控制电路及照明装置的制作方法

本申请涉及照明技术领域，尤其涉及一种控制电路及照明装置。

背景技术：

在照明装置中，控制电路可以利用恒功率调节技术驱动负载，即在线网输入电压较高时，降低输出电流，保持光源负载的输入功率基本不变。

然而，目前恒功率调节技术在上电瞬间，输出至光源负载的电流有过冲现象，导致光源负载容易损伤或被击穿。

技术实现要素：

为解决控制电路在上电瞬间光源负载上的电流过冲的问题，本申请提供一种控制电路及照明装置。

本实用新型提供的控制电路，包括：信号采样模块、恒功率调节模块、负反馈调节模块和恒流驱动模块；

所述信号采样模块包括限压端，所述限压端用于输出限压电压值，所述限压电压值低于第一阈值；

所述恒功率调节模块包括第一调节输入端和第一调节输出端，所述限压端连接所述第一调节输入端，所述第一调节输出端的输出电流与所述第一调节输入端的输入电压呈正相关；

所述负反馈调节模块包括第二调节输入端和第二调节输出端，所述限压端连接所述第二调节输入端，所述第二调节输出端的输出电流与所述第二调节输入端的输入电压呈负相关；

恒流驱动模块包括驱动输入端，所述第一调节输出端和所述第二调节输出端连接所述驱动输入端。

上述的控制电路，所述信号采样模块包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻的两端分别连接信号采样输入电压和所述第一电容，所述第一电容的两端分别连接所述第一电阻和接地端，所述限压端为位于所述第一电阻和所述第一电容之间的端点，由所述第一电容的容值确定所述第一阈值。

上述的控制电路，所述恒功率调节模块包括第二电阻和恒功率电流镜，所述第二电阻连接于所述限压端和所述恒功率电流镜之间，所述恒功率电流镜连接于所述第二电阻与所述恒流驱动模块之间。

上述的控制电路，所述恒流驱动模块包括第一运放器、第三电阻、第一开关管和电流调节电阻；所述第一运放器包括第一正输入端、第一负输入端和第一放大输出端，所述第一开关管包括第一源极、第一漏极和第一栅极，所述第一正输入端输入第一参考电压，所述第一源极和所述第一栅极短接并连接所述第一放大输出端，所述第三电阻连接于所述第一放大输出端与所述第一负输入端之间，所述电流调节电阻连接于所述第一源极和接地端之间，所述驱动输入端包括所述第一负输入端，所述第一漏极用于连接光源负载。

上述的控制电路，所述负反馈调节电路包括第四电阻、第二运放器、第二开关管和反馈电流镜；所述第二运放器包括第二正输入端、第二负输入端和第二放大输出端，所述第二开关管包括第二源极、第二漏极和第二栅极；所述反馈电流镜包括反馈输入端和反馈输出端；所述第二正输入端输入第二参考电压，所述第二源极与所述第二栅极短接并连接所述第二放大输出端、所述第二负输入端，所述第四电阻连接于所述第二栅极与所述限压端之间；所述第二漏极连接所述反馈输入端，所述第二调节输出端包括所述反馈输出端。

上述的控制电路，所述第二参考电压等于所述第一阈值。

上述的控制电路，所述恒流驱动模块的数量为一个；

或所述恒流驱动模块的数量至少为两个，至少两个所述恒流驱动模块并联设置，至少两个所述第二漏极用于并联连接光源负载。

上述的控制电路，所述控制电路还包括供电模块，所述供电模块为所述信号采样模块、所述恒功率调节模块、所述负反馈调节模块和所述恒流驱动模块提供电源。

上述的控制电路，所述信号采样模块、所述恒功率调节模块、所述负反馈调节模块和所述恒流驱动模块集中设置于集成电路中；或所述恒功率调节模块和所述负反馈调节模块集中设置于集成电路中。

