LED户外广告屏并联使用供电装置的制作方法

led户外广告屏并联使用供电装置
技术领域
[0001]
本发明涉及电源装置，尤其涉及一种led户外广告屏并联使用供电装置。


背景技术：

[0002]
当前社会环境，各类户外led广告屏广泛应用于各种场景，与经济社会人们生活的方方面面息息相关。由于户外led广告屏基于led的发光特性制作而成，led三原色rgb的vf值是不一样的（红色led的vf值为2.8-3.2v，绿色/蓝色led的vf值为3.8-4.3v）。而现行通用的做法是单路输出，不考虑rgb三色led的vf值，直接用高电压去带动所有不同基色的led，这样就会造成高能耗不环保的问题，同时会大大缩短led的使用寿命；还有一种做法是使用两款不同输出电压的供电装置来针对不同基色的led分别供电，红色r这一路单独使用一个供电装置，绿色/蓝色gb这一路也单独使用一个供电装置，这样就会造成线路复杂，成本高，一致性差，生产复杂且不易维护。
[0003]
另外如果户外广告屏需要延伸尺寸增加灯珠，这时候需要的功率更大，则需要考虑供电源模块并联使用，如果电源装置没有电流自适应负载变化的功能，也会造成电源装置的电流可能超出额定电流损坏的风险。
[0004]
因此，业内亟需设计一种能通过两组不同电压（电流）输出的户外led供电装置，并且该方便相互并联使用。


技术实现要素：

[0005]
为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提出一种led户外广告屏并联使用供电装置。
[0006]
本发明采用的技术方案是设计一种led户外广告屏并联使用供电装置，其包括依次连接的交流输入端、pfc及pwm开关控制模块、变压器t、整流滤波模块、第一直流输出端，所述整流滤波模块输出端连接dc-dc模块，所述dc-dc模块输出端连接第二直流输出端，第一直流输出端和第二直流输出端与pfc及pwm开关控制模块之间设有反馈电路；所述pfc及pwm开关控制模块将交流变换为直流并受pwm控制通过变压器t将电能传输给整流滤波模块，根据反馈电路的反馈信号进行过流、恒流、恒压控制；所述整流滤波模块变换直流电幅值，向dc-dc模块供电、通过第一直流输出端向第一组led供电；所述dc-dc模块变换整流滤波模块送来的直流电的幅值，通过第二直流输出端向第二组led供电。
[0007]
所述反馈电路包括第一环路控制模块和第二环路控制模块，整流滤波模块与第一直流输出端之间连接电压检测器和第一电流检测器，电压检测器和第一电流检测器连接第一环路控制模块，第一环路控制模块通过第一光耦oc1连接pfc及pwm开关控制模块；所述dc-dc模块与第二直流输出端之间连接第二电流检测器，所述第一电流检测器和第二电流检测器连接第二环路控制模块，第二环路控制模块通过第二光耦oc2连接pfc及pwm开关控制模块；所述pfc及pwm开关控制模块接受第一光耦oc1和第二光耦oc2反馈的信号进行过流、恒流、恒压控制；所述第一环路控制模块根据第一直流输出端的电压和电流值触发第一
光耦oc1，第一光耦oc1在过流和过压时触发；所述第二环路控制模块根据第一直流输出端电流值和第二直流输出端电流值触发第二光耦oc2，第二光耦oc2在过流和第一第二直流输出端电流不均衡时触发。
[0008]
所述第二环路控制模块还连接并联信号连接端子，所述led户外广告屏并联使用供电装置通过并联信号连接端子与另一个led户外广告屏并联使用供电装置并联、并进行均流控制。
[0009]
