CN107454712B - 显示装置、照明装置及可同时恒流和恒压输出的电源电路 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置、照明装置及可同时恒流和恒压输出的电源电路，包括：功率变换电路，恒压反馈电路，恒流反馈电路，以及控制电路；该功率变换电路包括：变压器，其具有初级线圈、恒压输出线圈和恒流输出线圈；与该初级线圈相连的第一开关管和第二开关管，该第一开关管和该第二开关管串接在直流电压供给和地之间；与该恒流输出线圈相连的第一二极管，其负极即为恒流输出端；以及与该恒压输出线圈相连的第二二极管，其负极即为恒压输出端；其中，该控制电路根据该恒压反馈电路和该恒流反馈电路给出的反馈信号，控制该第一开关管和该第二开关管分时导通。本发明能够提高可靠性和效率。

Description

显示装置、照明装置及可同时恒流和恒压输出的电源电路
技术领域
本发明涉及电源电路，特别涉及可同时恒流和恒压输出的电源电路。
背景技术
目前，在诸如电视之类的显示装置以及一些照明装置中往往需要电源同时提供两种输出：其一为恒定电压输出(简称恒压输出)，其另一为恒定电流输出 (简称恒流输出)。以电视为例，恒压输出用于给主板、伴音等电路供电，恒流输出用于给LED背光供电。典型的两种电源电路的原理框图，参见图1和图2。
具体而言，电源电路100a包括：交流输入10，滤波\整流电路20，反激电路30，恒压输出35，恒压反馈电路37，反激电路40，电压输出41，恒流控制电路43，恒流输出45以及恒流反馈电路47。其中，反激电路40可以用PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)+LLC(Resonant Converters，谐振转换电路)电路替代。
电源电路100b包括：交流输入10，滤波\整流电路20，反激电路50，恒压输出55，恒压反馈电路57，电压输出52，恒流控制电路54，恒流输出56以及恒流反馈电路58。其中，反激电路50可以用PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)+LLC(ResonantConverters，谐振转换电路)电路替代。
从图1和图2可以看出，电源电路100a、100b的恒压输出和恒流输出是通过两个单独的控制电路来实现的。每个控制电路均有单独的控制芯片及大量外围器件，电路方案复杂，外围器件较多，造成成本增加、可靠性降低。特别是恒流输出45、56的实现，需要通过电压输出41、52+恒流控制电路43、54两级才能实现，也会导致电源电路100a、100b效率的降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种可同时恒流和恒压输出的电源电路，能够提高可靠性和效率。
本发明针对上述技术问题而提出的技术方案包括，提出一种可同时恒流和恒压输出的电源电路，包括：功率变换电路，恒压反馈电路，恒流反馈电路，以及控制电路；该功率变换电路包括：变压器，其具有初级线圈、恒压输出线圈和恒流输出线圈；与该初级线圈相连的第一开关管和第二开关管，该第一开关管和该第二开关管串接在直流电压供给和地之间；与该恒流输出线圈相连的第一二极管，其负极即为恒流输出端；以及与该恒压输出线圈相连的第二二极管，其负极即为恒压输出端；其中，该控制电路根据该恒压反馈电路和该恒流反馈电路给出的反馈信号，控制该第一开关管和该第二开关管分时导通。
本发明针对上述技术问题而提出的技术方案还包括，提出一种显示装置，其包括上述的电源电路。
本发明针对上述技术问题而提出的技术方案还包括，提出一种照明装置，其包括上述的电源电路。
与现有技术相比，本发明通过巧妙地采用控制电路与功率变换电路相配合的电路结构，使恒压反馈电路和恒流反馈电路提供的反馈信号均送到该控制电路，并使该控制电路控制该功率变换电路的第一开关管和第二开关管分时导通，能够同时实现恒压输出端的恒压输出和恒流输出端的恒流输出，进而能够提高可靠性和效率。
