多路输出限流控制电路的制作方法

本发明涉及led电源领域，具体来说，涉及多路输出限流控制电路。

背景技术：

开关电源设计考虑要素中，对终端用户的安全防护是一个关键环节，因此各国对开关电源的设计使用安全都做了非常严格的规定，尤其是欧美等发达国家。在美国权威的ul认证中，对用户可以触摸到的电源一般要求通过class2类型的认证，这类认证对电源每路输出的最大电流或者功率都有严格的限制，比如12v输出的电源，单路最大电流不能超过5a，24v输出的电源，单路输出功率低于100w。只有满足以上要求的电源才能申请class2类型的认证，产品才能在美国进行广泛推广销售。

因此，该类电源常规有两种做法，其一是电源整体设计满足规范要求，如果客户需要更大电流或者更大功率供应，则通过多个电源并联使用，如图7所示。这种做法通过小功率电源的简单叠加，需要用到多套控制电路，成本最高。其二，电源整流滤波和功率因数校正部分按客户需求总功率设计，后级用多个开关电流单独控制，如图8所示。该做法电路结构比较复杂，成本较高，而且电源有一定的使用限制，不便于大批量推广，也增加了供应链计划的难度。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的问题，本发明提出多路输出限流控制电路，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

多路输出限流控制电路，包括输入监控单元、多组输出监控单元、电源管理单元及主控单元；所述输入监控单元依次与多组所述输出监控单元、所述电源管理单元及所述主控单元连接，多组所述输出监控单元依次与所述输入监控单元、所述电源管理单元及所述主控单元连接，所述电源管理单元依次与所述输入监控单元、多组所述输出监控单元及所述主控单元连接。

进一步的，所述输入监控单元包括输入端口vin+、输入端口vin-、保险丝f1、电阻r1、电阻r6、二极管d1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、三极管q1、三极管q2及mos管q3；所述保险丝f1的一端与所述输入端口vin+连接，所述保险丝f1的另一端依次与所述二极管d1的负极、所述电阻r1的一端、多组所述输出监控单元及所述电源管理单元连接，所述电阻r1的另一端依次与所述主控单元及所述电阻r6的一端连接，所述电阻r6的另一端依次与所述二极管d1的正极、所述输入端口vin-及所述mos管q3的源极连接并接地，所述mos管q3的漏极与多组所述输出监控单元连接，所述mos管q3的栅极与所述电阻r5的一端连接，所述电阻r5的另一端与所述三极管q2的发射极连接，所述三极管q2的集电极依次与多组所述输出监控单元、所述电源管理单元、所述电阻r4的一端及所述电阻r2的一端连接，所述电阻r4的另一端依次与所述三极管q2的基极及所述三极管q1的集电极连接，所述三极管q1的发射极接地，所述三极管q1的基极与所述电阻r3的一端连接，所述电阻r3的另一端依次与所述主控单元及电阻r2的另一端连接。

进一步的，所述输出监控单元包括电阻r1_1、电阻rh_1、电阻r1_3、放大器u1_a、三极管q1_1、电阻r1_6、电阻r1_10、电阻r1_8、电阻r1_2、电阻r1_5、三级管q1_2、三级管q1_3、mos管q1_4、放大器u1_b、电阻rl_1、电阻r1_12、电阻r1_13、信号接口vol+及信号接口vol-；所述电阻r1_1的一端与依次与所述电源管理单元、所述电阻r1的一端、所述保险丝f1的另一端、所述二极管d1的负极及所述电阻rh_1的一端连接，所述电阻r1_1的另一端依次与所述三极管q1_1的发射极及所述放大器u1_a的第五端连接，所述三极管q1_1的集电极依次与所述主控单元及所述电阻r1_10的一端连接，所述电阻r1_10的另一端接地，所述三极管q1_1的基极与所述电阻r1_6的一端连接，所述电阻r1_6的另一端与所述放大器u1_a的第七端连接，所述放大器u1_a的第六端与所述电阻r1_3的一端连接，所述电阻r1_3的另一端依次与所述电阻rh_1的另一端及所述信号接口vol+连接，所述电阻r1_8的一端与所述主控单元连接，所述电阻r1_8的另一端与所述三级管q1_3的基极连接，所述三级管q1_3的发射极接地，所述三级管q1_3的集电极依次与所述电阻r1_2的一端及所述三级管q1_2的基极连接，所述三级管q1_2的集电极依次与所述电阻r1_2的另一端、所述电源管理单元、所述三极管q2的集电极、所述电阻r4的一端及所述电阻r2的一端连接，所述三级管q1_2的发射极与所述电阻r1_5的一端连接，所述电阻r1_5的另一端与所述mos管q1_4的栅极连接，所述mos管q1_4的漏极与所述信号接口vol-连接，所述mos管q1_4的源极依次与所述电阻rl_1的一端、所述放大器u1_b的第三端连接，所述放大器u1_b的第四端依次与所述电源管理单元、所述三极管q2的集电极、所述电阻r4的一端、所述电阻r2的一端、所述三级管q1_2的集电极及所述电阻r1_2的另一端连接，所述放大器u1_b的第一端依次与所述主控单元及所述电阻r1_13的一端连接，所述电阻r1_13的另一端依次与所述放大器u1_b的第二端及所述电阻r1_12的一端连接，所述电阻r1_12的另一端依次与所述电阻rl_1的另一端及所述mos管q3的漏极连接，所述放大器u1_b的第五端接地。

