CN221081170U - 一种圈数可变的宽电压恒流电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种圈数可变的宽电压恒流电源，一种圈数可变的宽电压恒流电源，通过设置电流检测模块，能够根据实际的负载，判断PFC模块输出的电流的大小，并根据电流的实际大小，调整变压器中的初级线圈的圈数，进而调整变压器的增益，在电流上升的时候，对应增大变压器的初级线圈的数量，使变压器输出的电压和电流同步上升，实现恒流电源的电压变化范围的调整，相比进通过调整电信号的占空比进行调节电压，能够增大电压的变化幅度，提高恒流电源的适用范围。

Description

一种圈数可变的宽电压恒流电源

技术领域

本实用新型涉及直流电源技术领域，具体涉及一种圈数可变的宽电压恒流电源。

背景技术

恒流源是指在功率范围内，对外输出的电流基本是恒定的。恒流源的最显著特点是输出恒定电流。与一般电源不同，恒流源能够在负载阻值变化时自动调节输出电压以维持恒定的电流输出。但是现有技术中，恒流源根据负载的情况调整输出电压以维持电流的稳定，其工作范围都是有一定的限制的，并不能够一直维持稳定的电流输出。

中国实用新型专利提出一种宽电压范围可调光LED恒流源驱动器(申请号为CN200920234663.4)，该驱动器的结构包括：电压识别电路、光线补偿电路、MCU控制电路、温度补偿电路和可调光恒流源电路，其中：电压识别电路、光线补偿电路和温度补偿电路的输出端均连接MCU控制电路的输入端，MCU控制电路的PWM输出端连接可调光恒流源电路的输入端，电压识别电路和可调光恒流源电路均接入直流或交流输入电压，光线补偿电路连接光敏器件，温度补偿电路连接热敏电阻，可调光恒流源电路的输出端连接LED光源。

但是在该申请所公布的实施例中，仅通过MCU输出的PWM信号的占空比，实现电压的调节，其调节范围受到MCU芯片的限制，不能够满足在较多的LED同时工作的情况下，大范围电压变化的情景。

实用新型内容

本实用新型的目的在于公开了一种圈数可变的宽电压恒流电源，解决了现有的恒流源驱动器存在的电压变化范围受到MCU芯片的限制，调节范围受限的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种圈数可变的宽电压恒流电源，包括：可与市电相连进行滤波的滤波器模块、将交流电转化为直流电的整流模块、用于调整电路中的功率因素的PFC升压模块、LLC谐振模块、变压器模块、负载模块以及用于检测所述PFC升压模块的输出电流并调整变压器模块的线圈匝数的电流检测模块；

所述滤波器模块的输入端与市电相连；

所述滤波器模块的输出端与整流模块的输入端相连；

所述整流模块的输出端与PFC升压模块的输入端相连；

所述PFC升压模块的第一输出端与LLC谐振模块的输入端相连；

所述LLC谐振模块的输出端与变压器模块的输入端相连；

所述变压器模块的输出端与负载模块相连；

所述电流检测模块的输出端与变压器模块的输入端相连。

可选的，所述电流检测模块包括：第一互感线圈、继电器、第一极性电容、第二极性电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管、第一三极管以及稳压二极管；

所述第一互感线圈的第一端与所述PFC升压模块的第一输出端相连；

所述第一互感线圈的第二端与所述LLC谐振模块的输入端相连；

所述第一互感线圈的第三端与第二二极管的阳极相连；所述第一互感线圈的第四端与第一三极管的发射极相连；

所述第二二极管的阳极经过第三电阻后与第一三极管的发射极相连；第二二极管的阴极经过第二电阻后与稳压二极管的阴极相连；第二二极管的阴极与第二极性电容的正极相连，第二极性电容的阴极与第一三极管的发射极相连；第一三极管的发射极还经过第一电阻后与第一三极管的基极相连；第一三极管的基极与稳压二极管的阳极相连；

第一三极管的集电极与第一极性电容的正极相连；第一三极管的集电极与第一二极管的阳极相连，第一三极管的集电极还与继电器的第一控制端相连；

所述第一极性电容的正极、第一二极管的阴极以及继电器的第二控制端均与电源电压端相连；

所述继电器的第一受控端和继电器的第二受控端均与变压器模块相连。

可选的，所述变压器模块包括：初级线圈、次级线圈、第二电感、第三极性电容、第四极性电容、第五极性电容、第六极性电容、第四电阻、第五电阻、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第九二极管以及第十二极管；

