CN115474312A - 电路单元及驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种电路单元及驱动电路，电路单元用于驱动负载，包括：可调电流源，与所述负载串联；调光电路，与所述可调电流源的控制端电连接，控制流过所述可调电流源的电流；以及保护电路，输出端耦接至所述可调电流源的控制端，流经所述负载的电流为零时，所述保护电路的输入端能够检测表征所述可调电流源两端电压的第一信号，响应于所述第一信号大于预设阈值V1，控制所述可调电流源的电流大于零。如此设置，能够改善负载电流为零时，与负载串联的可调电流源容易损毁的问题。

Description

电路单元及驱动电路
技术领域
本发明涉及电子控制技术领域，尤其涉及应用于控制LED阵列的电路单元及驱动电路。
背景技术
当前的可调光的LED照明装置，需要调节流经LED的电流以改变LED的发光量，调节电流的器件为功率管，例如场效应管或者三极管，该功率管与LED串联，通过改变控制极的电压实现功率管输出电流的变化，当需要调节LED的电流近似至零以关断LED时，相应地，需要控制功率管截止。LED照明装置通常由市电电网供电，在雷击浪涌发生时，市电电网的电压会出现电压尖峰，这容易导致功率管过压被击穿。其原因为：一方面，LED两端的压降与流过它的电流正相关，当LED的电流为零时，与之串联的功率管需要承担更高的电压，当LED照明装置的供电电压出现尖峰时，功率管容易被击穿；另一方面，LED和与之串联的功率管通常需要电连接在敷铜铝基板(简称铝基板)的铜箔上，铝基板的铝板与LED照明装置的金属外壳电连接至供电电网的地线上，铝板和铜箔之间存在寄生电容，当地线和供电线之间出现电压尖峰时，寄生电容泄露的能量容易导致功率管被击穿。
因此，需要一种能够改善上述的LED电流为零时，与LED串联的功率管容易被击穿的电路和方法。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述技术问题，本申请提供了一种电路单元，用于驱动负载，包括：可调电流源，与负载串联，可调电流源具有至少一个控制端；调光电路，与至少一个控制端电连接，控制流过可调电流源的电流；以及保护电路，输出端耦接至至少一个控制端，输入端用以获取表征可调电流源两端电压的第一信号，响应于第一信号大于预设阈值，控制可调电流源的电流大于零。
可选地，可调电流源包括第一功率管，第一功率管的漏极被配置为用于与负载相连接，第一功率管的源极接地，保护电路被配置为：响应于第一信号大于预设阈值，控制第一功率管运行于安全工作区。
可选地，可调电流源包括第一功率管，第一功率管的漏极被配置为用于与负载相连接，第一功率管的源极接地，保护电路被配置为：若第一功率管处于截止状态，响应于第一信号大于预设阈值，控制第一功率管运行于安全工作区。
应当理解，所述的功率管的源极接地，包括源极直接接地或者经过限流器件(例如电阻)间接接地，他处或不再赘述。
可选地，保护电路包括：比较电路，两个输入端分别被配置为接收第一信号和预设阈值；可控开关，控制端与所述比较电路的输出端相连接，第一端与所述可调电流源的控制端相连接；以及第一电压源，与可控开关串联，正极与可控开关的第二端相连接，负极接地。
可选地，保护电路被配置为：响应于第一信号大于预设阈值,控制可控开关闭合；响应于第一信号小于预设阈值，控制可控开关断开。
可选地，保护电路包括：比较电路，两个输入端分别被配置为接收第一信号和预设阈值；可调电流源还包括：第二功率管，其漏极和源极分别对应与第一功率管的漏极和源极相连接，其控制端与比较电路的输出端相连接。
可选地，保护电路包括：比较电路，两个输入端分别被配置为接收第一信号和预设阈值；可调电流源还包括：第二功率管，其漏极和源极分别对应与第一功率管的漏极和源极相连接，其控制端与比较电路的输出端相连接；第三功率管，串联于第一功率管和负载之间；以及第二电压源，正极与第三功率管的控制端相连接，负极与第一功率管的源极相连接。
为了实现上述发明目的，本申请提供了一种驱动电路，包括上文中所述的电路单元以及负载。
可选地，负载包括LED。
可选地，负载还包括与LED并联的滤波电容。
可选地，负载还包括与LED串联的第一电流源。
本申请提供的电路单元，能够应用于由市电供电的负载，并且在负载电流为零时，能够在市电的电压尖峰出现时，通过控制与负载串联的功率管的电流于其安全工作区内，避免负载电流为零时，输入电压骤变而导致的功率管易于损毁的问题。
附图说明
图1为本申请的实施例中提供的电路单元及驱动电路的电路结构示意图；
图2为本申请的实施例中另一实施方式提供的电路单元及驱动电路的电路结构示意图；
图3为本申请的实施例中另一实施方式提供的电路单元及驱动电路的电路结构示意图；
图4为本申请的实施例中负载的一种实施方式的电路结构示意图；
图5为本申请的实施例中负载的另一种实施方式的电路结构示意图。
具体实施方式
