CN105992432A - 应用于led负载的电源电路 - Google Patents

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Abstract

提供了一种应用于LED负载的电源电路，包括：电源转换器，用于将输入电压转换成一直流输出电压；第一反馈模块，用于检测电源转换器的输出电压和输出电流，并输出一第一反馈信号；第二反馈模块，用于检测电源转换器的输出电压和输出电流，并输出一第二反馈信号，第二反馈模块与第一反馈模块彼此相互独立；以及控制电路，用于根据来自第一反馈模块的第一反馈信号或者来自第二反馈模块的第二反馈信号输出一控制信号，借由控制信号来控制电源转换器使得所述电源转换器的输出功率小于一预定功率阈值。采用本申请的技术方案，即使单个元件失效导致某一反馈回路失效，仍然能够通过另一路反馈回路来实现对电源电路的输出功率的控制。

Description

应用于LED负载的电源电路
技术领域
本申请涉及电源领域，尤其涉及一种应用于发光二极管(Light EmittingDiode，LED)负载的电源电路。
背景技术
美国所使用的某些电源受到美国保险商实验室(Underwriters Laboratory)所发布的安全规定的约束，特别是UL 1310Class 2标准。具体而言，UL1310标准对被归类为Class 2的电源输出的电压、电流和功率进行了限制，即使在单个组件出现故障(single component fault)的情况下，这些限制也必须严格满足。以输出功率为例，有关UL1310Class 2电源的功率限制为每个输出通道不高于100W，这些通道/输出可以被配置为驱动单独的光源，诸如固态光源(发光二极管或有机发光二极管)、气体放电灯或白炽灯等等。
现有技术中的一种设计方案是在于，电源电路采用两个电压转换级，即前端级(front end stage)和输出级(output stage)，例如，前端级接收直流或交流的输入电压，并将该输入电压转换为经调整的中间电压；输出级耦接至前端级的输出端，接收该中间电压并使用降压型的DC/DC转换器提供更低的预期直流输出电压。然而，该电源电路的限功率输出主要是通过限制DC/DC转换器的开关电流峰值予以实现，为保证额定输出时不会误触发到功率保护点，往往在输出功率超过额定功率很多时才会真正触发保护，因而输出功率的控制精度较低。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本申请提供一种应用于LED负载的电源电路，以在电源电路中的单一元件失效时仍然能够将电源电路的输出功率精准地控制为小于甚至是接近于预定功率阈值。
本申请提供了一种应用于LED负载的电源电路，电源转换器，用于接收一输入电压，并将所述输入电压转换成一直流输出电压；
第一反馈模块，电性耦接至所述电源转换器的输出端，用于检测所述电源转换器的输出电压和输出电流，并输出一第一反馈信号；
第二反馈模块，电性耦接至所述电源转换器的输出端，用于检测所述电源转换器的输出电压和输出电流，并输出一第二反馈信号，所述第二反馈模块与所述第一反馈模块彼此相互独立；以及
控制电路，电性耦接至所述第一反馈模块、所述第二反馈模块和所述电源转换器，用于根据来自所述第一反馈模块的第一反馈信号或者来自所述第二反馈模块的第二反馈信号输出一控制信号，借由所述控制信号来控制所述电源转换器使得所述电源转换器的输出功率小于一预定功率阈值。
在其中的一实施例，所述第一反馈模块包括：第一电流控制单元，用于检测所述电源转换器的输出电流并与预设的输出电流基准进行比较，输出一电流控制信号；第一电压控制单元，用于检测所述电源转换器的输出电压并与预设的输出电压基准进行比较，输出一电压控制信号；其中，所述第一反馈模块根据所述电流控制信号和所述电压控制信号，输出所述第一反馈信号。