附图说明
图1为现有的一种电源电路的原理框图。
图2为现有的另一种电源电路的原理框图。
图3为本发明的电源电路的原理框图。
图4为本发明的电源电路一实施例的原理示意图。
图5为本发明的电源电路实施例的第一工作阶段流程图。
图6为本发明的电源电路实施例的第二工作阶段流程图。
图7为本发明的电源电路另一实施例的原理示意图。
图8为本发明的电源电路又一实施例的原理示意图。
其中，主要附图标记说明如下：100a、100b、100电源电路 10交流输入 20 滤波/整流电路 30反激电路 35恒压输出 37恒压反馈电路 40反激电路 41 电压输出 43恒压控制电路 45恒流输出 47恒流反馈电路 50反激电路 55 恒压输出 57恒压反馈电路 52电压输出 54恒流控制电路 56恒流输出 58 恒流反馈电路 60功率变换电路 65恒压输出端 66恒流输出端 70控制电路 77恒压反馈电路 78恒流反馈电路。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。
参见图3，图3为本发明的电源电路的原理框图。本发明提出一种电源电路 100，能够很好地适用于诸如电视之类的显示装置，以及诸如LED作为光源的照明装置。该电源电路100包括：交流输入10，滤波\整流电路20，功率变换电路60，控制电路70，恒压输出端65，恒压反馈电路77，恒流输出端66以及恒流反馈电路78。可见，该电源电路100中只有一个控制电路70，恒压输出端65 和恒流输出端66连接的反馈电路77、78均反馈至该控制电路70，该控制电路 70通过控制该功率变换电路60来同时实现恒压和恒流的输出。
参见图4，图4为本发明的电源电路一实施例的原理示意图。其中，芯片 N1为控制电路。开关管V1\V2，电感L1，电容C3，变压器T1，二极管VD1\VD2 以及电容C1\C2构成功率变换电路。
电源输入Vin为交流输入经过滤波\整流等电路后的直流电压供给。电源输出Vout为恒压输出。电源输出Iout为恒流输出。LED1到LEDN为由N(N为自然数)颗LED构成的灯串。电阻R1\R2\R3\R4，光耦N2以及基准电压源N3构成恒压反馈电路。电阻R5\R6\R7，光耦N4以及基准电压源N5构成恒流反馈电路。
该变压器T1具有初级线圈、恒压输出线圈和恒流输出线圈。该变压器T1 的初级线圈的同名端通过电感连接到这两个开关管V1\V2的串接点、非同名端通过电容接地。这两个开关管V1\V2串接在直流电压供给和地之间。
恒压输出Vout和恒流输出Iout所分别连接的变压器T1的两个输出绕组的同名端是相反的。具体而言，二极管VD1的正极接恒流输出线圈的同名端，二极管VD1的负极即为恒流输出端；二极管VD2的正极接恒压输出线圈的非同名端，二极管VD2的负极即为恒压输出端。
这种结构，能够保证二极管VD1与VD2是分时导通的，也即，二极管VD1 与VD2不能同时导通：二极管VD1导通伴随着二极管VD2截止，二极管VD2导通伴随着二极管VD1截止。二极管VD1与VD2可以同时处于截止状态，但是不能同时处于导通状态。
另外，光耦N2的输出(即恒压反馈电路的输出)和光耦N4的输出(即恒流反馈电路的输出)分别连接到芯片N1的两个输入端口；开关管V1\V2分别连接到芯片N1的两个输出端口。也即，该芯片N1与两个开关管V1\V2直连。恒压反馈电路和恒流反馈电路均包括用于隔离反馈信号的光耦N2、N4，用于实现恒压反馈电路和恒流反馈电路与芯片N1的隔离连接。