上述的控制电路，在所述限压端的输出电压从零至所述第一阈值之间时，所述第一调节输出端的输出电流和所述第二调节输出端的输出电流之和为恒定值。

本实用新型提供一种照明装置，包括光源负载和如上任一项所述的控制电路，所述光源负载为led光源。

本实用新型采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

相比现有技术中，在控制电路上电过程中，输入至恒流驱动模块的驱动输入端的电压上升缓慢，导致光源负载存在电流过冲现象的问题。本实用新型实施例的控制电路中，由于第一调节输出端的输出电流与限压端的输出电压呈正相关，而第二调节输出端的输出电流与限压端的输出电压呈负相关，因此，在控制电路上电过程中，也就是限压端的电压从0至第一阈值的过程中，输入至驱动输入端的电流可以较为恒定，从而使得与恒流驱动模块连接的光源负载上的工作电流也较为恒定，避免在光源负载上产生电流过冲的现象。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中的控制电路的模块示意图；

图2示出了图1中各模块所包含的器件示意图；

图3a示出了工作过程vt’的波形示意图；

图3b示出了工作过程iout’的波形示意图；

图3c示出了在上电瞬间vt’的波形示意图；

图3d示出了在上电瞬间ia1’的波形示意图；

图3e示出了在上电瞬间iout’的波形示意图；

图4为本实用新型实施例1提供控制电路的模块示意图；

图5示出了图4中各模块所包含的器件示意图；

图6a示出了图5中在上电瞬间vt的波形示意图；

图6b示出了图5中在上电瞬间ia1的波形示意图；

图6c示出了图5中在上电瞬间ia2的波形示意图；

图6d示出了图5中在上电瞬间ia3的波形示意图；

图6e示出了图5中在上电瞬间iout的波形示意图；

图7示出了将图5中除光源负载外其余模块集成后的应用电路示意图。

图8示出了本实用新型实施例2的控制电路包括两路并联的恒流驱动模块的器件示意图；

附图标记说明：

100’-现有技术中控制电路；10’-信号采样模块；20’-恒功率调节模块；30’-恒流驱动模块；40’-供电模块；50’-光源负载；

vin’-信号采样输入电压；r1’-第一电阻；r2’-第二电阻；r3’-第三电阻；c1’-第一电容；m1’-第一开关管；rext’-电流调节电阻；vt’-限压端；vt’-限压电压值；vth’-漏极电压；inv1’-第一运放；w’-电流镜模块；ia1’-第一调节输出电流；vref1’-第一参考电压；iout’-负载工作电流；

100-控制电路；10-信号采样模块；20-恒功率调节模块；21-第一调节输入端；22-第一调节输出端；30-负反馈调节模块；31-第二调节输入端；32-第二调节输出端；40-恒流驱动模块；41-驱动输入端；50-供电模块；60-光源负载；

vin-信号采样输入电压；r1-第一电阻；r2-第二电阻；r3-第三电阻；r4-第四电阻；c1-第一电容；m1-第一开关管；m2-第二开关管；m3-第三开关管，m1-1-第四开关管；rext-电流调节电阻；vt-限压端；vt-限压电压值；vth-漏极电压；inv1-第一运放器；inv2-第二运放器；inv1-1-第三运放器；w1-恒功率电流镜；w2-反馈电流镜；ia1-第一调节输出电流；ia2-第二调节输出电流；ia3-驱动输入电流；vref1-第一参考电压；vref2-第二参考电压；iout-负载工作电流；iout1-第一负载电流；iout2-第二负载电流；u1-芯片。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在介绍本实用新型实施例之前，参图1、图2和图3a-图3e，具体说明目前控制电路100’中光源负载50’上产生电流过冲的现象。

如图1所示是传统基于恒功率技术的控制电路100’的模块示意图，控制电路100’包括信号采样模块10’、恒功率调节模块20’、恒流驱动模块30’和供电模块40’，控制电路100’为光源负载50’提供工作电流。图2是图1中控制电路100’的具体示意图，图2中输入至信号采样模块10’的信号采样输入电压vin’可从供电模块40’或恒流输入模块的输入端获取。此外，供电模块40’还可以同时给信号采样模块10’、恒功率调节模块20’、恒流驱动模块30’和光源负载50’供电。在图2中，第一电阻r1’、第二电阻r2’、第一开关管m1’形成工作回路，此回路的工作电流经过恒功率调节模块20’中的电流镜模块w’后产生了第一调节输出电流ia1’，其中，第一开关管m1’导通后,第一开关管m1’漏极上的漏极电压vth’,电流镜模块w’包括第一电流镜和第二电流镜，第一电流镜的电流比值为k1，第二电流镜的电流比值为k2,由此可以得到以下式子。

