CN207070412U - 恒流驱动装置和灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及驱动电源领域，提供了一种恒流驱动装置和灯具。该恒流驱动装置包括：整流模块，用于将外部电源的交流电转换为直流电；信号处理模块，与所述整流模块连接，还适于与发光模块连接，用于接收所述整流模块的直流电信息和所述发光模块的导通电压信息并向恒流模块发送电流调整信号；所述整流模块还适于与所述发光模块相连；恒流模块，与所述信号处理模块连接，还适于与所述发光模块连接，用于根据所述调整信号调整所述发光模块的电流。本实用新型提供的恒流驱动装置和灯具实现了在不同的电网电压输入下，恒流驱动装置输入功率保持不变。

Description

恒流驱动装置和灯具

技术领域

本实用新型属于驱动电源领域，更具体地说，是涉及一种恒流驱动装置和灯具。

背景技术

传统的线性恒流驱动装置中，电网电压经过整流桥进行整流，整流后的电压在满足高于LED(light emitting diode，发光二极管)灯串电压后，恒流驱动装置输出恒定电流，因为LED灯串和恒流源在电路中是串联关系，所以经过恒流驱动装置的电流是LED灯串的恒定电流。则恒流驱动装置的输入功率可以理解成在灯串工作过程中，输入电压的平均电压值和输入电流的乘积，其中恒流驱动装置的输入电流幅值等于恒流驱动装置的输出电流峰值，即LED灯串的峰值电流和灯串电压为固定值。由于恒流驱动装置在不同的输入电压下，输入电压的平均值为变化量，LED灯串的输入功率不一样。这种恒流驱动装置的灯具反映出的问题是，整体输入功率在不同输入电压下无法保持一致，当输入电网电压低时，系统输入功率低，灯具较暗；当输入电网电压高时，系统输入功率高，灯具较亮。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种恒流驱动装置和灯具，旨在实现在不同的电网电压输入下，恒流驱动装置输入功率保持不变。

本实用新型实施例的第一方面提供了一种恒流驱动装置，包括：

整流模块，用于将外部恒流驱动装置的交流电转换为直流电；

信号处理模块，与所述整流模块连接，还适于与发光模块连接，用于接收所述整流模块的直流电信息和发光模块的导通电压信息并向恒流模块发送电流调整信号；所述整流模块还适于与所述发光模块相连；

恒流模块，与所述信号处理模块连接，还适于与所述发光模块连接，用于根据所述调整信号调整所述发光模块的电流。

可选的，所述整流模块包括：

整流桥DB1，输入端与交流电网L线连接，输出端与所述整流模块的输出端连接，接地端接地。

可选的，所述整流模块还包括：

保护电阻FR1，一端连接交流电网L线，另一端连接所述整流桥DB1的输入端；所述整流桥DB1输入端通过所述保护电阻FR1与所述交流电网L线连接。

可选的，所述信号处理模块为集成电路。

可选的，所述电流调整信号包括电流PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)脉宽占空比调整信号和电流幅值调整信号；所述恒流模块具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端接收所述电流幅值调整信号，所述第二输入端接收所述电流PWM脉宽占空比调整信号；

所述恒流模块包括：

幅值调整单元，输入端与所述恒流模块的第一输入端连接，输出端适于与所述发光模块连接，根据所述电流幅值调整信号调整所述发光模块的电流；

占空比调整单元，输入端与所述恒流模块的第二输入端连接，输出端适于与所述发光模块连接，根据所述电流PWM脉宽占空比调整信号调整所述发光模块的电流。

可选的，所述占空比调整单元包括：功率管Q2，栅极与所述占空比调整单元的输入端连接，漏极适于与所述发光模块电连接，源极接地。

可选的，所述恒流模块还包括：

运算放大器，正输入端与所述幅值调整单元输出端连接，输出端适于与所述发光模块连接。

可选的，所述恒流模块还包括：

开关管Q1，栅极与所述运算放大器输出端和所述功率管Q2的漏极公共端连接，漏极与所述发光模块电连接。

可选的，所述恒流模块还包括：

采样电阻R1，一端与所述开关管Q1的源极和所述运算放大器的负输入端的公共端连接，另一端接地；所述开关管Q1的源极和所述运算放大器的负输入端通过所述采样电阻R1接地。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种灯具，包括发光模块和以上实施例中所述的任一项所述的恒流驱动装置。