进一步的，所述电源管理单元包括三极管q4、三极管q5、电阻r7、电阻r8、电容c1、电容c2、电容c3、稳压二极管zd1及稳压二极管zd2；所述三极管q5的发射极依次与所述主控单元及所述电容c3的一端连接，所述电容c3的另一端依次与所述稳压二极管zd1的正极、所述电容c2的一端、所述稳压二极管zd2的正极及所述电容c1的一端连接并接地，所述稳压二极管zd1的负极依次与所述电阻r8的一端及所述三极管q5的基极连接，所述电阻r8的另一端依次与所述三极管q5的集电极、所述电容c2的另一端、所述三极管q4的发射极、所述放大器u1_b的第四端、所述三级管q1_2的集电极、所述电阻r1_2的另一端、所述三极管q2的集电极、所述电阻r4的一端及所述电阻r2的一端连接，所述三极管q4的基极依次与所述稳压二极管zd2的负极及所述电阻r7的一端连接，所述三极管q4的集电极依次与所述电阻r7的另一端、所述电容c1的另一端、所述电阻r1_1的一端、所述电阻r1的一端、所述保险丝f1的另一端、所述二极管d1的负极及所述电阻rh_1的一端连接。

进一步的，所述主控单元包括mcu1、电阻r22、电阻r23、电阻r24、二极管led_vin及多组二极管led_vo；所述mcu1的第四十管脚与输入电压信号v1连接，所述mcu1的第一管脚接地，所述mcu1的第三管脚与所述三极管q5的发射极及所述电容c3的一端连接，所述mcu1的第五管脚依次与所述三极管q1_1的集电极及所述电阻r1_10的一端连接，所述mcu1的第四管脚及第六管脚到第十管脚分别均依次与多组输出监控单元中的所述放大器u1_b的第一端及所述电阻r1_13的一端连接，所述mcu1的第十一管脚依次与所述电阻r3的另一端及电阻r2的另一端连接，所述mcu1的第十二管脚及第十三管脚分别均与多组输出监控单元中的所述电阻r1_8的一端连接，所述mcu1的第二十七管脚与所述电阻r22的一端连接，所述mcu1的第二十四管脚与所述电阻r23的一端连接，所述mcu1的第二十一管脚与所述电阻r24的一端连接，所述电阻r22的另一端与所述二极管led_vin的正极连接，所述二极管led_vin的负极依次与多组所述二极管led_vo的负极连接，多组所述二极管led_vo的正极依次与所述电阻r23的另一端及所述电阻r24的另一端连接。

