专利名称：一种多路负载驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电流大小相同的多路负载的驱动电路。
背景技术：
在很多应用中，需要同时驱动多路负载，并且要求每路负载的电流大小相同，传统的方法是在每路负载中都使用电流调整单元，使每路负载的电流大小是设定值，达到电流相同的目的，例如，为了使多只发光二极管LED同时发光，且达到发光二极管LED特性相同的目的，要求每个发光二极管LED工作电流相等，现有技术需要使用多个电流调整单元，存在损耗大、成本高的缺点，参考图I。
发明内容本发明的主要目的在于提供降低损耗、降低成本的一种多路负载驱动电路，且可以平衡多路负载的电流，多路负载驱动电路包括双层复合电路、耦合电容、换能电路、输入电源Vin，还可以包括附加电压Vf。连接方式为双层复合电路由串联支路X、串联支路Y及耦合电容构成；串联支路 X由η个公知的整流滤波单元，按照所有整流滤波单元的整流单元可同时正向偏置的原则串联构成，串联支路X具有首端和尾端以及η-i个串联节点，该节点依次称为XJ1，XJ2…… XJ(n-l)，η为自然数且大于等于3，串联支路Y由η个二极管，按照所有二极管可同时正向偏置的原则串联构成，串联支路Y形成首端和尾端以及η-i个串联节点，该节点依次称为 YJl,YJ2……YJ(n-l);耦合电容的两端分别YJl与XJl之间，连接在YJ3与XJ3之间，连接在串联支路Y的第奇数个节点和串联支路X的第奇数个节点之间。一种多路负载驱动电路还包括其它耦合电容，其它耦合电容的一端分别连接双层复合电路中的串联支路Y的第偶数个串联节点，该其它耦合电容的另一端既可连接输入电源Vin输出端，还可以连接公共线。双层复合电路中的串联支路X的首端可以连接Vin的输出端，也可以连接公共线， 还可以连接附加电压；双层复合电路中的串联支路X的尾端可以连接Vin的输出端，也可以连接公共线，还可以连接附加电压；双层复合电路中的串联支路X的第偶数个串联节点，既可以连接Vin的输出端，也可以连接公共线。本发明一种多路负载驱动电路还包括电感量LO和电容LO串联构成的换能电路， 该换能电路形成电感端、电容端及连接点VJ三个节点。双层复合电路中的串联支路Y的首端可以连接Vin的输出端，可以连接公共线，可以连接换能电路的节点VJ ;双层复合电路中的串联支路Y的尾端可以连接Vin的输出端， 可以连接公共线，可以连接换能电路的节点VJ。公知的整流滤波单元包括两个部分即整流单元和滤波单元，参看图2，整流单元将输入电压整流为波动的直流电，滤波单元将波动的直流电滤波为平滑直流电，驱动负载工作，整流单元与滤波单元为串联关系，根据串联电路的性质，整流单元与滤波单元可以互换位置，此性质在双层复合电路中的串联支路X中依然存在，整流单元至少由一只二极管构成，滤波单元至少由一只电容构成，本发明简化为图3表示，Dl表示整流单元，Cl表示滤波单元。在本发明一种多路负载驱动电路中，输入电源Vin可输出包括直流脉冲、交流脉冲，可以由传统的BOOST、BUCK、BUCK-B00ST、SEPIC、CUK, ZETA电路可产生脉冲电压的部分输出，还可由传统的Flyback、Forward、Half-Bridge、Full-Bridge电路中可产生脉冲电压的部分输出。附加电压Vf包括已知的任何电压，也可由Vin整流滤波后得到，可与双层复合电路中的串联支路X串联使用，或者与负载串联使用。负载负载包括发光二极管、电阻、可充电电池等使用直流供电的设备；因存在耦合电容，负载短路或滤波单元短路不会引起输入电源Vin异常工作，Vin的能量将存储在耦合电容中，可以使用负载短路或滤波单元短路的方式调整负载的数量。本发明一种多路负载驱动电路中的所有元器件，其中包括双层复合电路、耦合电容、换能电路、输入电源Vin，附加电压Vf，负载，均可以接入已知的缓冲元件以减少电压和电流冲击,缓冲元件包括磁珠，电感,阻容吸收网络。
