CN112286270B - 一种多路输出自动均流电路及驱动电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多路输出自动均流电路及驱动电源，该均流电路向多个并联设置的串联负载组提供均流电压，包括：驱动控制模块、电流选通模块、以及与多个并联设置的串联负载组对应设置的多个电流放大模块；电流选通模块的输入端与多个电流放大模块的输出端连接，电流选通模块的输出端与驱动控制模块的反馈端连接，驱动控制模块的电压输出端与多个并联设置的串联负载组连接，驱动控制模块的控制端输出均流控制信号。本发明可以使用单个驱动电源输出多路，且每路路为负载提供相同的电流，电路结构简单可靠，成本低、元器件数量少，性价比高、稳定性好。

Description

一种多路输出自动均流电路及驱动电源

技术领域

本发明涉及驱动电源的技术领域，更具体地说，涉及一种多路输出自动均流电路及驱动电源。

背景技术

众所周知，使用驱动电源供电的容性负载(例如：电容、LED灯、日光灯等此类型的容性负载)，当使用多个容性负载来增加输出功率时，由于容性负载需要使用恒流源的特性，容性负载并联使用时会导致流过每个容性负载的电流不一致，从而引起容性负载超功率使用而损坏，这样降低整个系统的寿命和可靠性。通常建议容性负载串联使用，但是多个容性负载单一串联使用会导致容性负载的供电电压无限升高，降低了驱动电源的性能及引起安规认证问题。

因此，容性负载需要串并联使用以达到扩充输出功率的目的，每一路串联的容性负载需要提供同样电流值的驱动电源。一般方法是为每个串联的容性负载提供一个驱动电源或者在一个驱动电源中集成多个恒流功率模块来供电，然而这样会增加系统的复杂性，降低系统的性价比和可靠性。

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，提供一种多路输出自动均流电路及驱动电源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种多路输出自动均流电路，用于向多个并联设置的串联负载组提供均流电压，包括：驱动控制模块、电流选通模块、多个并联设置的串联负载组、以及与所述多个并联设置的串联负载组对应设置的多个电流放大模块；

所述电流选通模块的输入端与所述多个电流放大模块的输出端连接，所述电流选通模块的输出端与所述驱动控制模块的反馈端连接，所述驱动控制模块的电压输出端与所述多个并联设置的串联负载组连接，所述驱动控制模块的控制端输出均流控制信号。

优选地，所述多个电流放大模块相互独立。

优选地，每一个所述电流放大模块包括：电流采样电路和电流放大电路；

所述电流采样电路的输入端与其对应设置的串联负载组连接，所述电流采样电路的输出端与所述电流放大电路的输入端连接，所述电流放大电路的输出端与所述电流选通模块连接。

优选地，所述电流放大电路包括差分放大电路。

优选地，所述电流采样电路包括：采样电阻；

所述采样电阻的第一端与其对应设置的所述串联负载组连接，所述采样电阻的第二端接地，且所述采样电阻的第一端还连接至所述电流放大电路的输入端。

优选地，所述电流放大电路包括：第一运算放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；

所述第一运算放大器的同相输入端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接所述采样电阻的第一端，所述第一运算放大器的同相输入端还通过所述第五电阻接地；所述第一运算放大器的反相输入端通过所述第三电阻接地，所述第二电阻并联在所述第一运算放大器的反相输入端和输出端之间，所述第一运算放大器的输出端连接所述电流选通模块；

所述第四电阻的第二端为所述电流放大电路的输入端，所述第一运算放大器的输出端为所述电流放大电路的输出端。

优选地，所述电流选通模块包括：选通电路和滤波电路；

所述选通电路的输入端连接所述多个电流放大电路，所述选通电路的输出端连接所述滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出端连接所述驱动控制模块的反馈端；

所述选通电路的输入端为所述电流选通模块的输入端，所述滤波电路的输出端为所述电流选通模块的输出端。

优选地，所述选通电路包括：与所述多个电流放大模块对应设置的多个选通开关和时钟电路；

每一个所述选通开关的第一端短接并连接至所述滤波电路的输入端，每一个所述选通开关的第二端分别与其对应设置的电流放大模块的输出端连接，每一个所述选通开关的控制端均分别与所述时钟电路连接。