本实用新型提供的恒流驱动装置和灯具的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型恒流驱动装置和灯具通过信号处理模块分析发光模块的导通电压信息和所述整流模块的直流电信息，向所述恒流模块发送电流调整信号；恒流模块根据电流调整信号调整所述发光模块发送的电流，实现在不同的电网电压输入下，恒流驱动装置输入功率保持不变。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种恒流驱动装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种恒流驱动装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种恒流驱动装置的电路结构示意图；

图4为图3所示的一种恒流驱动装置的实现流程示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种恒流驱动装置在不同输入电压下调整输出电流幅值的电流波形图；

图6为本实用新型实施例提供的一种恒流驱动装置在不同输入电压下调整输出电流占空比的电流波形图；

图7为本实用新型实施例提供的一种恒流驱动装置在不同输入电压下同时调整输出电流幅值和电流占空比的电流波形图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

参见图1，本实用新型实施例提供的一种恒流驱动装置，包括整流模块100、信号处理模块300和恒流模块400。

整流模块100，用于将外部电源的交流电转换为直流电。

信号处理模块300，与所述整流模块100连接，还适于与发光模块200连接，用于接收所述整流模块100的直流电信息和发光模块200的导通电压信息并向恒流模块400发送电流调整信号；所述整流模块100还适于与所述发光模块200相连。

恒流模块400，与所述信号处理模块300连接，还适于与所述发光模块200连接，用于根据所述调整信号调整所述发光模块200的电流。

该恒流驱动装置中，信号处理模块300通过分析发光模块200的导通电压信息和整流模块100的直流电信息，向恒流模块400发送电流调整信号，所述电流调整信号包括电流PWM脉宽占空比调整信号和电流幅值调整信号。恒流模块400根据电流调整信号调整发光模块200的电流，发光模块200的电流包括电流幅值和电流占空比，即恒流模块400根据所述电流幅值调整信号调整所述电流幅值，根据所述电流PWM脉宽占空比调整信号调整所述电流占空比。实现在不同的电网电压输入下，恒流驱动装置输入功率保持不变。

进一步地，请参阅图2及图3，作为一种具体实施方式，恒流驱动装置包括整流模块100、发光模块200、信号处理模块300、恒流模块400。

整流模块100，用于将外部电源的交流电转换为直流电，同时保留所述交流电波形幅值信息。整流模块100具体包括整流桥DB1。整流桥DB1的输入端与交流电网L线连接，整流桥DB1的输出端与整流模块100的输出端连接，整流桥DB1的接地端接地。本实施例中，整流桥DB1包括多个二极管。优选的，整流桥DB1中二极管个数为4个，排列方式为环绕排列，二极管1的负极与二极管2的正极连接，为整流桥DB1的输入端；二极管2的负极与二极管3的负极连接，为整流桥DB1的输出端；二极管3的正极与二极管4的负极连接，为整流桥DB1的接地端；二极管4的正极与二极管1的正极连接，为整流桥DB1的输入端。

可选的，整流模块100还包括保护电阻FR1。保护电阻FR1，一端连接交流电网L线，另一端连接所述整流桥DB1的输入端，用于防止交流电网输入交流电流时对整个电路冲击，损坏电路，即过电压、过电流保护作用。

可选的，所述发光模块200与信号处理模块300连接，将导通电压信息发送给信号处理模块300。发光模块200还适于与恒流模块400连接，发光模块200将电流信息输入给恒流模块400。其中，发光模块200可以是各种发光器件，例如可串联连接也可并联连接的LED灯串等，但本实施例对发光模块200的器件不做限定。

