一种自适应恒压转恒流驱动电路的制作方法

本实用新型涉及led电源驱动技术领域，具体涉及一种自适应恒压转恒流驱动电路。

背景技术：

随着led照明技术的高速发展，对led驱动的成本、效率以及稳定性要求越来越高。线性恒流驱动因先天具有超底成本、多调光模式、多通道输出、极少外围器件等优势深受市场的青睐，但同时也附带一些很难解决的问题，比如不能同时实现高pfc无频闪、不能满足低thd要求、对输入电压和输出电压的适应范围非常差、整机效率不可控等缺陷，具体情况如下：

1、输入电压变化时的情况；以设定输入电压为200v输出负载250v为参考，当输入电压每升高10v，这都将产生相对应每10v为4％左右的损耗，输入电压升高到240v，将额外产生16％左右的损耗，当输入电压升高到260v，将额外产生24％以上的损耗，输入电压持续升高相应损耗持续增加，增加的损耗都将对整个电路带来非常大的挑战与不确定因素。反之输入电压低于200v，因此线性恒流架构机制导致因输入电压持续减小将无法完全导通led负载，出现输出led电流越来越小进入非恒流状态而引起灯变暗。

2、输出电压变化时的情况；以设定输入200v输出负载250v电压为参考，因目前市面上多数led灯珠因温度升高vf降低或led灯珠vf不统一，造成输出电压每降低10v将产生相应4％左右的损耗，输出电压在220v的情况，损耗将额外产生12％；反之灯珠温度持续变低时，输出电压在250v基础上持续变高，因此线性恒流架构机制导致无法完全导通led负载，也会出现输出led电流越来越小进入非恒流状态而引起灯变暗。

3、由于线性恒流的结构特征，不管是采用单段结构还是多段结构，在实现无频闪功能时，就不能保证pfc和总电流谐波要求；实现高pfc或者低thd时，又不能保证无频闪。

若要同时满足这些要求，那必须要增加一个电压转化电路，把前面的交流电变成一个恒定的直流电再给到线性恒流电路，这样可以有效的解决输入电压范围、pfc、thd的问题，但对于输出负载范围来讲，这个问题还是没有解决，那最终的效率问题还是没有得到根本的解决。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种自适应恒压转恒流驱动电路，其应用时，可以在保证驱动稳定可控的同时，把驱动损失的能耗牢牢控制住，大大减低了相关元件的工作温度，提高了稳定性和使用寿命。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种自适应恒压转恒流驱动电路，包括恒压电路、恒流电路和温度信号反馈电路，所述恒压电路的输入端接入输入电源，恒压电路的接地端接地，恒压电路的输出端用于连接负载的一端，恒流电路的输入端用于连接负载的另一端，所述恒流电路的输出端接地，所述恒压电路、恒流电路和负载形成闭合环路，所述恒流电路用于使闭合环路恒流，所述温度信号反馈电路与恒压电路的信号反馈端连接，温度信号反馈电路用于对恒流电路进行温度信号采集，并将采集的温度信号传输至恒压电路的信号反馈端，所述恒压电路用于接收温度信号反馈电路传输的温度信号，并调节输出端的输出电压。

其应用时，通过恒压电路、恒流电路和负载构成闭合环路，通过恒压电路和恒流电路分别实现环路的恒压、恒流控制，由于恒流电路在工作时会发热，当恒压电路的输出电压比负载电压大很多时，这个电压差就会被恒流电路来承担，压差值与恒流电路的温度是正比例关系，那么恒流电路的发热使其温度急剧上升，而温度信号反馈电路把恒流电路对应的温度通过信号反馈给恒压电路，恒压电路再把它的输出电压调整来匹配后面恒流电路的工作，使输出电压与负载电压始终保持一个较小的电压差值，这个电压差值就是效率损失部分，压差越小，体系的效率就会越高。这样就把损失的能耗通过温度信号反馈电路来牢牢控制住，大大减低了相关元件的工作温度，提高了稳定性和使用寿命，相对与传统的两级开关电源或单级pfc+去频闪电路来说，体积和成本都进一步减小。

在一个可能的设计中，所述恒压电路的输出端并联有分压支路，分压支路设有两个串联的分压电阻r1和r2，分压支路的另一端接地，分压电阻r1和r2的共连端并联在恒压电路的信号反馈端。