在其中的一实施例，所述第一电流控制单元为恒流反馈单元或过流保护单元。
在其中的一实施例，所述第一电压控制单元为恒压反馈单元或过压保护单元。
在其中的一实施例，所述第二反馈模块包括：第二电流控制单元，用于检测所述电源转换器的输出电流并与预设的输出电流基准进行比较，输出一电流控制信号；第二电压控制单元，用于检测所述电源转换器的输出电压并与预设的输出电压基准进行比较，输出一电压控制信号，其中，所述第二反馈模块根据所述电流控制信号和所述电压控制信号，输出所述第二反馈信号。
在其中的一实施例，所述第二电流控制单元为恒流反馈单元或过流保护单元。
在其中的一实施例，所述第二电压控制单元为恒压反馈单元或过压保护单元。
在其中的一实施例，所述电源电路还包括一信号传输电路和一原边控制电路，所述信号传输电路电性耦接至所述第一反馈模块、所述第二反馈模块和所述控制电路，用于将来自所述第一反馈模块的第一反馈信号或来自所述第二反馈模块的第二反馈信号传送至所述控制电路，当所述信号传输电路出现故障时，所述原边控制电路对所述电源电路进行过压或过流保护。
在其中的一实施例，所述信号传输电路为光耦器件。
在其中的一实施例，所述原边控制电路为原边过流保护电路或原边过压保护电路。
在其中的一实施例，所述电源电路还包括彼此独立的一第一信号传输电路和一第二信号传输电路，所述第一信号传输电路电性耦接至所述第一反馈模块，用于将来自所述第一反馈模块的所述第一反馈信号传送至所述控制电路；所述第二信号传输电路电性耦接至所述第二反馈模块，用于将来自所述第二反馈模块的所述第二反馈信号传送至所述控制电路。
在其中的一实施例，所述第一信号传输电路和所述第二信号传输电路均为光耦器件。
在其中的一实施例，所述电源电路还包括一功率因数校正电路和一母线电容器，所述功率因数校正电路用于接收一交流电压，并将所述交流电压转换为中间电压；所述母线电容器设置于所述功率因数校正电路的输出端与所述电源转换器的输入端之间，用于根据所述中间电压来提供所述输入电压。
在其中的一实施例，所述预定功率阈值为UL1310class 2规范中的100W。
在其中的一实施例，所述电源转换器包括一隔离变压器，所述控制电路位于所述隔离变压器的原边侧，所述第一反馈模块和所述第二反馈模块位于所述隔离变压器的副边侧。
在上述电源电路中包括两个反馈模块，即第一反馈模块和第二反馈模块，这两个反馈模块彼此相互独立，也就是说，这两个反馈模块中每一个均能够独立地对电源转换器的输出电压和输出电流进行检测并输出反馈信号，从而相当于形成了两路彼此独立的反馈回路，即电源转换器、第一反馈模块和控制电路形成一个反馈回路，电源转换器、第二反馈模块和控制电路形成一个反馈回路。这样，即使单个元件失效导致某一反馈回路失效，仍然能够通过另一路反馈回路来实现对电源电路的控制，使得电源电路的输出功率能够被精准地控制为小于甚至是接近于预定功率阈值。
附图说明
图1示意性示出根据本申请一实施例的应用于LED负载的电源电路的结构框图；
图2示意性示出根据本申请另一实施例的应用于LED负载的电源电路的结构框图；
图3示意性示出根据本申请另一实施例的应用于LED负载的电源电路的结构框图；
图4示意性示出根据本申请另一实施例的应用于LED负载的电源电路的结构框图；
图5示意性示出根据本申请另一实施例的应用于LED负载的电源电路的结构框图；
图6示意性示出根据本申请另一实施例的应用于LED负载的电源电路的结构框图；
图7示意性示出根据本申请另一实施例的应用于LED负载的电源电路的结构框图；以及
图8示意性示出根据本申请另一实施例的应用于LED负载的电源电路的框图。
具体实施方式
图1示意性示出根据本申请一实施例的应用于LED负载的电源电路的结构框图。该应用于LED负载的电源电路1包括：电源转换器11、第一反馈模块12、第二反馈模块13以及控制电路14。