可选的，信号处理模块300为集成电路，用于在检测到所述直流电信息和发光模块200的导通电压信息，自适应向恒流模块400发送电流调整信号，其中，所述电流调整信号包括电流PWM脉宽占空比调整信号和电流幅值调整信号。本领域技术人员应理解，PWM脉宽占空比就是一个脉冲周期内高电平占整个周期的比例，它关系到整个发光模块200输入电流的大小。

具体的，信号处理模块300可以包括信号检测单元301和控制单元302。

信号检测单元301，用于接收整流模块100发送的所述经过整流处理的直流电信息和发光模块200发送的所述导通电压信息。

控制单元302，用于向恒流模块400发送电流调整信号，所述电流调整信号包括电流PWM脉宽占空比调整信号和电流幅值调整信号。恒流模块400具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端接收所述电流幅值调整信号，所述第二输入端接收所述电流PWM脉宽占空比调整信号。

在具体应用中，信号处理模块300可以是中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

可选的，恒流模块400与发光模块200连接，接收发光模块200的电流，还适于与信号处理模块300连接，接收所述电流PWM脉宽占空比调整信号和所述电流幅值调整信号，并根据调整信号调整发光模块200发送的所述电流。所述发光模块200电流包括电流幅值和电流占空比。

进一步地，恒流模块400可以包括幅值调整单元401和占空比调整单元402。

幅值调整单元401，输入端与恒流模块400的第一输入端连接，输出端适于与发光模块200连接，根据所述电流幅值调整信号调整发光模块200的电流。

占空比调整单元402，输入端与所述恒流模块400的第二输入端连接，输出端适于与所述发光模块200连接，根据所述电流PWM脉宽占空比调整信号调整所述发光模块200的电流。

可选的，所述幅值调整单元401可以包括：幅值调整电路，输入端与幅值调整单元401的输入端连接。所述幅值调整电路为集成电路，可以是专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)。所述占空比调整单元402包括功率管Q2。功率管Q2的栅极与占空比调整单元402的输入端连接，功率管Q2的漏极与所述发光模块连接，功率管Q2的源极接地。

恒流模块400还包括运算放大器、开关管Q1和采样电阻R1。运算放大器的正输入端与幅值调整电路输出端连接，运算放大器的输出端与所述功率管Q2漏极连接，运算放大器的负输入端与开关管Q1的源极和采样电阻R1一端的公共端连接。开关管Q1的漏极适于与所述发光模块200连接，开关管Q1栅极与所述运算放大器的输出端和所述功率管Q2漏极公共端连接。采样电阻R1，一端分别与所述开关管Q1的源极和所述运算放大器的负输入端连接，另一端接地；所述开关管Q1的源极和所述运算放大器的负输入端通过所述采样电阻R1接地。

具体的，本实施例中恒流模块400可以包括一个幅值调整电路、一个运算放大器、开关管Q1和功率管Q2，采样电阻R1。信号处理模块300输出电流幅值调整信号进入恒流模块400的第一输入端，即进入所述幅值调整电路输入端，所述幅值调整电路调整所述电流幅值调整信号，所述电流幅值调整信号根据交流电网的交流电波形变化而变化，即当交流电网的电压幅值变大时，所述电流幅值调整信号变小；当交流电网的电压幅值变小时，所述电流幅值调整信号变大。所述幅值调整电路将所述电流幅值调整信号输入所述运算放大器的正输入端，运算放大器的输出端连接开关管Q1的栅极，开关管Q1的漏极接发光模块200的输出端，将发光组件200的电流幅值进行调整，以满足恒定的输入功率；运算放大器的负输入端连接开关管Q1的源极，采样电阻R1的一端连接开关管Q1的源极，电流采样电阻R1的另一端接系统地。