[0014]图I为传统多路负载驱动电路。[0015]图2为公知的整流滤波单元框图。[0016]图3为一种公知的整流滤波单元。[0017]图4为一种双层复合电路。[0018]图5为本发明第一优选实施例电路架构示意图。[0019]图6为本发明第二优选实施例电路架构示意图。[0020]图7为本发明第三优选实施例电路架构示意图。[0021]图8为本发明第四优选实施例电路架构示意图。[0022]图9为本发明第五优选实施例电路架构示意图。[0023]图10为本发明第六优选实施例电路架构示意图。[0024]其中附图标记说明如下[0025]C0-l、C0-2、C0-3、C0-4、C0-5、C0-(n-l)多个耦合电容；[0026]Cl-1、Cl-2、Cl-3、Cl-4、Cl-5、C1-6、Cl-η 多个滤波单元[0027]Dl-1、Dl-2、Dl-3、Dl-4、Dl-5、D1-6、Dl-η 多个整流单元[0028]DY-1、DY-2、DY-3、DY-4、DY-5、DY-6、DY-η 多个二极管；[0029]Vin :输入电源；[0030]Vf:附加电压；[0031]Load, Loadl......Loadn :多个负载；[0032]XJ1、XJ2、XJ3、XJ4、XJ5……XJ (η-1)；[0033]YJI、YJ2、YJ3、YJ4、YJ5 ……YJ (η-1)。
具体实施方式
[0034]体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是，本发明能够在不同的方案中具有各种变化，其均不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。请参阅图5,为本发明第一优选实施例的电路架构示意图，如图5所示,此实施例为六路负载驱动电路，此电路包括输入电源Vin、五只耦合电容、双层复合电路、换能电路，其连接方式为双层复合电路由串联支路X、串联支路Y及耦合电容构成串联支路X由六个公知的整流滤波单元，按照所有整流单元可同时正向偏置的原则串联构成，串联支路X 具有首端和尾端以及5个串联节点，该节点依次称为XJ1，XJ2，XJ3，XJ4，XJ5，串联支路Y由六个二极管，按照所有二极管可同时正向偏置的原则串联构成，串联支路Y形成首端和尾端以及5个串联节点，该节点依次称为YJ1，YJ2，YJ3，YJ4，YJ5 ;五只耦合电容的一端分别连接在串联支路Y的五个节点上，连接在串联支路Y的第偶数个节点的耦合电容C0-2和C0-4 的另一端连接输入电源Vin的输出端；连接在串联支路Y的第奇数个节点的耦合电容的连接方式为耦合电容CO-I连接在节点YJl和节点XJl之间，耦合电容C0-3连接在节点YJ3 与节点XJ3之间，耦合电容C0-5连接在节点YJ5与节点XJ5之间；串联支路X的第偶数个节点XJ2、XJ4连接公共线，串联支路X的首端和尾端均连接公共线；串联支路Y的尾端连接 Vin输出端，串联支路Y的首端连接换能电路的VJ节点，换能电路的电感端连接公共线，换能电路的电容端连接Vin的输出端。图5所示的本发明第一优选实施例的电路架构示意图的工作原理为当输入电源 Vin的输出电压升高时，此升高的电压形成的电流通过电容CO，电感LO储能，此升高的电压形成的电流同时通过CO，DY-I, CO-U Dl-2、C1-2，在C1-2两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load2工作，此升高的电压形成的电流同时通过C0-2、DY-3、C0-3、D1-4、C1_4，在C1-4 两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load4工作，此升高的电压形成的电流同时通过C0-4、 DY-5、CO-5、Dl-6、C1-6，在C1-6两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load6工作；当输入电源Vin的输出电压降低时，电感LO与电容CO能量交换，此降低的电压形成的电流通过 Cl-I、Dl-I、CO-I、DY-2、⑶-2，在CI -1两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load