CN204967607U - 基于功率管的供电电路及led照明设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于功率管的供电电路及LED照明设备，该基于功率管的供电电路包括用于输入外部高压电源并将输入的外部高压电源提供给负载的第一功率管、驱动第一功率管正常工作的第一驱动电路及接收外部高压电源进行储能，并维持第一驱动电路驱动第一功率管持续正常工作的储能模块；基于功率管的供电电路还包括开关模块，开关模块的输入端用于输入外部高压电源，开关模块的输出端与储能模块连接，开关模块还与第一功率管连接，开关模块用于在第一功率管导通时，切断输入至储能模块的外部高压电源。本实用新型具有简单可靠、低成本的优点。

Description

基于功率管的供电电路及LED照明设备

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，特别涉及一种基于功率管的供电电路及LED照明设备。

背景技术

功率管以其导通电阻小、制造成本低等原因广泛用于各种开关电源电路中，功率管通常需要专门的驱动电路来驱动功率管的导通或关断。现有的驱动电路是外部电源经过电压变换后通过高压二极管对功率管的驱动电路进行供电，这种场合使用的高压二极管容易被外部电源的高电压击穿而损坏，这种高压二极管在进行PCB(印刷电路板)布局时，整体上复杂难度大，同时高压二极管的价格高，增加了***成本。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种基于功率管的供电电路，旨在实现一种简单可靠、低成本的基于功率管的供电电路。

为实现上述目的，本实用新型提出一种基于功率管的供电电路，包括用于输入外部高压电源并将输入的所述外部高压电源提供给负载的第一功率管、驱动所述第一功率管正常工作的第一驱动电路及接收所述外部高压电源进行储能，并维持所述第一驱动电路驱动所述第一功率管持续正常工作的储能模块；所述基于功率管的供电电路还包括开关模块，所述开关模块的输入端用于输入外部高压电源，所述开关模块的输出端与所述储能模块连接，所述开关模块还与所述第一功率管连接，所述开关模块用于在所述第一功率管导通时，切断输入至所述储能模块的所述外部高压电源。

优选地，所述开关模块包括第二开关管、检测电路、第二驱动电路、电源转换单元及电压变换电路；所述检测电路的输出端与所述第二驱动电路的输入端连接，所述第二驱动电路的输出端与所述第二开关管的受控端连接；所述第二开关管的输入端与所述电源转换单元的输出端连接，所述第二开关管的输出端为所述开关模块的输出端；所述电源转换单元的输入端与所述外部高压源连接；所述电压变换电路的输入端与所述第二开关管的输入端连接，所述电压变换电路的输出端与所述第二驱动电路的电源端连接。

优选地，所述储能模块包括第一电容及第三开关管；所述第一电容的第一端与所述第一驱动电路的第一电源端连接，所述述第一电容的第二端与所述第一驱动电路的第二电源端连接；所述第三开关管的输入端与所述第一功率管的输出端连接，所述第三开关管的输出端接地，所述第三开关管的受控端输入外部控制信号。

优选地，所述检测电路检测到所述第一功率管导通时控制所述第二开关管关断以防止外部高压源电压倒灌；所述检测电路检测到所述第一功率管关断时控制所述第二开关管导通以给所述储能模块储能。

优选地，所述检测电路通过检测所述第一功率管的输入端与输出端之间的电压来检测所述第一功率管的导通或关断。

优选地，所述电压变换电路为升压型电荷泵电路。

优选地，所述第一功率管为NMOS管。

优选地，所述电源转换单元为降压型电源变换器。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种LED照明设备，所述LED照明设备包括如上所述的基于功率管的供电电路，所述基于功率管的供电电路包括用于输入外部高压电源并将输入的所述外部高压电源提供给负载的第一功率管、驱动所述第一功率管正常工作的第一驱动电路及接收所述外部高压电源进行储能，并维持所述第一驱动电路驱动所述第一功率管持续正常工作的储能模块；所述基于功率管的供电电路还包括开关模块，所述开关模块的输入端用于输入外部高压电源，所述开关模块的输出端与所述储能模块连接，所述开关模块还与所述第一功率管连接，所述开关模块用于在所述第一功率管导通时，切断输入至所述储能模块的所述外部高压电源。

本实用新型技术方案通过设置用于输入外部高压电源并将输入的所述外部高压电源提供给负载的第一功率管、驱动所述第一功率管正常工作的第一驱动电路、接收所述外部高压电源进行储能并维持所述第一驱动电路驱动所述第一功率管持续正常工作的储能模块及用于在所述第一功率管导通时切断输入至所述储能模块的所述外部高压电源的开关模块，实现了一种基于功率管的供电电路；在所述第一功率关断时，所述开关模块切通输入至储能模块的所述外部高压源以给所述储能模块充电，在所述第一功率管导通时，所述开关模块切断输入至储能模块的所述外部高压源以防止所述外部高压源倒灌；该基于功率管的供电电路具有简单可靠、低成本的优点。