信号处理模块300输出电流PWM脉宽占空比调整信号进入恒流模块400的第二输入端，即功率管Q2的栅极，功率管Q2根据所述电流PWM脉宽占空比调整信号调整发光模块200的电流占空比，使所述电流占空比随着交流电波形变化而变化，以满足恒定的输入功率。即当交流电网的电压变大时，所述电流PWM脉宽占空比调整信号变大，所述电流占空比变小；当交流电网的电压变小时，所述电流PWM脉宽占空比调整信号变小，所述电流占空比变大；功率管Q2的漏极接场开关管Q1的栅极，功率管Q2的源极接地。

应当理解，本实用新型不限于单个系统应用，当多个系统进行组合应用。本实用新型实施例系统中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

进一步地，在一个实施例中，所述恒流驱动装置的工作过程为：

S401，整流模块100将交流电网输入的交流电转换为直流电，并将所述直流电输出给发光模块200，将所述直流电信息发送所述信号处理模块300。

交流电经过保护电阻FR1，保护电阻对交流电进行缓冲，防止由于交流电过大损坏电路，交流电经保护电阻FR1进入整流桥DB1输入端，整流桥DB1将所述交流电转换为直流电，并输出所述发光模块200，将所述直流电信息发送所述信号处理模块300。所述整流模块100将交流电转换为直流电时保留所述交流电变换的波形幅值，所述直流电信息包括所述交流电变换的波形幅值。

S402，所述发光模块200将导通电压信息发送所述信号处理模块300，所述发光模块200将电流发送所述恒流模块400。

所述导通电压信息为所述发光模块200的输入功率的电压信息，所述电流为流经发光模块200直流电的电流。所述发光模块200可以是任意发光器件，优选的，本实施例发光模块200提供了一种LED灯串，本实施例对所述LED灯串的LED灯个数和排列方式不做限定。

S403，所述信号处理模块300根据所述直流电信息和所述发光模块200的导通电压信息，向所述恒流模块400发送电流调整信号。

所述电流调整信号包括电流PWM脉宽占空比调整信号和电流幅值调整信号。

S404，所述恒流模块400根据所述电流调整信号调整发光模块200的电流，并将调整后的电流发送所述发光模块200。

所述信号处理模块300将所述电流幅值调整信号发送所述恒流模块400第一输入端，将所述电流PWM脉宽占空比调整信号发送恒流模块400第二输入端。进一步地，所述恒流模块400包括幅值调整单元401，用于根据电流幅值调整信号调整所述发光模块200的电流；占空比调整单元402，用于根据所述电流调整信号调整所述发光模块200的电流。所述发光模块200的电流包括所述电流幅值和所述电流占空比。

具体的，所述幅值调整单元401根据所述电流幅值调整信号调整所述电流幅值；所述占空比调整单元402根据所述电流PWM脉宽占空比调整信号调整所述电流占空比。

其中，所述占空比调整单元401根据所述电流幅值调整信号调整所述电流幅值具体为：

恒流驱动装置在外部电源输入不同的电压下，整流模块100将交流电转换为直流电，并保存交流电变化波形的幅值，信号处理模块300采集整流模块100的直流电信息。当直流电高于发光模块200需求电压时，信号处理模块300经过内部运算输出一个电流幅值调整信号Vref，所述电流幅值调整信号Vref为一模拟量。Vref按一定比例值跟随交流电的变化而变化，即当交流电网的电压幅值变大时，所述电流幅值调整信号变小，所述电流幅值变小；当交流电网的电压幅值变小时，所述电流幅值调整信号变大，所述电流幅值变大。

例如，恒流驱动装置在不同电压U1、U2、U3输入下，且U1<U2<U3；电流幅值调整信号Vref值依次为Vref1、Vref2、Vref3，其中Vref1>Vref2>Vref3。电流幅值调整信号Vref进入恒流模块400的幅值调整单元401，幅值调整单元401通过电流幅值调整信号Vref调整发光模块200输入的电流幅值，使电流幅值跟随直流电信息的变化而变化，保证了输出电流的波形与整流后的电网电压波形在形状上基本保持一致。如图5所示，当交流电网的电压幅值变大时，所述电流幅值调整信号变小，所述电流幅值变小；当交流电网的电压幅值变小时，所述电流幅值调整信号变大，所述电流幅值变大。

