CN112788817B - 一种多路输出led驱动电源及其控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多路输出LED驱动电源及其控制电路，涉及技术领域。本发明包括循环控制反馈电路、支路以及与支路并联设置的输出保护支路、支路设有n条，n条支路并联；循环控制反馈电路依次循环联通于n条支路，循环控制反馈电路包括循环导通电路、支路电路控制电路，其中，一支路通过一支路电路控制电路联通于循环导通电路，优选的，循环导通电路的输出端接连接于循环导通的最后一路支路上的第二开关管栅极，最后一路所述支路上的第二开关管的输出端连接于闭环电流反馈电路。本发明通过循环导通电路、支路电路控制电路实现多支路的恒流输出，且能够独立调整支路电流，独立调光。
Description
技术领域
本发明属于LED控制技术领域，特别是涉及一种多路输出LED驱动电源及其控制电路。
背景技术
LED由于其高效节能和长寿命特性在照明领域获得了广泛的应用，其市场前景巨大。目前在国内外市场上已经出现了各种形式的采用LED为光源的路灯、街灯、日光灯、筒灯、球泡灯等照明器具，用于替代传统的碘钨灯、白炽灯和节能灯。传统灯具采用交流市电直接供电，无需考虑恶劣的应用环境和电源寿命。但LED灯具则不能使用市电直接供电，需要低压恒流电源驱动，并且随着LED组合方式的不同，电源的输出电流和电压也不相同。对于大功率灯具，有时还需要LED电源具有多路恒流输出特性，且能够独立调整电流，独立调光。
在现有技术中，通常采用两级或多级方案，前级获得恒压输出，后级实现多路恒流驱动。实现方式分为线性限流和DC/DC恒流驱动两种，如4和图5所示。图4中的电源前级为恒压输出电源，为后级提供恒压母线，后级为多路线性限流单元。此方案实现简单，但是线性压降全部损耗在MOSFET上，电路损耗大，效率低，特别是母线电压与实际LED导通压降相差较大时。
现有技术中，通常采用两级或多级方案，前级获得恒压输出，后级实现多路恒流驱动。实现方式分为线性限流和DC/DC恒流驱动两种，如4和5所示。
图4中的电源前级为恒压输出电源，为后级提供恒压母线，后级为多路线性限流单元。此方案实现简单，但是线性压降全部损耗在MOSFET上，电路损耗大，效率低，特别是母线电压与实际LED导通压降相差较大时。
图5中，后级根据输出路数要求由多个独立的DC/DC单元提供相应路数的恒流输出。这个电路结构复杂，每增加一路输出，就需要增加一个DC/DC单元。一般情况下，由于电路复杂、元件数量多，采用这种电路结构的电源，设计寿命不高，而且成本高，远远无法满足高质量LED电源的技术要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种运用于大功率灯具的多路输出LED驱动电源及其控制电路。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种多路输出LED驱动电源及其控制电路，包括：
支路：所述支路设有n条，其中n为不小于2的正整数，n条所述支路并联；
循环控制反馈电路：所述循环控制反馈电路依次循环联通于n条所述支路，所述循环控制反馈电路包括循环导通电路、支路电路控制电路；
其中，一所述支路通过一支路电路控制电路联通于循环导通电路；
支路电路控制电路包括RS触发器、积分电阻、第一比较器和并联设置的第一开关管、积分电容、运算放大器，RS触发器G非脚连接于第一开关管，RS触发器R脚连接于第一比较器的输出端，第一比较器的输入端连接于运算放大器的输出端，运算放大器的阴脚连接于积分电阻；
支路3具有串联设置的第二开关管(S1)和第一采样电阻，积分电阻一端连接于第二开关管的S极，另一端连接于Op1的反相输入端，积分电容Cint的两端分别连接于Op1的反相输入端和输出端，RS触发器的G脚连接于第二开关管(S1)的栅极，RS触发器的S脚连接于循环导通电路6的输出端。
优选地，所述支路电路控制电路还包括第二比较器，第二比较器的输出端连接于循环导通电路，第二比较器的阴脚连接于运算放大器的输出端。
