CN110831293A - 一种启动带载能力增强辅助电路和电源 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种启动带载能力增强辅助电路和电源，该电路在启动带载能力增强辅助电路启动时，第一开关和第二开关处于关断状态，通过限流电阻给蓄能单元充电，电压采集电路采集蓄能单元输出端的电压并将采集的电压发送到控制器，控制器接收到该采集电压后将该采集电压与预设的电源输出的电压进行比较，当该采集电压值达到预设的电源输出的电压的预设百分比如95％以上时，控制器通过开关控制电路控制第一开关和第二开关导通，使得启动带载能力增强辅助电路的输出端输出电压，此时实际的输出驱动能力相当于蓄能单元和AC‑DC电源并联，等效于增强了AC‑DC电源的瞬间电流负荷能力，实现辅助增强启动带载能力的效果。

Description

一种启动带载能力增强辅助电路和电源

技术领域

本发明实施例涉及照明驱动电源控制领域，尤其涉及一种启动带载能力增强辅助电路和电源。

背景技术

现实照明应用中，为节省设备成本，经常会采用集中供电的方式为多个LED负载进行直流恒压供电。例如在亮化照明应用中，通常会使用一个几百瓦甚至上千瓦的AC-DC恒压电源为多组包含DC-DC恒流源的灯组进行集中供电。

然而在上电启动时，短时间内每个恒流源都会有一个相对较大的启动电流需求，特别是部分恒流源没有软启动电路的时候，多个DC-DC恒流源启动时叠加在一起就产生了很大的启动电流需求，通常能达到电源额定值的160％甚至更高。于是就出现了类似额定1000W的恒压电源无法带动10个100W恒流负载的状况。

发明内容

本发明提供一种启动带载能力增强辅助电路和电源，以实现辅助增强启动带载能力的效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种启动带载能力增强辅助电路，该电路包括：限流电阻、蓄能单元、第一开关、第二开关、开关控制电路、电压采集电路和控制器；其中，限流电阻的第一端与启动带载能力增强辅助电路的输入端连接，限流电阻的第二端与蓄能单元连接；

蓄能单元依次通过第一开关以及第二开关与启动带载能力增强辅助电路的输出端连接，第一开关和第二开关的公共连接端与启动带载能力增强辅助电路的输入端连接；

电压采集电路的电压采集端与蓄能单元的电压输出端连接，电压采集电路的电压输出端与控制器的采样信号端连接；

开关控制电路与控制器的控制信号输出端、第一开关以及第二开关连接，控制器通过开关控制电路控制第一开关以及第二开关的导通或者关断。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电源，该电源包括如第一方面所述的启动带载能力增强辅助电路，直流电压输出模块的电压输出端与启动带载能力增强辅助电路的输入端连接，启动带载能力增强辅助电路的输出端作为电源的输出端。

本发明通过提供一种启动带载能力增强辅助电路，该电路包括：限流电阻、蓄能单元、第一开关、第二开关、开关控制电路、电压采集电路和控制器；其中，限流电阻的第一端与启动带载能力增强辅助电路的输入端连接，限流电阻的第二端与蓄能单元连接；蓄能单元依次通过第一开关以及第二开关与启动带载能力增强辅助电路的输出端连接，第一开关和第二开关的公共连接端与启动带载能力增强辅助电路的输入端连接；电压采集电路的电压采集端与蓄能单元的电压输出端连接，电压采集电路的电压输出端与控制器的采样信号端连接；开关控制电路与控制器的控制信号输出端、第一开关以及第二开关连接，控制器通过开关控制电路控制第一开关以及第二开关的导通或者关断。解决多个负载启动时恒压电源无法带动多个负载的问题，实现辅助增强启动带载能力的效果。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种启动带载能力增强辅助电路的结构框图；

图2本发明实施例一中的一种启动带载能力增强辅助电路的示意图；

图3是本发明实施例二中的一种启动带载能力增强辅助电路的电路图；

图4是本发明实施例二中的又一种启动带载能力增强辅助电路的电路图；

图5是本发明实施例三中的一种电源的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种启动带载能力增强辅助电路的结构框图，参考图1，该电路包括：限流电阻110、蓄能单元120、第一开关130、第二开关140、开关控制电路150、电压采集电路160和控制器170；其中，限流电阻110的第一端与启动带载能力增强辅助电路的输入端A1连接，限流电阻110的第二端与蓄能单元120连接；

