一种驱动电路及灯具的制作方法

文档序号:22695821发布日期:2020-10-28 16:01
一种驱动电路及灯具的制作方法

本实用新型涉及驱动电路技术领域,特别是涉及一种驱动电路及灯具。



背景技术:

线性恒流led驱动方案因其电路结构简单,不仅易于生产制造而且有利于实现光电一体化的设计方式,在led照明及背光领域应用越来越广泛。然而,现有的线性恒流led驱动方案无法在较宽的输入电压范围内实现恒功率输出,导致led照明系统出现欠功率或者过功率的问题。



技术实现要素:

鉴于上述问题,提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种驱动电路及灯具,通过根据外接电源电压的变化改变输出电流的大小从而实现宽压恒功率输出。

根据本实用新型的一方面,提供了驱动电路,包括:

功率采集单元,具有输入端和输出端,其输入端与外接电源连接,所述功率采集单元配置为检测所述外接电源的电压信号和电流信号并获得电压检测信号和电流检测信号,由所述输出端输出与所述电压检测信号和电流检测信号的乘积具有比例关系的功率信号;

恒功率同步基准单元,具有输入端和输出端,其输入端与所述功率采集单元的输入端连接,所述恒功率同步基准单元配置为产生与所述功率采集单元检测的电压信号相位相同的且幅值固定的基准电压信号并由所述恒功率同步基准单元的输出端输出所述基准电压信号;以及

电流控制单元,具有第一输入端、第二输入端以及输出端,其第一输入端与所述功率采集单元的输出端连接,其第二输入端与所述恒功率同步基准单元的输出端连接,所述电流控制单元配置为接收所述功率采集单元的输出端输出的功率信号以及所述恒功率同步基准单元的输出端输出的基准电压信号,并将所述功率信号与所述基准电压信号进行比较,并根据比较结果调节所述电流控制单元的输出端输出的电流的大小从而实现宽压恒功率输出。

可选地,所述功率采集单元包括电流采集模块、电压采集模块以及乘法器;

所述电流采集模块分别与所述功率采集单元的输入端和所述乘法器连接,配置为检测所述外接电源输出的电流信号并获得电流检测信号,将所述电流检测信号输出至所述乘法器;

所述电压采集模块分别与所述功率采集单元的输入端和所述乘法器连接,配置为检测所述外接电源输出的电压信号并并获得电压检测信号,将所述电压检测信号输出至所述乘法器;

所述乘法器具有输出端,所述乘法器配置为接收所述电流采集模块输出的电流检测信号以及所述电压采集模块输出的电压检测信号,对接收的所述电压检测信号和所述电流检测信号进行乘法运算获得与所述电压检测信号和所述电流检测信号的乘积具有比例关系的功率信号,并由所述乘法器的输出端输出所述功率信号,其中,所述乘法器的输出端作为所述功率采集单元的输出端。

可选地,所述恒功率同步基准单元包括具有输入端和输出端的同步电路模块以及具有输入端和输出端的基准电压源;

所述同步电路模块的输入端作为所述恒功率同步基准单元的输入端与所述功率采集单元的输入端连接,所述同步电路模块的输出端与所述基准电压源的输入端连接,所述同步电路模块配置为获取所述功率采集单元检测的电压信号的相位并将所述相位输出至所述基准电压源;

所述基准电压源的输出端作为所述恒功率同步基准单元的输出端与所述电流控制单元的第二输入端连接,所述基准电压源配置为接收所述同步电路模块输出的相位并使接收的相位和所述基准电压源的基准电压叠加产生与所述功率采集单元检测的电压信号相位相同的基准电压信号并输出所述基准电压信号至所述电流控制单元。

可选地,所述电流控制单元包括运算放大器和功率开关管;

所述运算放大器具有输出端、反向输入端以及正向输入端,所述运算放大器的反向输入端作为所述电流控制单元的第一输入端,所述运算放大器的正向输入端作为所述电流控制单元的第二输入端,所述运算放大器配置为接收所述功率采集单元的输出端输出的功率信号以及所述恒功率同步基准单元的输出端输出的基准电压信号,并将所述功率信号和所述基准电压信号进行比较,并根据比较结果调节所述运算放大器的输出端输出的信号;

所述功率开关管与所述运算放大器的输出端连接,所述功率开关管的输出电流随着所述运算放大器的输出端输出的信号的变化而变化;

当所述外接电源的电压增加后,所述功率采集单元由输出端输出的功率信号也将增加,所述运算放大器将接收的功率信号与接收的所述恒功率同步基准单元输出的基准电压信号进行比较,所述运算放大器输出的信号降低,流经所述功率开关管的电流值降低,所述功率开关管的输出电流减小;

当所述外接电源的电压减小后,所述功率采集单元由输出端输出的功率信号也将减小,所述运算放大器将接收的功率信号与接收的所述恒功率同步基准单元输出的基准电压信号进行比较,所述运算放大器输出的信号上升,流经所述功率开关管的电流值上升,所述功率开关管的输出电流增大。

可选地,所述功率开关管为nmos管,所述nmos管的栅极与所述运算放大器的输出端连接。

可选地,所述的驱动电路,还包括:

