CN201311605Y

CN201311605Y - 一种恒流控制装置

Info

Publication number: CN201311605Y
Application number: CNU2008201759071U
Authority: CN
Inventors: 安然
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2018-10-23

Abstract

本实用新型公开了一种恒流控制装置，包括：控制模块、第二负载和反馈模块，控制模块，用于发送驱动信号至所述第二负载，并接收反馈模块发送的第一电压反馈信号；第二负载，用于根据驱动信号生成第一电流反馈信号；反馈模块，用于根据第一电流反馈信号生成第一电压反馈信号，并将第一电压反馈信号发送至控制模块。本实用新型的恒流控制装置通过控制模块根据反馈信号调节第二负载上的电流，进而使得与第二负载串联的第一负载上的电流保持恒定。该恒流控制装置不仅可以精确、稳定进行恒流控制，并且在实际使用时灵活性很强。

Description

一种恒流控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种电流控制装置，尤其涉及一种恒流控制装置。

背景技术

基于欧姆定律I＝U/R_L，要想保证负载R_L上的I为恒定数值，即负载R_L上电流为恒流，那就需要U/R_L的比值恒为定值。在现实技术中，恒流设计方案主要有以下两种。

方案一：如图1所示，在电路中串联一个负载Rs，使Rs＞＞RL，从而使I≈U/Rs。该方案的缺点在于当负载R_L要求电流较大时，负载Rs功耗很大，造成资源浪费，且恒流精度不高，当环境变化导致负载变化时候无法实现恒流。

方案二：如图2所示，对负载R_L上的电流进行采样反馈至电源，调整电源输出电压U。由于对输出电压U的调整不可能为无穷大，只能为0≤U≤Umax间的某个值。当出现空载时，输出为***最高电压Umax，此时一旦加入负载R_L就可能导致负载R_L瞬间过流即I＝Umax/R。

由此可见，提供一种能够精确、稳定进行恒流控制的装置目前急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中不能精确、稳定进行恒流控制的缺陷，提供一种能够精确、稳定进行恒流控制且节约资源的恒流控制装置。

该恒流控制装置包括：控制模块、第二负载和反馈模块，控制模块，用于发送驱动信号至所述第二负载，并接收反馈模块发送的第一电压反馈信号；第二负载，用于根据驱动信号生成第一电流反馈信号；反馈模块，用于根据第一电流反馈信号生成第一电压反馈信号，并将第一电压反馈信号发送至控制模块。

本实用新型的恒流控制装置通过控制模块根据反馈信号调节第二负载上的电流，进而使得与第二负载串联的第一负载上的电流保持恒定。本实用新型的恒流控制装置不仅可以精确、稳定进行恒流控制，并且在实际使用时灵活性很强，而且恒流源的设计只需基于现有较成熟普及的恒压源技术，采用普通的电压源作为***输入就可以。该恒流控制装置大大节省了设计时间和生产成本。

附图说明

图1是现有技术中一种恒流控制方式的结构图；

图2是现有技术中另一种恒流控制方式的结构图；

图3是本实用新型第一实施例恒流控制装置的具体结构图；

图4是本实用新型第一实施例恒流控制装置中反馈模块的具体结构图；

图5是本实用新型第二实施例恒流控制装置的具体结构图；

图6是本实用新型第三实施例使用恒流控制装置的LED照明***的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图3所示，本实用新型第一实施例中恒流控制装置60包括：控制模块62、第二负载64、反馈模块66和采集模块68。其中，

控制模块62，与电源V连接，发送驱动信号至第二负载64，并接收反馈模块66发送的电压反馈信号；还发送采集控制信号到采集模块68，并接收采集模块68采集到的环境信息；

第二负载64，与第一负载R_L串联连接，根据驱动信号生成电流反馈信号；

反馈模块66，根据电流反馈信号生成电压反馈信号，并将电压反馈信号发送至控制模块62；

采集模块68，用于根据采集控制信号对环境信息进行采集。

如图4所示，本实用新型第一实施例中反馈模块66包括：基准电压源661，用于提供基准电流和基准电压；电流放大器662，用于接收第一电流反馈信号，经放大后生成第二电流反馈信号；电流比较器663，用于将第二电流反馈信号和基准电流进行比较；电流电压转换器664，用于将第一电流反馈信号转换为第二电压反馈信号；电压比较器665，用于将第二电压反馈信号和基准电流进行比较；电压放大器666，与电流比较器663和电压比较器665连接，用于根据比较结果生成第一电压反馈信号。