进一步的，在图2中，第一运放器inv1’的第一正输入端的输入的第一参考电压vref1’，电流调节电阻rext’可以调节光源负载50’经的电流，包括led灯串的负载工作电流iout’由下式得到。

公式(1)中只有信号采样输入电压vin’为变量，随着如图1所示供电模块40’的输入电压升高，信号采样输入电压vin’变大，第一调节输出电流ia1’变大，公式(2)中灯串上负载工作电流iout’变小；当供电模块40’的输入电压降低，信号采样输入电压vin’变小，第一调节输出电流ia1’变小，灯串上负载工作电流iout’变大。具体如图3a和图3b的波形图所示，在信号采样输入电压vin’为一固定值的情况下，限压电压值vt’也是固定值，对应的负载工作电流iout’为固定值。具体的，从图3a和图3b可知，在工作过程中，限压电压值vt’和负载工作电流iout’的变化趋势相反，或者说，两者成负相关。如图2所示第一电容c1’把限压端vt’的电压信号转为直流电压。控制电路100在上电瞬间，信号采样输入电压vin’经过第一电阻r1’同时给第一c1’电容充电，在第一电容c1’充电的过程中，经过时间t,限压端vt’的电压值,也就是限压电压值vt’从0v上升到固定值，如图3c所示。此时间t过程中，经过限压端vt’的电流从0变化为到固定值，且等于(vin’-vth’)与(r1’+r2’)的比值。经过电流镜模块w’中的第一电流镜和第二电流镜后产生的第一调节输出电流ia1’，在控制电路100上电瞬间电流波形为从0上升到固定值，如图3d的波形图所示。当ia1为最小值0v时，通过公式(2)可知，负载工作电流iout’为最大值，如图3e所示。控制电路100上电后给第一电容c1’充满电后,限压端vt’处保持固定电压，此时第一调节输出电流ia1’为最大值时,负载工作电流iout’降低到最小值并输出此固定电流值。控制电路100上电瞬间光源负载50’上的负载工作电流iout’如图3e所示，在上电瞬间产生了电流过冲波形。

实施例1

为解决上电过程中，包括led灯串的光源负载上电流过冲的问题，本实用新型实施例提供一种控制电路100，该控制电路100为led灯串等光源负载60提供的工作电流在上电过程中不会存在电流过冲的问题。

如图4所示，本实用新型实施例的控制电路100，包括：信号采样模块10、恒功率调节模块20、负反馈调节模块30和恒流驱动模块40。

其中，参图5，信号采样模块10包括限压端vt，限压端vt用于输出低于第一阈值的限压电压值vt。恒功率调节模块20包括第一调节输入端21和第一调节输出端22，该限压端vt连接第一调节输入端21，第一调节输出端22的输出电流与第一调节输入端21的输入电压呈正相关。负反馈调节模块30包括第二调节输入端31和第二调节输出端32，限压端vt连接第二调节输入端31，第二调节输出端32的输出电流与第二调节输入端31的输入电压呈负相关。恒流驱动模块40包括驱动输入端41，该第一调节输出端22和第二调节输出端32连接驱动输入端41，由于第一调节输出端22的输出电流与限压端vt的限压电压值vt呈正相关，而第二调节输出端32的输出电流与限压端vt的限压电压值vt呈负相关，因此，在控制电路100上电过程中，也就是限压端vt的电压从0至第一阈值的过程中，输入至驱动输入端41的电流可以较为恒定，从而使得与恒流驱动模块40连接的光源负载60上的负载工作电流iout也较为恒定，避免在光源负载60上产生电流过冲的现象。