进一步的，所述电阻rh_1、所述电阻r1_1、所述电阻r1_3、所述放大器u1_a、所述三极管q1_1及所述电阻r1_10组成镜相电流采样电路，所述电阻r1_10上的采样电压连接到所述主控单元，采样电压值为：

ih1＝r1_10x(ih_1xrh_1)/r1_1。

进一步的，所述电阻rl_1、所述电阻r1_12、所述电阻r1_13及所述放大器u1_b组成低端电流采样电路，电流采样值为：

il1＝(r1_12+r1_13)x(il_1xrl_1/r1_12)。

进一步的，所述电容c1及所述电容c3设置为电源高频滤波电容。

本发明的有益效果为：

(1)本发明简化电路构造，提高电源的效率及可靠性；器件数量较少，成本低；可以适配不同功率、不同输出电压的ac/dc电源使用，兼容性强，利于供应链计划及市场推广。

(2)本发明输入电压可预设或者自动检测；保护、控制策略可以预设，或者根据输入电压自动设定；电流采样点可以是正端、负端，或者同时采样；保护可以通过输入开关整体关断，或者每路开关单独关断；开关控制可以通过软件控制，也可以通过硬件实现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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是根据本发明实施例的多路输出限流控制电路的电路结构框图；

图2是根据本发明实施例的多路输出限流控制电路的功能实现电路图；

图3是根据本发明实施例的多路输出限流控制电路的输入监控单元的电路图；

图4是根据本发明实施例的多路输出限流控制电路的输出监控单元的电路图；

图5是根据本发明实施例的多路输出限流控制电路的电源管理单元的电路图；

图6是根据本发明实施例的多路输出限流控制电路的主控单元的电路图；

图7是现有方案一的原理图；

图8是现有方案二的原理图。

图中：

1、输入监控单元；2、输出监控单元；3、电源管理单元；4、主控单元。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本发明的实施例，提供了多路输出限流控制电路。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-2所示，根据本发明实施例的多路输出限流控制电路，包括输入监控单元1、多组输出监控单元2、电源管理单元3及主控单元4；

其中，所述输入监控单元1依次与多组所述输出监控单元2、所述电源管理单元3及所述主控单元4连接，多组所述输出监控单元2依次与所述输入监控单元1、所述电源管理单元3及所述主控单元4连接，所述电源管理单元3依次与所述输入监控单元1、多组所述输出监控单元2及所述主控单元4连接。

在一个实施例中，所述输入监控单元1包括输入端口vin+、输入端口vin-、保险丝f1、电阻r1、电阻r6、二极管d1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、三极管q1、三极管q2及mos管q3；所述保险丝f1的一端与所述输入端口vin+连接，所述保险丝f1的另一端依次与所述二极管d1的负极、所述电阻r1的一端、多组所述输出监控单元2及所述电源管理单元3连接，所述电阻r1的另一端依次与所述主控单元4及所述电阻r6的一端连接，所述电阻r6的另一端依次与所述二极管d1的正极、所述输入端口vin-及所述mos管q3的源极连接并接地，所述mos管q3的漏极与多组所述输出监控单元2连接，所述mos管q3的栅极与所述电阻r5的一端连接，所述电阻r5的另一端与所述三极管q2的发射极连接，所述三极管q2的集电极依次与多组所述输出监控单元2、所述电源管理单元3、所述电阻r4的一端及所述电阻r2的一端连接，所述电阻r4的另一端依次与所述三极管q2的基极及所述三极管q1的集电极连接，所述三极管q1的发射极接地，所述三极管q1的基极与所述电阻r3的一端连接，所述电阻r3的另一端依次与所述主控单元4及电阻r2的另一端连接。

