CN110708821A - 可在极低温环境下启动电源的驱动电路和方法、电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可在极低温环境下启动电源的驱动电路和方法、电源，包括：接入交流电并控制电源的通断的交流输入控制电路、切换电路、加热电路、输出切换控制信号和加热控制信号的温度控制电路和启动电路；切换电路分别与交流输入控制电路、温度控制电路、加热电路和启动电路连接，在电源的当前温度在预设启动温度范围内时连通交流输入控制电路和启动电路，使电源正常启动；在电源的当前温度处于预设低温范围内时，连通加热电路和温度控制电路，使加热电路根据温度控制电路输出的加热控制信号对电源进行加热，直至电源的当前温度在预设启动温度范围内。本发明可保证电源在极低温环境下正常启动，维持电源的正常工作，避免因电源工作异常而影响负载。

Description

可在极低温环境下启动电源的驱动电路和方法、电源

技术领域

本发明涉及电源的技术领域，更具体地说，涉及一种可在极低温环境下启动电源的驱动电路和方法、电源。

背景技术

现有的LED电源，能在一定的低温条件下进行自启动，使用在室内的LED电源一般可以在不超过低温-20℃的环境下可靠启动，户外电源可以在不超过低温-40℃的环境下可靠启动。

而在实际使用的环境中的户外LED路灯电源，在某些极度寒冷的地区的道路照明与隧道照明，一些特定的场合如冷库照明等应用，低温特性-40℃启动是满足不了使用要求的，一般都要求-60℃才能启动。

电源为了储能与滤波不可避免的需要使用大容量的电解电容，但是电解电容内部有液态的电解液，电解液在低温的情况下会呈现出流动性与活性变差的情况，当温度低到一定程度，电解液会变成固态。当电解液流动性与活性变差或者变成固态之后，电解电容本身的容量会迅速下降，导致其储能的能力下降。当电解电容的储能能力下降时，其不可避免的会导致电源在低温启动性能受到影响，甚至出现无法正常启动。而作为滤波作用的大电解电容容量下降，会导致电容两端的纹波增大，导致电源工作异常，或者会导致电源的输出端负载工作异常，通讯终端，数据丢失等严重问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可在极低温环境下启动电源的驱动电路和方法、电源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种可在极低温环境下启动电源的驱动电路，包括：交流输入控制电路、切换电路、加热电路、温度控制电路以及启动电路；

所述交流输入控制电路，接入交流电并控制电源的通断；

所述温度控制电路，用于输出切换控制信号和加热控制信号；

所述切换电路分别与所述交流输入控制电路、所述温度控制电路、所述加热电路和所述启动电路连接，用于在所述电源的当前温度在预设启动温度范围内时根据所述切换控制信号连通所述交流输入控制电路和所述启动电路，使所述电源正常启动；以及，在所述电源的当前温度处于预设低温范围内时，根据所述切换控制信号连通所述加热电路和所述温度控制电路，使所述加热电路根据所述温度控制电路输出的加热控制信号对所述电源进行加热，直至所述电源的当前温度在预设启动温度范围内。