I工作，此降低的电压形成的电流同时通过(1-3、01-3、0)-3、0￥-4、0)-4，在(1-3两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load3工作，此降低的电压形成的电流同时通过Cl-5、Dl-5、C0_5、DY-6，在 C1-5两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load5工作，可以看出，负载的能量是通过耦合电容间接提供的，而耦合电容会在负载电流较大时充电到较高的电压，使负载电流减小，耦合电容会在负载电流较小时充电到较低的电压，使负载电流变大，由此平衡多个负载的电流。请参阅图6，为本发明第二优选实施例的电路架构示意图，如图6所示，此实施例为六路负载驱动电路，此电路包括输入电源Vin、五只耦合电容、双层复合电路、换能电路，其连接方式为双层复合电路由串联支路X、串联支路Y及耦合电容构成串联支路X由六个公知的整流滤波单元，按照所有整流单元可同时正向偏置的原则串联构成，串联支路X 具有首端和尾端以及5个串联节点，该节点依次称为XJ1，XJ2，XJ3，XJ4，XJ5，串联支路Y由六个二极管，按照所有二极管可同时正向偏置的原则串联构成，串联支路Y形成首端和尾端以及5个串联节点，该节点依次称为YJ1，YJ2，YJ3，YJ4，YJ5 ;五只耦合电容的一端分别连接在串联支路Y的五个节点上，连接在串联支路Y的第偶数个节点的耦合电容C0-2和C0-4 的另一端连接公共线；连接在串联支路Y的第奇数个节点的耦合电容的连接方式为耦合CN 202353482 U
书
明
说
4/6页
电容CO-I连接在节点YJl和节点XJl之间，耦合电容C0-3连接在节点YJ3与节点XJ3之间，耦合电容C0-5连接在节点YJ5与节点XJ5之间，串联支路X的第偶数个节点XJ2、XJ4 连接Vin输出端；串联支路X的首端和尾端均连接Vin输出端，串联支路Y的首端连接公共线，串联支路Y的尾端连接换能电路的VJ节点，换能电路的电感端连接Vin的输出端，换能电路的电容端连接公共线。图6所示的本发明第二优选实施例的电路架构示意图的工作原理为当输入电源 Vin的输出电压升高时，此升高的电压形成的电流通过电容CO，电感LO储能，此升高的电压形成的电流通过Cl-1、Dl-U CO-U DY-2、C0-2，在Cl-I两端形成平滑的直流电压，驱动负载Loadl工作，此升高的电压形成的电流同时通过Cl-3、Dl-3、CO-3、DY-4、C0-4，在C1-3 两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load3工作，此升高的电压形成的电流同时通过Cl-5、 D1-5、C0-5、DY-6、C0，在Cl-5两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load5工作；当输入电源 Vin的输出电压降低时，此降低的电压引起LO与CO能量交换，此降低的电压形成的电流通过DY-1、C0-1、D1-2、C1_2，在C1-2两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load2工作，此降低的电压形成的电流同时通过CO-2、DY-3、CO-3、Dl-4、C1-4，在C1-4两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load4工作，此降低的电压形成的电流同时通过CO-4、DY-5、C0-5、DI-6、CI-6， 在C1-6两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load6工作，平衡多个负载的电流的原理与图 5所不的第一优选实施例相同。