本实用新型第一实施例中，采集模块包括温度采集器、湿度采集器、亮度采集器、气压采集器和时间采集器等中的任意组合，采集温度、湿度、亮度、气压及时间等环境信息。

设电源V的供电电压为U，第一负载R_L为关于n维空间变量x₁，x₂…x_n的函数，表示为R_L＝f(x₁，x₂…x_n)。第二负载64与第一负载R_L串联连接，第二负载64的阻抗为R_V，R_V为关于n唯空间变量y₁，y₂…y_n的函数，可表示为R_V＝h(y₁，y₂…y_n)，n为自然数。此时第一负载R_L和第二负载64上的电流为：

I＝U/[f(x₁，x₂…x_n)+h(y₁，y₂…y_n)]。

R_L、R_V为环境温度T，环境压强p，环境光亮度c，时间t的函数，R_L＝f(T，p，c，t)，R_V＝h(T，p，c，t)。

***负载的等效阻抗为Z，Z＝R_V+R_L＝h(T，p，c，t)+f(T，p，c，t)。

当t＝0的初始时刻，此刻***负载等效阻抗为

Z₀＝R_V0+R_L0＝h(T₀，p₀，c₀，t₀)+f(T₀，p₀，c₀，t₀)；

设R_V0＝0，则Z₀＝R_V0+R_L0＝0+f(T₀，p₀，c₀，t₀)＝f(T₀，p₀，c₀，t₀)；

初始时刻负载上电流为：I₀＝U/Z₀＝U/f(T₀，p₀，c₀，t₀)。

当t＝Δt时刻，设T＝T′，p＝p′，c＝c′，t＝t′；此时第一负载阻抗为R′_L，第二负载阻抗为R′_V，得到此时负载阻抗为：

Z′＝R′_V+R′_L＝h(T′，p′，c′，t′)+f(T′，p′，c′，t′)；

此时电流为I′＝U/Z′＝U/[h(T′，p′，c′，t′)+f(T′，p′，c′，t′)]。

由于要保证第一负载R_L电流恒定，即t＝0时与t＝Δt时电流相同，就要保证两个时刻的电流差值为零，即

ΔI＝I′-T₀＝U/Z′-U/Z₀

＝U/[h(T′，p′，c′，t′)+f(T′，p′，c′，t′)]-U/f(T₀，p₀，c₀，t₀)＝0

通过控制模块62设置t＝Δt时刻，第二负载64的阻抗

R′_V＝h(T′，p′，c′，t′)＝f(T₀，p₀，c₀，t₀)-f(T′，p′，c′，t′)，

即Z′＝R′_V+R′_L＝h(T′，p′，c′，t′)+f(T′，p′，c′，t′)

＝f(T₀，p₀，c₀，t₀)-f(T′，p′，c′，t′)+f(T′，p′，c′，t′)＝f(T₀，p₀，c₀，t₀)，

Z′＝Z₀，因此I′-I₀＝U/Z′-U/Z₀＝0，从而保证了ΔI＝0，以实现第一负载R_L上的恒流。

该恒流控制装置解决了实际生产生活中由周围环境因素以及负载本身变化带来的对恒流***的影响，同时解决了传统恒流控制方案空载时候输出***最高电压的问题，解决了传统恒流控制方案由周围环境变化(如温度，湿度，光亮度，大气压力，时间漂移等等)而导致的***等效负载变化时影响恒流效果的问题。本实用新型的恒流控制装置在实际使用时灵活性很强，而且恒流源的设计只需基于现有较成熟普及的恒压源技术，采用普通的电压源作为***输入就可以。该恒流控制装置大大节省了设计时间和生产成本。

如图5所示，本实用新型第二实施例中，第二负载64为三极管Q1，反馈模块66包括差分放大电路Av和电流采样电阻Rs，控制模块62为可编程芯片IC。

负载R_L与电源V连接，第一负载R_L、三极管Q1和电流采样电阻Rs串联连接。差分放大电路Av对流经电流采样电阻Rs的电流进行采样，得到电流采样信号，通过差分放大电路Av将电流采样信号转换为电压采样信号，并将该电压采样信号反馈到可编程芯片IC。可编程芯片IC根据该电压采样信号对通过三极管Q1的电流进行调节，通过调节三极管Q1上的电流最终保证第一负载R_L上的电流恒定。