在下文，将参照附图详细描述示范性实施方式。然而，本申请不限于下面的实施方式，而是包括在本公开的技术范围内的各种改变、替代和变形。术语“第一”、“第二”等可以用于解释各种元件，元件的个数并不受这样的术语的限制。这些术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。因此，在一个实施方式中被称为第一元件的元件可以在另一实施方式中被称为第二元件。除非上下文有另外的要求，否则单数形式不排除复数形式。以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。
在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一预设阈值可以被称作第二预设阈值，并且类似地，第二预设阈值可以被称作第一预设阈值，而不脱离各种所描述的实施例的范围。第一预设阈值和预设阈值均是在描述一个阈值，但是除非上下文以其他方式明确指出，否则它们不是同一个预设阈值。相似的情况还包括第一音量与第二音量。
再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
本实施例提供了一种电路单元10，如图1所示，用于驱动由供电电源02供电的负载1，包括：可调电流源2，与负载1串联，用以控制负载1的电流；调光电路3，与可调电流源2的控制端电连接，用于控制流过可调电流源2的电流；以及保护电路4，输出端耦接至可调电流源2的控制端，输入端检测供电电源02的正极的电压，该电压可以作为表征所述可调电流源两端电压的第一信号，响应于第一信号大于预设阈值，控制可调电流源2的电流大于零。
如此设置，能够实现当供电电源02的输出电压出现电压尖峰时(通常由雷击浪涌引起)，通过将可调电流源2的电流控制为大于零，将浪涌能量通过回路泄放，以避免可调电流源2因两端电压过大而损坏。
可选地，表征可调电流源两端电压的第一信号，也可以取自负载和/或可调电流源。例如，在一些实施方式中，保护电路4的输入端也可以藕接至负载1和/或可调电流源2上，对并适应性地设置预设阈值，以实现可调电流源响应于尖峰电压，泄放浪涌能量。
可选地，可调电流源2包括第一功率管Q1，第一功率管Q1的漏极被配置为用于与负载1相连接，第一功率管Q1的源极接地，保护电路4被配置为：响应于第一信号大于预设阈值，控制第一功率管Q1的电流及电压不超出第一功率管Q1的安全工作区，或者说，使得第一功率管Q1运行于安全工作区。
可选地，保护电路4的输入端也可以检测可调电流源2的电压以获取表征串联支路上出现浪涌能量的第一信号。功率管的安全工作区是指其能够按照预期正常工作而不会造成损坏时的电压电流等条件的范围，用来确认功率管是否在安全的条件下工作的信息，本实施例中，通过将第一功率管Q1的电流及电压控制为不超过第一功率管Q1的安全工作区，或者说，通过使得第一功率管Q1运行于安全工作区，实现对第一功率管Q1的保护。
需要说明的是，本实施例中所提及的“使得第一功率管Q1运行于安全工作区”，其具体实现方式包括：无论调光电路3控制第一功率管Q1运行在大电流、小电流甚至截止状态下，一旦保护电路4检测到浪涌能量出现，则保护电路4控制第一功率管Q1导通且运行于安全工作区。即，控制可调电流源2的导通电流以使第一功率管Q1运行于安全工作区。例如，响应于浪涌发生时，若可调电流源2处于大电流运行状态，保护电路4能够控制可调电流源2的电流降低以避免第一功率管Q1的功率超出安全工作区，反之，响应于浪涌发生时，若可调电流源2处于小电流运行或截止状态，保护电路4能够控制可控电流源2的电流增加，以避免可调电流源2两端的电压超出安全工作区。
可选地，保护电路4包括：比较电路41，两个输入端分别被配置为接收第一信号和预设阈值，其中，预设阈值可以由第二电压源V2提供；可控开关S1，控制端与比较电路41的输出端相连接，第一端与可调电流源2的控制端相连接；以及第一电压源V1，与可控开关S1串联，正极与可控开关S1的第二端相连接，负极接地。
可选地，比较电路41可实施为一比较器CMP1，其反相输入端被配置为输入预设阈值，同相输入端被配置为接收第一信号。
可选地，保护电路4被配置为：响应于第一信号大于预设阈值,控制可控开关S1闭合；响应于第一信号小于预设阈值，控制可控开关S1断开。
本实施例中，通过第一信号和预设阈值的比较结果判断供电电源02的供电路径上(或者说其输出端，或者说负载1和可调电流源2构成的串联支路)是否出现尖峰电压，若第一信号大于预设阈值，则判定尖峰电压出现，此时，控制可控开关S1闭合，通过第一电压源V1控制第一功率管Q1导通且将其电流限制于其安全工作区内，以实现对第一功率管Q1的保护。
可选地，在另一实施方式中提供了一种电路单元20，如图2所示，可调电流源2，具有第一控制端及第二控制端，与负载1串联，用以控制负载1的电流；调光电路3，与可调电流源2的第一控制端电连接，用于控制流过可调电流源2的电流；以及保护电路4，输出端耦接至可调电流源2的控制端。