蓄能单元120依次通过第一开关130以及第二开关140与启动带载能力增强辅助电路的输出端A2连接，第一开关130和第二开关140的公共连接端与启动带载能力增强辅助电路的输入端A1连接；

电压采集电路160的电压采集端与蓄能单元120的电压输出端连接，电压采集电路160的电压输出端与控制器170的采样信号端B1连接；

开关控制电路150与控制器170的控制信号输出端B2、第一开关130以及第二开关140连接，控制器170通过开关控制电路150控制第一开关130以及第二开关140的导通或者关断。

在本实施例的技术方案中，该启动带载能力增强辅助电路的实现过程为：示例性的，参考图1和图2，该启动带载能力增强辅助电路适用于LED等直流负载在一些特定的应用的场合，无法满足负载启动所需的峰值启动电流的情况。例如图2所示的启动带载能力增强辅助电路驱动至少一个恒流负载的应用，参考图2，该启动带载能力增强辅助电路20的输入端A1与AC-DC电源10的输出端连接，启动带载能力增强辅助电路20的输出端A2与多个负载如1负载31、2负载32、3负载33、4负载34连接，通过增加该启动带载能力增强辅助电路，可实现在电源设计额定功率不增加的情况下，提升电源在负载如1负载31、2负载32、3负载33、4负载34启动时的带载能力的目的。参考图1，启动带载能力增强辅助电路启动时，第一开关130和第二开关140默认为关断状态，电源输出的电压从启动带载能力增强辅助电路的输入端A1输入到限流电阻110，通过限流电阻110给蓄能单元120进行限流充电。蓄能单元120的电压输出端与电压采集电路160的电压采集端连接，电压采集电路160的电压采集端以一定的频率采集蓄能单元120的电压输出端输出的电压并将采集的电压传输到控制器170的采样信号端B1，控制器170接收到该电压后与预设的电源输出的电压进行比较，当该检测电压值达到预设的电源输出的电压的预设百分比，如电源输出的电压95％及以上时，控制器170的控制信号输出端B2输出控制信号到开关控制电路150以控制第一开关130和第二开关140导通，当第一开关130和第二开关140导通后使得启动带载能力增强辅助电路的输出端A2输出电压，此时实际的输出驱动能力相当于蓄能单元和AC-DC电源并联。等效于增强了AC-DC电源的瞬间电流负荷能力。通过增加该启动带载能力增强辅助电路，可以增强AC-DC电源的启动带载能力，间接降低因负载启动电流大而造成AC-DC电源损坏的风险，以及可避免驱动系统设计时必须选用更大功率余量的AC-DC电源，降低驱动系统设计成本。

本实施例的技术方案提供一种启动带载能力增强辅助电路，该电路包括：限流电阻、蓄能单元、第一开关、第二开关、开关控制电路、电压采集电路和控制器，在启动带载能力增强辅助电路启动时，第一开关和第二开关处于关断状态，此时启动带载能力增强辅助电路的输出端没有电压输出，启动带载能力增强辅助电路的输入端与限流电阻连接，通过限流电阻给蓄能单元充电，电压采集电路采集蓄能单元输出端的电压并将采集的电压发送到控制器，控制器接收到该采集电压后将该采集电压与预设的电源输出的电压进行比较，当该采集电压值达到预设的电源输出的电压的预设百分比如95％以上时，控制器通过开关控制电路控制第一开关和第二开关导通，使得启动带载能力增强辅助电路的输出端输出电压，此时实际的输出驱动能力相当于蓄能单元和AC-DC电源并联。等效于增强了AC-DC电源的瞬间电流负荷能力。解决了多个负载启动时恒压电源无法带动多个负载的问题，达到了辅助增强启动带载能力的效果。