所述初级线圈的第一端经过第二电感后与LLC谐振模块的输出端相连；

所述初级线圈的第二端与LLC谐振模块的输出端相连；

所述继电器的第一受控端与初级线圈的第二端相连，所述继电器的第二受控端初级线圈的第三端相连；所述初级线圈的第二端还与第五极性电容的正极相连，第五极性电容的负极接地；

所述次级线圈的第一端与第三极性电容的正极相连，第三极性电容的负极经过第四电阻后与第六极性电容的负极相连；所述次级线圈的第一端还分别与第三二极管的阳极、第四二极管的阳极、第五二极管的阳极以及第六二极管的阳极相连；

所述次级线圈的第二端与第四极性电容的正极相连，第四极性电容的负极经过第五电阻后与第六极性电容的负极相连；所述次级线圈的第二端还分别与第七二极管的阳极、第八二极管的阳极、第九二极管的阳极以及第十二极管的阳极相连；

所述第三二极管的阴极、第四二极管的阴极、第五二极管的阴极、第六二极管的阴极、第七二极管的阴极、第八二极管的阴极、第九二极管的阴极以及第十二极管的阴极均与负载模块相连；

所述次级线圈的第三端与第六极性电容的负极相连，第六极性电容的正极接地。

可选的，所述负载模块包括：第七极性电容、第八极性电容、第九极性电容、第十极性电容、第十一极性电容、第十二极性电容、第十三极性电容、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第三电感以及LED单元；

所述第七极性电容的正极和第八极性电容的正极均与第三二极管的阴极相连，所述第七极性电容的负极和第八极性电容的负极均与第六极性电容的负极相连；

所述第八极性电容的正极还经过第六电阻后与第八极性电容的负极相连；

所述第八极性电容的正极经过第三电感后与第九极性电容的正极相连；

所述第八极性电容的负极分别经过第七电阻或第八电阻或第九电阻后与第九极性电容的负极相连；

所述第九极性电容的正极分别与第十极性电容的正极、第十一极性电容的正极以及第十二极性电容的正极相连；

所述第九极性电容的负极、第十极性电容的负极、第十一极性电容的负极以及第十二极性电容的负极均与第十三极性电容的正极相连，所述第十三极性电容的负极接地，所述第十三极性电容的正极接地；

所述第九极性电容的正极还经过第十电阻后与第九极性电容的负极相连，所述第九极性电容的正极还经过第十一电阻后与LED单元的阳极相连，所述LED单元的阴极接地。

可选的，还包括5V待机模块，所述5V待机模块的输入端与PFC升压模块的第二输出端相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型提供一种圈数可变的宽电压恒流电源，通过设置电流检测模块，能够根据实际的负载，判断PFC模块输出的电流的大小，并根据电流的实际大小，调整变压器中的初级线圈的圈数，进而调整变压器的增益，在电流上升的时候，对应增大变压器的初级线圈的数量，使变压器输出的电压和电流同步上升，实现恒流电源的电压变化范围的调整，相比进通过调整电信号的占空比进行调节电压，能够增大电压的变化幅度，提高恒流电源的适用范围。

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是本实用新型一种圈数可变的宽电压恒流电源的整体电路原理图；

图2是电流检测模块、变压器模块、LLC谐振模块和负载模块的电路原理图；

图中，1、滤波器模块；2、整流模块；3、PFC升压模块；4、LLC谐振模块；5、变压器模块；6、电流检测模块；7、5V待机模块；8、负载模块。

具体实施方式

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

如图1-2所示的一种圈数可变的宽电压恒流电源，包括：可与市电相连进行滤波的滤波器模块1、将交流电转化为直流电的整流模块2、用于调整电路中的功率因素的PFC升压模块3、LLC谐振模块4、变压器模块5、负载模块8以及用于检测所述PFC升压模块的输出电流并调整变压器模块的线圈匝数的电流检测模块6；所述滤波器模块1的输入端与市电相连；所述滤波器模块1的输出端与整流模块2的输入端相连；所述整流模块2的输出端与PFC升压模块3的输入端相连；所述PFC升压模块3的第一输出端与LLC谐振模块4的输入端相连；所述LLC谐振模块4的输出端与变压器模块5的输入端相连；所述变压器模块5的输出端与负载模块8相连，所述电流检测模块6的输出端与变压器模块5的输入端相连。