该电源转换器11用于接收一输入电压Vin，并将输入电压Vin转换成一直流输出电压。例如，该电源转换器11可以是交流/直流(AC/DC)转换器或者直流/直流(DC/DC)转换器。
第一反馈模块12电性耦接至电源转换器11的输出端，用于检测电源转换器11的输出电压和输出电流，并输出一第一反馈信号S1。
第二反馈模块13电性耦接至电源转换器11的输出端，用于检测电源转换器11的输出电压和输出电流，并输出一第二反馈信号S2。
第一反馈信号S1和第二反馈信号S2指示电源转换器11的输出电压和输出电流的大小。
控制电路14电性耦接至第一反馈模块12、第二反馈模块13和电源转换器11，用于根据来自第一反馈模块12的第一反馈信号S1或者来自第二反馈模块13的第二反馈信号S2输出一控制信号Sc，借由控制信号Sc来控制电源转换器11使得电源转换器11的输出功率小于一预定功率阈值，例如该功率阈值可以是UL1310CLASS 2规范中的100W。
例如，当第一反馈信号S1或第二反馈信号S2指示电源转换器的输出电压或输出电流超出限制时，则控制电路14可以输出控制信号Sc，该控制信号可以控制电源转换器11使其输出功率小于一预定功率阈值。
在该电源电路中包括两个反馈模块，即第一反馈模块12和第二反馈模块13，这两个反馈模块彼此相互独立，也就是说，这两个反馈模块中每一个均能够独立地对电源转换器11的输出电压和输出电流进行检测并输出反馈信号，从而相当于形成了两路彼此独立的反馈回路，即电源转换器11、第一反馈模块12和控制电路14形成一个反馈回路，电源转换器11、第二反馈模块13和控制电路14形成一个反馈回路。这样，即使单个元件失效导致某一反馈回路失效，仍然能够通过另一路反馈回路来实现对电源电路的控制，使得电源电路的输出功率能够限制在小于预定功率阈值。
图2示意性示出根据本申请另一实施例的应用于LED负载的电源电路的结构框图。在该实施例中，第一反馈模块12包括第一电流控制单元121和第一电压控制单元122。第一电流控制单元12用于检测电源转换器11的输出电流并与预设的输出电流基准进行比较，输出一电流控制信号CC1。该预设的输出电流基准可以是一预设值。该输出电流控制信号CC1用于指示检测到的输出电流是大于该预设的电流基准还是小于或等于该预设的电流基准。第一电压控制单元122用于检测电源转换器11的输出电压并与预设的输出电压基准进行比较，输出一电压控制信号CV1。该预设的输出电压基准可以是一预设值，该输出电压控制信号CV1用于指示检测到的输出电压是大于该预设的电压基准还是小于或等于该预设的电压基准。在该实施例中，第一反馈模块12根据该电流控制信号CC1和电压控制信号CV1输出第一反馈信号S1。
该第二反馈模块13包括第二电流控制单元131和第二电压控制单元132。第二电流控制单元131用于检测电源转换器11的输出电流并与预设的输出电流基准进行比较，输出一电流控制信号CC2。该预设的输出电流基准可以是一预设值。该输出电流控制信号CC2用于指示检测到的输出电流是大于该预设的电流基准还是小于或等于该预设的电流基准。第二电压控制单元132用于检测电源转换器的输出电压并与预设的输出电压基准进行比较，输出一电压控制信号CV2。该预设的输出电压基准可以是一预设值，该输出电压控制信号CV2用于指示检测到的输出电压是大于该预设的电压基准还是小于或等于该预设的电压基准。其中，第二反馈模块13根据电流控制信号CC2和电压控制信号CV2输出第二反馈信号S2。
在图2所示的实施例中，第一反馈模块12和第二反馈模块13彼此独立，具体而言，第一反馈模块12中的第一电流控制单元121、第一电压控制单元122与第二反馈模块13中的第二电流控制单元131、第二电压控制单元132彼此独立。这样，第一反馈模块12和第二反馈模块13所在的反馈回路中任意一个元件失效导致某一反馈回路失效时，仍然能够通过另一反馈回路完成输出电压和输出电流的检测以及输出功率的控制。
