述第二电容用于对流向负载的电流进行滤波。

当二极管22导通时，分压电阻16的第一端的电压为Vin+n*Vo,Vo就是输出电压，即LED电压，n为变压器匝比。不管电路工作于连续电流模式、临界连续电流模式或断续电流模式，由于电感两端的平均电压差为零，分压电阻16的第一端电压平均值均满足V_AVG＝Vin。

只要对二极管导通时的分压电阻16的第一端电压Vin+n*Vo进行采样保持，减去分压电阻16的第一端电压的平均值即可得到负载的电压Vin+n*Vo-Vin＝n*Vo。

或者，只要对二极管导通时的分压电阻16的第一端电压Vin+n*Vo进行采样保持，减去分压电阻16的第一端电压的实时值，再进行平均即可得到负载的电压Vin+n*Vo-Vin＝n*Vo。

本发明第三实施例还提供了另一种负载电压检测电路，请参考图7，其余部分都相同，只有负载电源电路不相同，所述负载电源电路34包括：二极管33、电感32和负载31，所述负载31的一端、电感32的一端与工作电压输入端Vin相连接，所述负载31的另一端与二极管33的负极一端相连接，所述二极管33的正极一端与电感32的另一端相连接且与开关电路15的第一端、分压电阻16的第一端相连接。在其他实施例中，所述负载两端还并联有第二电容，所述第二电容用于对流向负载的电流进行滤波。

当二极管33导通时，分压电阻16的第一端的电压为Vin+Vo。不管电路工作于连续电流模式、临界连续电流模式或断续电流模式，分压电阻16的第一端电压平均值均满足V_AVG＝Vin。

只要对二极管导通时的分压电阻16的第一端电压Vin+Vo进行采样保持，减去分压电阻16的第一端电压的平均值即可得到负载的电压Vin+Vo-Vin＝Vo。

或者，只要对二极管导通时的分压电阻16的第一端电压Vin+Vo进行采样保持，减去分压电阻16的第一端电压的实时值，再进行平均即可得到负载的电压Vin+Vo-Vin＝Vo。

基于上述负载电压检测电路，本发明实施例还提供了一种负载电压检测方法，包括：

利用分压电阻采集分压电阻的第一端的电压波形；

当二极管导通时，采样保持分压电阻的第一端的电压，将所保持的分压电阻的第一端的电压减去分压电阻的第一端电压的平均值，获得负载电压；或者将所保持的分压电阻的第一端的电压减去分压电阻的第一端实时电压，再将这个差值电压进行平均，获得负载电压。

在本发明第一实施例中，由于分压电阻16的第一端电压的平均值均满足V_AVG＝Vin-V_LED。只要对二极管导通时的分压端反馈电压V_FB＝K*Vin进行采样保持，减去分压端反馈电压V_FB的平均值即可得到LED的电压K*Vin-K*(Vin-V_LED)＝K*V_LED。

或者，只要对二极管导通时的分压端反馈电压V_FB＝K*Vin进行采样保持，减去分压端反馈电压V_FB的实时值，再进行平均即可得到LED的电压K*Vin-K*(Vin-V_LED)＝K*V_LED。

在本发明第二实施例中，不管电路工作于连续电流模式、临界连续电流模式或断续电流模式，分压电阻16的第一端电压平均值均满足V_AVG＝Vin。对二极管导通时的分压电阻16的第一端电压Vin+n*Vo进行采样保持，减去分压电阻16的第一端电压的平均值即可得到负载的电压Vin+n*Vo-Vin＝n*Vo。

或者，对二极管导通时的分压电阻16的第一端电压Vin+n*Vo进行采样保持，减去分压电阻16的第一端电压的实时值，再进行平均即可得到负载的电压Vin+n*Vo-Vin＝n*Vo。

在本发明第三实施例中，不管电路工作于连续电流模式、临界连续电流模式或断续电流模式，分压电阻16的第一端电压平均值均满足V_AVG＝Vin。对二极管导通时的分压电阻16的第一端电压Vin+Vo进行采样保持，减去分压电阻16的第一端电压的平均值即可得到负载的电压Vin+Vo-Vin＝Vo。

