TW201344386A - 電源 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種電源，包含一個恒流電源；在恒流電源的輸出回路上並聯至少2條限流保護支路，所述限流保護支路包括至少1個負載以及限流保護器；每一路所述限流保護器的設計限流值，均大於其所在的限流保護支路的設計工作電流值；當所述限流保護支路中的任意一路的電流等於或小於該路的設計工作電流時，該路中的所述限流保護器工作於飽和導通狀態；當所述限流保護支路中的任意一條的電流大於該路的設計工作電流並達到該路中的所述限流保護器的設計限流值時，該路中的所述限流保護器工作於限流狀態。與現有技術相比可有效控制負載中的短路故障，並且在負載未發生短路故障時，限流保護器工作於低功耗狀態，有利於節能環保。

Description

電源

本發明涉及一種電源

目前需要恒定電流驅動的負載，通常是以多個負載串聯的方式進行工作，又由於可靠性及工作電壓的原因，串聯的負載個數不能過多，所以在某些大功率的應用場合一般採用串並聯組合的方式。

圖1是現有技術中的一種電源，如圖所示包括恒流電源，以及與恒流電源連接且相互並聯的多串負載支路，所述的負載為需要恒流驅動的負載，具體地，該負載為LED，工作時恒流電源的輸出電流將被這些燈條自然分配。但是在這種串並聯組合的LED燈工作時，如果其中的一路負載有LED發生短路(短路是LED最常見的失效形式之一)，則由於該支路各LED的Vf之和小於其他各路，將會導致該支路電流大幅度增加，該電流常常超出LED的最大工作電流，極易引起LED過熱燒毀。

本發明為解決現有技術中存在的問題，公開了一種電源，包含一個恒流電源；在所述恒流電源的輸出回路上並聯至少2條限流保護支路，所述限流保護支路包括至少1個負載以及1個限流保護器；所述負載為需要恒定電流驅動的負載；每一路所述限流保護器的設計限流值，均大於其所在的限流保護支路的設計工作電流值；當所述限流保護支路中的任意一路的電流等於或小於該路的設計工作電流時，該路中的所述限流保護器工作於飽和導通狀態，其輸出阻抗趨近於零或者電路所能達到的最小輸出阻抗；當所述限流保護支路中的任意一條的電流大於該路的設計工作電流並達到該路中的所述限流保護器的設計限流值時，該路中的所述限流保護器工作於限流狀態，其輸出阻抗趨近於無窮大或者電路所能達到的最大 輸出阻抗。

作為上述技術方案的進一步改進，各路限流保護支路的設計工作電流值相等。

作為上述技術方案的進一步改進，各路限流保護支路的設計工作電流值不相等。

作為上述技術方案的進一步改進，所述限流保護器的限流值，比其所在的所述限流保護支路的設計工作電流值大1%以上，以確保線性恒流不會過早地工作，從而避免不必要的功耗。

作為上述技術方案的進一步改進，所述限流保護器的限流值，小於或等於其所在的所述限流保護支路的設計允許通過的最大電流值。以避免線性恒流電路的限流值過大，從而起不到保護的作用。

作為上述技術方案的進一步改進，所述限流保護器的設計限流值，按如下規則確定：當任意一限流保護支路中的電流達到該路中的所述限流保護器的設計限流值時，與該限流保護支路並聯的其他任意一路或多路限流保護支路中的電流不小於其各自的設計最小工作電流值。

作為上述技術方案的進一步細化，所述的限流保護器包括線性恒流電路；作為上述技術方案的進一步細化，所述的線性恒流電路包括運算放大器、N型MOS管、檢流電阻；其中所述N型MOS管的漏極與負載相連，N型MOS管的源極經過檢流電阻與地相連，N型MOS管的柵極與運算放大器的輸出端相連，運算放大器的同相輸入端與基準電壓相連，運算放大器的反相輸入端連接於所述N型MOS管的源極與檢流電阻之間。

作為上述技術方案的進一步細化，所述的線性恒流電路包括運算放大器、P型MOS管、檢流電阻；其中所述P型MOS管的源極與負載相連，P型MOS管的漏極經過檢流電阻與地相連，P型MOS管的柵極與運算放大器的輸出端相連，運算放大器的同相輸入端與基準電壓相連，運算放大器的反相輸入端連接於所述P型MOS管的漏極與檢流電阻之間。

作為上述技術方案的進一步細化，所述的線性恒流電路包括運算放大器、NPN型三極管、檢流電阻、限流電阻；其中所述NPN型三極 管的集電極與負載相連，NPN型三極管的發射極經過檢流電阻與地相連，NPN型三極管的基極通過限流電阻與運算放大器的輸出端相連，運算放大器的同相輸入端與基準電壓相連，運算放大器的反相輸入端連接於所述NPN型三極管的發射極與檢流電阻之間。