根据一个实施例，该第一电流控制单元121可以是恒流反馈(ConstantCurrent，CC)单元或过流保护(Overcurrent Protection，OCP)单元，第一电压控制单元122可以是恒压(Constant Voltage，CV)反馈单元或过压保护(Overvoltage Protection，OVP)单元。类似地，第二电流控制单元122可以是恒流反馈单元或过流保护单元，第二电压控制单元122可以是恒压反馈单元或过压保护单元。
图3示意性示出根据本申请另一实施例的应用于LED负载的电源电路的结构框图。在该实施例中，第一电流控制单元是一恒流反馈单元121a，第一电压控制单元是恒压反馈单元122a，第二电流控制单元是一恒流反馈单元131a，第二电压控制单元是一恒压反馈单元132a。
图4示意性示出根据本申请另一实施例的应用于LED负载的电源电路的结构框图。在该实施例中，第一电流控制单元是过流保护单元121b，第一电压控制单元是恒压反馈单元122a，第二电流控制单元是一恒流反馈单元131a，第二电压控制单元是一过压保护单元132b。
图5示意性示出根据本申请另一实施例的应用于LED负载的电源电路的结构框图，在该实施例中，第一电流控制单元是一恒流反馈单元121a，第一电压控制单元是过压保护单元122b，第二电流控制单元是一过流保护单元131b，第二电压控制单元是一恒压反馈单元132a。
在如图3到图5所示的实施例中，对于各个反馈回路而言，通过采用恒流反馈+恒压反馈(CC+CV)、恒流反馈+过压保护(CC+OVP)或者恒压反馈+过流保护(CV+OCP)的模式来实现对于电源转换器的输出电压和输出电流的检测与控制，从而使得在任一反馈回路中单个元件失效导致反馈回路失效的情况下可以通过另一反馈回路来实现对电源转换器的输出功率的控制，从而使得电源转换器的输出电压控制为小于预定输出功率。
在图3的实施例中，可以看出，实际上包括两组恒流反馈回路(由两个恒流反馈单元分别结合控制单元组成)和两组恒压反馈回路(由两个恒压反馈单元分别结合控制单元组成)。但实际上正常运行时，只有一组恒流反馈回路和一组恒压反馈回路在工作。这是因为，虽然两组反馈回路的参数可以相同，但是由于电子元器件本身的工艺误差，会使其中一组恒流反馈回路或恒压反馈回路(例如第一反馈模块12中)的电流基准或电压基准较另一组恒流反馈回路或恒压反馈回路(例如第二反馈模块13中)的电流基准或电压基准略低，这样第二反馈模块13中的恒流反馈单元131a和恒压反馈单元132b在正常工作时就不起作用。只有在第一反馈模块12中的电路器件导致该路反馈回路不能将输出电压或输出电流控制在预定范围内时，第二反馈模块13中的恒流反馈单元131a和恒流反馈单元131b才会工作来限制输出电压和输出电流。
另外，在图3的实施例中，可以通过第一电流控制单元121或第二电流控制单元131来控制电源转换器11的输出电流，可以通过第一电压控制单元122或第二电压控制单元132来控制电源转换器11的输出电压，这样可以保证控制精度较好，从而可以保证电源转换器11的输出功率的控制精度较好。如图3所示的实施例甚至可以应用于在额定输出功率本身就很接近100W的场合。而在传统的功率限制方案中，通过限制电源转换器的开关电流峰值来实现；为了保证输出功率在额定输出时不会触发保护点，这种传统方案往往在输出功率超出额定功率很多时才会触发保护，因而输出功率保护的精度较差。
图6示意性示出根据本申请另一实施例的应用于LED负载的电源电路的结构框图。该实施例与图1所示的实施例的主要区别在于，图6的电源电路还包括一信号传输电路15和一原边控制电路16。该信号传输电路15电性耦接至第一反馈模块12、第二反馈模块13和控制电路14，用于将来自第一反馈模块12的第一反馈信号S1或来自第二反馈模块13的第二反馈信号S2传送至控制电路14。当信号传输电路15出现故障时，原边控制电路16对电源电路1进行过压或过流保护。