优选地，第二比较器的基准电压相比于第一比较器的基准电压接近于零。
优选地，第一比较器的基准电压为可更变的。
优选地，支路包括并联设置的LED灯和输出滤波电容。
优选地，所述支路上还具有串联于LED灯的二极管。
优选地，还包括闭环电流反馈电路，所述循环导通电路的输出端直接连接于循环导通的最后一路支路，最后一路所述支路上的第二开关管的输出端连接于闭环电流反馈电路，闭环电流反馈电路的输出端连接于LED驱动电源。
优选地，还包括与所述支路并联设置的输出保护支路，所述输出保护支路包括串联的第三开关管和第二采样电阻，循环导通电路连接于第三开关管的栅极。
一种多路输出LED驱动电源，用于向上述多路输出LED驱动电源控制电路供电，LED驱动电源的输出端连接支路，循环导通电路和闭环电流反馈电路的输出端均与LED驱动电源连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过依次导通与各负载支路串联的开关管，依次分配电流。内置开路巡检机制，检测到某支路开路时，自动跳至下一个支路循环工作。采用电流负反馈控制，调节前级总电流输出，使支路n电流达到设定值。其它各支路采用单周控制方式，自动控制对应支路的导通占空比，实现了各支路的开关周期平均电流恒定。本申请的一种多路输出LED驱动电源及其控制电路，电路简单，控制方便。相比于线性损耗抑制电路，实际损耗小，效率高。相比于多路DC/DC电路，电路成本低，实现简单方便。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种多路输出LED驱动电源的控制电路示意图；
图2为本发明的支路电流控制电路图
图3为本发明的4支路电流示意图；
图4为现有技术的多路输出LED驱动电源的控制电路线性限流驱动电路示意图；
图5为现有技术的多路输出LED驱动电源的控制电路的DC/DC恒流驱动电路示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2所示，本发明为一种多路输出LED驱动电源控制电路，主要包括循环控制反馈电路5和相互并联设置的多条支路3。
具体的，支路3：支路3设有n条，其中n为不小于2的正整数，n条支路3并联。
支路3包括并联设置的LED灯和输出滤波电容，其中各个之路3上的滤波电容图1中用CD1-n，第一采样电阻用Rcsl-n表示，第二开关管用S1-n表示；
优选的，支路3上还具有串联于LED灯的二极管，通过二极管可以防止各输出支路第二开关管共通时，对应输出滤波电容被强制共通，产生冲击电流，损坏器件。
其中，支路3并联输出保护支路2，输出保护支路2包括串联的第三开关管Sdcp和第二采样电阻Rdcp，循环导通电路6连接第三开关管的栅极；
循环控制反馈电路5：循环控制反馈电路3依次循环联通于n条支路3，循环控制反馈电路5包括循环导通电路6、支路电路控制电路7；
其中，一支路3通过一支路电路控制电路7联通于循环导通电路6；
电流循环控制反馈电路5依次循环导通和控制调节各支路的电流。
具体的，支路电路控制电路7包括RS触发器、积分电阻Rint、第一比较器OP1和并联设置的第一开关管Sa、积分电容Cint、运算放大器Vcomp，RS触发器G非脚连接于第一开关管Sa，RS触发器R脚连接于第一比较器Comp1的输出端，第一比较器Comp1的输入端连接于运算放大器Vcomp的输出端，运算放大器Vcomp的阴脚连接于积分电阻Rint；
优选的，支路电路控制电路7还包括第二比较器Comp2，第二比较器Comp2的输出端连接于循环导通电路6，第二比较器Comp2的阴脚连接于运算放大器Vcomp的输出端。
优选地，第二比较器Comp2的基准电压相比于第一比较器Comp1的基准电压接近于零，第一比较器Comp1的基准电压为可更变的。
相应的，积分电容Cint的两端分别连接于Op1的反相输入端和输出端，RS触发器的G脚连接于第二开关管S1的栅极，RS触发器的S脚连接于循环导通电路6的输出端。