所述第一环路控制模块包括第一运放ic1a、第二运放ic1b、工作电源vdd1、第一直流输出电压端vout+、第一电流检测器反馈端is-1，工作电源vdd1连接第一电阻r1和第四电阻r4的一端，第四电阻r4的另一端连接第一运放ic1a同相输入端、第十电阻r10和第三电容c3的一端，第十电阻r10的另一端连接第二运放ic1b同相输入端、第十一电阻r11和第六电容c6的一端，第一直流输出电压端vout+连接第五电阻r5的一端，第五电阻r5的另一端连接第一运放ic1a反相输入端、第六电阻r6的一端、第一电容c1和第二电容c2的一端，第二电容c2的另一端连接第三电阻r3的一端，第一电容c1和第三电阻r3的另一端连接第七电阻r7的一端和第一运放ic1a的输出端，第七电阻r7的另一端连接第一二极管d1的阴极，第一二极管d1的阳极连接第二电阻r2的一端、第二二极管d2的阴极和第一光耦oc1的阴极，第二电阻r2和第一电阻r1的另一端连接第一光耦oc1的阳极，第一电流检测器反馈端is-1连接第十二电阻r12的一端，第十二电阻r12的另一端连接第二运放ic2a反相输入端、第七电阻r7的一端、第四电容c4和第五电容c5的一端，第五电容c5的另一端连接第九电阻r9的一端，第四电容c4和第九电阻r9的另一端连接第八电阻r8的一端和第二运放ic2a的输出端，第八电阻r8的另一端连接第二二极管d2的阴极，第六电阻r6、第三电容c3、第六电容c6、第七电阻r7和第十一电阻r11的另一端接地。
[0010]
所述第二环路控制模块包括第一电流检测器反馈端is-1、第二电流检测器反馈端is-2、并联信号连接端子正vbus+、并联信号连接端子负vbus-，工作电源vdd1连接第十三电阻r13的一端，第十三电阻r13的另一端连接第二光耦oc2的阳极，第一电流检测器反馈端is-1连接第十四电阻r14的一端，第十四电阻r14的另一端连接第三运放ic2a的反向输入端和第十六电阻r16的一端，第二电流检测器反馈端is-2连接第十五电阻r15的一端，第十五电阻r15的另一端连接第四运放ic2b的反向输入端和第十七电阻r17的一端，第三运放ic2a和第四运放ic2b的同向输入端接地，第三运放ic2a和第四运放ic2b的输出端连接第十六电阻r16的另一端、第十七电阻r17的另一端、第八电容c8和第十九电阻r19的一端，第八电容c8的另一端接第八运放ic4b的反向输入端，第十九电阻r19的另一端连接第二十一电阻r21的一端和第五运放ic3a的同向输入端，并联信号连接端子负vbus-连接第二十一电阻r21的另一端、第三二极管的阴极、第二十五电阻r25和第二十电阻r20的一端，第二十电阻r20的另一端连接第十电容c10和第十八电阻r18的一端、第五运放ic3a的反向输入端，第十八电阻r18的另一端接地，第五运放ic3a的输出端连接第十电容c10的另一端和第三二极管的阳极，并联信号连接端子正vbus+连接第二十二电阻r22的一端，第二十二电阻r22的另一端连接第二十三电阻r23的一端和第六运放ic3b的同向输入端，第二十三电阻r23的另一端接地，第六运放ic3b的同反输入端连接第二十五电阻r25的另一端、第二十六电阻r26和第十一电容c11的一端，第十一电容c11的另一端连接第二十四电阻r24的一端，第六运放ic3b的输出端连接第二十四电阻r24和第二十六电阻r26的另一端、第十二电容c12的一端、第八运
放ic4b的同向输入端，第八运放ic4b的输出端连接第十二电容c12的另一端、第九电容c9的一端、稳压二极管zd1的阴极，第九电容c9的另一端连接第七运放ic4a的同向输入端，第七运放ic4a的输出端连接第一三极管q1的基极，第一三极管q1的集电极连接第二光耦oc2的阴极，第一三极管q1的发射极、第七运放ic4a的反向输入端和稳压二极管zd1的阳极接地。
[0011]
所述第一组led为绿/蓝led。
[0012]
所述dc-dc模块采用降压dc-dc模块，所述第二组led为红led。
[0013]
本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明根据led户外广告屏不同的基色灯提供智能供电模式，电压切换高效节能；另可根据广告屏灯珠的增加而进行多供电装置并联使用，本发明兼具电流自适应负载变化的功能，通过电流调节端子及电流检测控制模块进行均流对比控制，使各供电装置为广告屏进行平均电流供电，从而避免因各供电装置供电不平衡而引起的供电装置使用寿命缩短、广告屏工作不正常等状况。
附图说明
[0014]