在一个可能的设计中，所述恒压电路的输出端分别并联有若干负载，每个负载的另一端均连接有恒流电路，每个恒流电路均对应设有温度信号反馈电路，恒压电路分别与各负载及其恒流电路形成闭合环路，各温度信号反馈电路并联在恒压电路的信号反馈端。

在一个可能的设计中，所述恒压电路设有用于调节输出端输出电压的可调节稳压电源。

在一个可能的设计中，所述恒流电路包括第一运算放大器和功率管，功率管一端连接负载，另一端连接电流采样电阻，第一运算放大器的同相输入端输入参考电压，第一运算放大器的反相输入端并联电流采样电阻，第一运算放大器的输出端连接功率管的控制端，电流采样电阻的另一端接地，所述温度信号反馈电路用于对功率管进行温度信号采集。

在一个可能的设计中，所述功率管为场效应晶体管或者双极结型晶体管。

在一个可能的设计中，所述温度信号反馈电路包括温度传感器rt1、二极管d1、电阻r3和电阻r4，电阻r3和电阻r4串联接在温度传感器rt1的输出端，二极管d1的正极并联在电阻r3和电阻r4的共连端，二极管d1的正极并联有电容c1，二极管d1的负极连接恒压电路的信号反馈端。

在一个可能的设计中，所述温度信号反馈电路包括温度传感器rt2、光电耦合器和二极管d2，温度传感器rt2的输出端接光电耦合器的输入端，光电耦合器的输出端接二极管d2的正极，二极管d2的负极连接恒压电路的信号反馈端。

在一个可能的设计中，所述温度信号反馈电路包括温度传感器rt3、第二运算放大器和二极管d3，温度传感器rt3的输出端连接第二运算放大器的同相输入端，第二运算放大器的反相输入端接入参考电压，二极管d3的正极连接第二运算放大器的输出端，二极管d3的负极连接恒压电路的信号反馈端，在第二运算放大器的反相输入端连接有电阻r7，在第二运算放大器的反相输入端与输出端之间并联有电阻r8和积分电容c3。

在一个可能的设计中，所述温度信号反馈电路包括温度传感器rt4、单片机mcu和二极管d4，温度传感器rt4的输出端连接单片机mcu输入端，单片机mcu的输出端连接二极管d4的正极，二极管d4的负极连接恒压电路的信号反馈端。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过恒压电路、恒流电路和负载构成闭合环路，通过恒压电路和恒流电路分别实现环路的恒压、恒流控制，由于恒流电路在工作时会发热，当恒压电路的输出电压比负载电压大很多时，这个电压差就会被恒流电路来承担，压差值与恒流电路的温度是正比例关系，那么恒流电路的发热使其温度急剧上升，而温度信号反馈电路把恒流电路对应的温度通过信号反馈给恒压电路，恒压电路再把它的输出电压调整来匹配后面恒流电路的工作，使输出电压与负载电压始终保持一个较小的电压差值，这个电压差值就是效率损失部分，压差越小，体系的效率就会越高。这样就把损失的能耗通过温度信号反馈电路来牢牢控制住，大大减低了相关元件的工作温度，提高了稳定性和使用寿命，相对与传统的两级开关电源或单级pfc+去频闪电路来说，体积和成本都进一步减小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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为本实用新型的电路示意图；

图2为第一种温度信号反馈电路示意图；

图3为第二种温度信号反馈电路示意图；

图4为第三种温度信号反馈电路示意图；

图5为第四种温度信号反馈电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本实用新型，并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，术语第一、第二等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元，并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本实用新型的示例实施例的范围。

应当理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

应当理解，在本实用新型的描述中，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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。

应当理解，当将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，当将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，不存在中间单元。应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”，“相邻”对“直接相邻”等等)。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并且不意在限制本实用新型的示例实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解术语“包括”、“包括了”、“包含”、和/或“包含了”当在本文中使用时，指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性，并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如，取决于所涉及的功能/动作，实际上可以实质上并发地执行，或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例1：