优选地，所述选通开关包括有源开关或者无源开关。

本发明还提供一种驱动电源，包括以上所述的多路输出自动均流电路。

实施本发明的多路输出自动均流电路及驱动电源，具有以下有益效果：包括：驱动控制模块、电流选通模块、多个并联设置的串联负载组、以及与多个并联设置的串联负载组对应设置的多个电流放大模块；电流选通模块的输入端与多个电流放大模块的输出端连接，电流选通模块的输出端与驱动控制模块的反馈端连接，驱动控制模块的电压输出端与多个并联设置的串联负载组连接，驱动控制模块的控制端输出均流控制信号。本发明可以使用单个驱动电源输出多路，且每路路为负载提供相同的电流，电路结构简单可靠，成本低、元器件数量少，性价比高、稳定性好。

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多路输出自动均流电路的原理框图；

图2是本发明实施例提供的多路输出自动均流电路的电路图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

为了解决现有的驱动电源在多路输出时需要设置多个驱动电源或者集成多个恒流模块，导致系统的复杂性增加，可靠性降低，电源损耗大、待机功耗高，成本高的问题，本发明提供一种多路输出自动均流电路，该电路不需要设置多个驱动电源或者集成多个恒流模块，其仅需要使用一个驱动电源即可完成多路输出，且可为每一路输出提供相同的电流，电路结构简单可靠，元器件数量少，性价比高，驱动电源的复杂性低，可靠性高、稳定性好，且损耗小、待机功耗低，并能进一步降低电源成本，即使任意一路出现故障，都不影响其他输出的电流，进一步提高系统的可靠性。

具体的，参考图1，图1为本发明提供的各实施例一可选实施例的原理框图。

如图1所示，该多路输出自动均流电路可用于向多个并联设置的串联负载组104提供均流电压，即该多路输出自动均流电路可以向每一个并联设置的串联负载组104提供相同的电流。其中，每一个串联负载组104包括多个串联设置的负载，该负载包括但不限于容性负载，如电容、LED灯、日光灯等，进一步地，该多路输出自动均流电路还可应用于其他具有多路输出自动均流处理的负载，不局限于容性负载。

进一步地，如图1所示，该多路输出自动均流电路可包括：驱动控制模块101、电流选通模块102、以及与多个并联设置的串联负载组104对应设置的多个电流放大模块103。

电流选通模块102的输入端与多个电流放大模块103的输出端连接，电流选通模块102的输出端与驱动控制模块101的反馈端连接，驱动控制模块101的电压输出端与多个并联设置的串联负载组104连接，驱动控制模块101的控制端输出均流控制信号。

其中，每一个电流放大模块103用于对与其对应设置的串联负载组104的电流进行采样，并对所采样得到的电流信号进行放大处理后传送至电流选通模块102，由电流选通模块102对所有电流放大模块103输出的电流信号进行选通，以在所有电流放大模块103所输出的电流信号中选取出电流值最大的一个并选通，并由该电流选通模块102对最大的电流信号进行处理后发送给驱动控制模块101，由驱动控制模块101将经过电流选通模块102处理后输出的电压信号与基准信号进行比较后，输出均流控制信号。其中该均流控制信号传送至反馈电路，由反馈电路反馈至恒流驱动部分，由恒流驱动部分根据反馈电路反馈回来的反馈信号控制输出电流的大小，从而达到自动控制均流的目的。本发明实施例中，反馈电路和恒流驱动部分的电路为现有常规电路，本发明不作具体要求和限定。

进一步地，本发明实施例中，多个电流放大模块103相互独立。即每一个电流放大模块103之间相互独立，互不影响且不受干扰，各自对其所监测的串联负载组104完成电流采样及放大处理的工作。

如图1所示，串联负载组1、串联负载组2、……、串联负载组N表示有N个串联负载组104，其中，N为大于1的整数。而且，N个串联负载组104为并联结构，其中，每一个串联负载组104对应设置一个电流放大模块103，即如图1所示，电流放大模块1与串联负载组1对应设置、电流放大模块2与串联负载组2对应设置、……、电流放大模块N与串联负载组N对应设置。当串联负载组1至串联负载组N上有电流时，电流放大模块1至电流放大模块N即开始执行电流采样，并实时输出经过放大处理后的电流信号对电流选通模块102，其中，电流放大模块1至电流放大模块N输出的电流信号可设为电流信号1、电流信号2、……、电流信号N，该N个电流信号传送至电流选通模块102后，由电流选通模块102进行选取，以从该N个电流信号中选取出电流值最大的一个电流信号(假设为电流信号M)，则该电流信号M经过电流选通模块102处理后传送给驱动控制模块101，由驱动控制模块101将经过电流选通模块102处理后的电流信号M与基准信号进行比较，并根据比较结果输出均流控制信号。由于在电流选通模块102中选取N个电流信号中最大的一个作为电流采样点，从而可以获得自然最大电流均流功能，以达到多路输出自动均流的目的。