作為上述技術方案的進一步細化，所述的線性恒流電路包括運算放大器、PNP型三極管、檢流電阻、限流電阻；其中所述PNP型三極管的發射極與負載相連，PNP型三極管的集電極經過檢流電阻與地相連，PNP型三極管的基極通過限流電阻與運算放大器的輸出端相連，運算放大器的同相輸入端與基準電壓相連，運算放大器的反相輸入端連接於所述PNP型三極管的集電極與檢流電阻之間。

作為上述技術方案的進一步細化，所述的線性恒流電路包括三端穩壓二極體、NPN型三極管、檢流電阻、限流電阻；其中所述NPN型三極管的集電極與負載相連，NPN型三極管的發射極經過檢流電阻與地相連，NPN型三極管的基極經過限流電阻與一電源電壓相連，所述三端穩壓二極體的陰極連接於限流電阻和NPN型三極管的基極之間，三端穩壓二極體的陽極接地，三端穩壓二極體的基準端連接於檢流電阻和NPN型三極管的發射極之間。

作為上述技術方案的進一步細化，所述的線性恒流電路為恒流二極體，其中所述恒流二極體的陰極與負載相連，恒流二極體的陽極接燈具電源正極。

作為上述技術方案的進一步細化，所述的線性恒流電路為恒流二極體，其中所述恒流二極體的陽極與負載相連，恒流二極體的陰極接地。

作為上述技術方案的進一步細化，所述恒流電源為開關恒流電源。

作為上述技術方案的進一步細化，所述恒流電源為線性恒流電源。

作為上述技術方案的進一步細化，所述恒流電源為AC-DC形式，即輸入為交流，輸出為直流。

作為上述技術方案的進一步細化，所述恒流電源為DC-DC形式，即輸入輸出均為直流。

作為上述技術方案的進一步細化，所述恒流電源具有電氣隔離功能。

作為上述技術方案的進一步細化，所述恒流電源不具有電氣隔離功能。

本發明公開的一種電源，包含一個恒流電源；在所述恒流電源的輸出回路上並聯至少2條限流保護支路，所述限流保護支路包括至少1個負載以及1個限流保護器；所述負載為需要恒定電流驅動的負載；每一路所述限流保護器的設計限流值，均大於其所在的限流保護支路的設計工作電流值；當所述限流保護支路中的任意一路的電流等於或小於該路的設計工作電流時，該路中的所述限流保護器工作於飽和導通狀態，其輸出阻抗趨近於零或者電路所能達到的最小輸出阻抗；當所述限流保護支路中的任意一條的電流大於該路的設計工作電流並達到該路中的所述限流保護器的設計限流值時，該路中的所述限流保護器工作於限流狀態，其輸出阻抗趨近於無窮大或者電路所能達到的最大輸出阻抗。與現有技術相比可有效控制負載中的短路故障，並且在負載未發生短路故障時，線性恒流電路工作於低功耗狀態，有利於節能環保。

I1‧‧‧限流保護支路

I2‧‧‧限流保護支路

I3‧‧‧限流保護支路

L10‧‧‧負載

L20‧‧‧負載

L30‧‧‧負載

Ln0‧‧‧負載

L1n‧‧‧負載

L2n‧‧‧負載

L3n‧‧‧負載

Lnn‧‧‧負載

10‧‧‧限流保護器

11‧‧‧限流保護器

12‧‧‧限流保護器

1n‧‧‧限流保護器

Uref1‧‧‧基準電壓

T1‧‧‧運算放大器

Q1‧‧‧N型MOS管

R1‧‧‧檢流電阻

Uref2‧‧‧基準電壓

T2‧‧‧運算放大器

Q2‧‧‧P型MOS管

R2‧‧‧檢流電阻

Uref3‧‧‧基準電壓

T3‧‧‧運算放大器

R4‧‧‧限流電阻

Q3‧‧‧NPN型三極管

R3‧‧‧檢流電組

Uref4‧‧‧基準電壓

T4‧‧‧運算放大器

R6‧‧‧限流電阻

Q4‧‧‧PNP型三極管

R5‧‧‧檢流電阻

V+‧‧‧電源電壓

R8‧‧‧限流電阻

T5‧‧‧三端穩壓二極體

Q5‧‧‧NPN型三極管

R7‧‧‧檢流電阻

Q61‧‧‧恒流二極體

Q62‧‧‧恒流二極體

Q63‧‧‧恒流二極體

Q6n‧‧‧恒流二極體

圖1是現有的一種電源的電路結構圖；圖2是本發明的實施例的一種電源的電路結構圖；圖3是本發明的實施例的另一種電源的電路結構圖；圖4是本發明的實施例的另一種電源的電路結構圖；圖5是本發明的實施例的另一種電源的電路結構圖；圖6是本發明的實施例的另一種電源的電路結構圖；圖7是本發明的實施例的另一種電源的電路結構圖；圖8是本發明的實施例的另一種電源的電路結構圖。

