CN202083974U - 一种负载驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种负载驱动电路，包括：至少两路第一负载支路以及至少一路第二负载支路；每路第二负载支路与该第二负载支路对应的调整管以及进行负载电流采样的电流采样单元串接于恒流源的两个输出端之间；每路第二负载支路对应的电流调节控制单元的参考信号输入端连接所述至少两路第一负载支路的均流总线，采样电流输入端连接该控制单元对应的电流采样单元的采样电流输出端，输出端连接调整管的控制端；所述电流调节控制单元用于：通过控制调整管的阻抗，控制第二负载支路的负载电流不大于参考信号输入端输入电流值的预设比例。该负载驱动电路无需进行电阻值的计算，能够直接适用于各种对不同负载进行驱动的环境中。

Description

一种负载驱动电路
技术领域
本实用新型涉及负载驱动技术，尤其涉及一种负载驱动电路。
背景技术
目前，在照明系统等存在多路负载的系统中，经常需要通过均流电路对多路负载支路进行均流控制，以便不同的负载支路能够流过相同的电流。
例如，在图1所示的驱动电路中，包括一个恒流源、多路负载支路以及均流电路，所述均流电路包括多路均流支路，每一路均流支路对应一路负载支路；每路负载支路包括若干个串联的发光二极管(LED)集合；每路均流支路包括一个均流单元101以及一个均流控制单元102。其中，每个均流单元101包括串联的取样电阻Rsi和线性调整管Si，(1≤i≤n，且i为整数)，该均流单元101与其对应的负载支路串联后接地；每个均流控制单元102包括运算放大器IC；均流单元的取样电阻Rsi未接地的一侧连接运算放大器IC的负相输入端，运算放大器IC的输出端连接线性调整管Si的栅极；均流单元101的取样电阻Rsi未接地的一侧通过转换电阻相互连接，作为均流总线，均流总线直接连接各个运算放大器IC的正相输入端，还通过偏置电阻Rb连接电源电压Vcc。
该驱动电路的工作原理为：均流单元中的取样电阻对本负载支路的电流取样，取样电阻未接地的一端作为电流取样端，将电流取样信号输出给对应的均流控制单元，各个电流取样信号经过均流控制单元中转换电阻Ra转换后的连接线，和其余各均流支路的连接线连接在一起，作为均流电路的均流总线，设负载支路为n路(n＞＝1，且n为整数)，则该均流总线上的电压Vshare＝(I1*Rs1+I2*Rs2+...+In*Rsn)/n，即该均流总线电压的值为所有路电流取样信号的平均值，均流总线电压连接各个运算放大器的正相输入端，作为每路均流控制单元的参考信号，运算放大器的正相输入端也即为均流控制单元的参考信号输入端。每个均流控制单元接收电流取样信号，电流取样信号(VRsn)和均流总线电压(Vshare)在均流控制单元内部进行比较调节后，均流控制单元的输出信号控制对应的均流单元中线性调整管的阻抗大小，从而控制每路负载支路中电流的大小，实现均流；具体的，如某路负载支路的电流大于平均电流，则均流控制单元的输出电压逐步降低，使该路均流单元中的线性调整管工作在线性状态，LED电流逐步降低直到接近平均电流；如某路负载支路的电流等于平均电流，由于偏置电阻Rb的偏置作用，则均流控制单元的输出为高电平，从而使该路均流单元中的线性调整管饱和导通。
但是在实际应用中，很多情况下LED光源内并不止含有一种颜色的LED，而是包含两种或两种以上不同颜色的LED，例如现有的白光LED的主流技术是用蓝光LED激发黄色荧光物质，光谱分布中蓝色光谱较强，红色光谱较弱，因此通常光源的色温较高、显色指数较低，如果在白光LED基础上配上少量的红色LED，增加光源中的红色光谱，可实现光源的色温的调节及提高光源的显色指数。对于其它需要颜色调节的光源，光源中也会包含两种以上颜色的LED，这类光源通常需要对不同颜色的LED分别进行恒流驱动。也即是说：图1所示的电路中不同负载支路中的负载可能不同。
如果继续使用图1所示的电路进行驱动，需要根据实际应用环境，进行均流电路中取样电阻值的适应性调整，以实现对不同颜色的LED使用不同电流的驱动，计算复杂，适应性差。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是，提供一种负载驱动电路，无需进行电阻值的计算，能够直接适用于各种对不同负载进行驱动的环境中。