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：图1是较佳实施例原理框图；图2是两个供电装置并联使用的原理框图；图3是第一环路控制模块电路图；图4是第二环路控制模块电路图。
具体实施方式
[0015]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0016]
本发明以带pfc的反激式电路为基础，兼具恒压恒流功能，通过电流检测信号反馈，根据led户外广告屏不同的基色灯提供智能供电模式，电压切换高效节能；另可根据广告屏灯珠的增加而进行多供电装置并联使用，本发明兼具电流自适应负载变化的功能，通过电流调节端子及电流检测控制模块进行均流对比控制，使各供电装置为广告屏进行平均电流供电，从而避免因各供电装置供电不平衡而引起的供电装置使用寿命缩短、广告屏工作不正常等状况。
[0017]
本发明公开了一种led户外广告屏并联使用供电装置，参看图1示出的原理框图，其包括依次连接的交流输入端、pfc及pwm开关控制模块、变压器t、整流滤波模块、第一直流输出端，所述整流滤波模块输出端连接dc-dc模块，所述dc-dc模块输出端连接第二直流输出端，第一直流输出端和第二直流输出端与pfc及pwm开关控制模块之间设有反馈电路；所述pfc及pwm开关控制模块将交流变换为直流并受pwm控制通过变压器t将电能传输给整流滤波模块，根据反馈电路的反馈信号进行过流、恒流、恒压控制；所述整流滤波模块变换直流电幅值，向dc-dc模块供电、通过第一直流输出端向第一组led供电；所述dc-dc模块变换整流滤波模块送来的直流电的幅值，通过第二直流输出端向第二组led供电。较佳实施例中，交流输入端与pfc及pwm开关控制模块之间还设有输入保护电路/emi模块。
[0018]
参看图1示出的较佳实施例，所述反馈电路包括第一环路控制模块和第二环路控制模块，整流滤波模块与第一直流输出端之间连接电压检测器和第一电流检测器，电压检测器和第一电流检测器连接第一环路控制模块，第一环路控制模块通过第一光耦oc1连接pfc及pwm开关控制模块；所述dc-dc模块与第二直流输出端之间连接第二电流检测器，所述第一电流检测器和第二电流检测器连接第二环路控制模块，第二环路控制模块通过第二光耦oc2连接pfc及pwm开关控制模块；所述pfc及pwm开关控制模块接受第一光耦oc1和第二光耦oc2反馈的信号进行过流、恒流、恒压控制；所述第一环路控制模块根据第一直流输出端的电压和电流值触发第一光耦oc1，第一光耦oc1在过流和过压时触发；所述第二环路控制模块根据第一直流输出端电流值和第二直流输出端电流值触发第二光耦oc2，第二光耦oc2在过流和第一第二直流输出端电流不均衡时触发。
[0019]
参看图2示出的两个供电装置并联使用的原理框图，所述第二环路控制模块还连接并联信号连接端子，所述led户外广告屏并联使用供电装置通过并联信号连接端子与另一个led户外广告屏并联使用供电装置并联、并进行均流控制。
[0020]
参看图3示出的第一环路控制模块电路图，所述第一环路控制模块包括第一运放ic1a、第二运放ic1b、工作电源vdd1、第一直流输出电压端vout+、第一电流检测器反馈端is-1（第一电流检测器通过该端向第一环路控制反馈输出电流），工作电源vdd1连接第一电阻r1和第四电阻r4的一端，第四电阻r4的另一端连接第一运放ic1a同相输入端、第十电阻r10和第三电容c3的一端，第十电阻r10的另一端连接第二运放ic1b同相输入端、第十一电阻r11和第六电容c6的一端，第一直流输出电压端vout+连接第五电阻r5的一端，第五电阻r5的另一端连接第一运放ic1a反相输入端、第六电阻r6的一端、第一电容c1和第二电容c2的一端，第二电容c2的另一端连接第三电阻r3的一端，第一电容c1和第三电阻r3的另一端连接第七电阻r7的一端和第一运放ic1a的输出端，第七电阻r7的另一端连接第一二极管d1的阴极，第一二极管d1的阳极连接第二电阻r2的一端、第二二极管d2的阴极和第一光耦oc1的阴极，第二电阻r2和第一电阻r1的另一端连接第一光耦oc1的阳极，第一电流检测器反馈端is-1连接第十二电阻r12的一端，第十二电阻r12的另一端连接第二运放ic2a反相输入端、第七电阻r7的一端、第四电容c4和第五电容c5的一端，第五电容c5的另一端连接第九电阻r9的一端，第四电容c4和第九电阻r9的另一端连接第八电阻r8的一端和第二运放ic2a的输出端，第八电阻r8的另一端连接第二二极管d2的阴极，第六电阻r6、第三电容c3、第六电容c6、第七电阻r7和第十一电阻r11的另一端接地。