在一个实施例中，所述输出监控单元2包括电阻r1_1、电阻rh_1、电阻r1_3、放大器u1_a、三极管q1_1、电阻r1_6、电阻r1_10、电阻r1_8、电阻r1_2、电阻r1_5、三级管q1_2、三级管q1_3、mos管q1_4、放大器u1_b、电阻rl_1、电阻r1_12、电阻r1_13、信号接口vol+及信号接口vol-；所述电阻r1_1的一端与依次与所述电源管理单元3、所述电阻r1的一端、所述保险丝f1的另一端、所述二极管d1的负极及所述电阻rh_1的一端连接，所述电阻r1_1的另一端依次与所述三极管q1_1的发射极及所述放大器u1_a的第五端连接，所述三极管q1_1的集电极依次与所述主控单元4及所述电阻r1_10的一端连接，所述电阻r1_10的另一端接地，所述三极管q1_1的基极与所述电阻r1_6的一端连接，所述电阻r1_6的另一端与所述放大器u1_a的第七端连接，所述放大器u1_a的第六端与所述电阻r1_3的一端连接，所述电阻r1_3的另一端依次与所述电阻rh_1的另一端及所述信号接口vol+连接，所述电阻r1_8的一端与所述主控单元4连接，所述电阻r1_8的另一端与所述三级管q1_3的基极连接，所述三级管q1_3的发射极接地，所述三级管q1_3的集电极依次与所述电阻r1_2的一端及所述三级管q1_2的基极连接，所述三级管q1_2的集电极依次与所述电阻r1_2的另一端、所述电源管理单元3、所述三极管q2的集电极、所述电阻r4的一端及所述电阻r2的一端连接，所述三级管q1_2的发射极与所述电阻r1_5的一端连接，所述电阻r1_5的另一端与所述mos管q1_4的栅极连接，所述mos管q1_4的漏极与所述信号接口vol-连接，所述mos管q1_4的源极依次与所述电阻rl_1的一端、所述放大器u1_b的第三端连接，所述放大器u1_b的第四端依次与所述电源管理单元3、所述三极管q2的集电极、所述电阻r4的一端、所述电阻r2的一端、所述三级管q1_2的集电极及所述电阻r1_2的另一端连接，所述放大器u1_b的第一端依次与所述主控单元4及所述电阻r1_13的一端连接，所述电阻r1_13的另一端依次与所述放大器u1_b的第二端及所述电阻r1_12的一端连接，所述电阻r1_12的另一端依次与所述电阻rl_1的另一端及所述mos管q3的漏极连接，所述放大器u1_b的第五端接地。

在一个实施例中，所述电源管理单元3包括三极管q4、三极管q5、电阻r7、电阻r8、电容c1、电容c2、电容c3、稳压二极管zd1及稳压二极管zd2；所述三极管q5的发射极依次与所述主控单元4及所述电容c3的一端连接，所述电容c3的另一端依次与所述稳压二极管zd1的正极、所述电容c2的一端、所述稳压二极管zd2的正极及所述电容c1的一端连接并接地，所述稳压二极管zd1的负极依次与所述电阻r8的一端及所述三极管q5的基极连接，所述电阻r8的另一端依次与所述三极管q5的集电极、所述电容c2的另一端、所述三极管q4的发射极、所述放大器u1_b的第四端、所述三级管q1_2的集电极、所述电阻r1_2的另一端、所述三极管q2的集电极、所述电阻r4的一端及所述电阻r2的一端连接，所述三极管q4的基极依次与所述稳压二极管zd2的负极及所述电阻r7的一端连接，所述三极管q4的集电极依次与所述电阻r7的另一端、所述电容c1的另一端、所述电阻r1_1的一端、所述电阻r1的一端、所述保险丝f1的另一端、所述二极管d1的负极及所述电阻rh_1的一端连接。

在一个实施例中，所述主控单元4包括mcu1、电阻r22、电阻r23、电阻r24、二极管led_vin及多组二极管led_vo；所述mcu1的第四十管脚与输入电压信号v1连接，所述mcu1的第一管脚接地，所述mcu1的第三管脚与所述三极管q5的发射极及所述电容c3的一端连接，所述mcu1的第五管脚依次与所述三极管q1_1的集电极及所述电阻r1_10的一端连接，所述mcu1的第四管脚及第六管脚到第十管脚分别均依次与多组输出监控单元2中的所述放大器u1_b的第一端及所述电阻r1_13的一端连接，所述mcu1的第十一管脚依次与所述电阻r3的另一端及电阻r2的另一端连接，所述mcu1的第十二管脚及第十三管脚分别均与多组输出监控单元2中的所述电阻r1_8的一端连接，所述mcu1的第二十七管脚与所述电阻r22的一端连接，所述mcu1的第二十四管脚与所述电阻r23的一端连接，所述mcu1的第二十一管脚与所述电阻r24的一端连接，所述电阻r22的另一端与所述二极管led_vin的正极连接，所述二极管led_vin的负极依次与多组所述二极管led_vo的负极连接，多组所述二极管led_vo的正极依次与所述电阻r23的另一端及所述电阻r24的另一端连接。