根据一实施例，该电源转换器11可以包括一隔离变压器111，该隔离变压器111包括原边111a和副边111b，该控制电路14可以位于该隔离变压器的原边侧111a，该第一反馈模块12和第二反馈模块13可以位于该隔离变压器的副边侧111b。
在图5所示的实施例中，该原边控制电路16电性耦接至电源转换器中隔离变压器111的原边侧。
根据一个实施例，该原边控制电路16可以是原边过流保护电路或原边过压保护电路。该信号传输电路15可以是光耦器件，例如可以是光耦15a。
在图6所示的实施例中，第一反馈模块12和第二反馈模块13共用一个信号传输电路15来传输反馈信号S1或S2，并且搭配原边控制电路16一起进行控制。这样，当信号传输电路15失效导致第一反馈模块12和第二反馈模块13形成的反馈回路均失效的情况下，可以通过原边控制电路16来进行过压或过流保护，从而限制电源电路1的输出功率。
图7示意性示出根据本申请另一实施例的应用于LED负载的电源电路的结构框图。该实施例与图1所示的实施例的主要区别在于，该实施例中还包括第一信号传输电路171和第二信号传输电路172。
该第一信号传输电路171和第二信号传输电路172彼此独立。第一信号传输电路171电性耦接至第一反馈模块12，用于将来自第一反馈模块12的第一反馈信号S1传送至控制电路14。第二信号传输电路172电性耦接至第二反馈模块13，用于将来自第二反馈模块13的第二反馈信号S2传送至控制电路14。
根据一个实施例，该第一信号传输电路171和第二信号传输电路172可以均为光耦器件，例如171a和172a。
在图7所示的实施例中，分别通过两个信号传输电路171和172来传输来自第一反馈模块12和第二反馈模块13的反馈信号S1和S2，也就是说，通过第一反馈模块12、第一信号传输电路171和控制电路14形成了一路反馈回路，通过第二反馈模块13、第二信号传输电路172和控制电路14形成了另一路反馈回路，这样在任一路反馈回路中的元件失效导致反馈回路失效时，均可以通过另一路反馈回路来进行检测和控制从而将电源转换器的输出功率进行控制以使其小于预定功率阈值。
图8示意性示出根据本申请另一实施例的应用于LED负载的电源电路的框图。该电源电路1还包括功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)电路18和母线电容器19。该功率因数校正电路18用于接收一交流电压，并将该交流电压转换为中间电压。该母线电容器19设置于功率因数校正电路18的输出端18a、18b与电源转换器11的输入端11a、11b之间，具体而言，母线电容器19的一端19a与功率因数校正电路的输出端18a和电源转换器11的输入端11a连接，另一端19b与功率因数校正电路的输出端18b和电源转换器11的输入端11b连接。该母线电容器19用于根据功率因数校正电路18输出的中间电压来提供输入到电源转换器11的输入电压。
根据一实施例，第一反馈模块12和第二反馈模块13可以通过两个采样电路来采集电源转换器的输出电流。如图8所示，第一反馈模块12通过与电源转换器11的输出端串联的电阻R1来采集电源转换器的输出电流，第二反馈模块13通过与电源转换器11的输出端以及电阻R1串联的电阻R2来检测电源转换器11的输出电流。
当然，第一反馈模块12和第二反馈模块13也可以通过其他的方式来检测输出电流，本申请对此并不做限制。
虽然图中未示出，然而本申请如图2到如图7所示的实施例也均可以包括功率因数校正电路18和母线电容器19。
虽然已参照几个典型实施例描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (15)

1.一种应用于LED负载的电源电路，包括：