在一个实施例中，还包括：

与所述温度控制电路连接、用于检测所述电源的当前温度并输出当前温度检测信号至所述温度控制电路的温度检测电路；

所述电源的当前温度包括：所述电源的外壳温度和/或所述电源内部的器件温度。

在一个实施例中，所述切换电路包括：交流继电器或者双向可控硅。

在一个实施例中，还包括：

与所述温度控制电路连接、用于向所述温度控制电路提供时基信号的时基电路。

在一个实施例中，所述温度控制电路包括：MCU以及与所述MCU连接的驱动管；

在所述电源的当前温度处于预设低温范围内时，所述MCU输出驱动控制信号至所述驱动管，以控制所述驱动管输出所述加热控制信号至所述加热电路。

在一个实施例中，还包括：

与所述温度控制电路连接、根据所述温度控制电路输出的温度警告控制命令产生警告信号的温度警告电路。

在一个实施例中，所述温度警告电路包括第一温度警告电路和第二温度警告电路；

所述警告信号包括低温警告信号和过温警告信号；

所述第一温度警告电路用于在所述电源的当前温度处于预设低温范围内时，根据所述温度警告控制命令产生低温警告信号；

所述第二温度警告电路用于在所述电源的当前温度大于预设高温阈值时，根据所述温度警告控制命令产生过温警告信号。

本发明还提供一种可在极低温环境下启动电源的驱动方法，包括：

S1、通过温度检测电路检测电源的当前温度并输出当前温度检测信号；

S2、接收所述当前温度检测信号，并根据所述当前温度检测信号判断所述电源的当前温度是否在预设启动温度范围内，若是，执行步骤S3，若否，执行步骤S4；

S3、输出切换控制信号至切换电路，以连通交流输入控制电路和启动电路，使所述电源正常启动；

S4、判断所述电源的当前温度是否处于预设低温范围内；

S5、若是，输出切换控制信号至所述切换电路，以连通加热电路和温度控制电路，并向所述加热电路输出加热控制信号，以控制所述加热电路对所述电源进行加热，直至所述电源的当前温度在预设启动温度范围内。

在一个实施例中，所述步骤S5之后还包括：

S6、若所述电源的当前温度不在预设低温范围内，判断所述电源的当前温度是否大于预设高温阀值；

S7、若是，输出温度警告控制命令以产生过温警告信号。

本发明还提供一种电源，包括以上所述的可在极低温环境下启动电源的驱动电路。

实施本发明的可在极低温环境下启动电源的驱动电路，具有以下有益效果：通过实施该驱动电路可以保证电源在极低温环境下，不需要借助外部加热即可自动完成对自身温度的提升，使电源可正常自启动，维持电源的正常工作，避免因电源工作异常而影响负载，同时也可以保证终端通讯及数据传输的正常，避免终端数据丢失。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例提供的可在极低温环境下启动电源的驱动电路的原理框图；

图2是本发明实施例提供的可在极低温环境下启动电源的驱动方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1，本发明提供了一种可在极低温环境下启动电源的驱动电路，其可以自动根据电源的实时温度进行自动调节控制，以确保在极低温环境下电源仍可以正常启动，有效解决了现有电源无法在极端低温条件下实现自启动的问题。可选的，本发明实施例所提供的可在极低温环境下启动电源的驱动电路可适用于任意驱动电源，如LED驱动电源。

具体的，如图1所示，该驱动电路可以包括：交流输入控制电路101、切换电路102、加热电路104、温度控制电路105以及启动电路103。

其中，交流输入控制电路101，接入交流电并控制电源的通断。温度控制电路105，用于输出切换控制信号和加热控制信号。

切换电路102分别与交流输入控制电路101、温度控制电路105、加热电路104和启动电路103连接，用于在电源的当前温度在预设启动温度范围内时根据切换控制信号连通交流输入控制电路101和启动电路103，使电源正常启动；以及，在电源的当前温度处于预设低温范围内时，根据切换控制信号连通加热电路104和温度控制电路105，使加热电路104根据温度控制电路105输出的加热控制信号对电源进行加热，直至电源的当前温度在预设启动温度范围内。

进一步地，该驱动电路还可以包括：与温度控制电路105连接、用于检测电源的当前温度并输出当前温度检测信号至温度控制电路105的温度检测电路106。其中，电源的当前温度包括：电源的外壳温度和/或电源内部的器件温度。

具体的，本发明实施例中，交流输入控制电路101设置在电源的输入端，可起到控制电源的电流输入或断开，以控制电源电流的接通与关断。可选的，本发明实施例提供的交流输入控制电路101可以通过开关实现，也可以通过开关管如三极管、MOS管等实现。当然，可以理解地，交流输入控制电路101的实现方式有多种，只要可起到同等作用即可，并不限于本发明所举示例。

如图1所示，该切换电路102受控于温度控制电路105，其可以根据温度控制电路105输出的切换控制信号连通交流输入控制电路101和启动电路103，或者连通加热电路104与温度控制电路105。即该切换电路102可以控制加热电路104和启动电路103的切换与通断。具体的，当连通交流输入控制电路101和启动电路103时，同时切断加热电路104与温度控制电路105，加热电路104不工作，此时，交流输入控制电路101接入的电流直接通过切换电路102流入启动电路103，电源正常启动；当连通加热电路104和温度控制电路105时，同时切断交流输入控制电路101和启动电路103，启动电路103无法正常工作，而温度控制电路105输出的加热控制信号经过切换电路102后，传输给加热电路104，加热电路104根据该加热控制信号对电源进行加热。其中，加热电路104对电源的加热包括对电源的整体进行加热，如电源的外壳、电源内部的元器件等。