可以理解的是，芯片N1为双输入端口和双输出端口的集成电路。其内部包括诸如微处理器之类的处理单元，能够根据两个输入端口提供的输入信号，依据设定的算法进行计算，得到两个控制信号，从两个输出端口输出，以控制功率变换电路的工作。其中，这两个输出端口输出的控制信号是分时有效的，可以使受它们控制的两个开关管V1\V2分时导通，也就是说，其中一个控制信号 (例如：DRV1)有效时，能够对应驱动功率变换电路中的一个开关管(例如：开关管V1)处于导通状态，同时，功率变换电路中的另一个开关管(例如：开关管V2)处于截止状态；同样，其中另一个控制信号(例如：DRV2)有效时，能够对应驱动功率变换电路中的一个开关管(例如：开关管V2)处于导通状态，同时，功率变换电路中的另一个开关管(例如：开关管V1)处于截止状态。
芯片N1与功率变换电路相配合，可以划分出该电源电路100的两个工作阶段，第一工作阶段对应于开关管V2导通，同时开关管V1截止，相应地，二极管VD2导通，同时二极管VD1截止。第二工作阶段对应于开关管V1导通，同时开关管V2截止，相应地，二极管VD1导通，同时二极管VD2截止。
参见图5，图5为本发明的电源电路实施例的第一工作阶段流程图。可见在第一工作阶段，在变压器T1的初级侧，电流沿开关管V2、电容C3、变压器T1 的初级线圈、电感L1方向流动。在变压器T1的次级侧，电流沿二极管VD2、电容C2、变压器T1的恒压输出线圈方向流动，该电流给电容C2充电，同时由电容C2提供输出电压Vout。
输出电压Vout送到恒压反馈电路，与设定的电压(由稳压管N3设定)比较后，恒压反馈信号送到芯片N1的输入端口VFB。芯片N1接收到恒压反馈信号后，控制驱动脚DRV2的输出，即可控制开关管V2的导通时间，从而使输出电压Vout保持恒定。
参见图6，图6为本发明的电源电路实施例的第二工作阶段流程图。可见在第二工作阶段，在变压器T1的初级侧，电流沿开关管V1、线圈L1、变压器T1 的初级线圈、电容C3方向流动。在变压器T1的次级侧，电流沿二极管VD1、电容C1、LED灯串、电阻R7、变压器T1的恒流输出线圈方向流动，该电流给输出电容C1充电，同时输出电流Iout。
输出电流Iout给LED灯串供电，通过电流反馈电路与设定的电流(由稳压管N5和电阻R7设定)比较后，恒流反馈信号送到芯片N1的输入端口IFB。芯片N1接收到恒流反馈信号后，控制驱动脚DRV1的输出，即可控制开关管V1的导通时间，从而使输出电流Iout保持恒定。
回参图4，在一个典型应用中，可以设定输出电压Vout＝5V，输出电流 Iout＝100mA。具体地，基准电压源N3的设定电压选为2.5V，选取电阻R1＝电阻 R2＝1KΩ，则：输出电压Vout＝(R1+R2)/R1*2.5V＝5V。基准电压源N5的设定电压选为2.5V，选取R7＝25Ω，则：输出电流Iout＝2.5V/R7＝100mA。
参见图7，图7为本发明的电源电路另一实施例的原理示意图。其与前述图 4所示实施例的差异之处主要在于：电感L1和变压器T1合并成了一体的变压器 T2。可以理解的是，电感L1与变压器T1的初级线圈合并到一起，构成了变压器T2的初级线圈。如此一来，该变压器T1的初级线圈的同名端直接连接到两个开关管V1和V2的串接点、非同名端通过电容C3接地。
参见图8，图8为本发明的电源电路又一实施例的原理示意图。其与前述图 4所示实施例的差异之处主要在于：芯片N1与恒压反馈电路和恒流反馈电路直连；芯片N1与该功率变换电路的两个开关管V1和V2之间设置有隔直电容C4 和驱动变压器T3，用于实现芯片N1与该功 率变换电路的隔离连接。如此一来，芯片N1由变压器T1的初级侧移到了次级侧，恒压反馈电路提供的反馈信号和恒流反馈电路提供的反馈信号分别直接接到芯片N1的两个输入端口VFB和IFB。芯片N1的两个输出端口DRV1和DRV2提供的控制信号，通过隔直电容C4和驱动变压器T3，来控制两个开关管V1和V2。可以理解的是，这种的电路结构，主要是用隔直电容C4和驱动变压器T3替代了先前的两个光耦N2和N4。
值得一提的是，驱动变压器T3与变压器T1类似，开关管V1和V2所分别连接的驱动变压器T3的两个绕组的同名端相反，从而能够保证开关管V1和V2 不能同时导通。