應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

圖2是本發明的實施例的一種電源電路結構圖；如圖2所示的一種電源，其包含一個恒流電源；在所述恒流電源的輸出回路上並聯至少2條限流保護支路I1-In，所述限流保護支路包括至少1個負載L10-Lnn以及1個限流保護器10-1n；所述負載為需要恒定電流驅動的負載；每一路所述限流保護器的設計限流值，均大於其所在的限流保護支路的設計工作電流值；當所述限流保護支路中的任意一路的電流等於或小於該路的設計工作電流時，該路中的所述限流保護器工作於飽和導通狀態，其輸出阻抗趨近於零或者電路所能達到的最小輸出阻抗，此時的限流保護器相當於一根導線，對該路負載的電流基本無限製作用；當所述限流保護支路中的任意一條的電流大於該路的設計工作電流並達到該路中的所述限流保護器的設計限流值時，該路中的所述限流保護器工作於限流狀態，其輸出阻抗趨近於無窮大或者電路所能達到的最大輸出阻抗，此時的限流保護器工作於限流狀態，將該路負載的電流限定在其設計限流值。

在本發明某些實施例中，所述恒流電源為開關恒流電源。在本發明某些實施例中，所述恒流電源也可以為線性恒流電源。在本發明某些實施例中，所述恒流電源為AC-DC形式，即輸入為交流，輸出為直流。在本發明某些實施例中，所述恒流電源為DC-DC形式，即輸入輸出均為直流。在本發明某些實施例中，所述恒流電源具有電氣隔離功能。在本發明某些實施例中，所述恒流電源不具有電氣隔離功能。

在某些實施例中，可通過對各限流保護支路的負載的選擇，例如各路均選擇參數及個數完全相同的負載，或者負載參數、個數有差異的情況下，在相應的支路串聯電阻，以使得各限流保護支路對恒流電源輸出的電流進行平均分配。

在某些實施例中，也可以根據實際應用，不考慮各支路負載之間的差異，使得各限流保護對恒流電源輸出的電流自然分配。

在本發明實施例中，所述限流保護器的設計限流值比其所在 支路的負載的設計工作電流值大1%以上，以確保限流保護器不會過早地限流，從而避免不必要的功耗。

在本發明實施例中，所述設計限流值小於或等於其所在的所述限流保護支路的設計允許通過的最大電流值，以避免限流保護器的設計限流值過大，從而起不到保護的作用。

在本發明實施例中，所述限流保護器的設計限流值，按如下規則確定：當任意一限流保護支路中的電流達到該路中的所述限流保護器的設計限流值時，與該限流保護支路並聯的其他任意一路或多路限流保護支路中的電流不小於其各自的設計最小工作電流值，從而避免因某支路的故障而導致其他支路不能正常工作。在本發明實施例中，所述的限流保護器為線性恒流電路。

圖3是本發明的實施例的另一種電源的電路結構圖；如圖3所示，在本發明該實施例中，所述的線性恒流電路包括運算放大器T1、N型MOS管Q1、檢流電阻R1；其中所述N型MOS管的漏極與負載相連，N型MOS管的源極經過檢流電阻R1與地相連，N型MOS管的柵極與運算放大器的輸出端相連，運算放大器的同相輸入端與基準電壓Uref1相連，運算放大器的反相輸入端連接於所述N型MOS管的源極與檢流電阻之間。工作時，先由恒流電源輸出一總電流Io，然後多個並聯的限流保護支路將該電流自然分配，當某限流保護支路中的負載出現短路故障時，該限流保護支路的電流In逐漸增大，當In小於uref1/R時，運算放大器控制該路的N型MOS管工作於飽和導通狀態，當In達到uref1/R1時，運算放大器控制該路的N型MOS管工作于恒流區，該限流保護支路的電流限制於uref1/R1，以此對該限流保護支路中的負載進行限流保護。