本发明实施例中，该切换电路102可以包括交流继电器或者双向可控硅，通过交流继电器或者双向可控硅可以实现对交流电路的开关切换。

进一步地，该切换电路102还可以包括灭弧电路和/或尖峰吸收电路。可以理解地，当采用交流继电器在工作时，触点间通常会产生很强的弧光，且电路中的功率越大，弧光越强，对触点的损坏就越大，因此，通过设置灭弧电路或者尖峰吸收电路可以将所产生的弧光的能量进行吸收和转移，以达到消除弧光的目的，保证交流继电器正常工作。

本发明实施例中，该温度检测电路106可以包括温度传感器，利用温度传感器可以实现对电源的当前温度进行实时监测，将所监测到的温度信息转换为相应的当前温度检测信号，并发送给温度控制电路105，达到对电源的当前温度的实时监控。其中，当前温度检测信号为电压信号，该电压信号直接传递给温度控制电路105，由温度控制电路105根据该电压信号确定电源的当前温度。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，温度检测电路106也可以通过热敏电阻实现，由热敏电阻的特性随温度变化阻值发生变化，而热敏的阻值发生变化直接导致其上的电压发生变化，因此，温度控制电路105直接通过监测热敏电阻的电压即可确定电源的当前温度(实时温度)。

本发明实施例中，该加热电路104可以包括电阻丝，电阻丝可以根据温度控制电路105输出的加热控制信号发热，以达到对电源进行加热的目的，使电源的外壳与内部元器件温度上升，并在上升至电源正常启动的温度(预设启动温度范围内)时，停止加热。

本发明实施例中，该启动电路103在电源的当前温度在预设启动温度范围内时，与交流输入控制电路101连通，正常启动电源；当电源的当前温度在预设低温范围内时，该启动电路103无法正常工作，此时，由加热电路104对电源进行加热，并由温度控制电路105监测电源的实时温度，并在电源的当前温度达到可以启动的温度时，温度控制电路105向切换电路102发送切换控制信号，切换电路102根据切换控制信号切断加热电路104，并连通交流输入控制电路101和启动电路103，交流输入控制电路101通过切换电路102给启动电路103供电，启动电路103正常工作并驱动电源正常启动。

本发明实施例中，该温度控制电路105接收温度检测电路106输出的当前温度检测信号，根据该当前温度检测信号实时监测电源的当前温度，并基于电源的当前温度进行判断处理。具体为：温度控制电路105基于当前温度检测信号获得电源的当前温度，并将电源的当前温度与预设启动温度范围、预设低温范围以及预设高温阈值进行比较；当电源的当前温度在预设启动温度范围内时，输出切换控制信号至切换电路102，控制切换电路102连通交流输入控制电路101和启动电路103，由交流输入控制电路101给启动电路103供电，电源正常启动；当电源的当前温度不在预设启动温度范围内时，判断电源的当前温度是否在预设低温范围内，电源的当前温度在预设低温范围内，温度控制电路105输出切换控制信号至切换电路102，控制切换电路102连通加热电路104和温度控制电路105，由温度控制电路105输出加热控制信号至加热电路104，控制加热电路104对电源进行加热，以提升电源的温度，同时，温度控制电路105在输出加热控制信号的过程中还实时接收温度检测电路106传送的当前温度检测信号，以监测电源的实时温度，并在电源的当前温度达到启动温度时，输出切换控制信号至切换电路102，控制切换电路102切换至启动电路103，以连通交流输入控制电路101和启动电路103，使电源正常启动；当电源的当前温度不在预设低温范围内时，判断电源的当前温度是否大于预设高温阈值，若电源的当前温度大于预设高温阈值，则输出温度警告控制命令至温度警告电路107，控制温度警告电路107产生过温警告信号。

在一个具体实施例中，温度控制电路105可以包括MCU以及与与MCU连接的驱动管。在电源的当前温度处于预设低温范围内时，MCU输出驱动控制信号至驱动管，以控制驱动管输出加热控制信号至加热电路104。可选的，MCU输出的驱动控制信号为PWM信号。该驱动管可以为MOS管。当然，可以理解地，温度控制电路105对加热电路104的加热控制不限于该实施例，还可以采用其他的控制方式，本发明不作具体限定。

进一步地，该驱动电路还可以包括：与温度控制电路105连接、用于向温度控制电路105提供时基信号的时基电路108。其中，该时基电路108提供给温度控制电路105的时基信号可以保证温度控制电路105的正常分频或者振荡需求。当然，可以理解地，该时基电路108还向电源的其他需要时钟的电路提供时基信号。