整流单元,连接于所述外接电源和所述功率采集单元的输入端之间。

可选地,所述整流单元为桥式整流单元。

可选地,所述的驱动电路,还包括:

负载单元,与所述电流控制单元连接。

可选地,所述负载单元为led发光单元,所述led发光单元的工作电压小于所述外接电源的电压。

根据本实用新型的另一方面,还提供了一种灯具,包括上文任一实施例所述的驱动电路。

在本实用新型实施例提供的驱动电路中,电流控制单元接收功率采集单元的输出端输出的功率信号以及恒功率同步基准单元的输出端输出的基准电压信号,并将功率信号与基准电压信号进行比较,并根据比较结果改变电流控制单元输出的电流的大小从而实现宽压恒功率输出。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述,为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本实用新型的具体实施方式。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述,本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:

图1示出了根据本实用新型一个实施例的驱动电路的结构示意图;

图2示出了根据本实用新型另一个实施例的驱动电路的结构示意图;

图3示出了根据本实用新型另一个实施例的驱动电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为解决上述技术问题,本实用新型实施例提供了一种驱动电路,图1示出了根据本实用新型一个实施例的驱动电路的结构示意图。参见图1,驱动电路包括功率采集单元10、恒功率同步基准单元20以及电流控制单元30。

功率采集单元10具有输入端和输出端,功率采集单元10的输入端与外接电源vac连接,功率采集单元10检测外接电源vac的电压信号和电流信号并获得电压检测信号和电流检测信号,功率采集单元10由输出端输出与电压检测信号和电流检测信号的乘积具有比例关系的功率信号。

恒功率同步基准单元20具有输入端和输出端,恒功率同步基准单元20的输入端与功率采集单元10的输入端连接,恒功率同步基准单元20产生与功率采集单元10检测的电压信号相位相同的且幅值固定的基准电压信号并由恒功率同步基准单元20的输出端输出基准电压信号。

电流控制单元30具有第一输入端、第二输入端以及输出端,电流控制单元30的第一输入端与功率采集单元10的输出端连接,第二输入端与恒功率同步基准单元20的输出端连接,电流控制单元30接收功率采集单元10的输出端输出的功率信号以及恒功率同步基准单元20的输出端输出的基准电压信号,并将功率信号与基准电压信号进行比较,并根据比较结果调节电流控制单元30的输出端输出的电流的大小从而实现宽电压恒功率输出。

在该实施例中,电流控制单元30接收功率采集单元10的输出端输出的功率信号以及恒功率同步基准单元20的输出端输出的基准电压信号,并将功率信号与基准电压信号进行比较,并根据比较结果改变电流控制单元30输出的电流的大小,即使功率采集单元10检测的电压信号(功率采集单元10输入端的电压信号)升高或者降低,电流控制单元30仍然可以保证输出恒定的功率,从而避免出现过功率或者欠功率的问题。

参见图2,在本实用新型一实施例中,功率采集单元10包括电流采集模块11、电压采集模块12以及乘法器13。

电流采集模块11分别与功率采集单元10的输入端和乘法器13连接,电流采集模块11检测外接电源vac输出的电流信号并获得电流检测信号,电流采集模块11将电流检测信号输出至乘法器13。

电压采集模块12分别与功率采集单元10的输入端以及乘法器13连接,电压采集模块12检测外接电源vac输出的电压信号并获得电压检测信号,电压采集模块12将电压检测信号输出至乘法器13。

乘法器13具有输出端,乘法器13接收电流采集模块11输出的电流检测信号以及电压采集模块12输出的电压检测信号,对接收的电压检测信号和电流检测信号进行乘法运算获得与电压检测信号和电流检测信号的乘积具有比例关系的功率信号,并由乘法器13的输出端输出功率信号,其中,乘法器13的输出端作为功率采集单元10的输出端。

在该实施例中,乘法器13接收的电流采集模块11输出的电流检测信号可以为电流检测信号iin,接收的电压采集模块12输出的电压检测信号可以为电压检测信号vin,运算后的功率信号pvin=电流检测信号iin*电压检测信号vin*k,k为乘法器13的运算系数,k的值可以根据实际应用需求设定,本实用新型实施例对此不做具体的限定。乘法器13将功率信号pvin输出至电流控制单元30的第一输入端。

在该实施例中,电流采集模块11可以根据实际应用需求将检测到的电流信号进行处理得到电流检测信号,电压采集模块12可以根据实际应用需求将检测到的电压信号进行处理得到电压检测信号。例如,电流采集模块11可以根据实际应用需求将检测的电流信号进行扩大或者减小从而得到电流检测信号,电压采集模块12可以根据实际应用需求将检测的电压信号进行扩大或者减小从而得到电压检测信号。电流采集模块11可以为电流互感器,当然还可以为本领域的技术人员掌握的其他可以检测外接电源vac输出的电流信号并获得电流检测信号的其他设备,本实用新型实施例对此不做具体的限定。电压采集模块12可以为电压互感器,同样还可以为本领域的技术人员掌握的其他可以检测外接电源vac输出的电压信号并获得电压检测信号的其他设备,本实用新型实施例对此不做具体的限定。