在一个实施例中，所述电阻rh_1、所述电阻r1_1、所述电阻r1_3、所述放大器u1_a、所述三极管q1_1及所述电阻r1_10组成镜相电流采样电路，所述电阻r1_10上的采样电压连接到所述主控单元(4)，采样电压值为：

ih1＝r1_10x(ih_1xrh_1)/r1_1。

在一个实施例中，所述电阻rl_1、所述电阻r1_12、所述电阻r1_13及所述放大器u1_b组成低端电流采样电路，电流采样值为：

il1＝(r1_12+r1_13)x(il_1xrl_1/r1_12)。

在一个实施例中，所述电容c1及所述电容c3设置为电源高频滤波电容。

在一个实施例中，如图3所示，输入监控单元1中二极管d1和保险丝f1组成输入反接保护，如果用户把输入端口vin-接电源正端，输入端口vin+接电源负端，输入通过二极管d1和保险丝f1形成回路，保险丝f1熔断，避免输入负压对后级电源产生损伤；电阻r1和电阻r6组成输入电源采样电路，连接到主控单元4，主控单元4判断输入电压是否正常，并输出控制信号“driver_vin”控制mos管q3开断；电阻r3和三极管q1组成共射极放大电路，输入信号被反向放大后接到三极管q2的基极，电阻r2、电阻r4和三极管q2组成射极跟随电路放大电路，通过驱动电阻r5控制mos管q3的开通和关断，由于驱动电路是方向放大的，所以当主控单元4输出高电平时，mos管q3被关断，主控单元4输出低电平时，mos管q3开通。

在一个实施例中，如图2-6所示，ih1和il1信号可以同时输送到主控单元4，也可以只采样一路。主控单元4根据采样的电流信号，根据电路是否限定在设定范围内，分成两种控制方式，其一是控制本通道的开关，输送信号“driver(1)”至mos管q1_4的驱动信号输入端，通过电阻r1_8和三极管q1_3共射极反向信号放大电路，接到电阻r1_2、三极管q1_2、电阻r1_5组成的射极跟随电路驱动mos管q1_4，“driver(1)”为高电平时关断mos管q1_4，“driver(1)”为低电平时关断mos管q1_4；其二是输送信号“driver_vin”控制mos管q3开断，采用这种保护方式是，任一路输出电流值超限会关断所有输出。无论采用以上哪种保护方式，一旦检测到故障，主控单元4会点亮故障灯，通知用户检修。比如通道1电路超限，主控单元4通过输出高电平通过电阻r23和二极管led_vo1组成的通道，点亮二极管led_vo1故障灯。输出监控单元2可以根据客户需求增加，图2画出了1至n路的连接示意图。

在一个实施例中，如图5所示，输入信号vin通过电阻r2、稳压二极管zd2、三极管q2组成的线性稳压电路输出vcc给驱动及运算放大器使用，vcc再经过电阻r8、三极管q5、稳压二极管zd1组成的线性稳压电路输出vdd给主控单元4的mcu1使用。电容c1和电容c3是电源高频滤波电容，避免高频噪声流入后级的逻辑和控制电路。

在一个实施例中，如图6所示，主控单元工作分成几个步骤，第一步是检测输入电压信号及各回路的电流，图2中，输入电压信号v1通过mcu1第40管脚输入，各回路电流(ih1、il1...ih_n、il_n)通过mcu1第4脚到第10脚输入；第二步是内部运行逻辑判断，通过检测到的信号判断输入电压、及输出电流是否正常；第三步是执行控制及保护工作，如果所有工作状态信号正常，则输出低电平导通信号，如图2中driver_vin、driver(1)...drivern输出低电平，如果有信号异常，输入电压异常则输出高电平至“driver_vin”，关断总输出，同时点亮二极管led_vin，如果输出电流超限，则输出高电平至drivern关断相关回路，同时点亮该路故障灯二极管led_vo(n)。

综上所述，本发明简化电路构造，提高电源的效率及可靠性；器件数量较少，成本低；可以适配不同功率、不同输出电压的ac/dc电源使用，兼容性强，利于供应链计划及市场推广。本发明输入电压可预设或者自动检测；保护、控制策略可以预设，或者根据输入电压自动设定；电流采样点可以是正端、负端，或者同时采样；保护可以通过输入开关整体关断，或者每路开关单独关断；开关控制可以通过软件控制，也可以通过硬件实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。