具体的在控制过程中：
支路电流控制电路7采用电流单周控制，以支路1为例，电流由LED驱动电源Iin输入，输出Vo_1，采样电阻Rcs1，开关管S1和Sa，运算放大器Op1，比较器Comp1和Comp2，第一积分电阻Rint1，积分电容Cint，RS触发器，电流基准Vref1和Vref_th，输入导通信号CLK1，复位信号RST1，支路正常信号Good；
当循环导通电路6输出CLK1信号使能RS触发器时，第二开关管S1导通，第一开关管Sa关闭，电流经过Iin，输出Vo_1，第二开关管S1，采样电阻Rcs1。同时，第一采样电阻Rcs1的电流采样信号通过积分电阻Rint向积分电容Cint开始充电。
随着Cint逐步充电，当运算放大器Vcomp电压下降到设定的基准电压Vref时，第一比较器Comp1输出RST信号，复位RS触发器，第二开关管S1关断同时导通第一开关管Sa，复位积分电容Cint两端电压归零。电路维持此状态，直至新的CLK时钟信号重新使能RS触发器。当运算放大器Vcomp电压下降到第二比较器Comp2的Vref_th时，比较器Comp2输出支路正常信号Good置高，表明支路连接正常。其中Vref_th比Vref1更接近零电平，对应比较器会更早触发。
当第二开关管S1关断，负载断开，负载支路电流为零；
依据前述，采样电阻Rcs两端的电压信号，通过积分电阻Rint，向Cint充电积分，当积分电容电压达到设定电压Vref时，复位RS触发器，S1关闭，Sa导通。
其中，Rcs，Cint，Rint，Ts和Vref都是常数，经此控制，周期斩波输出平均电流为固定值，实现单周恒流控制。
优选地，在需要调光输出时，可以调节Vref，即可调节对应支路的输出平均电流大小。增大Vref，可以增大对应支路的输出电流
还包括闭环电流反馈电路4，循环导通电路6的输出端接连接于循环导通的最后一路支路3上的第二开关管栅极，最后一路支路3上的第二开关管的输出端连接于闭环电流反馈电路4，闭环电流反馈电路4的输出端连接于LED驱动电源1。
其中，循环导通电路6输出CLK信号至除支路n以外的其它支路，并接收由除支路n以外的其它支路反馈的RST信号，在支路1达到电流设定输出复位信号RST1信号时，输出脉冲时钟信号CLK2信号给到支路2，当支路2达到其设定电流值时，循环导通电路6接收到时钟信号复位信号RST2信号时，输出脉冲时钟信号CLK3信号给到支路3，依次向后扩展。在接收到n-1支路复位信号RST信号时，使支路n导通，当接收到前级周期同步信号时，触发关断支路n并输出脉冲时钟信号CLK信号到支路1，使支路1导通，依次循环导通。
循环导通电路6，内置巡检机制，当脉冲时钟信号CLK信号给到某支路时，内置一个定时时间窗口，负载正常连接时，在该导通时间窗口内，将会输出Good信号。相反，如果在定时时间窗口内，未收到Good信号，则认为该支路开路，则跳至下一个支路导通。
针对支路n，如果存在开路异常，循环导通电路6控制输出保护支路导通，替代支路n。
除支路n以外的其它支路，均为各自的单周电流控制电路，控制调节其支路电流。
总输入电流等于各支路负载电流之和，即Iin＝I1+I2+…+In。在一个完整的循环中，支路n是最后一个被分配电流的支路，因此其电流的闭环反馈，在效果上也等同于总电流反馈。
闭环电流反馈电路，检测支路n的电流，当其采样电流信号大于设定时，调节前级系统降低输出电流；当其采样电流信号小于设定时，调节前级系统增大输出电流。相比于采用总电流反馈的方式，该反馈控制方案，可以减小电流累计偏差，提高支路n的输出电流精度。
实施效果如图3所示，以4路输出为例，支路1至支路3按照设定的电流值，采用单周电流控制，依次导通关闭。支路4电流闭环反馈到前级，通过负反馈的方式，实现其电流控制和调节。其中，以支路2为例，开关导通时，积分电容电压上升到设定Vref时，关断支路2所串开关。
具体的上述中所使用的开关管可为场效晶体管MOSFET，三极管，绝缘栅双极型晶体管IGBT。