为此，本实用新型实施例采用如下技术方案：
本实用新型实施例提供一种负载驱动电路，包括：至少两路第一负载支路以及至少一路第二负载支路；
每路第二负载支路与该第二负载支路对应的调整管以及进行负载电流采样的电流采样单元串接于恒流源的两个输出端之间；
每路第二负载支路对应一通过控制调整管的阻抗控制第二负载支路的负载电流不大于参考信号输入端输入电流值的预设比例的电流调节控制单元，该电流调节控制单元的参考信号输入端连接所述至少两路第一负载支路的均流总线，采样电流输入端连接该控制单元对应的电流采样单元的采样电流输出端，输出端连接调整管的控制端。
其中，所述电流调节控制单元包括：
第一运算放大器的正相输入端作为控制单元的参考信号输入端，输出端作为控制单元的输出端；
控制单元的采样电流输入端通过第一电阻连接第二运算放大器的正相输入端，第二运算放大器的反相输入端连接其输出端；
第二运算放大器的输出端连接第一运算放大器的反相输入端，还通过第二电阻连接第一运算放大器的正相输入端；
第一运算放大器的反相输入端通过补偿网络连接第一运算放大器的输出端。
所述电流调节控制单元包括：
第一运算放大器的正相输入端作为控制单元的参考信号输入端，输出端作为控制单元的输出端；
控制单元的采样电流输入端通过串接的第一电阻以及滤波电路连接第二运算放大器的正相输入端，第二运算放大器的反相输入端连接其输出端；串接的第二调整管以及电流采样单元与第一电阻并联；
第二运算放大器的输出端连接第一运算放大器的反相输入端，还通过第二电阻连接第一运算放大器的正相输入端；
第一运算放大器的反相输入端通过补偿网络连接第一运算放大器的输出端。
所述补偿网络包括：串接的第三电阻以及第一电容。
所述恒流源输出的电流为直流脉冲电流；相应的，负载支路与恒流源之间串接有控制开关，以通过控制开关改变恒流源输出电流的占空比和频率。
所述第一负载支路中的负载与第二负载支路中的负载相同或不同；
和/或，不同第二负载支路中的负载相同或不同。
所述电流采样单元通过采样电阻实现。
所述调整管为MOS管或者三极管。
对于上述技术方案的技术效果分析如下：
对于各个第二负载支路，将第一负载支路的均流总线连接电流调节控制单元的参考信号输入端，将均流总线上第一负载支路的平均电流作为各个电流调节控制单元进行对应的负载电流控制的参考电流，从而使得第二负载支路中的负载电流与第一负载支路的平均电流成比例，从而无需在每一种使用环境下如现有技术般进行电阻值的计算，能够直接适用于各种对不同负载进行驱动的环境中；且，第二负载支路中的电流为第一负载支路中负载电流均值的一定比例，因此，提高了第一负载支路中负载的驱动效率。
附图说明
图1为现有技术负载驱动电路结构示意图；
图2为本实用新型实施例负载驱动电路结构示意图；
图2a为本实用新型实施例另一种负载驱动电路结构示意图；
图3为本实用新型实施例第一种负载驱动电路结构示意图；
图4为本实用新型实施例第二种负载驱动电路结构示意图；
图5为本实用新型实施例第三种负载驱动电路结构示意图。
具体实施方式
以下，结合附图详细说明本实用新型实施例负载驱动电路的实现。
图2为本实用新型实施例的负载驱动电路结构示意图，如图2所示，该电路包括：
至少两路第一负载支路A1以及至少一路第二负载支路A2；
每路第二负载支路A2与该第二负载支路A2对应的调整管G1以及进行负载电流采样的电流采样单元201串接于恒流源202的两个输出端之间；
每路第二负载支路A2对应的电流调节控制单元203的参考信号输入端连接所述至少两路第一负载支路A1的均流总线Vshare，采样电流输入端连接该控制单元203对应的电流采样单元201的采样电流输出端，输出端连接该调整管G1的控制端；
所述电流调节控制单元203用于：通过控制调整管G1的阻抗控制第二负载支路A2的负载电流不大于参考信号输入端输入电流值的预设比例。
另外，第一负载支路A1所对应的均流单元以及均流控制单元均可以使用现有的电路实现，例如图1中的所述均流单元以及均流控制单元的实现电路，这里并不限制。