请参阅图7,为本发明第三优选实施例的电路架构示意图，如图7所示,此实施例为四路负载驱动电路，此电路包括输入电源Vin、三只耦合电容、双层复合电路、换能电路，其连接方式为双层复合电路由串联支路X、串联支路Y及耦合电容构成串联支路X由四个公知的整流滤波单元，按照所有整流单元可同时正向偏置的原则串联构成，串联支路X 具有首端和尾端以及3个串联节点，该节点依次称为XJ1，XJ2，XJ3，串联支路Y由四个二极管，按照所有二极管可同时正向偏置的原则串联构成，串联支路Y形成首端和尾端以及三个串联节点，该节点依次称为YJ1，YJ2，YJ3 ;三只耦合电容的一端分别连接在串联支路 Y的三个节点上，连接在串联支路Y的第偶数个节点的耦合电容C0-2的另一端连接输入电源Vin的输出端；连接在串联支路Y的第奇数个节点的耦合电容的连接方式为耦合电容 CO-I连接在节点YJl和节点XJl之间，耦合电容C0-3连接在节点YJ3与节点XJ3之间；串联支路X的第偶数个节点XJ2连接公共线，串联支路X的首端和尾端均连接公共线；串联支路Y的首端连接换能电路的VJ节点，换能电路的电容端连接Vin的输出端，换能电路的电感端连接公共线，串联支路Y的尾端连接公共端。图7所示的本发明第三优选实施例的电路架构示意图的工作原理为当输入电源 Vin的输出电压升高时，此升高的电压形成的电流通过电容CO，电感LO储能，此升高的电压形成的电流同时通过CO，DY-I, CO-U Dl-U C1-1，在Cl-I两端形成平滑的直流电压，驱动负载Loadl工作，此升高的电压形成的电流同时通过CO-2、DY-3、CO-3、Dl-3、C1-3，在C1-3 两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load3工作；当输入电源Vin的输出电压降低时，此降低的电压引起LO与CO能量交换，Vin电压降低时形成的电流同时通过Cl-2、Dl_2、CO-U DY-2、C0-2，在C1-2两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load2工作，Vin电压降低时形成的电流同时通过Cl-4、Dl-4、C0-3、DY-4，在C1-4两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load4 工作。平衡多个负载的电流的原理与图5所示的第一优选实施例相同。[0041]请参阅图8,为本发明第四优选实施例的电路架构示意图，如图8所示,此实施例为两路负载驱动电路，此电路包括输入电源Vin、三只耦合电容、双层复合电路、换能电路、附加电压Vf，其连接方式为与图7的第三优选实施例相同，区别在于将第一、第三滤波单元短路后，电路变为驱动两路负载，如图8所示，被保留的两个负载形成共负载正极的连接方式。图8所示的本发明第四优选实施例的电路架构示意图的工作原理为当输入电源 Vin的输出电压升高时，此升高的电压形成的电流通过电容CO，电感LO储能，因Cl-I被短路，此升高的电压形成的电流同时通过CO，DY-I，CO-I、Dl-I、Vf，使CO-I储能增加，因C1-3 被短路，此升高的电压形成的电流同时通过C0-2、DY-3、C0-3、Dl-3，使C0-3储能增加；当输入电源Vin的输出电压降低时，此降低的电压引起LO与CO能量交换，Vin电压降低时形成的电流同时通过Cl-2、Dl-2、CO-U DY-2、C0-2，在C1-2两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load2工作，Vin电压降低时形成的电流同时通过Cl_4、Dl_4、C0_3、DY-4，在C1-4两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load4工作。平衡多个负载的电流的原理与图5所示的第一优选实施例相同。