进一步地，在一些实施例中，每一个电流放大模块103包括：电流采样电路和电流放大电路。其中，该电流采样电路的输入端与其对应设置的串联负载组104连接，电流采样电路的输出端与电流放大电路的输入端连接，电流放大电路的输出端与电流选通模块102连接。

可选的，该电流放大电路包括差分放大电路。

进一步地，在一些实施例中，每一个电流采样电路均可通过采样电阻实现，通过采样电阻可实现对串联负载组104的电流采样。采样电阻的第一端与其对应设置的串联负载组104连接，采样电阻的第二端接地，且采样电阻的第一端还连接至电流放大电路的输入端。具体的，在N个串联负载组104并联设置的情况下，驱动控制模块101输出的供电电压会在串联负载组104上产生电流，这个电流会在其对应的电流采样电路中的电阻上产生电压(即产生N个电压(即N个电流信号))。

进一步地，每一个电流放大电路可以通过运算放大器实现。

在一些实施例中，该电流选通模块102包括：选通电路1021和滤波电路1022。

选通电路1021的输入端连接多个电流放大电路，选通电路1021的输出端连接滤波电路1022的输入端，滤波电路1022的输出端连接驱动控制模块101的反馈端；选通电路1021的输入端为电流选通模块102的输入端，滤波电路1022的输出端为电流选通模块102的输出端。

进一步地，在一些实施例中，该选通电路1021包括：与多个电流放大模块103对应设置的多个选通开关和时钟电路。

每一个选通开关的第一端短接并连接至滤波电路1022的输入端，每一个选通开关的第二端分别与其对应设置的电流放大模块103的输出端连接，每一个选通开关的控制端均分别与时钟电路连接。其中，时钟电路产生N个控制信号控制选通开关。

在一些实施例中，时钟电路可采用数字电路或者单片机(MCU)程序控制实现，该时钟电路周期重复输出脉冲信号依次选通多路电流放大模块103输出的电流信号。其中，该时钟电路的精度取决于时钟信号的频率，频率越高，输出电流的均衡度越高。

在一些实施例中，选通开关包括有源开关或者无源开关。其中，无源开关可通过开关二极管实现，其中，每一路的开关二极管的阳极均分别与其对应的电流放大模块103的输出端连接，每一路的开关二极管的阴极短接并连接至滤波电路1022的输入端。

进一步地，由于有源选通开关或者无源开关二极管等N个开关存在正向压降的差异，因此，要求电流放大模块103的输出电压远远大于有源选通开关或者无源开关二极管等N个开关的正向压降。一般地，在一些实施例中，可选取的电流放大模块103的输出电压为有源选通开关或者无源开关二极管的正向压降的50倍或者以上。

如图2所示，在一个具体实施例中，串联负载组104包括N个，对应的电流放大模块103也包括N个(分别为电流放大模块1、电流放大模块2、……、电流放大模块N)，选通开关包括N个(分别为S101、……、S10N)。

如图2所示，在该实施例中，电流采样电路1包括采样电阻R1、电流放大电路1包括：第一运算放大器U101、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5。

第一运算放大器U101的同相输入端连接第四电阻R4的第一端，第四电阻R4的第二端连接采样电阻R1的第一端，第一运算放大器U101的同相输入端还通过第五电阻R5接地；第一运算放大器U101的反相输入端通过第三电阻R3接地，第二电阻R2并联在第一运算放大器U101的反相输入端和输出端之间，第一运算放大器U101的输出端连接电流选通模块102(即如图2所示，连接至第一选通开关S101的第二端)。其中，第四电阻R4的第二端为电流放大电路的输入端，第一运算放大器U101的输出端为电流放大电路的输出端。

同样地，如图2所示，在该实施例中，电流采样电路N包括采样电阻RN，电流放大电路N包括：第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第N运算放大器。