本实施例提供了一种自适应恒压转恒流驱动电路，如图1所示，包括恒压电路、恒流电路和温度信号反馈电路(tsnc)，所述恒压电路的输入端接入输入电源，恒压电路的接地端接地，恒压电路的输出端连接负载的一端，所述负载的另一端连接恒流电路的输入端，所述恒流电路的输出端接地，所述恒压电路、恒流电路和负载形成闭合环路，所述恒流电路用于使闭合环路恒流，所述温度信号反馈电路(tsnc)与恒压电路的信号反馈端连接，温度信号反馈电路(tsnc)用于对恒流电路进行温度信号采集，并将采集的温度信号传输至恒压电路的信号反馈端，所述恒压电路用于接收温度信号反馈电路(tsnc)传输的温度信号，并调节输出端的输出电压。

恒流电路包括第一运算放大器和功率管，功率管一端连接负载，另一端连接电流采样电阻，第一运算放大器的同相输入端输入参考电压，第一运算放大器的反相输入端并联电流采样电阻，第一运算放大器的输出端连接功率管的控制端，电流采样电阻的另一端接地，所述温度信号反馈电路用于对功率管进行温度信号采集。功率管场效应晶体管或者双极结型晶体管。

恒压电路的输出端并联有分压支路，分压支路设有两个串联的分压电阻r1和r2，分压支路的另一端接地，分压电阻r1和r2的共连端并联在恒压电路的信号反馈端。恒压电路可设置用于调节输出端输出电压的三端可调稳压电源，开关降压电源，开关升压电源以及其他种类的开关电源。

具体实施时，恒压电路、恒流电路和负载构成闭合环路，通过恒压电路和恒流电路分别实现环路的恒压、恒流控制，由于恒流电路在工作时会发热，当恒压电路的输出电压比负载电压大很多时，这个电压差就会被恒流电路来承担，压差值与恒流电路的温度是正比例关系，那么恒流电路的发热使其温度急剧上升，而温度信号反馈电路把恒流电路对应的温度通过信号反馈给恒压电路，恒压电路再把它的输出电压调整来匹配后面恒流电路的工作，针对不同的输入电压，通过恒压电路进行电压转化，对于不同的负载电压，自动匹配输出电压，使恒流电路工作在一个适当的温度范围内，使输出电压与负载电压始终保持一个较小的电压差值。恒流电路主要发热器件为功率管，信号反馈电路可紧贴功率管进行温度采集，信号反馈电路输出相应的温度模拟信号，输出的信号与恒压电路信号反馈端vsnc这个节点(b点)原先的电平重合，重合后的信号再经过恒压电路逻辑处理后来改变相应的输出电压，如果恒流电路端的控制器件温度偏高，温度信号反馈电路会把偏高的电压增量通过温度信号给到vsnc节点(b点)，这样vsnc节点(b点)电压偏高预设值，恒压电路就会相应的降低输出电压，这样vsnc节点(b点)的电压又会恢复到预设值，在调整的过程中温度信号分量也会持续减小，最后vsnc的信号量全部由r1和r2的分压来决定，这样恒压电路输出电压最后在r1和r2预设的最高电压下停下来，不再上升，从侧面也保护了驱动电路的功率环路电压可控，不会无限增加，不会造成安全隐患。

通过恒压电路、恒流电路和温度信号反馈电路相互配合，实时动态调整，不管输入电压和输出负载电压怎么变化，始终让功耗和恒流处于稳定的状态，保障电路始终处于最高的效率和工作状态；通过电路参数设定功率管的合适温度，可以很好的保证功率管处于一个合适的温度，最终使负载始终处于理想的恒流状态，如果是led负载，那么就到达到非常好的无频闪效果；由于恒压电压转化部分的存在，可以很好的适用于升压、降压、隔离、非隔离等拓扑结构，以满足不同的输出负载要求，同时可以实现高性能要求，如超高的功率因数校正(大于0.97)，超低总谐波失真(总电流谐波小于10％)，超快的输入电压动态调整能力；可以实现各种单通道的或者多通道的各种应用，比如：单路调光，双路调光调色温，rgb三路调光调色温，rgbw四路调光以及双路+rgb5路调光调色等各种智能调光模式。