实施例二

图3是本发明实施例二中提供的一种启动带载能力增强辅助电路的电路图，在上述技术方案的基础上，本实施例对蓄能单元、开关控制电路、第一开关、第二开关等的工作原理加以说明。可选的，第一开关和第二开关均可采用MOS管或继电器等开关器件，如图3所示，第一开关采用电子开关330，第二开关采用输出继电器360，蓄能单元采用蓄能电容320，该启动带载能力增强辅助电路在启动时，输出继电器360处于常开状态；先通过PTC(正温度系数热敏电阻)热敏电阻310对蓄能电容320进行限流充电，然后通过电压采集电路340将蓄能电容电压送到单片机350的模拟数字转换器端口进行蓄能电容320的电压测量；当检测到蓄能电容320的电压达到预设AC-DC电源输出电压95％以上时，通过单片机350控制打开电子开关330如PMOS(P沟道MOS管)，使蓄能电容320处于低阻输出状态，并同时开启输出继电器360，启动该启动带载能力增强辅助电路输出，此时实际的输出驱动能力相当于蓄能电容和AC-DC电源并联。等效于增强了AC-DC电源的瞬间电流负荷能力。

示例性的，图4是本发明实施例二中提供的又一种启动带载能力增强辅助电路的电路图，参考图4，蓄能单元120包括至少两个并联连接的第一电容121，第一电容121的第一端与限流电阻110的第二端连接，第一电容121的第二端接地。

其中，第一电容121用于通过限流电阻110进行充电。需要说明的是，此处第一电容不止图4中的两个，还可根据需要设置多个并联的第一电容，其具体的个数在此不做具体的限定。

可选的，电压采集电路160包括第一电阻161、第二电阻162、第三电阻163和第二电容164，第一电阻161的第一端与蓄能单元120连接，第一电阻161的第二端与第二电阻162的第一端连接，第二电阻162的第二端接地，第三电阻163的第一端与第一电阻161的第二端连接，第三电阻163的第二端与电压采集电路160的电压采集端连接，第二电容164的第一端与电压采集电路160的电压采集端连接，第二电容164的第二端接地。

其中，第一电阻161和第二电阻162用于分压，第三电阻163和第二电容164用于滤波。

参考图4，第一开关130采用MOS管，第二开关140采用继电器，继电器140包括由第一触点141和第二触点142构成的一对常开触点；MOS管130的第一极与蓄能单元120连接，MOS管130的第二极与第一触点141连接，第二触点142与启动带载能力增强辅助电路的输出端A2连接；继电器140的线圈143的第一端以及第一触点141与启动带载能力增强辅助电路的输入端A1连接；

开关控制电路分别与MOS管130的栅极以及线圈143的第二端连接。

其中，启动带载能力增强辅助电路启动时继电器140默认为常开状态。

可选的，开关控制电路150包括第一三极管151、第二三极管152、第四电阻153、第五电阻154和第六电阻155，第一三极管151的基极与控制器170的控制信号输出端B2连接，第一三极管151的第一极接地，第四电阻153连接在第一三极管151的栅极和第一极之间，第一三极管151的第二极与MOS管130的栅极连接，第五电阻154连接在MOS管130的栅极和第二极之间，第二三极管152的基极与控制器170的控制信号输出端B1连接，第二三极管152的第一极接地，第二三极管152的第二极与继电器线圈143的第二输入端连接，第六电阻155连接在第二三极管152的基极和第一极之间。

其中，第一三极管151和第二三极管152可为NPN型三极管，用于当控制器170输出控制信号如高电平信号时使MOS管130和继电器140导通。

可选的，MOS管为PNP型功率MOS管。

其中，MOS管为蓄能单元的低阻输出电子开关。

可选的，开关控制电路还包括第七电阻156、第八电阻157、第九电阻158、第一二极管210和第二二极管220，第七电阻156和第八电阻157依次串联连接在第一三极管151的基极和第二三极管152的基极连接的线路上，第九电阻158的第一端与第一三极管151的第二极连接，第九电阻158的第二端与MOS管130的栅极连接，第一二极管210的正极与MOS管130的栅极连接，第一二极管210的负极与MOS管130的第二极连接，第二二极管220的正极与第二三极管152的第二极连接，第二二极管220的负极与继电器140的第一触点141连接。