可调电流源2包括：第一功率管Q1，第一功率管Q1的漏极被配置为用于与负载1相连接，第一功率管Q1的源极接地，栅极(也即可调电流源2的第一控制端)与调光电路3的输出端相连接；以及第二功率管Q2，其漏极和源极分别对应与第一功率管Q1的漏极和源极相连接，保护电路4包括比较电路41，比较电路41的输出端藕接至可调电流源2的控制端。
其与图1中示出的电路单元10的区别在于：
可调电流源2还包括：第二功率管Q2，其漏极和源极分别对应与第一功率管Q1的漏极和源极相连接，比较电路41的输出端与第二功率管Q2的控制端(也即可调电流源2的第二控制端)相连接。
在该实施方式中，当第一功率管Q1关断时，响应于尖峰电压出现，比较电路41输出高电平，控制第二功率管Q2的电流限制于其安全工作区的范围内，以实现对第一功率管Q1和第二功率管Q2的保护。
可选地，在另一实施方式中示出了电路单元30，如图3所示，其与图2中示出的电路单元20的区别在于，可调电流源2还包括：第三功率管Q3，其源极与第一功率管Q1的漏极相连接，其漏极与负载1相连接，其栅极与第三电压源V3的正极相连接，第三电压源V3的负极与第一功率管Q1的源极相连接。
在该实施方式中，响应于尖峰电压出现，第二功率管Q2导通，第三功率管Q3的源极电压被拉低，使得第三功率管Q3的栅极电压与源极电压的压差增大至足以导通第三功率管Q3，进一步地，通过配置第二功率管Q2的电流使得第二功率管Q2和第三功率管Q3分别运行于各自的安全工作区内。
在该实施方式中，仅第三功率管Q3需实施为高压功率管，第一功率管Q1和第二功率管Q2均可实施为低压功率管，相比较于图2中示出的电路单元20中，第一功率管Q1和第二功率管Q2均需实施为高压功率管，电路单元30的制造成本较低。
可选地，负载1包括LED。
可选地，如图4所示，负载1还包括与LED并联的滤波电容C1，以用于抑制LED的电流纹波和降低发光频闪。
可选地，如图5所示，负载1还包括去纹波电路，例如在LED上串联电流源I1，进一步地消除LED的电流纹波及降低发光频闪。上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种电路单元，用于驱动负载，其特征在于，包括：
可调电流源，与所述负载串联，所述可调电流源具有至少一个控制端；
调光电路，与所述至少一个控制端电连接，控制流过所述可调电流源的电流；以及
保护电路，输出端耦接至所述至少一个控制端，输入端用以获取表征所述可调电流源两端电压的第一信号，响应于所述第一信号大于预设阈值，控制所述可调电流源的电流大于零。
2.如权利要求1所述的电路单元，其特征在于，所述可调电流源包括第一功率管，所述第一功率管的漏极被配置为用于与所述负载相连接，所述第一功率管的源极接地，所述保护电路被配置为：响应于所述第一信号大于预设阈值，控制所述第一功率管运行于安全工作区。
3.如权利要求1所述的电路单元，其特征在于，所述可调电流源包括第一功率管，所述第一功率管的漏极被配置为用于与所述负载相连接，所述第一功率管的源极接地，所述保护电路被配置为：
若所述第一功率管处于截止状态，响应于所述第一信号大于预设阈值，控制所述第一功率管运行于安全工作区。
4.如权利要求1-3中任一项所述的电路单元，其特征在于，所述保护电路包括：
比较电路，两个输入端分别被配置为接收所述第一信号和所述预设阈值；
可控开关，控制端与所述比较电路的输出端相连接，第一端与所述可调电流源的控制端相连接；以及
第一电压源，与所述可控开关串联，正极与所述可控开关的第二端相连接，负极接地；
所述保护电路被配置为：
响应于所述第一信号大于所述预设阈值,控制所述可控开关闭合；
响应于所述第一信号小于所述预设阈值，控制所述可控开关断开。
5.如权利要求1或2所述的电路单元，其特征在于，所述保护电路包括：
比较电路，两个输入端分别被配置为接收所述第一信号和所述预设阈值；
所述可调电流源还包括：第二功率管，其漏极和源极分别对应与所述第一功率管的漏极和源极相连接，其控制端与所述比较电路的输出端相连接。
6.如权利要求1或2所述的电路单元，其特征在于，所述保护电路包括：
比较电路，两个输入端分别被配置为接收所述第一信号和所述预设阈值；
所述可调电流源还包括：第二功率管，其漏极和源极分别对应与所述第一功率管的漏极和源极相连接，其控制端与所述比较电路的输出端相连接；
第三功率管，串联于所述第一功率管和所述负载之间；以及
第二电压源，正极与所述第三功率管的控制端相连接，负极与所述第一功率管的源极相连接。
7.一种驱动电路，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的电路单元以及所述负载。
8.如权利要求7所述的驱动电路，其特征在于，所述负载包括LED。
9.如权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，所述负载还包括与所述LED并联的滤波电容。
10.如权利要求9所述的驱动电路，其特征在于，所述负载还包括与所述LED串联的第一电流源。
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