具体的，一个交流电网电压工作周期内，输入交流电压的峰值为固定值，当交流电压从0V上升到发光模块200的导通电压，恒流驱动装置开始输出电流，电网电压继续上升到最大值的过程中，输出电流也同步上升到峰值电流，此时恒流驱动装置工作电流波形如图5示。恒流驱动装置的输入功率系统可以理解成在发光模块200工作过程中，输入电压的平均电压值和输入电流的乘积，即P_in＝U_平均电压*I_平均电流。对如图5所示电流波形在t1到t2的时间上进行积分，可得到平均电压和平均电流即恒流驱动装置的输入功率为

参见图3，为本实用新型实施例提供的一种恒流驱动装置的电路结构示意图，恒流驱动装置的输出电流也是恒流驱动装置的输入电流，输入电流在波形中不同斜率的位置的电流值为I_A，恒流驱动装置输入的电网电压为V_in，公式中的ω为固定常量2π。工作状态下，恒流驱动装置在不同的输入电压下，输入电流的I_A为不同值。通过恒流模块400适当的设置，在不同的输入电压下，V_in*I_A为一常数，此时装置在不同的输入电压下，输入功率P_IN为恒定值。

所述占空比调整单元402根据所述电流PWM脉宽占空比调整信号调整所述电流占空比具体为：

恒流驱动装置在外部电源输入不同的电压下，整流模块100将交流电转换为直流电，并保存交流电变化波形的幅值，信号处理模块300采集整流模块100的直流电信息。信号处理模块300输出一路电流PWM脉宽占空比调整信号，此电流PWM脉宽占空比调整信号跟随输入直流电信息的变化而变化，此时装置工作电流波形如图6示。信号处理模块300输出电流PWM脉宽占空比调整信号到恒流模块400，此电流PWM脉宽占空比调整信号进入占空比调整单元402的开关管Q2的栅极，即恒流模块400第二输入端，如图6所示占空比波形，当交流电网的电压较大时，所述电流PWM脉宽占空比调整信号变大，所述电流占空比D变小；当交流电网的电压较小时，所述电流PWM脉宽占空比调整信号较小，所述电流占空比D变大。例如，在三个不同的电压输入范围U1、U2、U3下，恒流驱动装置的发光模块200的工作电流的占空比大小依次为D1、D2、D3，其中U1<U2<U3，同时D1>D2>D3。

具体的，恒流驱动装置的输入功率可以理解成在发光模块200的工作过程中，输入电压的平均电压值和输入电流的乘积，即P_in＝U_平均电压*I_平均电流。对如图6所示电流波形，对在t1到t2的时间上进行积分，可得到恒流驱动装置的输入平均电压恒流驱动装置的输出电流也是恒流驱动装置的输入电流，恒流驱动装置输入的平均电流为恒流驱动装置工作的峰值电流和恒流驱动装置输入电流的占空比D乘积，即I_平均电流＝I_max*D，则恒流驱动装置的输入功率计算如下其中，I_max为固定值，恒流驱动装置输入交流电压V_in，ω为固定常量2π，D为变量值。通过恒流模块400电路适当调整，可使V_in*D为一常数，此时恒流驱动装置在不同的输入电压下，输入功率P_in为恒定值。