进一步地，该驱动电路还可以包括：与温度控制电路105连接、根据温度控制电路105输出的温度警告控制命令产生警告信号的温度警告电路107。

在一个具体实施例中，温度警告电路107包括第一温度警告电路和第二温度警告电路。警告信号包括低温警告信号和过温警告信号。

第一温度警告电路用于在电源的当前温度处于预设低温范围内时，根据温度警告控制命令产生低温警告信号。第二温度警告电路用于在电源的当前温度大于预设高温阈值时，根据温度警告控制命令产生过温警告信号。其中，第一温度警告电路和第二温度警告电路均可以采用LED灯实现。

在一个具体实施例中，第一温度警告电路可以采用蓝色LED灯/灯珠实现，第二温度警告电路可以采用红色LED灯/灯珠实现。当然，可以理解地，在其他实施例中，温度警告电路107还可以采用蜂鸣器或者喇叭实现警告功能。

具体的，温度控制电路105根据温度检测电路106传送的当前温度检测信号判断电源的当前温度是否在预设启动温度范围内，若是，则输出切换控制信号至切换电路102，控制切换电路102连通交流输入控制电路101和启动电路103，将交流电传输给启动电路103，同时切断加热电路104的供电，驱动电源正常启动。若电源的当前温度不在预设启动温度范围内时，存在以下两种情况：

一、若电源的当前温度在预设低温范围内，温度控制电路105输出切换控制信号至切换电路102，控制交流输入控制电路101将交流电供给加热电路104，并切断启动电路103的供电，加热电路104开始工作，同时温度控制电路105输出加热控制信号至加热电路104，控制加热电路104的加热温度和加热时间，且还输出低温警告信号至第一温度警告电路，第一温度警告电路工作并输出低温警告信号，若第一温度警告电路采用蓝色LED灯珠实现，则蓝色LED灯珠点亮，显示当前温度过低，电源无法正常启动；直到将电源的当前温度加热到正常启动温度后，温度控制电路105输出切换控制信号至切换电路102，控制切换电路102连通交流输入控制电路101和启动电路103，同时切断加热电路104的供电，驱动电源正常启动，同时温度控制电路105还发出相应的命令给第一温度警告电路，第一温度警告电路的蓝色LED灯珠熄灭。

二、若电源的当前温度不在预设低温范围内，如电源的当前温度大于预设高温阈值时，温度控制电路105输出切断信号至切换电路102，控制切换电路102将加热电路104和启动电路103的供电切断，同时温度控制电路105输出高温警告信号至第二温度警告电路，第二温度警告电路工作并输出过温警告信号，若第二温度警告电路采用红色LED灯珠实现，则红色LED灯珠点亮，显示当前温度过高，直到温度控制电路105监测到电源的当前温度达到正常启动温度后，温度控制电路105输出切换控制信号至切换电路102，控制切换电路102连通交流输入控制电路101和启动电路103，给启动电路103供电，同时切断加热电路104的供电，电源正常启动，同时温度控制电路105还发出相应的命令给第二温度警告电路，第二温度警告电路的红色LED灯珠熄灭。

本发明的可在极低温环下启动电源的驱动电路所采用的器件体积小、成本低，可以实现模块化设计，有利于大批量的推广应用。

进一步地，如图2所示，本发明还提供了一种可在极低温环境下启动电源的驱动方法。该驱动方法可用于实用本发明实施例公开的可在极低温环境下启动电源的驱动电路。

具体的，该驱动方法可以包括：步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4和步骤S5。

步骤S1、通过温度检测电路106检测电源的当前温度并输出当前温度检测信号。

步骤S2、接收当前温度检测信号，并根据当前温度检测信号判断电源的当前温度是否在预设启动温度范围内，若是，执行步骤S3，若否，执行步骤S4。

步骤S3、输出切换控制信号至切换电路102，以连通交流输入控制电路101和启动电路103，使电源正常启动。

步骤S4、判断电源的当前温度是否处于预设低温范围内。

步骤S5、若是，输出切换控制信号至切换电路102，以连通加热电路104和温度控制电路105，并向加热电路104输出加热控制信号，以控制加热电路104对电源进行加热，直至电源的当前温度在预设启动温度范围内。