采样电阻RN的第一端连接串联负载组104和第八电阻的第二端，采样电阻RN的第二端和第七电阻的第二端接地，第八电阻的第一端连接第N运算放大器的同相输入端，第九电阻的第一端连接第N运算放大器的同相输入端，第九电阻的第二端接地；第七电阻的第一端连接第N运算放大器的反相输入端和第六电阻的第二端，第N运算放大器的输出端和第六电阻的第一端连接，且第N运算放大器的输出端还连接至第N选通开关S10N。

进一步地，如图2所示，滤波电路1022包括：第一滤波电阻R101、第二滤波电阻R102和滤波电容C101。

第一滤波电阻R101的第一端连接第一选通开关S101、……、第N选通开关S10N的连接端，第一滤波电阻R101的第二端连接第二滤波电阻的第一端和驱动控制模块101的反馈端，第二滤波电阻R102的第二端和滤波电容C101的第二端接地并连接至驱动控制模块101，滤波电容C101的第一端连接第一滤波电阻的第一端。

进一步地，本发明还提供一种驱动电源，该驱动电源可包括本发明实施例所公开的多路输出自动均流电路。通过设置该多路输出自动均流电路可以只需要一个驱动电源即可实现向多个串联负载组104提供相同的电流，有效解决了多路并联输出电流不平衡的问题。而且，电路结构简单可靠，元器件数量少，性价比高，驱动电源的复杂性低，可靠性高、稳定性好，且损耗小、待机功耗低，并能进一步降低电源成本，即使任意一路出现故障，都不影响其他输出的电流，进一步提高系统的可靠性。

可选的，该驱动电源包括但不限于LED驱动电源、供电装置等。

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。

Claims (6)

1.一种多路输出自动均流电路，用于向多个并联设置的串联负载组提供均流电压，其特征在于，包括：驱动控制模块、电流选通模块、以及与所述多个并联设置的串联负载组对应设置的多个电流放大模块；

所述电流选通模块的输入端与所述多个电流放大模块的输出端连接，所述电流选通模块的输出端与所述驱动控制模块的反馈端连接，所述驱动控制模块的电压输出端与所述多个并联设置的串联负载组连接，所述驱动控制模块的控制端输出均流控制信号；所述驱动控制模块将经过所述电流选通模块处理后输出的电压信号与基准信号进行比较后，输出所述均流控制信号；

每一个所述电流放大模块包括：电流采样电路和电流放大电路；

所述电流采样电路的输入端与其对应设置的串联负载组连接，所述电流采样电路的输出端与所述电流放大电路的输入端连接，所述电流放大电路的输出端与所述电流选通模块连接；所述电流放大电路包括：第一运算放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；

所述第一运算放大器的同相输入端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接采样电阻的第一端，所述第一运算放大器的同相输入端还通过所述第五电阻接地；所述第一运算放大器的反相输入端通过所述第三电阻接地，所述第二电阻并联在所述第一运算放大器的反相输入端和输出端之间，所述第一运算放大器的输出端连接所述电流选通模块；

所述第四电阻的第二端为所述电流放大电路的输入端，所述第一运算放大器的输出端为所述电流放大电路的输出端；

所述电流选通模块包括：选通电路和滤波电路；

所述选通电路的输入端连接所述多个电流放大电路，所述选通电路的输出端连接所述滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出端连接所述驱动控制模块的反馈端；所述选通电路的输入端为所述电流选通模块的输入端，所述滤波电路的输出端为所述电流选通模块的输出端；

所述选通电路包括：与所述多个电流放大模块对应设置的多个选通开关和时钟电路；

每一个所述选通开关的第一端短接并连接至所述滤波电路的输入端，每一个所述选通开关的第二端分别与其对应设置的电流放大模块的输出端连接，每一个所述选通开关的控制端均分别与所述时钟电路连接。

2.根据权利要求1所述的多路输出自动均流电路，其特征在于，所述多个电流放大模块相互独立。

3.根据权利要求1所述的多路输出自动均流电路，其特征在于，所述电流放大电路包括差分放大电路。

4.根据权利要求1所述的多路输出自动均流电路，其特征在于，所述电流采样电路包括：采样电阻；

所述采样电阻的第一端与其对应设置的所述串联负载组连接，所述采样电阻的第二端接地，且所述采样电阻的第一端还连接至所述电流放大电路的输入端。

5.根据权利要求1所述的多路输出自动均流电路，其特征在于，所述选通开关包括有源开关或者无源开关。

6.一种驱动电源，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的多路输出自动均流电路。

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