一种多路输出LED驱动电源，用于向上述多路输出LED驱动电源控制电路供电，其中，LED驱动电源1的输出端连接支路3，循环导通电路6和闭环电流反馈电路4的输出端均连接与LED驱动电源1。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种多路输出LED控制电路，其特征在于，包括：支路（3）：所述支路（3）设有n条，其中n为不小于2的正整数，n条所述支路（3）并联；循环控制反馈电路（5）：所述循环控制反馈电路（5）依次循环联通于n条所述支路（3），所述循环控制反馈电路（5）包括循环导通电路（6）、支路电路控制电路（7）；其中，一所述支路（3）通过一支路电路控制电路（7）联通于循环导通电路（6）；所述支路电路控制电路（7）包括RS触发器、积分电阻、第一比较器和并联设置的第一开关管、积分电容、运算放大器，RS触发器G非脚连接于第一开关管，所述RS触发器R脚连接于第一比较器的输出端，第一比较器的输入端连接于运算放大器的输出端，运算放大器的阴脚连接于积分电阻；所述支路电路控制电路（7）还包括第二比较器，第二比较器的输出端连接于循环导通电路（6），第二比较器的阴脚连接于运算放大器的输出端，第二比较器的基准电压相比第一比较器的基准电压接近于零；支路（3）具有串联设置的第二开关管（S1）和第一采样电阻，积分电阻一端连接于第二开关管的S极，另一端连接于Op1的反相输入端，积分电容Cint的两端分别连接于Op1的反相输入端和输出端，RS触发器的G脚连接于第二开关管（S1）的栅极，RS触发器的S脚连接于循环导通电路（6）的输出端；当循环导通电路（6）输出CLK信号使能RS触发器时，第二开关管（S1）导通，第一开关管Sa关闭，第一采样电阻的电流采样信号通过积分电阻向积分电容Cint开始充电，随着Cint逐渐充电，当运算放大器电压下降到设定的基准电压时，第一比较器输出RST信号，复位RS触发器，第二开关管断关断同时导通第一开关管，复位积分电容Cint两端电压归零；当运算放大器电压下降至第二比较器的Vref_th时，第二比较器输出支路正常信号Good置高，表明支路连接正常;增加Vref，可以增大对应支路的输出电流；循环导通电路（6）内置巡检机制，当脉冲时钟信号CLK信号给到某支路时内置一个定时时间窗口，负载正常连接时，在该导通时间窗口内将会输出Good信号，相反如果在定时时间窗口内未收到Good信号，则认为该支路开路，则跳至下一个支路导通。
2.根据权利要求1所述的一种多路输出LED控制电路，所述第一比较器的基准电压为可更变的。
3.根据权利要求1所述的一种多路输出LED控制电路，所述支路（3）包括并联设置的LED灯和输出滤波电容。
4.根据权利要求3所述的一种多路输出LED控制电路，所述支路（3）上还具有串联于LED灯的二极管。
5.根据权利要求1所述的一种多路输出LED控制电路，其特征在于，还包括闭环电流反馈电路（4），所述循环导通电路（6）的输出端接连接于循环导通的最后一路支路（3）上的第二开关管栅极，最后一路所述支路（3）上的第二开关管的输出端连接于闭环电流反馈电路（4）。
6.根据权利要求1所述的一种多路输出LED控制电路，其特征在于，还包括与所述支路（3）并联设置的输出保护支路（2），所述输出保护支路（2）包括串联的第三开关管和第二采样电阻，循环导通电路（6）连接于第三开关管的栅极。
7.一种多路输出LED驱动电源，其特征在于，用于向权利要求1-6任一所述的一种多路输出LED控制电路供电，LED驱动电源（1）的输出端连接支路（3），循环导通电路（6）和闭环电流反馈电路（4）的输出端均与LED驱动电源（1）连接。
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Legal Events
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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