进一步地，在步骤S5之后还包括：

步骤S6、若电源的当前温度不在预设低温范围内，判断电源的当前温度是否大于预设高温阀值。

步骤S7、若是，输出温度警告控制命令以产生过温警告信号。

进一步地，该驱动方法还包括以下步骤：

若电源的当前温度在预设低温范围内，输出低温警告控制命令，以产生低温警告信号。

本发明还提供了一种电源，该电源包括本发明实施例提供的可在极低温环境下启动电源的驱动电路。可选的，该电源可以为LED驱动电源。该电源通过设计该可在极低温环境下启动电源的驱动电路，可以确保在极低温环境下电源仍可以正常启动，避免无法在极端低温条件下实现自启动的问题。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种可在极低温环境下启动电源的驱动电路，其特征在于，包括：交流输入控制电路、切换电路、加热电路、温度控制电路以及启动电路；

所述交流输入控制电路，接入交流电并控制电源的通断；

所述温度控制电路，用于输出切换控制信号和加热控制信号；

所述切换电路分别与所述交流输入控制电路、所述温度控制电路、所述加热电路和所述启动电路连接，用于在所述电源的当前温度在预设启动温度范围内时根据所述切换控制信号连通所述交流输入控制电路和所述启动电路，使所述电源正常启动；以及，在所述电源的当前温度处于预设低温范围内时，根据所述切换控制信号连通所述加热电路和所述温度控制电路，使所述加热电路根据所述温度控制电路输出的加热控制信号对所述电源进行加热，直至所述电源的当前温度在预设启动温度范围内。

2.根据权利要求1所述的可在极低温环境下启动电源的驱动电路，其特征在于，还包括：

与所述温度控制电路连接、用于检测所述电源的当前温度并输出当前温度检测信号至所述温度控制电路的温度检测电路；

所述电源的当前温度包括：所述电源的外壳温度和/或所述电源内部的器件温度。

3.根据权利要求1所述的可在极低温环境下启动电源的驱动电路，其特征在于，所述切换电路包括：交流继电器或者双向可控硅。

4.根据权利要求1所述的可在极低温环境下启动电源的驱动电路，其特征在于，还包括：

与所述温度控制电路连接、用于向所述温度控制电路提供时基信号的时基电路。

5.根据权利要求4所述的可在极低温环境下启动电源的驱动电路，其特征在于，所述温度控制电路包括：MCU以及与所述MCU连接的驱动管；

在所述电源的当前温度处于预设低温范围内时，所述MCU输出驱动控制信号至所述驱动管，以控制所述驱动管输出所述加热控制信号至所述加热电路。

6.根据权利要求1所述的可在极低温环境下启动电源的驱动电路，其特征在于，还包括：

与所述温度控制电路连接、根据所述温度控制电路输出的温度警告控制命令产生警告信号的温度警告电路。

7.根据权利要求6所述的可在极低温环境下启动电源的驱动电路，其特征在于，所述温度警告电路包括第一温度警告电路和第二温度警告电路；

所述警告信号包括低温警告信号和过温警告信号；

所述第一温度警告电路用于在所述电源的当前温度处于预设低温范围内时，根据所述温度警告控制命令产生低温警告信号；

所述第二温度警告电路用于在所述电源的当前温度大于预设高温阈值时，根据所述温度警告控制命令产生过温警告信号。

8.一种可在极低温环境下启动电源的驱动方法，其特征在于，包括：

S1、通过温度检测电路检测电源的当前温度并输出当前温度检测信号；

S2、接收所述当前温度检测信号，并根据所述当前温度检测信号判断所述电源的当前温度是否在预设启动温度范围内，若是，执行步骤S3，若否，执行步骤S4；

S3、输出切换控制信号至切换电路，以连通交流输入控制电路和启动电路，使所述电源正常启动；

S4、判断所述电源的当前温度是否处于预设低温范围内；

S5、若是，输出切换控制信号至所述切换电路，以连通加热电路和温度控制电路，并向所述加热电路输出加热控制信号，以控制所述加热电路对所述电源进行加热，直至所述电源的当前温度在预设启动温度范围内。

9.根据权利要求8所述的可在极低温环境下启动电源的驱动方法，其特征在于，所述步骤S5之后还包括：

S6、若所述电源的当前温度不在预设低温范围内，判断所述电源的当前温度是否大于预设高温阀值；

S7、若是，输出温度警告控制命令以产生过温警告信号。

10.一种电源，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的可在极低温环境下启动电源的驱动电路。

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