可编程芯片IC根据第一负载R_L所需要的电流大小I_L，给出对应在三极管Q1上的基极电流I_b，而Q1集电极电流I_c＝a*I_b(a为Q1的放大倍数)，可认为该电流I_c＝I_L。由于环境变化而导致负载阻抗发生变化时候，假设负载电流相比预设的电流变小的情况，采样得到的电压采样信号与可编程芯片IC内部设定的对应预设电流值的基准电压值进行比较，并判断出负载电流比预设电流偏小，于是可编程芯片IC给出调整后的三极管Q1基极驱动电流，使基极电流I_b增大，从而使得三极管Q1的集电极电流I_c也相应变大，即负载电流I_L变大。反之，当负载上电流IL变大的时候，可编程芯片IC给出调整后的三极管Q1基极驱动电流，使基极电流I_b减小，从而使得三极管Q1的集电极电流I_c也相应变小，以减小负载电流I_L，最终实现第一负载R_L电流恒定。

如图6所示，本实用新型第三实施例使用该恒流控制装置的LED照明***，包括：连接市电的直流电压源20，作为负载的LED阵列40，恒流控制装置60与直流电压源20和LED阵列40连接，对LED阵列40进行恒流控制。

另外，恒流控制装置60还可以连接显示装置82、管理装置84。通过显示装置82将恒流控制装置60采集到的温度、湿度、亮度、气压及时间等环境信息显示出来，使得管理人员能够清楚的看到LED的工作情况。管理人员还可以根据环境信息，使用管理装置84对任意LED的光电参数进行调整，更加利于管理人员进行中央式管理，方便维护并减小了整个LED照明***的管理开支。

采用该恒流控制装置的LED照明***还有以下几个优点：

1、当LED灯阵列与直流电压源的输出端接触不良时，就相当于直流电压源先通了电，然后才接上负载LED阵列，这样直流电压源会首先输出能提供的最高电压，如果LED阵列的额定电流下的导通电压低于该最高电压，则必将会给LED阵列造成损害，而第三实施例中的LED阵列上的电流始终不会超过预设置的电流；

2、LED需要调光时，现有技术中对输出电压进行PWM调控，相当于调整流过LED阵列上某段时间内的平均电流大小，并不能保证LED阵列上的任一时刻电流都相等；而第三实施例中的中的恒流控制装置可以线性调整LED阵列上的电压，保证LED阵列上任一时刻流过的电流始终恒定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换；而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

Claims

1、一种恒流控制装置，分别与电源和第一负载连接，其特征在于，包括：控制模块、第二负载和反馈模块，

所述控制模块，用于发送驱动信号至所述第二负载，并接收所述反馈模块发送的第一电压反馈信号；

所述第二负载，用于根据所述驱动信号生成第一电流反馈信号；

所述反馈模块，用于根据所述第一电流反馈信号生成所述第一电压反馈信号，并将所述第一电压反馈信号发送至所述控制模块。

2、根据权利要求1所述的恒流控制装置，其特征在于，还包括采集模块，

所述控制模块，用于发送采集控制信号到所述采集模块，并接收所述采集模块采集到的环境信息；

所述采集模块，用于根据所述采集控制信号对环境信息进行采集。

3、根据权利要求1或2所述的恒流控制装置，其特征在于，所述反馈模块包括：

基准电压源，用于提供基准电流和基准电压；

电流放大器，用于接收所述第一电流反馈信号，经放大后生成第二电流反馈信号；

电流比较器，用于将所述第二电流反馈信号和所述基准电流进行比较；

电流电压转换器，用于将所述第一电流反馈信号转换为第二电压反馈信号；

电压比较器，用于将所述第二电压反馈信号和所述基准电流进行比较；

电压放大器，与所述电流比较器和所述电压比较器连接，用于根据比较结果生成所述第一电压反馈信号。

4、根据权利要求1或2所述的恒流控制装置，其特征在于，所述反馈模块为差分放大电路。

5、根据权利要求1或2所述的恒流控制装置，其特征在于，所述第二负载为三极管。

6、根据权利要求5所述的恒流控制装置，其特征在于，所述采集模块包括温度采集器、湿度采集器、亮度采集器、气压采集器和时间采集器中的任意组合。

7、根据权利要求1或2所述的恒流控制装置，其特征在于，还包括电压保护模块、电流保护模块和温度保护模块中的任意组合。