具体来说，由于恒流电源的工作原理是无论负载模块8如何变化，都需要位置一定的电流输出，那么就可以得知，在负载增大的情况下，需要对应地增大负载两端的电压，以维持电流的稳定。在现有的恒流源的工作原理中，通常采用LLC谐振电路作为恒流源，那么LLC谐振电路中的变压器的增益就限制了恒流源的实际的工作范围，因此在本申请中，设计了一种能够根据实际的电流大小，通过继电器控制变压器的线圈数量的技术方案，在电流较小的情况下，初级线圈的线圈数量较多，在电流上升的情况下，电流检测模块检测到电流超过阈值，则控制继电器连接、继电器将部分初级线圈短路，在初级线圈两端的输入电压不变的情况下，变压器的输出电压跟随输出电流升高，也就是变压器的增益变大，相比不能变化的恒流电源，本申请的设备具备更大的电压调整范围，能够携带更多的负载。

进一步的，所述电流检测模块包括：第一互感线圈L1、继电器K1、第一极性电容C1、第二极性电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一二极管D1、第二二极管D2、第一三极管Q1以及稳压二极管ZD1；所述第一互感线圈L1的第一端与所述PFC升压模块的第一输出端相连；所述第一互感线圈L1的第二端与所述LLC谐振模块的输入端相连；所述第一互感线圈L1的第三端与第二二极管D2的阳极相连；所述第一互感线圈L1的第四端与第一三极管Q1的发射极相连；所述第二二极管D2的阳极经过第三电阻R3后与第一三极管Q1的发射极相连；第二二极管D2的阴极经过第二电阻R2后与稳压二极管ZD1的阴极相连；第二二极管D2的阴极与第二极性电容C2的正极相连，第二极性电容C2的阴极与第一三极管Q1的发射极相连；第一三极管Q1的发射极还经过第一电阻R1后与第一三极管Q1的基极相连；第一三极管Q1的基极与稳压二极管ZD1的阳极相连；第一三极管Q1的集电极与第一极性电容C1的正极相连；第一三极管Q1的集电极与第一二极管D1的阳极相连，第一三极管Q1的集电极还与继电器K1的第一控制端相连；所述第一极性电容C1的正极、第一二极管D1的阴极以及继电器K1的第二控制端均与电源电压端相连；所述继电器K1的第一受控端和继电器K1的第二受控端均与变压器模块相连。

具体来说，如图2所示，在本申请中，第一互感线圈L1包含两部分，分别是位于PFC升压模块上的L1A，以及位于电流检测模块上的L1 B，在输出电流变大的情况下，通过L1A线圈中的电流变大，则L1 B两端的感应电压也会随之变大，感应电压经过第二二极管D2以及第二极性电容C2的滤波整流作用之后，击穿稳压二极管ZD1，稳压二极管ZD1的阳极输出高电平，第一三极管Q1导通，进而使继电器K1的两个控制端导通，继电器K1内部的开关闭合，实现两个受控端的相互连接，两个受控端分别与下面的变压器中的部分初级线圈相互连接的，这样，变压器L3中的部分线圈就会被继电器K1中的导线所短路，相当于变压器L3中的初级线圈的数量减少，在输入电压不变的情况下，初级线圈数量降低，则输出电压就会相应地升高，也就实现了恒流电源的电压的调节。