其中，第一负载支路A1和第二负载支路A2中包含的负载可以相同，也可以不同；且，不同第二负载支路A2中包含的负载可以相同也可以不同。
优选地，第一负载支路A1可以是白色LED灯，第二负载支路A2可以是红色LED灯。例如，第一负载支路A1包括N路，第二负载支路A2包括一路，将N路白色LED的均流总线电压信号作为红色LED限流环的参考信号，使红色LED的电流和白色LED电流维持一定的比例；这样一些显色指数(CRI)偏低的白色LED光源，配上适当的红色LED，可实现低色温、高CRI的光源。红色LED灯和白色LED灯电流的配比关系决定整个灯具系统的色温、CRI的状态。(红光LED的总电压在配置上略低于白光LED的电压)
优选地，当本实用新型实施例的负载驱动电路应用于照明系统中时，如果需要对两种或两种以上颜色的LED进行驱动时，可以将光源中占比重最大的例如白色LED作为第一负载支路A1中的负载；将其他颜色的LED例如红色LED作为第二负载支路中的负载。而且，不同第二负载支路A2中可以设置不同的所述其他颜色的LED，例如某一第二负载支路中包括的负载为红色LED，而另一第二负载支路中包括的负载为绿色LED。
白色LED所在负载支路中白色LED灯的总电压高于其他颜色(如红色或绿色)所在LED负载支路中其他颜色LED灯的总电压，使得白色LED所在的负载支路上的电压最高，因此白色LED的功率大于其它颜色的LED，白色LED的驱动效率高；其它颜色的LED所在的负载支路上通过调整管进行电流控制，可能效率较低，但因为占光源整体的功率比重较低，因此对光源整体的光效影响较小。
在图2所示的负载驱动电路中，第二负载支路的路数为两路，在实际应用中还可以为一路，如图2a所示，或者也可以为两路以上，这里并不限制。
以上图2所示的负载驱动电路中，对于各个第二负载支路，将第一负载支路的均流总线连接电流调节控制单元的参考信号输入端，将均流总线上第一负载支路的平均电流作为各个电流调节控制单元进行对应的负载电流控制的参考电流，从而使得第二负载支路中的负载电流与第一负载支路的平均电流成比例，从而无需在每一种使用环境下如现有技术般进行电阻值的计算，能够直接适用于各种对不同负载进行驱动的环境中；且，第二负载支路中的电流为第一负载支路中负载电流均值的一定比例，因此，对整个灯具系统的效率影响甚小。
其中，所述恒流源202输出的电流可以为直流脉冲电流；此时，如图3所示，负载支路与恒流源之间串接有控制开关S0，从而可以通过控制开关S0改变恒流源202输出总电流的占空比和频率，从而改变恒流源202输出总电流的平均值。
如图4和5所示，所述电流采样单元201可以通过采样电阻R21实现。
另外，如图4所示，所述电流调节控制单元203可以通过以下结构实现：
第一运算放大器IC1的正相输入端作为电流调节控制单元203的参考信号输入端，输出端作为电流调节控制单元203的输出端；
电流调节控制单元203的采样电流输入端通过第一电阻R1连接第二运算放大器IC2的正相输入端，第二运算放大器IC2的反相输入端连接其输出端；
第二运算放大器IC2的输出端连接第一运算放大器IC1的反相输入端，还通过第二电阻R2连接第一运算放大器IC1的正相输入端；
第一运算放大器IC1的反相输入端通过补偿网络连接第一运算放大器IC1的输出端。
在图4所示的电流调节控制单元结构下，第一运算放大器IC1将均流总线的电压Vshare作为参考信号，与第二负载支路中的负载电流的电流采样信号(即采样电阻R21上的信号)进行比较，输出控制信号控制第一调整管G1的控制端，控制其另两端的阻抗，从而可以使第二负载支路中的负载电流与参考信号输入端输入的电流值成比例。
或者，如图5所示，所述电流调节控制单元203还可以通过以下结构实现：
第一运算放大器IC1的正相输入端作为电流调节控制单元203的参考信号输入端，输出端作为电流调节控制单元203的输出端；
电流调节控制单元203的采样电流输入端通过串接的第一电阻R1以及滤波电路连接第二运算放大器IC2的正相输入端，第二运算放大器IC2的反相输入端连接其输出端；串接的第二调整管G2以及电流采样单元201与第一电阻R1并联；