在本实施例的技术方案中，启动带载能力增强辅助电路的实现过程为：示例性的，参考图2和图4，启动带载能力增强辅助电路启动时，MOS管130默认是断开的，继电器140默认是常开状态，启动带载能力增强辅助电路的输出端A2是没有电压输出的，电源输出的电压从启动带载能力增强辅助电路的输入端A1输入到限流电阻110，通过限流电阻110给蓄能单元120的第一电容121进行限流充电。电压采集电路160将蓄能单元120输出的电压经过第一电阻161和第二电阻162分压，分压后再经过第三电阻163和第二电容164的滤波作用输入到控制器170，控制器170接收到该蓄能单元输出的电压后与预设的电源输出的电压进行比较，当该检测电压值达到预设的电源输出的电压的预设百分比如95％以上时，控制器170向开关控制电路150输出控制信号，该控制信号使得第一三极管151和第二三极管152导通，第一三极管151导通后其第二极输出低电压拉低MOS管的栅极电压使MOS管导通，MOS管导通后将蓄能单元输入的电压输出；第二三极管152导通后使得继电器线圈143得电，继电器线圈143得电后使得第一触点141和第二触点142闭合，使得蓄能单元120输出的电压和电源通过启动带载能力增强辅助电路的输入端A1输入的电压通过启动带载能力增强辅助电路的输出端A2输出，用于给需要启动的负载提供启动时所需的大电流。

可选的，包括第十电阻230和第三电容240，第十电阻230和第三电容240串联连接后并联在继电器140的第一触点141和第二触点142之间。

可选的，限流电阻110为正温度系数PTC热敏电阻。

其中，电路中蓄能单元通过PTC(正温度系数热敏电阻)进行限流充电，不会对原有驱动电源造成其他不利影响。

本实施例的技术方案的启动带载能力增强辅助电路，在启动带载能力增强辅助电路启动时，第一开关和第二开关处于关断状态，此时启动带载能力增强辅助电路的输出端没有电压输出，启动带载能力增强辅助电路的输入端与限流电阻连接，通过限流电阻给蓄能单元充电，电压采集电路采集蓄能单元输出端的电压并将采集的电压发送到控制器，控制器接收到该采集电压后将该采集电压与预设的电源输出的电压进行比较，当该采集电压值达到预设的电源输出的电压的预设百分比如95％以上时，控制器通过开关控制电路控制第一开关和第二开关导通，使得启动带载能力增强辅助电路的输出端输出电压，此时实际的输出驱动能力相当于蓄能单元和AC-DC电源并联。等效于增强了AC-DC电源的瞬间电流负荷能力。解决了多个负载启动时恒压电源无法带动多个负载的问题，可实现以下优点：该电路原理简单灵活，可通过更改蓄能单元的第一电容的容值为产品提供不同的启动带载能力；电路中蓄能单元通过PTC热敏电阻进行限流充电，不会对原有驱动电源造成其他不利影响；可以方便地做成一个独立的产品加装到其他LED等直流负载输出端，对启动带载能力较弱的LED驱动电源进行启动带载能力增强；电路中有使用控制器(例如单片机)，可以通过软件编程灵活地设定输出开启电压。

实施例三

本发明实施例提供一种电源，参考图5，该电源1包括直流电压输出模块410和本发明任意实施例所述的启动带载能力增强辅助电路420，直流电压输出模块410的电压输出端与启动带载能力增强辅助电路420的输入端A1连接，启动带载能力增强辅助电路420的输出端A2作为电源的输出端。

其中，该电源可以是AC-DC恒压电源、直流恒压电源、锂电池等。使用时，该电源的输出端即启动带载能力增强辅助电路420的输出端A2与待接负载连接，可以为负载启动提供启动时所需的大电流，从而避免恒压源无法为大负载提供启动电压的情况。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种启动带载能力增强辅助电路和电源，其特征在于，包括：限流电阻、蓄能单元、第一开关、第二开关、开关控制电路、电压采集电路和控制器；其中，所述限流电阻的第一端与所述启动带载能力增强辅助电路的输入端连接，所述限流电阻的第二端与所述蓄能单元连接；