附图说明

图1为本实用新型基于功率管的供电电路较佳实施例的结构框图；

图2为本实用新型基于功率管的供电电路较佳实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	储能模块	50	电源转换单元
200	开关模块	Q1	第一功率管
				10	第一驱动电路	Q2	第二开关管
20	检测电路	Q3	第三开关管
				30	第二驱动电路	C1	第一电容
40	电压转换电路

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例就本实用新型的技术方案做进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提出一种基于功率管的供电电路。

参照图1，在本实用新型一实施例中，该基于功率管的供电电路包括用于输入外部高压电源并将输入的所述外部高压电源提供给负载的第一功率管Q1、驱动所述第一功率管Q1正常工作的第一驱动电路10及接收所述外部高压电源进行储能，并维持所述第一驱动电路10驱动所述第一功率管Q1持续正常工作的储能模块100；所述基于功率管的供电电路还包括开关模块200，所述开关模块200的输入端用于输入外部高压电源，所述开关模块200的输出端与所述储能模块100连接，所述开关模块200还与所述第一功率管Q1连接，所述开关模块200用于在所述第一功率管Q1导通时，切断输入至所述储能模块100的所述外部高压电源。

本实施例中，所述第一功率管Q1采用NMOS管来实现。

需要说明的是，当所述第一功率管Q1控制外部电源向所述负载供电时，所述开关模块200切断输入至储能模块100的所述外部高压电源，所述储能模块100给所述第一驱动电路10供电，维持所述第一功率管Q1继续导通；当所述第一功率管Q1控制外部高压电源停止向所述负载供电时，所述开关模块200切通输入至储能模块100的所述外部高压电源，此时外部高压电源给所述储能模块100充电直到充电完成。

本实用新型技术方案通过设置用于输入外部高压电源并将输入的所述外部高压电源提供给负载的第一功率管Q1、驱动所述第一功率管Q1正常工作的第一驱动电路10、接收所述外部高压电源进行储能并维持所述第一驱动电路10驱动所述第一功率管Q1持续正常工作的储能模块100及用于在所述第一功率管Q1导通时切断输入至所述储能模块100的所述外部高压电源的开关模块200，实现了一种基于功率管的供电电路；在所述第一功率管Q1断时，所述开关模块200切通输入至储能模块100的所述外部高压源以给所述储能模块100充电，在所述第一功率管Q1导通时，所述开关模块200切断输入至储能模块100的所述外部高压源以防止所述外部高压源倒灌；该基于功率管的供电电路具有简单可靠、低成本的优点。

参照图2，具体地，所述开关模块200包括第二开关管Q2、检测电路20、第二驱动电路30、电压变换电路40及电源转换单元50；所述检测电路20的输出端与所述第二驱动电路30的输入端连接，所述第二驱动电路30的输出端与所述第二开关管Q2的受控端连接；所述第二开关管Q2的输入端与所述电源转换单元50的输出端连接，所述第二开关管Q2的输出端为所述开关模块200的输出端；所述电源转换单元50的输入端与所述外部高压源连接；所述电压变换电路40的输入端与所述第二开关管Q2的输入端连接，所述电压变换电路40的输出端与所述第二驱动电路30的电源端连接。

其中，所述电源转换单元50为降压型电源变换器，用于将所述外部高压电源的电压转换成所述第一驱动电路10及第二驱动电路30内部工作所需电压。

需要说明的是，所述检测电路20是通过检测所述第一功率管Q1的输入端与输出端之间的电压来检测所述第一功率管Q1的导通或关断，当第一功率管Q1导通时，第一功率管Q1输入端和输出端之间的电压降为零；当第一功率管Q1断开时，第一功率管Q1输入端和输出端之间的电压为外部高压电源电压，检测电路20根据检测到电压的从而判断所述第一功率管Q1是否开通。

所述电压变换电路40用于将所述电源转换单元50的电压进行升压后输出至所述第二开关管Q2的栅极，以保证在所述第二开关管Q2导通后，所述第二开关管Q2的栅极电压大于所述第二开关管Q2的源极电压，以保持第二开关管Q2继续导通，所述电压变换电路40采用具有升压功能的电荷泵电路实现，电荷泵电路技术成熟，稳定可靠，已得到广泛应用。

具体地，所述储能模块100包括第一电容C1及第三开关管Q3；所述第一电容C1的第一端与所述第一驱动电路10的第一电源端连接，所述述第一电容C1的第二端与所述第一驱动电路10的第二电源端连接；所述第三开关管Q3的输入端与所述第一功率管Q1的输出端连接，所述第三开关管Q3的输出端接地，所述第三开关管Q3的受控端输入外部控制信号。

其中，所述第一电容C1具有储能作用，在所述第一功率管Q1关断期间，所述第二开关管Q2和所述第三开关管Q3导通，从而使所述第一功率管Q1的源极和第一电容C1的第二端接地，为所述第一电容C1充电提供充电回路，所述电源转换单元50对所述第一电容C1进行充电；在所述第一功率管Q1导通后，所述第二开关管Q2关断，以防止外部高压电源倒灌进入所述电源转换单元50，同时外部控制信号控制所述第三开关管Q3关断以防止外部高压电源与地短路，为保持所述第一功率管Q1继续导通，所述第一功率管Q1的栅极电压必须大于源极电压，所述第一电容C1第一端的电压高于所述第一电容C1第二端的电压，使得所述第一功率管Q1的栅极电压高于源极电压，所述第一功率管Q1继续导通。