继续参见图2,在本实用新型一实施例中,恒功率同步基准单元20包括具有输入端和输出端的同步电路模块21以及具有输入端和输出端的基准电压源22。

同步电路模块21的输入端作为恒功率同步基准单元20的输入端与功率采集单元10的输入端连接,同步电路模块21的输出端与基准电压源22的输入端连接,同步电路模块21获取功率采集单元10检测的电压信号的相位并将相位输出至基准电压源22。

基准电压源22的输出端作为恒功率同步基准单元20的输出端与电流控制单元30的第二输入端连接,基准电压源22接收同步电路模块21输出的相位并使接收的相位和基准电压源22的基准电压叠加产生与功率采集单元10检测的电压信号相位相同的基准电压信号pref并输出基准电压信号pref至电流控制单元30。

在该实施例中,例如外接电源vac为正弦波的交流电压的外接电源vac,则基准电压源22输出的基准电压信号pref=vref*sin(2πft),函数sin(2πft)为不同相位(功率采集单元10检测的电压信号的相位)对应的正弦值,f为外接电源vac的频率,t是正弦波信号的频域中的时间轴,vref为基准电压源22的基准电压值。

在本实用新型一实施例中,电流控制单元30包括运算放大器31和功率开关管32。

运算放大器31具有输出端、反向输入端以及正向输入端,运算放大器31的反向输入端作为电流控制单元30的第一输入端,运算放大器31的正向输入端作为电流控制单元30的第二输入端,运算放大器31接收功率采集单元10的输出端输出的功率信号以及恒功率同步基准单元20的输出端输出的基准电压信号,并将功率信号和基准电压信号进行比较,并根据比较结果调节运算放大器31的输出端输出的信号。功率开关管32与运算放大器31的输出端连接,功率开关管32的输出电流随着运算放大器31的输出端输出的信号的变化而变化。

具体地,当外接电源vac的电压增加后,乘法器13输出的功率信号pvin(功率采集单元10由输出端输出的功率信号)也将增加,运算放大器31将接收的功率信号pvin与接收的基准电压源22输出的基准电压信号pref(恒功率同步基准单元20由输出端输出的与功率采集单元10采集的电压检测信号相位相同的且幅值固定的基准电压信号)进行比较,此时,运算放大器31输出的信号降低,流经功率开关管32的电流值降低,从而功率开关管32的输出电流减小;当外接电源vac的电压减小后,乘法器13输出的功率信号pvin也将减小,运算放大器31将接收的功率信号pvin与接收的基准电压源22输出的基准电压信号pref进行比较,此时,运算放大器31输出的信号上升,流经功率开关管32的电流值上升,从而功率开关管32的输出电流增大,因此,可以实现宽压恒功率输出。

在本实用新型一实施例中,功率开关管32为nmos管,nmos管的栅极与运算放大器31的输出端连接。

参见图2和图3,在本实用新型一实施例中,驱动电路还包括整流单元50,整流单元50连接于外接电源vac和功率采集单元10的输入端之间。具体地,功率采集单元10的输入端与整流单元50连接,功率采集单元10检测外接电源vac经整流单元50整流后输出的电压信号和电流信号并获得电流检测信号和电压检测信号,并对采集的电压检测信号和电流检测信号进行乘法运算获得与采集的电压检测信号和电流检测信号的乘积具有比例关系的功率信号并由输出端输出功率信号。恒功率同步基准单元20产生与功率采集单元10检测的电压信号相位相同的且幅值固定的基准电压信号并由恒功率同步基准单元20的输出端输出基准电压信号。

在本实用新型一实施例中,整流单元50可以为桥式整流单元50,具体地,桥式整流单元50可以为全桥整流单元,如桥堆。当然,整流单元50还可以为其他类型的整流单元,本实用新型实施例对此不做具体的限定。

在本实用新型一实施例中,驱动电路还包括负载单元40,负载单元40与电流控制单元30连接。

在本实用新型一实施例中,负载单元40可以为led发光单元,led发光单元的工作电压小于外接电源vac的电压。通过使led发光单元的工作电压(最大工作电压)小于外接电源vac的电压以保证led发光单元能够在较宽的输入电压情况下满驱工作。外接电源vac的电压与led发光单元的最大工作电压的差值可以根据实际需求进行设定,例如差值可以为40v~50v,本实用新型实施例对此不做具体的限定。led发光单元可以包括至少一个发光二极管,发光二极管的阴极与电流控制单元30连接(nmos管的漏极连接),阳极与电流采集模块11连接。驱动电路通过实现宽压恒功率输出,可以避免led发光单元出现欠功率或者过功率的问题,从而延长led发光单元的使用寿命。

基于同一构思,本实用新型实施例还提供了一种灯具,该灯具设置有上文任一实施例中介绍到的驱动电路。灯具可以为球泡灯、筒射灯、面板灯,也可以为投光灯、生鲜灯或者路灯等。灯具在工作过程中,可以避免出现欠功率或者过功率的问题,从而延长灯具的使用寿命。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:在本实用新型的精神和原则之内,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案脱离本实用新型的保护范围。

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