恒压电路的输出端分别并联有若干负载，每个负载的另一端均连接有恒流电路，每个恒流电路均对应设有温度信号反馈电路，恒压电路分别与各负载及其恒流电路形成闭合环路，各温度信号反馈电路并联在恒压电路的信号反馈端，以形成多通道的应用。或者多个通道并联共用一个温度信号反馈电路。对于多通道的应用，只需要增加相应的温度信号反馈电路和恒流电路，不管是2个通道，还是n个通道，每一路通道的温度信号反馈电路都会把各自的信号反馈到vsnc节点进行叠加处理，只要有任何一路的信号有变化，都能使恒压电路做出响应的调整。对于信号叠加处理，其机制的函数关系为vsnc＝v(r2)+v1+v2+……vn，v(r2)为恒压电路原输出电压采样信号，v1为通道1的压差信号，v2为通道2的压差信号……vn为通道n的压差信号。由于恒压电路的输出电压采样节点电压是恒定的，所以从函数关系式可以反映出其叠加处理关系，当哪个通道给出来的信号越大，输出调整就以那个通道为主，这种叠加处理关系，给负载电压自适应和多通道应用带来极大的拓展性。

实施例2：

本实施例提供一种温度信号反馈电路，如图2所示，所述温度信号反馈电路包括温度传感器rt1、二极管d1、电阻r3和电阻r4，电阻r3和电阻r4串联接在温度传感器rt1的输出端，二极管d1的正极并联在电阻r3和电阻r4的共连端，二极管d1的正极并联有电容c1，二极管d1的负极连接恒压电路的信号反馈端。该种温度信号反馈电路为最直接的模拟信号采样与输出的形式，温度传感器rt1对温度进行感应采样；电阻r3、r4对信号进行分压限流处理，根据不同参数设定来采集不同电压值的信号；电容c1会对信号做一个滤波处理；二极管d1是防止vsnc的电压信号反向流进反馈电路，保证反馈电路的信号流向保持单向性，而不至于扰乱vsnc信号和反馈电路的正常工作。

实施例3：

本实施例提供一种温度信号反馈电路，如图3所示，所述温度信号反馈电路包括温度传感器rt2、光电耦合器和二极管d2，温度传感器rt2的输出端接光电耦合器的输入端，光电耦合器的输出端接二极管d2的正极，二极管d2的负极连接恒压电路的信号反馈端。该种温度信号反馈电路是通过光电耦合器来隔离温度信号；电阻r6对信号进行限流，通过调整其电阻大小来调整驱动光电耦合器的电流大小，二极管d2主要是提供一个恒定的分压。电阻r5、电容c2对光电耦合器传送过来的信号再分压、限流、以及滤波平滑处理，再通过二极管d2单向性，完好的传送到恒压电路vsnc端。

实施例4：

本实施例提供一种温度信号反馈电路，如图4所示，所述温度信号反馈电路包括温度传感器rt3、第二运算放大器和二极管d3，温度传感器rt3的输出端连接第二运算放大器的同相输入端，第二运算放大器的反相输入端接入参考电压，二极管d3的正极连接第二运算放大器的输出端，二极管d3的负极连接恒压电路的信号反馈端，在第二运算放大器的反相输入端连接有电阻r7，在第二运算放大器的反相输入端与输出端之间并联有电阻r8和积分电容c3。该种温度信号反馈电路是通过第二运算放大器来进行信号采样和处理，可有效减小采样电路对温度采样信号的影响；电阻r13和r9对信号进行分压调整；电容c3为积分电容，负责对信号平滑滤波处理；电阻r7、r8及参考电压vref用于放大比例调整，调整信号的放大倍数；二极管d3是防止vsnc端的电压信号反向流进第二运算放大器，而不至于扰乱vsnc信号。

实施例5：

本实施例提供一种温度信号反馈电路，如5所示，所述温度信号反馈电路包括温度传感器rt4、单片机mcu和二极管d4，温度传感器rt4的输出端连接单片机mcu输入端，单片机mcu的输出端连接二极管d4的正极，二极管d4的负极连接恒压电路的信号反馈端。该种温度信号反馈电路是通过单片机mcu来实现的；mcu对模拟信号进行采样并处理转变成高精度的数字信号，然后再通过内部逻辑运算来给出相应的pwm值，电阻r11、r12及电容c5组成的积分电路再把此pwm信号转化成模拟信号，因为vsnc只能对模拟信号有效，这样也较好的隔离温度采样点对a点信号的影响；mcu可以对信号进行多样的逻辑分析和处理，扩大了应用范围；电阻r10为限流分压调整电路。二极管d4是防止vsnc的电压信号反向流动，而不至于扰乱vsnc信号。

本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。