在本实施例中，所述第二开关管Q2及所述第三开关管Q3也采用NMOS管来实现；需要说明的是，所述第一功率管Q1的栅极为受控端，所述第一功率管Q1的漏极为输入端，所述第一功率管Q1的源极为输出端；所述第二开关管Q2的栅极为受控端，所述第二开关管Q2的漏极为输入端，所述第二开关管Q2的源极为输出端；所述第三开关管Q3的栅极为受控端，所述第三开关管Q3的漏极为输入端，所述第三开关管Q3的源极为输出端；所述第一驱动电路10及所述第二驱动电路20可采用现有技术中任何能实现驱动NMOS管的驱动电路来实现，在此处不作限制。

综上所述，在外部电源上电后，所述电源转换单元50开始工作，所述电压变换电路40将所述电源转换单元50输出电压升压后输出至所述第二开关管Q2的栅极，从而使所述第二开关管Q2导通，同时外部控制信号控制所述第三开关管Q3导通，所述电源转换单元50对所述第一电容C1进行充电；经过一段时间延时后，所述第一驱动电路10驱动所述第一功率管导通以给负载供电，所述检测电路20检测到第一功率管Q1导通并控制所述第二开关管Q2关断，同时外部控制信号控制所述第三开关管Q3关断，所述第一电容C1储存有电能，所述第一电容C1的第一端及第二端之间的电压差维持所述第一功率管Q1继续导通；当所述第一电容C1两端的电压不足以维持所述第一功率管Q1继续导通时，所述第一功率管Q1关断，基于功率管的供电电路进入下一个工作周期。

可以理解的是，本实用型新采所述用检测电路20、第二驱动电路30、第三开关管Q3及电压变换电路40取代了传统技术中的高压二极管，使得该基于功率管的供电电路简单可靠、低成本，具有很好的竞争力。

本实用新型还提出一种LED照明设备，该LED照明设备包括上述基于功率管的供电电路，该基于功率管的供电电路的具体结构参照上述实施例，由于本LED照明设备上采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

应当说明的是，本实用新型的各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域的技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于功率管的供电电路，包括用于输入外部高压电源并将输入的所述外部高压电源提供给负载的第一功率管、驱动所述第一功率管正常工作的第一驱动电路及接收所述外部高压电源进行储能，并维持所述第一驱动电路驱动所述第一功率管持续正常工作的储能模块；其特征在于，所述基于功率管的供电电路还包括开关模块，所述开关模块的输入端用于输入外部高压电源，所述开关模块的输出端与所述储能模块连接，所述开关模块还与所述第一功率管连接，所述开关模块用于在所述第一功率管导通时，切断输入至所述储能模块的所述外部高压电源。

2.如权利要求1所述的基于功率管的供电电路，其特征在于，所述开关模块包括第二开关管、检测电路、第二驱动电路、电源转换单元及电压变换电路；所述检测电路的输出端与所述第二驱动电路的输入端连接，所述第二驱动电路的输出端与所述第二开关管的受控端连接；所述第二开关管的输入端与所述电源转换单元的输出端连接，所述第二开关管的输出端为所述开关模块的输出端；所述电源转换单元的输入端与所述外部高压源连接；所述电压变换电路的输入端与所述第二开关管的输入端连接，所述电压变换电路的输出端与所述第二驱动电路的电源端连接。

3.如权利要求2所述的基于功率管的供电电路，其特征在于，所述储能模块包括第一电容及第三开关管；所述第一电容的第一端与所述第一驱动电路的第一电源端连接，所述述第一电容的第二端与所述第一驱动电路的第二电源端连接；所述第三开关管的输入端与所述第一功率管的输出端连接，所述第三开关管的输出端接地，所述第三开关管的受控端输入外部控制信号。

4.如权利要求3所述的基于功率管的供电电路，其特征在于，所述检测电路检测到所述第一功率管导通时控制所述第二开关管关断以防止外部高压源电压倒灌；所述检测电路检测到所述第一功率管关断时控制所述第二开关管导通以给所述储能模块储能。

5.如权利要求3所述的基于功率管的供电电路，其特征在于，所述检测电路通过检测所述第一功率管的输入端与输出端之间的电压来检测所述第一功率管的导通或关断。

6.如权利要求2所述的基于功率管的供电电路，其特征在于，所述电压变换电路为升压型电荷泵电路。

7.如权利要求1所述的基于功率管的供电电路，其特征在于，所述第一功率管为NMOS管。

8.如权利要求2所述的基于功率管的供电电路，其特征在于，所述电源转换单元为降压型电源变换器。

9.一种LED照明设备，其特征在于，所述LED照明设备包括如权利要求1-8任意一项所述的基于功率管的供电电路。