[0021]
下面结合图3详述第一环路控制模块工作原理，图中fb为pwm开关控制模块的受控信号接收点；vdd1为变压器t输出的辅助供电源；电路中，输出稳压作用实现的方式为：产品第一直流输出电压端电压vout+通过电阻r5和r6分压后加在运放ic1a的反相输入端，通过与同相输入端的基准电压比较，经运放比较运算后进而通过光藕oc1的导通强弱来将负反馈信号传输至fb端，再通过pwm开关控制模块中pwm开关控制电路进行脉宽调控来保证输出电压的稳定。当vout+偏低时，负反馈减小，输入控制脉宽增大；当vout+偏高时，负反馈加大，输入控制脉宽减小；从而保证输出电压始终处于额定电压范围。恒流作用实现的方式为：第一电流检测器反馈端is-1通过电阻r12及定时电容c7加在运放ic1b的反相输入端，通过与同相输入端的基准电压比较，经运放比较运算后进而通过光藕oc1的导通强弱来将负反馈信号传输至fb端，再通过pwm开关控制模块中pwm开关控制电路进行脉宽调控来保证输
出电流的恒定。当is-1偏低时，负反馈减小，输入控制脉宽增大；当is-1偏高时，负反馈加大，输入控制脉宽减小；从而保证输出电路始终处于恒流模式。
[0022]
参看图4示出的第二环路控制模块电路图，所述第二环路控制模块包括第一电流检测器反馈端is-1（第一电流检测器通过该端向第二环路控制反馈输出电流）、第二电流检测器反馈端is-2（第二电流检测器通过该端向第二环路控制反馈输出电流）、并联信号连接端子正vbus+、并联信号连接端子负vbus-，工作电源vdd1连接第十三电阻r13的一端，第十三电阻r13的另一端连接第二光耦oc2的阳极，第一电流检测器反馈端is-1连接第十四电阻r14的一端，第十四电阻r14的另一端连接第三运放ic2a的反向输入端和第十六电阻r16的一端，第二电流检测器反馈端is-2连接第十五电阻r15的一端，第十五电阻r15的另一端连接第四运放ic2b的反向输入端和第十七电阻r17的一端，第三运放ic2a和第四运放ic2b的同向输入端接地，第三运放ic2a和第四运放ic2b的输出端连接第十六电阻r16的另一端、第十七电阻r17的另一端、第八电容c8和第十九电阻r19的一端，第八电容c8的另一端接第八运放ic4b的反向输入端，第十九电阻r19的另一端连接第二十一电阻r21的一端和第五运放ic3a的同向输入端，并联信号连接端子负vbus-连接第二十一电阻r21的另一端、第三二极管的阴极、第二十五电阻r25和第二十电阻r20的一端，第二十电阻r20的另一端连接第十电容c10和第十八电阻r18的一端、第五运放ic3a的反向输入端，第十八电阻r18的另一端接地，第五运放ic3a的输出端连接第十电容c10的另一端和第三二极管的阳极，并联信号连接端子正vbus+连接第二十二电阻r22的一端，第二十二电阻r22的另一端连接第二十三电阻r23的一端和第六运放ic3b的同向输入端，第二十三电阻r23的另一端接地，第六运放ic3b的同反输入端连接第二十五电阻r25的另一端、第二十六电阻r26和第十一电容c11的一端，第十一电容c11的另一端连接第二十四电阻r24的一端，第六运放ic3b的输出端连接第二十四电阻r24和第二十六电阻r26的另一端、第十二电容c12的一端、第八运放ic4b的同向输入端，第八运放ic4b的输出端连接第十二电容c12的另一端、第九电容c9的一端、稳压二极管zd1的阴极，第九电容c9的另一端连接第七运放ic4a的同向输入端，第七运放ic4a的输出端连接第一三极管q1的基极，第一三极管q1的集电极连接第二光耦oc2的阴极，第一三极管q1的发射极、第七运放ic4a的反向输入端和稳压二极管zd1的阳极接地。