本发明的电源电路100通过巧妙地采用控制电路70与功率变换电路60相配合的电路结构，使恒压反馈电路77和恒流反馈电路78提供的反馈信号均送到该控制电路70，并使该控制电路70控制该功率变换电路60的第一开关管V1 和第二开关管V2分时导通，能够同时实现恒压输出端65的恒压输出和恒流输出端66的恒流输出，进而能够提高可靠性和效率。
上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可同时恒流和恒压输出的电源电路，其特征在于，该电源电路包括：功率变换电路，恒压反馈电路，恒流反馈电路，以及控制电路；
该功率变换电路包括：变压器，其具有初级线圈、恒压输出线圈和恒流输出线圈；与该初级线圈相连的第一开关管和第二开关管，该第一开关管和该第二开关管串接在直流电压供给和地之间；与该恒流输出线圈相连的第一二极管，其负极即为恒流输出端；以及与该恒压输出线圈相连的第二二极管，其负极即为恒压输出端；
其中，该控制电路根据该恒压反馈电路和该恒流反馈电路给出的反馈信号，控制该第一开关管和该第二开关管分时导通；
该恒压输出线圈的输出电压送到该恒压反馈电路，与该恒压反馈电路中设定的电压比较后，生成恒压反馈信号送到该控制电路，该控制电路根据该恒压反馈信号控制该第二开关管的导通时间，使该输出电压保持恒定；
该恒流输出线圈的输出电流送到该恒流反馈电路，与该恒流反馈电路中设定的电流比较后，生成反馈信号送到该控制电路，该控制电路根据该恒流反馈信号控制该第一开关管的导通时间，使该输出电流保持恒定。
2.依据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，该控制电路包括第一输入端口，用于获取该恒压反馈电路给出的反馈信号；第二输入端口，用于获取该恒流反馈电路给出的反馈信号；第一输出端口，用于控制该第一开关管的导通；以及第二输出端口，用于控制该第二开关管的导通。
3.依据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，该恒压输出线圈与该恒流输出线圈的同名端相反，该第一二极管的正极接该恒流输出线圈的同名端，该第二二极管的正极接该恒压输出线圈的非同名端。
4.依据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，该变压器的初级线圈的同名端通过电感连接到该第一开关管和该第二开关管的串接点、非同名端通过电容接地。
5.依据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，该变压器的初级线圈的同名端直接连接到该第一开关管和该第二开关管的串接点、非同名端通过电容接地。
6.依据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，该恒压反馈电路包括电压基准源，用于提供设定电压；该恒流反馈电路包括电压基准源和与其配合的电阻，用于提供设定电流。
7.依据权利要求1至6任一项所述的电源电路，其特征在于，该控制电路与该第一开关管和该第二开关管直连；该恒压反馈电路和该恒流反馈电路均包括用于隔离反馈信号的光耦，用于实现该恒压反馈电路和该恒流反馈电路与该控制电路的隔离连接。
8.依据权利要求1至6任一项所述的电源电路，其特征在于，该控制电路与该恒压反馈电路和该恒流反馈电路直连；该控制电路与该功率变换电路之间设置有隔直电容和驱动变压器，用于实现该控制电路与该功率变换电路的隔离连接。
9.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的电源电路。
10.一种照明装置，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的电源电路。
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