所述蓄能单元依次通过所述第一开关以及所述第二开关与所述启动带载能力增强辅助电路的输出端连接，所述第一开关和所述第二开关的公共连接端与所述启动带载能力增强辅助电路的输入端连接；

所述电压采集电路的电压采集端与所述蓄能单元的电压输出端连接，所述电压采集电路的电压输出端与所述控制器的采样信号端连接；

所述开关控制电路与所述控制器的控制信号输出端、所述第一开关以及所述第二开关连接，所述控制器通过所述开关控制电路控制所述第一开关以及所述第二开关的导通或者关断。

2.根据权利要求1所述的启动带载能力增强辅助电路，其特征在于，所述蓄能单元包括至少两个并联连接的第一电容，所述第一电容的第一端与所述限流电阻的第二端连接，所述第一电容的第二端接地。

3.根据权利要求1所述的启动带载能力增强辅助电路，其特征在于，所述电压采集电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第二电容，所述第一电阻的第一端与所述蓄能单元连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述第三电阻的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第三电阻的第二端与所述电压采集电路的电压采集端连接，所述第二电容的第一端与所述电压采集电路的电压采集端连接，所述第二电容的第二端接地。

4.根据权利要求1所述的启动带载能力增强辅助电路，其特征在于，所述第一开关采用MOS管，所述第二开关采用继电器，所述继电器包括由第一触点和第二触点构成的一对常开触点；所述MOS管的第一极与所述蓄能单元连接，所述MOS管的第二极与第一触点连接，所述第二触点与所述启动带载能力增强辅助电路的输出端连接；所述继电器的线圈的第一端以及所述第一触点与所述启动带载能力增强辅助电路的输入端连接；

所述开关控制电路分别与所述MOS管的栅极以及所述线圈的第二端连接。

5.根据权利要求4所述的启动带载能力增强辅助电路，其特征在于，所述开关控制电路包括第一三极管、第二三极管、第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第一三极管的基极与所述控制器的控制信号输出端连接，所述第一三极管的第一极接地，所述第四电阻连接在所述第一三极管的栅极和第一极之间，所述第一三极管的第二极与所述MOS管的栅极连接，所述第五电阻连接在所述MOS管的栅极和第二极之间，所述第二三极管的基极与所述控制器的控制信号输出端连接，所述第二三极管的第一极接地，所述第二三极管的第二极与所述继电器线圈的第二输入端连接，所述第六电阻连接在所述第二三极管的基极和第一极之间。

6.根据权利要求4所述的启动带载能力增强辅助电路，其特征在于，所述MOS管为PNP型功率MOS管。

7.根据权利要求4所述的启动带载能力增强辅助电路，其特征在于，所述开关控制电路还包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一二极管和第二二极管，所述第七电阻和所述第八电阻依次串联连接在所述第一三极管的基极和所述第二三极管的基极连接的线路上，所述第九电阻的第一端与所述第一三极管的第二极连接，所述第九电阻的第二端与所述MOS管的栅极连接，所述第一二极管的正极与所述MOS管的栅极连接，所述第一二极管的负极与所述MOS管的第二极连接，所述第二二极管的正极与所述第二三极管的第二极连接，所述第二二极管的负极与所述继电器的第一触点连接。

8.根据权利要求4所述的启动带载能力增强辅助电路，其特征在于，包括第十电阻和第三电容，所述第十电阻和所述第三电容串联连接后并联在所述继电器的所述第一触点和所述第二触点之间。

9.根据权利要求1所述的启动带载能力增强辅助电路，其特征在于，所述限流电阻为正温度系数PTC热敏电阻。

10.一种电源，其特征在于，包括直流电压输出模块和权利要求1-9任一项所述的启动带载能力增强辅助电路，所述直流电压输出模块的电压输出端与所述的启动带载能力增强辅助电路的输入端连接，所述的启动带载能力增强辅助电路的输出端作为所述电源的输出端。

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