请参阅图9,为本发明第五优选实施例的电路架构示意图，如图9所示,此实施例为四路负载驱动电路，此电路包括输入电源Vin、三只耦合电容、双层复合电路、换能电路，其连接方式为双层复合电路由串联支路X、串联支路Y及耦合电容构成串联支路X由四个公知的整流滤波单元，按照所有整流单元可同时正向偏置的原则串联构成，串联支路X 具有首端和尾端以及3个串联节点，该节点依次称为XJ1，XJ2，XJ3，串联支路Y由四个二极管，按照所有二极管可同时正向偏置的原则串联构成，串联支路Y形成首端和尾端以及三个串联节点，该节点依次称为YJ1，YJ2，YJ3 ;三只耦合电容的一端分别连接在串联支路 Y的三个节点上，连接在串联支路Y的第偶数个节点的耦合电容C0-2的另一端连接输入电源Vin的输出端；连接在串联支路Y的第奇数个节点的耦合电容的连接方式为耦合电容 CO-I连接在节点YJl和节点XJl之间，耦合电容C0-3连接在节点YJ3与节点XJ3之间；串联支路X的第偶数个节点XJ2连接公共线，串联支路X的首端和尾端均连接公共线；串联支路Y的首端连接Vin输出端，串联支路Y的尾端连接换能电路的VJ节点，换能电路的电容端连接Vin的输出端，换能电路的电感端连接公共线。图9所示的本发明第五优选实施例的电路架构示意图的工作原理为当输入电源 Vin的输出电压升高时，此升高的电压形成的电流通过电容CO，电感LO储能；此升高的电压形成的电流同时通过CO-2、DY-2、CO-U Dl-2、C1-2，在C1-2两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load2工作；此升高的电压形成的电流同时通过0)，0￥-4，0)-3、01-4、(1-4，在(1-4 两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load4工作；当输入电源Vin的输出电压降低时，此降低的电压引起LO与CO能量交换，Vin电压降低时形成的电流同时通过Cl-1、Dl-U CO-U DY-1，在Cl-I两端形成平滑的直流电压，驱动负载Loadl工作；Vin电压降低时形成的电流同时通过(1-3、01-3、0)-3、0￥-3、0)-2，在(1-3两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load3 工作。平衡多个负载的电流的原理与图5所示的第一优选实施例相同。请参阅图10，为本发明第六优选实施例的电路架构示意图，如图10所示，此实施例为四路负载驱动电路，此电路包括输入电源Vin、三只耦合电容、双层复合电路、换能电路、以及电感Lin,其连接方式为输入电源Vin的输出端连接电感Lin的一端，Lin的另一端称为Lin的输出端，双层复合电路由串联支路X、串联支路Y及耦合电容构成串联支路 X由四个公知的整流滤波单元，按照所有整流单元可同时正向偏置的原则串联构成，串联支路X具有首端和尾端以及3个串联节点，该节点依次称为XJ1，XJ2，XJ3，串联支路Y由四个二极管，按照所有二极管可同时正向偏置的原则串联构成，串联支路Y形成首端和尾端以及3个串联节点，该节点依次称为YJ1，YJ2，YJ3 ;三只耦合电容的一端分别连接在串联支路Y的三个节点上，连接在串联支路Y的第偶数个节点的耦合电容C0-2的另一端连接公共线；连接在串联支路Y的第奇数个节点的耦合电容的连接方式为耦合电容CO-I连接在节点YJl和节点XJl之间，耦合电容C0-3连接在节点YJ3与节点XJ3之间，串联支路X的第偶数个节点XJ2连接Lin输出端；串联支路X的首端和尾端均连接Lin输出端；串联支路Y 的首端连接换能电路的VJ节点，串联支路Y的尾端连接公共线，换能电路的电感端连接Lin 的输出端，换能电路的电容端连接公共线。图10所示的本发明第六优选实施例的电路架构示意图的工作原理为当输入电源Vin的输出电压升高时，电感Lin输出端的电压也升高，此升高的电压形成的电流通过电容CO,电感LO储能，Lin升高的电压形成的电流通过C1-1、D1-1、C0-1、DY-1、C0，在Cl-I两端形成平滑的直流电压，驱动负载Loadl工作，Lin升高的电压形成的电流同时通过C1-3、 Dl-3、C0-3、DY-3、C0-2，在C1-3两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load3工作；当输入电源Vin的输出电压降低时，Lin输出端的电压也降低，Lin降低的电压引起LO与CO能量交换，Lin降低的电压形成的电流通过CO-2、DY-2、CO-U Dl_2、C1-2，在C1-2两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load2工作，此降低的电压形成的电流同时通过DY-4、CO-3, Dl-4, C1-4，在C1-4两端形成平滑的直流电压，驱动负载Load4工作。