进一步的，所述变压器模块包括：初级线圈、次级线圈、第二电感L2、第三极性电容C3、第四极性电容C4、第五极性电容C5、第六极性电容C6、第四电阻R4、第五电阻R5、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第九二极管D9以及第十二极管D10；所述初级线圈的第一端经过第二电感L2后与LLC谐振模块的输出端相连；所述初级线圈的第二端与LLC谐振模块的输出端相连；所述继电器K1的第一受控端与初级线圈的第二端相连，所述继电器K1的第二受控端初级线圈的第三端相连；所述初级线圈的第二端还与第五极性电容C5的正极相连，第五极性电容C5的负极接地；所述次级线圈的第一端与第三极性电容C3的正极相连，第三极性电容C3的负极经过第四电阻R4后与第六极性电容C6的负极相连；所述次级线圈的第一端还分别与第三二极管D3的阳极、第四二极管D4的阳极、第五二极管D5的阳极以及第六二极管D6的阳极相连；所述次级线圈的第二端与第四极性电容C4的正极相连，第四极性电容C4的负极经过第五电阻R5后与第六极性电容C6的负极相连；所述次级线圈的第二端还分别与第七二极管D7的阳极、第八二极管D8的阳极、第九二极管D9的阳极以及第十二极管D10的阳极相连；所述第三二极管D3的阴极、第四二极管D4的阴极、第五二极管D5的阴极、第六二极管D6的阴极、第七二极管D7的阴极、第八二极管D8的阴极、第九二极管D9的阴极以及第十二极管D10的阴极均与负载相连；所述次级线圈的第三端与第六极性电容C6的负极相连，第六极性电容C6的正极接地。

具体来说，如图2所示，初级线圈的第一端、初级线圈的第二端分别与LLC谐振电路的输出端相连，用于接收LLC电路产生的震荡电信号，而初级线圈的第三端位于初级线圈的中间部位，在本申请中，初级线圈的第二端以及第三端分别与电流检测模块相连，也就是与继电器K1的受控端相连，那么在继电器K1闭合的情况下，继电器K1能够将初级线圈中的第二端与第三端之间的线圈短路，实现线圈数量的减少。为了保证变压器输出的电流为直流电，还在变压器模块的输出端设置了用于调节电流波形的二极管，为了提高二极管的负载能力，将若干二极管相互并联，避免过大的电流烧毁二极管。

进一步的，所述负载模块8包括：第七极性电容C7、第八极性电容C8、第九极性电容C9、第十极性电容C10、第十一极性电容C11、第十二极性电容C12、第十三极性电容C13、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第三电感L3以及LED单元；所述第七极性电容C7的正极和第八极性电容C8的正极均与第三二极管D3的阴极相连，所述第七极性电容C7的负极和第八极性电容C8的负极均与第六极性电容C6的负极相连；所述第八极性电容C8的正极还经过第六电阻R6后与第八极性电容C8的负极相连；所述第八极性电容C8的正极经过第三电感L3后与第九极性电容C9的正极相连；所述第八极性电容C8的负极分别经过第七电阻R7或第八电阻R8或第九电阻R9后与第九极性电容C0的负极相连；所述第九极性电容C9的正极分别与第十极性电容C10的正极、第十一极性电容C11的正极以及第十二极性电容C12的正极相连；所述第九极性电容C9的负极、第十极性电容C10的负极、第十一极性电容C11的负极以及第十二极性电容C12的负极均与第十三极性电容C13的正极相连，所述第十三极性电容C13的负极接地，所述第十三极性电容C13的正极接地；所述第九极性电容C9的正极还经过第十电阻R10后与第九极性电容C9的负极相连，所述第九极性电容C9的正极还经过第十一电阻R11后与LED单元的阳极相连，所述LED单元的阴极接地。

具体来说，在本申请中，LED单元能够替换为任意的负载设备。负载模块8中的电容和电阻，主要是用于给负载提供滤波和限流作用。

进一步的，还包括5V待机模块，所述5V待机模块的输入端与PFC升压模块的第二输出端相连，具体来说5V待机模块用于生成5V待机电压。

综上所述，本申请提出一种能够根据自动根据电流的输出，自动调整变压器中介入的线圈数量的恒流源电源，通过。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。

Claims (5)

1.一种圈数可变的宽电压恒流电源，其特征在于，包括：可与市电相连进行滤波的滤波器模块、将交流电转化为直流电的整流模块、用于调整电路中的功率因素的PFC升压模块、LLC谐振模块、变压器模块、负载模块以及用于检测所述PFC升压模块的输出电流并调整变压器模块的线圈匝数的电流检测模块；

所述滤波器模块的输入端与市电相连；

所述滤波器模块的输出端与整流模块的输入端相连；

所述整流模块的输出端与PFC升压模块的输入端相连；

所述PFC升压模块的第一输出端与LLC谐振模块的输入端相连；

所述LLC谐振模块的输出端与变压器模块的输入端相连；

所述变压器模块的输出端与负载模块相连；

所述电流检测模块的输出端与变压器模块的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的一种圈数可变的宽电压恒流电源，其特征在于，所述电流检测模块包括：第一互感线圈、继电器、第一极性电容、第二极性电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管、第一三极管以及稳压二极管；