第二运算放大器IC2的输出端连接第一运算放大器IC1的反相输入端，还通过第二电阻R2连接第一运算放大器IC1的正相输入端；
第一运算放大器IC1的反相输入端通过补偿网络连接第一运算放大器IC1的输出端。
图5所示的电路中，相对于图4其区别仅在于，在采样电阻R21的两端分别连接第一电阻R1以及第二调整管G2，第一电阻R1和第二调整管G2的公共端通过滤波电路连接第二运算放大器IC2的正相输入端，从而通过调节第二调整管G2的阻抗，可以实现第二负载支路中负载电流与参考信号输入端输入电流值之间的比例可调。
其中，所述补偿网络可以是任何环路补偿网络，例如图4和图5所示，所述补偿网络包括：串接的第三电阻R3以及第一电容C1。
在图4和图5中仅示出了包括一路第二负载支路的情况下，电流调节控制单元的实现，在实际应用中，当包括两路或者两路以上的第二负载支路时，不同第二负载支路所对应的电流调节控制单元可以相同或不同，可以选用例如图4或图5中的实现结构实现，这里并不限制。
另外，调整管可以通过MOS管或者三极管实现，通过MOS管实现时，其控制端为MOS管的栅极；调整管通过三极管实现时，其控制端为三极管的基极。
在本实用新型实施例的附图中，均以LED作为负载为例进行说明，在实际应用中，也可以为其他负载，从而通过本实用新型所述的负载驱动电路进行负载的驱动，这里并不限制。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种负载驱动电路，其特征在于，包括：至少两路第一负载支路以及至少一路第二负载支路；
每路第二负载支路与该第二负载支路对应的调整管以及进行负载电流采样的电流采样单元串接于恒流源的两个输出端之间；
每路第二负载支路对应一通过控制调整管的阻抗控制第二负载支路的负载电流不大于参考信号输入端输入电流值的预设比例的电流调节控制单元，该电流调节控制单元的参考信号输入端连接所述至少两路第一负载支路的均流总线，采样电流输入端连接该控制单元对应的电流采样单元的采样电流输出端，输出端连接调整管的控制端。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电流调节控制单元包括：
第一运算放大器的正相输入端作为控制单元的参考信号输入端，输出端作为控制单元的输出端；
控制单元的采样电流输入端通过第一电阻连接第二运算放大器的正相输入端，第二运算放大器的反相输入端连接其输出端；
第二运算放大器的输出端连接第一运算放大器的反相输入端，还通过第二电阻连接第一运算放大器的正相输入端；
第一运算放大器的反相输入端通过补偿网络连接第一运算放大器的输出端。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电流调节控制单元包括：
第一运算放大器的正相输入端作为控制单元的参考信号输入端，输出端作为控制单元的输出端；
控制单元的采样电流输入端通过串接的第一电阻以及滤波电路连接第二运算放大器的正相输入端，第二运算放大器的反相输入端连接其输出端；串接的第二调整管以及电流采样单元与第一电阻并联；
第二运算放大器的输出端连接第一运算放大器的反相输入端，还通过第二电阻连接第一运算放大器的正相输入端；
第一运算放大器的反相输入端通过补偿网络连接第一运算放大器的输出端。
4.根据权利要求2或3所述的电路，其特征在于，所述补偿网络包括：串接的第三电阻以及第一电容。
5.根据权利要求1至3任一项所述的电路，其特征在于，所述恒流源输出的电流为直流脉冲电流；相应的，负载支路与恒流源之间串接有控制开关，以通过控制开关改变恒流源输出电流的占空比和频率。
6.根据权利要求1至3任一项所述的电路，其特征在于，所述第一负载支路中的负载与第二负载支路中的负载相同或不同；
和/或，不同第二负载支路中的负载相同或不同。
7.根据权利要求1至3任一项所述的电路，其特征在于，所述电流采样单元通过采样电阻实现。
8.根据权利要求1至3任一项所述的电路，其特征在于，所述调整管为MOS管或者三极管。
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