平衡多个负载的电流的原理与图5所示的第一优选实施例相同，因电感Lin的存在，减缓了电流变化率，从而改善高频噪声和电流应力的问题。综上所述，本发明所述的多路负载驱动电路使用了不同于传统的驱动方式，本发明可以以电流大小相同的方式驱动二路、三路、四路、五路、六路直至η路负载。应理解到的是上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，本发明可以由本领域技术人员进行各种修改与变形，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均不脱离所附权利要求的保护范围。
8
权利要求1.一种多路负载驱动电路，其包括双层复合电路，其特征在于双层复合电路由串联支路X、串联支路Y及耦合电容构成；串联支路X由η个公知的整流滤波单元，按照该整流滤波单元的所有整流单元可同时正向偏置的原则串联构成，串联支路X形成首端和尾端以及η-i个串联节点，该节点依次称为XJ1，XJ2……XJ(n-l)，η为自然数且大于等于3 ;串联支路Y由η个二极管，按照所有二极管可同时正向偏置的原则串联构成，串联支路Y形成首端和尾端以及η-i个串联节点，该节点依次称为YJ1，YJ2……YJ(n-l);耦合电容的两端分别连接在YJl与XJl之间，连接在YJ3与XJ3之间，连接在串联支路Y的第奇数个节点和串联支路X的第奇数个节点之间。
2.如权利要求I所述的一种多路负载驱动电路，其特征在于，其还包括其它耦合电容，其它耦合电容的一端分别连接双层复合电路中的串联支路Y的第偶数个串联节点，该其它耦合电容的另一端既可连接输入电源Vin的输出端，还可连接公共线。
3.如权利要求I所述的一种多路负载驱动电路，其特征在于，双层复合电路中的串联支路X的首端可以连接Vin的输出端，也可以连接公共线，还可以连接附加电压。
4.如权利要求I所述的一种多路负载驱动电路，其特征在于，双层复合电路中的串联支路X的尾端可以连接Vin的输出端，也可以连接公共线，还可以连接附加电压。
5.如权利要求I所述的一种多路负载驱动电路，其特征在于，双层复合电路中的串联支路X的第偶数个串联节点，既可以连接Vin的输出端，也可以连接公共线。
6.如权利要求I所述的一种多路负载驱动电路，其特征在于，其还包括电感和电容串联构成的换能电路，该换能电路形成电感端、电容端及连接点VJ三个节点。
7.如权利要求I所述的一种多路负载驱动电路，其特征在于，串联支路Y的首端可以连接Vin的输出端，可以连接公共线，可以连接换能电路的节点VJ。
8.如权利要求I所述的一种多路负载驱动电路，其特征在于，串联支路Y的尾端可以连接Vin的输出端，可以连接公共线，可以连接换能电路的节点VJ。
9.如权利要求I所述的一种多路负载驱动电路，其特征在于，上述的公知的整流滤波单元包括整流单元和滤波单元，整流单元将输入电源整流，滤波单元将整流后的电压滤波为平滑的直流电压，驱动负载工作。
10.根据权利要求I所述的一种多路负载驱动电路，其特征在于，多路负载驱动电路中的所有元器件均可以接入已知的缓冲元件以减少电压和电流冲击，缓冲元件包括磁珠， 电感,阻容吸收网络。
专利摘要本实用新型的主要目的在于提供降低损耗、降低成本的一种多路负载驱动电路，且可以平衡多路负载的电流，多路负载驱动电路包括双层复合电路、耦合电容、换能电路、输入电源Vin，还可以包括附加电压Vf，双层复合电路由串联支路X、串联支路Y及耦合电容构成。
文档编号H05B37/02GK202353482SQ20112055132
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月16日
发明者马丽娟 申请人:马丽娟