进一步的，当恒流驱动装置在工作状态下，所述发光模块200的电流幅值变化和电流占空比变化跟随输入交流电压幅值的变化而同步发生变化。例如，在三个不同的电压输入范围U1、U2、U3下，恒流驱动装置每个工作电压下某一时刻的电流大小依次为I1、I2、I3，发光模块200工作电流的占空比大小依次为D1、D2、D3。其中U1<U2<U3，同时D1>D2>D3，I1>I2>I3，此时恒流驱动装置工作电流波形如图7示。恒流驱动装置输入功率为P_in＝U_平均电压*I_平均电流，对在t1到t2的时间上进行积分，可得到恒流驱动装置的输入平均电压恒流驱动装置输入的平均电流为即恒流驱动装置的输入功率为由恒流驱动装置的输入功率P_IN可知，通过适当的调整，V_in*I_A*D为一常数，此时恒流驱动装置在不同的输入电压下，输入功率P_IN为恒定值。

本实用新型提供了一种恒流驱动装置，与现有技术相比，所述恒流驱动装置的信号处理模块300通过分析发光模块200的导通电压信息和所述整流模块100的直流电信息，向所述恒流模块400发送电流调整信号；恒流模块400根据电流调整信号调整所述发光模块200发送的电流，实现在不同的电网电压输入下，电源输入功率保持不变。

实施例二

本实施例提供了一种灯具，包括发光模块和如实施例一中所述的任一恒流驱动装置，且具有上述恒流驱动装置所具有的有益效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种恒流驱动装置，其特征在于，包括：

整流模块，用于将外部电源的交流电转换为直流电；

信号处理模块，与所述整流模块连接，还适于与发光模块连接，用于接收所述整流模块的直流电信息和发光模块的导通电压信息并向恒流模块发送电流调整信号；所述整流模块还适于与所述发光模块相连；

恒流模块，与所述信号处理模块连接，还适于与所述发光模块连接，用于根据所述调整信号调整所述发光模块的电流。

2.如权利要求1所述的恒流驱动装置，其特征在于，所述整流模块包括：

整流桥DB1，输入端与交流电网L线连接，输出端与所述整流模块的输出端连接，接地端接地。

3.如权利要求2所述的恒流驱动装置，其特征在于，所述整流模块还包括：

保护电阻FR1，一端连接交流电网L线，另一端连接所述整流桥DB1的输入端；所述整流桥DB1输入端通过所述保护电阻FR1与所述交流电网L线连接。

4.如权利要求1所述的恒流驱动装置，其特征在于，所述信号处理模块为集成电路。

5.如权利要求1所述的恒流驱动装置，其特征在于，所述电流调整信号包括电流PWM脉宽占空比调整信号和电流幅值调整信号；所述恒流模块具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端接收所述电流幅值调整信号，所述第二输入端接收所述电流PWM脉宽占空比调整信号；

所述恒流模块包括：

幅值调整单元，输入端与所述恒流模块的第一输入端连接，输出端适于与所述发光模块电连接，根据所述电流幅值调整信号调整所述发光模块的电流；

占空比调整单元，输入端与所述恒流模块的第二输入端连接，输出端适于与所述发光模块连接，根据所述电流PWM脉宽占空比调整信号调整所述发光模块的电流。

6.如权利要求5所述的恒流驱动装置，其特征在于，所述占空比调整单元包括：功率管Q2，栅极与所述占空比调整单元的输入端连接，漏极适于与所述发光模块连接，源极接地。

7.如权利要求6所述的恒流驱动装置，其特征在于，所述恒流模块还包括：

运算放大器，正输入端与所述幅值调整单元输出端连接，输出端适于与所述发光模块电连接。

8.如权利要求7所述的恒流驱动装置，其特征在于，所述恒流模块还包括：

开关管Q1，栅极与所述运算放大器输出端和所述功率管Q2的漏极公共端连接，漏极与所述发光模块连接。

9.如权利要求8所述的恒流驱动装置，其特征在于，所述恒流模块还包括：

采样电阻R1，一端与所述开关管Q1的源极和所述运算放大器的负输入端的公共端连接，另一端接地；所述开关管Q1的源极和所述运算放大器的负输入端通过所述采样电阻R1接地。

10.一种灯具，其特征在于，包括发光模块和如权利要求1至9中任一项所述的恒流驱动装置。