或者，对二极管导通时的分压电阻16的第一端电压Vin+Vo进行采样保持，减去分压电阻16的第一端电压的实时值，再进行平均即可得到负载的电压Vin+Vo-Vin＝Vo。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (11)

1.一种负载电压检测电路，其特征在于，包括：负载电源电路、分压电阻、开关电路和电压检测电路，所述负载电源电路包括负载、二极管和电感，且所述负载、二极管和电感串联形成环形电路，所述负载电源电路的一端与工作电压输入端相连接，所述负载电源电路的另一端与开关电路的第一端、分压电阻的第一端相连接，所述分压电阻的第二端连同所述开关电路的第二端接地，利用所述开关电路对于负载电压进行控制，所述分压电阻的分压端与电压检测电路的信号输入端相连接，所述电压检测电路通过采样保持获得分压电阻的分压端反馈电压，并通过运算获取负载电压。

2.如权利要求1所述的负载电压检测电路，其特征在于，所述电压检测电路包括信号输入端、采样保持模块、第一基准电压模块、平均模块和减法器，所述采样保持模块和第一基准电压模块相连，且所述采样保持模块的一端与信号输入端相连，所述第一基准电压模块的一端作为减法器的第一输入端，所述平均模块的一端与信号输入端相连，另一端作为减法器的第二输入端。

3.如权利要求1所述的负载电压检测电路，其特征在于，所述电压检测电路包括信号输入端、采样保持模块、平均模块和减法器，所述采样保持模块和减法器相连，且所述采样保持模块的一端与信号输入端相连，所述减法器的另一端与信号输入端相连，所述平均模块的输入端与减法器的输出端相连，平均模块的输出端为所检测电压信号的输出端。

4.如权利要求1所述的负载电压检测电路，其特征在于，所述开关电路为开关管，所述开关管的第一端与负载电源电路的另一端相连接，所述开关管的第二端接地，所述开关管的控制端与负载控制电路相连接。

5.如权利要求3所述的负载电压检测电路，其特征在于，所述电压检测电路位于负载控制电路中，当检测到负载电压过压，利用开关管的控制端关断开关管。

6.如权利要求1所述的负载电压检测电路，其特征在于，所述负载为LED。

7.如权利要求1所述的负载电压检测电路，其特征在于，所述负载电源电路包括：二极管、电感和负载，所述负载的一端、二极管的负极与工作电压输入端相连接，所述负载的另一端与电感的一端相连接，所述电感的另一端与二极管的正极相连接且与开关电路的第一端、分压电阻的第一端相连接。

8.如权利要求1所述的负载电压检测电路，其特征在于，所述负载电源电路包括：变压器绕组、二极管和负载，所述负载一端与二极管的负极相连接，所述负载另一端与变压器绕组副边的一端相连接，所述变压器绕组副边的另一端与二极管的正极相连接，所述变压器绕组原边的一端与工作电压输入端相连接，所述变压器绕组原边的另一端与开关电路的第一端、分压电阻的第一端相连接。

9.如权利要求1所述的负载电压检测电路，其特征在于，所述负载电源电路包括：二极管、电感和负载，所述负载的一端、电感的一端与工作电压输入端相连接，所述负载的另一端与二极管的负极一端相连接，所述二极管的正极一端与电感的另一端相连接且与开关电路的第一端、分压电阻的第一端相连接。

10.如权利要求1、7、8、9任意一项所述的负载电压检测电路，其特征在于，所述负载电源电路还包括与负载并联的第二电容。

11.一种利用权利要求1～10任意一项所述的负载电压检测电路的负载电压检测方法，其特征在于，包括：

利用分压电阻采集分压电阻的第一端的电压波形；

当二极管导通时，采样保持分压电阻的第一端的电压，将所保持的分压电阻的第一端的电压减去分压电阻的第一端电压的平均值，获得负载电压；或者将所保持的分压电阻的第一端的电压减去分压电阻的第一端实时电压，再将这个差值电压进行平均，获得负载电压。