电源转换器，用于接收一输入电压，并将所述输入电压转换成一直流输出电压；
第一反馈模块，电性耦接至所述电源转换器的输出端，用于检测所述电源转换器的输出电压和输出电流，并输出一第一反馈信号；
第二反馈模块，电性耦接至所述电源转换器的输出端，用于检测所述电源转换器的输出电压和输出电流，并输出一第二反馈信号，所述第二反馈模块与所述第一反馈模块彼此相互独立；以及
控制电路，电性耦接至所述第一反馈模块、所述第二反馈模块和所述电源转换器，用于根据来自所述第一反馈模块的第一反馈信号或者来自所述第二反馈模块的第二反馈信号输出一控制信号，借由所述控制信号来控制所述电源转换器使得所述电源转换器的输出功率小于一预定功率阈值。
2.根据权利要求1所述的电源电路，其中，所述第一反馈模块包括：
第一电流控制单元，用于检测所述电源转换器的输出电流并与预设的输出电流基准进行比较，输出一电流控制信号；
第一电压控制单元，用于检测所述电源转换器的输出电压并与预设的输出电压基准进行比较，输出一电压控制信号；
其中，所述第一反馈模块根据所述电流控制信号和所述电压控制信号，输出所述第一反馈信号。
3.根据权利要求2所述的电源电路，其中，所述第一电流控制单元为恒流反馈单元或过流保护单元。
4.根据权利要求2所述的电源电路，其中，所述第一电压控制单元为恒压反馈单元或过压保护单元。
5.根据权利要求1所述的电源电路，其中，所述第二反馈模块包括：
第二电流控制单元，用于检测所述电源转换器的输出电流并与预设的输出电流基准进行比较，输出一电流控制信号；
第二电压控制单元，用于检测所述电源转换器的输出电压并与预设的输出电压基准进行比较，输出一电压控制信号，
其中，所述第二反馈模块根据所述电流控制信号和所述电压控制信号，输出所述第二反馈信号。
6.根据权利要求5所述的电源电路，其中，所述第二电流控制单元为恒流反馈单元或过流保护单元。
7.根据权利要求5所述的电源电路，其中，所述第二电压控制单元为恒压反馈单元或过压保护单元。
8.根据权利要求1所述的电源电路，其中，所述电源电路还包括一信号传输电路和一原边控制电路，所述信号传输电路电性耦接至所述第一反馈模块、所述第二反馈模块和所述控制电路，用于将来自所述第一反馈模块的第一反馈信号或来自所述第二反馈模块的第二反馈信号传送至所述控制电路，当所述信号传输电路出现故障时，所述原边控制电路对所述电源电路进行过压或过流保护。
9.根据权利要求8所述的电源电路，其中所述信号传输电路为光耦器件。
10.根据权利要求8所述的电源电路，其中所述原边控制电路为原边过流保护电路或原边过压保护电路。
11.根据权利要求1所述的电源电路，其中，所述电源电路还包括彼此独立的一第一信号传输电路和一第二信号传输电路，
所述第一信号传输电路电性耦接至所述第一反馈模块，用于将来自所述第一反馈模块的所述第一反馈信号传送至所述控制电路；
所述第二信号传输电路电性耦接至所述第二反馈模块，用于将来自所述第二反馈模块的所述第二反馈信号传送至所述控制电路。
12.根据权利要求11所述的电源电路，其中，所述第一信号传输电路和所述第二信号传输电路均为光耦器件。
13.根据权利要求1所述的电源电路，其中，所述电源电路还包括一功率因数校正电路和一母线电容器，
所述功率因数校正电路用于接收一交流电压，并将所述交流电压转换为中间电压；
所述母线电容器设置于所述功率因数校正电路的输出端与所述电源转换器的输入端之间，用于根据所述中间电压来提供所述输入电压。
14.根据权利要求1所述的电源电路，其中，所述预定功率阈值为UL1310class 2规范中的100W。
15.根据权利要求1所述的电源电路，其中，所述电源转换器包括一隔离变压器，所述控制电路位于所述隔离变压器的原边侧，所述第一反馈模块和所述第二反馈模块位于所述隔离变压器的副边侧。
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