[0023]
下面结合附图4详述第二环路控制模块工作原理，图中fb为pwm开关控制模块的受控信号接收点；vdd1为变压器t输出的辅助供电源。
[0024]
过流保护作用：第二环路控制模块会侦测第一和第二直流输出电流端的输出电流，当输出过流时，通过第二环路控制模块运算比较后，经oc2反馈至pwm开关控制模块进行触发过流保护，关断pwm输出。其电路工作原理：当两路is-1和is-2输出过电时，is-1与is-2通过运放ic2a及ic2b比效运算后输出低电平，再通过运放ic4b及ic4a比较后反转输出高电平，再通过高电平控制q1导通，从而使光藕oc2导通，通过oc2反馈至fb，进而关断2部分pwm开关控制电路信号输出，使产品过流保护。
[0025]
多电源供电装置并联使用时均流限功率作用：此部分电路实现分两种通信模式来实现。
[0026]
信号输出模式：当多电源供电装置并联使用时，第一和第二电流检测器反馈本供电电源装置的电流使用状况，经第二环路控制模块运算比较后，由并联信号连接端子vbus+与vbus-输出给其并联的其他供电装置，控制其他并联使用的电源供电装置自适应负载变
化调整。其电路工作原理：当多电源供电装置并联使用时，vbus+与vbus-分别与其他供电装置的vbus+与vbus-连接；vbus+用作基准控制信号，vbus-为电流自适应负载变化信号；当装置内部过电流使用时，is-1与is-2通过运放ic2a及ic2b比效运算后输出低电平，此低电平加在运放ic3a同相输入端，使ic3a也输出低电平，d3截止，此时vbus-向并联使用的其它电源供电装置输出低电平信号；当装置内部小电流使用时，is-1与is-2通过运放ic2a及ic2b比效运算后输出高电平，此高电平加在运放ic3a同相输入端，使ic3a也输出高电平，d3导通，此时vbus-向并联使用的其它电源供电装置输出高电平信号。
[0027]
信号输入模式：当多电源供电装置并联使用时，通过第一和第二电流检测器侦测其他电源的电流使用状况，经经第二环路控制模块运算比较后，由oc2反馈至pfc及pwm开关控制模块进行脉宽调控，限制电源的功率输出使本供电装置输出功率及输出电流与其他并联使用的电源供电装置达到平衡。其电路工作原理：当多电源供电装置并联使用时，vbus+与vbus-分别与其他供电装置的vbus+与vbus-连接；vbus+用作基准控制信号，vbus-为电流自适应负载变化信号；当其他装置内部过电流使用时，本机接收到的vbus-输入为低电平信号，此时加在运放ic3a同相输入端的电平高于反相输入端，ic3a输出高电平，d3导通， vbus-升为高电平并且电位高于vbus+，此时vbus-加在运放ic3b的反相输入端与同相输入端的vbus+基准信号相比较，ic3b输出为低电平并加在运放ic4b同相输入端，进而使运放ic4b输出为低电平，此低电平再加在运放ic4a同相输入端，ic4a输出为低电平，q1截止，负反馈减小，输入控制脉宽增大，电源输出功率加大；当其他装置内部小电流使用时，本机接收到的vbus-输入为高电平信号，此时ic3a输出为低电平，d3截止，此时vbus-电位低于vbus+，vbus-加在运放ic3b的反相输入端与同相输入端的vbus+基准信号相比较，ic3b输出为高电平并加在运放ic4b同相输入端，进而使运放ic4b输出为高电平，此高电平再加在运放ic4a同相输入端，ic4a输出为高电平，q1导通，负反馈增大，输入控制脉宽减小，电源输出功率减小；从而使本供电装置输出功率及输出电流与其他并联使用的电源供电装置达到平衡。
[0028]
所述第一组led为绿/蓝led。
[0029]
所述dc-dc模块采用降压dc-dc模块，所述第二组led为红led。
[0030]
以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。