本实用新型实施例中，信号采样模块10可以包括第一电容c1和第一电阻r1，第一电阻r1和第一电容c1依次串联于信号采样输入电压vin和接地端之间，换言之，该第一电阻r1的两端分别连接信号采样输入电压vin和第一电容c1，第一电容c1的两端分别连接第一电阻r1和接地端，限压端vt则位于第一电容c1和第一电阻r1之间的端点上。由于第一电容c1的两端分别为限压端vt和接地端，因此，在电源向信号采样模块10供电的初始时刻，第一电容c1的两端的电压值为0v，限压端vt上的限压电压值vt也为0v，直到第一电容c1充满电后，限压端vt上的限压电压值vt也为固定至，换言之，可以由第一电容c1的容值确定限压端vt上所能输出电压的最大值，也就是由第一电容c1的容值确定第一阈值。当然，作为变形，也可以采用其他元器件确定限压端上的第一阈值，使得限压端vt在上电过程中的电压由0v上升至第一阈值，此处不再赘述。

本实用新型实施例中，恒功率调节模块20可以包括第二电阻r2和恒功率电流镜w1。其中，第二电阻r2连接于限压端vt和恒功率电流镜w1之间，恒功率电流镜w1连接于第二电阻r2和恒流驱动模块40之间。该恒功率电流镜w1包括至少一个电流镜模块，具体的，可以包括相互串联的第一电流镜和第二电流镜，当然，还可以串联更多的电流镜。其中，第一电流镜的电流比值为k1，第二电流镜的电流比值为k2。

参考上述式子(1)，恒功率调节模块20的第一调节输出端22所输出的电流为第一调节输出电流ia1，可以确定：

由公式(3)可知，第一调节输出电流ia1的大小与信号采样输入电压vin成正相关，也就是与限压端vt的限压电压值vt成正相关。

本实用新型实施例中，如图5所示，恒流驱动模块40可以包括第一运放器inv1、第三电阻r3、第一开关管m1和电流调节电阻rext。第一运放器inv1包括第一正输入端、第一负输入端和第一放大输出端，第一开关管m1包括第一源极、第一漏极和第一栅极，第一正输入端输入第一参考电压vref1，第一源极和第一栅极短接并连接第一放大输出端，第三电阻r3连接于第一放大输出端和第一负输入端之间，电流调节电阻rext连接于第一源极和接地端之间，驱动输入端41包括第一负输入端，第一漏极用于连接光源负载60。可见，第一运放器inv1、第三电阻r3和电流调节电阻rext在恒流驱动模块中40作为非反向闭环放大器，第一开关管m1可以是mos管。实际应用中，如果需要对流经光源负载60的负载工作电流iout进行调整，可以通过调整电流调节电阻rext的阻值，也可以通过调节第一正输入端上输入的第一参考电压vref1，或调整第四电阻r4。为了方便按比例且较精细地调整流经光源负载60的负载工作电流iout，通常将电流调节电阻rext设置为可调电阻，通过改变电流调节电阻rext的阻值实现调节负载工作电流iout。当然，还可以是其他的电子元器件相连构成恒流驱动模块40，此处不再赘述。

需要说明的是，公式(3)中的漏极电压vth为图5中第三开关管m3的漏极电压。

本实用新型实施例中，负反馈调节电路30包括第四电阻r4、第二运放器inv2、第二开关管m2和反馈电流镜w2。第二运放器inv2包括第二正输入端、第二负输入端和第二放大输出端，第二开关管m2包括第二源极、第二漏极和第二栅极，反馈电流镜w2包括反馈输入端和反馈输出端，第二正输入端上输入第二参考电压vref2，第二源极和第二栅极短接并连接第二放大输出端、第二负输入端，第四电阻r4连接于第二栅极和限压端vt之间，第二漏极连接反馈输入端，第二调节输出端32包括反馈输出端。其中，第二运放器inv2在负反馈调节模块30中作为非反向闭环放大器，第二开关管m2可以是mos管。利用第二运放器inv2的非反向闭环放大作用，使得负反馈调节模块30中进入到反馈电流镜w2的反馈输入端的电流值与限压端vt的限压vt电压值成负相关，从而实现负反馈目的。其中，反馈电流镜w2的电流比值可以为k3，反馈电流镜w2中可以包括至少一个电流镜。