所述第一互感线圈的第一端与所述PFC升压模块的第一输出端相连；

所述第一互感线圈的第二端与所述LLC谐振模块的输入端相连；

所述第一互感线圈的第三端与第二二极管的阳极相连；所述第一互感线圈的第四端与第一三极管的发射极相连；

所述第二二极管的阳极经过第三电阻后与第一三极管的发射极相连；第二二极管的阴极经过第二电阻后与稳压二极管的阴极相连；第二二极管的阴极与第二极性电容的正极相连，第二极性电容的阴极与第一三极管的发射极相连；第一三极管的发射极还经过第一电阻后与第一三极管的基极相连；第一三极管的基极与稳压二极管的阳极相连；

第一三极管的集电极与第一极性电容的正极相连；第一三极管的集电极与第一二极管的阳极相连，第一三极管的集电极还与继电器的第一控制端相连；

所述第一极性电容的正极、第一二极管的阴极以及继电器的第二控制端均与电源电压端相连；

所述继电器的第一受控端和继电器的第二受控端均与变压器模块相连。

3.根据权利要求2所述的一种圈数可变的宽电压恒流电源，其特征在于，所述变压器模块包括：初级线圈、次级线圈、第二电感、第三极性电容、第四极性电容、第五极性电容、第六极性电容、第四电阻、第五电阻、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第九二极管以及第十二极管；

所述初级线圈的第一端经过第二电感后与LLC谐振模块的输出端相连；

所述初级线圈的第二端与LLC谐振模块的输出端相连；

所述继电器的第一受控端与初级线圈的第二端相连，所述继电器的第二受控端初级线圈的第三端相连；所述初级线圈的第二端还与第五极性电容的正极相连，第五极性电容的负极接地；

所述次级线圈的第一端与第三极性电容的正极相连，第三极性电容的负极经过第四电阻后与第六极性电容的负极相连；所述次级线圈的第一端还分别与第三二极管的阳极、第四二极管的阳极、第五二极管的阳极以及第六二极管的阳极相连；

所述次级线圈的第二端与第四极性电容的正极相连，第四极性电容的负极经过第五电阻后与第六极性电容的负极相连；所述次级线圈的第二端还分别与第七二极管的阳极、第八二极管的阳极、第九二极管的阳极以及第十二极管的阳极相连；

所述第三二极管的阴极、第四二极管的阴极、第五二极管的阴极、第六二极管的阴极、第七二极管的阴极、第八二极管的阴极、第九二极管的阴极以及第十二极管的阴极均与负载模块相连；

所述次级线圈的第三端与第六极性电容的负极相连，第六极性电容的正极接地。

4.根据权利要求3所述的一种圈数可变的宽电压恒流电源，其特征在于，所述负载模块包括：第七极性电容、第八极性电容、第九极性电容、第十极性电容、第十一极性电容、第十二极性电容、第十三极性电容、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第三电感以及LED单元；

所述第七极性电容的正极和第八极性电容的正极均与第三二极管的阴极相连，所述第七极性电容的负极和第八极性电容的负极均与第六极性电容的负极相连；

所述第八极性电容的正极还经过第六电阻后与第八极性电容的负极相连；

所述第八极性电容的正极经过第三电感后与第九极性电容的正极相连；

所述第八极性电容的负极分别经过第七电阻或第八电阻或第九电阻后与第九极性电容的负极相连；

所述第九极性电容的正极分别与第十极性电容的正极、第十一极性电容的正极以及第十二极性电容的正极相连；

所述第九极性电容的负极、第十极性电容的负极、第十一极性电容的负极以及第十二极性电容的负极均与第十三极性电容的正极相连，所述第十三极性电容的负极接地，所述第十三极性电容的正极接地；

所述第九极性电容的正极还经过第十电阻后与第九极性电容的负极相连，所述第九极性电容的正极还经过第十一电阻后与LED单元的阳极相连，所述LED单元的阴极接地。

5.根据权利要求1所述的一种圈数可变的宽电压恒流电源，其特征在于，还包括5V待机模块，所述5V待机模块的输入端与PFC升压模块的第二输出端相连。