参图5，负反馈调节模块30的第二调节输出端32所输出的电流为第二调节输出电流ia2，其中，第二调节输出电流ia2具体由下式得到：

在控制电路100上电瞬间，信号采样输入电压vin通过第一电阻r1给第一电容c1进行充电，限压端vt上的限压电压值vt从0上升到固定值(如图6a所示)，也就是上升到第一阈值。在控制电路100上电瞬间，如上所提，第一调节输出电流ia1的波形呈上升趋势，也就是第一调节输出电流ia1的值与限压电压值vt呈正相关(如图6b所示)通过公式(4)可知，第二调节输出电流ia2的波形呈下降趋势，也就是第二调节输出电流ia2的值与限压电压值vt呈负相关(如图6c所示)。

为了使得第一电容c1的电荷容量充满达到第一阈值时，也就是控制电路100完成上电后，负反馈调节模块30的第二调节输出端32所输出的第二调节输出电流ia2为0，进而使得恒功率调节模块20的第一调节输出端22输出的第一调节输出电流ia1等于输入至恒流驱动模块40的电流值，可设置第二参考电压vreft2等于第一阈值。

如图5所示，恒功率调节模块20的第一调节输出端22输出的第一调节输出电流ia1，负反馈调节模块30的第二调节输出端32输出的第二调节输出电流ia2，两种电流波形汇合形成驱动输入电流ia3(如图6d所示)，从驱动输入端41输入到恒流驱动模块40。在控制电路100上电瞬间时间t，由于第一调节输出电流ia1电流为上升趋势，第二调节输出电流ia2电流为下降趋势，通过调节公式(1)和公式(3)的相关参数，可使驱动输入电流ia3为一固定值。

具体的，在开始上电的瞬间，第一调节输出电流ia1为0，此时，限压电压值为0，第二调节输出电流ia2为而上电完成后，第一调节输出电流ia1的值应等于开始上电瞬间电流ia2的时，也就是：

而且，第一调节输出电流ia1和第二调节输出电流ia2之和所得到的驱动输入电流ia3应为固定值。

结合图5和图6a-图6e可知，此时负载工作电流iout为

在驱动输入电流ia3为固定值时，对应的的负载工作电流iout的波形图如图6e所示，可见，负载工作电流iout在上电过程中没有电流过冲现象。本实用新型实施例中，控制电路100还包括供电模块50，该供电模块50为信号采样模块10、恒功率调节模块20、负反馈调节模块30和恒流驱动模块40提供电源。当然，信号采样模块10、恒功率调节模块20、负反馈调节模块30和恒流驱动模块40的电源可以不是由同一供电模块50提供的。

本实用新型实施例中，为了提高集成度，可以将信号采样模块10、恒功率调节模块20、负反馈调节模块30和恒流驱动模块40集中设置于集成电路中。或者，将信号采样模块10、恒功率调节模块20、负反馈调节模块30和恒流驱动模块40中的至少两者集中设置于集成电路中。如图7所示，为将信号采样模块10、恒功率调节模块20、负反馈调节模块30和恒流驱动模块40集成于为芯片u1后，在芯片u1的外围设置电路，并为led灯串提供工作电流。

本实用新型实施例中，恒流驱动模块40的数量可以是一个。

此外，图5中的各开关管可以是mos管，其中，m5、m6、m7和m8可以是p型mos管，即连接vdd的mos管是p型mos管。

实施例2

本实用新型实施例2的控制电路100，与实施例1的区别在于：恒流驱动模块40的数量至少为两个，至少两个所述恒流驱动模块40并联设置，至少两个所述第二漏极用于并联连接光源负载60。如图8所示，第一运放器inv1和第一开关管m1所在的一恒流驱动模块生产第一负载电流iout1，第三运放器inv1-1和第四开关管m1-1所在的一恒流驱动模块生产第二负载电流iout2，从而使得经过led灯串的负载工作电流为第一负载电流iout1和第二负载电流iout2之和。

本实用新型实施例的控制电路100，设置多个并联的恒流驱动模块40，可以增大控制电路100的输出功率，而且使得控制电路100具有更多的扩展功能，具有更大的适用范围。

实施例3

此外，本实用新型实施例还提供一种照明装置，

本实用新型实施例提供一种照明装置，照明装置包括如上所提的光源负载60，以及实施例1或实施例2的控制电路100。该光源负载60为led光源，由于控制电路100在上电过程中不存在电流过冲的现象，因此，照明装置中的光源负载60可以有较长的使用寿命，使得照明装置具有更高的可靠性。

本申请上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。