圖4是本發明的實施例的另一種電源的電路結構圖；如圖4示，在本發明該實施例中，所述的線性恒流電路包括運算放大器T2、P型MOS管Q2、檢流電阻R2；其中所述P型MOS管的源極與負載相連，P型MOS管的漏極經過檢流電阻R2與地相連，P型MOS管的柵極與運算放大器的輸出端相連，運算放大器的同相輸入端與基準電壓Uref2相連，運算放大器的反相輸入端連接於所述P型MOS管的漏極與檢流電阻之間。其具體 工作原理與上述實施例類似，在此不再贅述。

圖5是本發明的實施例的另一種電源的電路結構圖；如圖5示，在本發明該實施例中，所述的線性恒流電路包括運算放大器T3、NPN型三極管Q3、檢流電阻R3、限流電阻R4；其中所述NPN型三極管的集電極與負載相連，NPN型三極管的發射極經過檢流電阻R3與地相連，NPN型三極管的基極通過限流電阻R4與運算放大器的輸出端相連，運算放大器的同相輸入端與基準電壓Uref3相連，運算放大器的反相輸入端連接於所述NPN型三極管的發射極與檢流電阻之間。工作時，先由恒流電源輸出一總電流Io，然後多個並聯的限流保護支路將該電流自然分配，當某限流保護支路中的負載出現短路故障時，該限流保護支路的電流In逐漸增大，當In小於uref3/R3時，運算放大器控制該路的NPN型三極管工作於飽和導通狀態，當In大於或等於uref3/R3時，運算放大器控制該路的NPN型三極管工作于恒流區，該限流保護支路的電流限制於uref3/R3，以此對該限流保護支路中的負載進行限流保護。

圖6是本發明的實施例的另一種電源的電路結構圖；如圖6示，在本發明該實施例中，所述的線性恒流電路包括運算放大器T4、PNP型三極管Q4、檢流電阻R5、限流電阻R6；其中所述PNP型三極管的發射極與負載相連，PNP型三極管的集電極經過檢流電阻R5與地相連，PNP型三極管的基極通過限流電阻R6與運算放大器的輸出端相連，運算放大器的同相輸入端與基準電壓Uref4相連，運算放大器的反相輸入端連接於所述PNP型三極管的集電極與檢流電阻R6之間。其具體工作原理與上述實施例類似，在此不再贅述。

圖7本發明的實施例的另一種電源的電路結構圖；如圖7示，在本發明該實施例中，所述的線性恒流電路包括三端穩壓二極體T5、NPN型三極管Q5、檢流電阻R7、限流電阻R8；其中所述NPN型三極管的集電極與負載相連，NPN型三極管的發射極經過檢流電阻R7與地相連，NPN型三極管的基極經過限流電阻與一電源電壓V+相連，所述三端穩壓二極體的陰極連接於限流電阻和NPN型三極管的基極之間，三端穩壓二極體的陽極接地，三端穩壓二極體的基準端連接於檢流電阻和NPN型三極管的 發射極之間。工作時，先由恒流電源輸出一總電流Io，然後多個並聯的限流保護支路將該電流自然分配，當某限流保護支路中的負載出現短路故障時，該限流保護支路的電流In逐漸增大，當In小於uref5/R5時，其中uref5為三端穩壓二極體的基準輸出，運算放大器控制該路的NPN型三極管工作於飽和導通狀態，當In達到uref5/R5時，運算放大器控制該路的NPN型三極管工作于恒流區，該限流保護支路的電流限制於uref5/R5，以此對該限流保護支路中的負載進行限流保護。

圖8本發明的實施例的另一種電源的電路結構圖；如圖8示，在本發明該實施例中，，所述的線性恒流電路為恒流二極體Q61-Q6n，其中所述恒流二極體的陽極與負載相連，恒流二極體的陰極接地。工作時，先由恒流電源輸出一總電流Io，然後多個並聯的限流保護支路將該電流自然分配，當某負載中的負載出現短路故障時，該限流保護支路的電流In逐漸增大，當In小於恒流二極體的設定恒流值時，該恒流二極體相當於一根導線，對該路負載的電流基本沒有阻擋作用，當In與恒流二極體的恒流值相等時，恒流二極體將In限制在其設定恒流值。在某些實施例中，所述恒流二極體也可設置於恒流電源與限流保護支路中的負載之間，恒流二極體的陽極與恒流電源相連，恒流二極體的陰極與負載相連。

本發明實施例與現有技術相比，可有效控制多路並聯的需要恒定流驅動的負載的並聯電路中的短路故障，可廣泛應用於多串並聯的LED照明電路、包含多個獨立電場的電除塵器電路等場合

以上所述僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。

I1‧‧‧限流保護支路

I2‧‧‧限流保護支路

I3‧‧‧限流保護支路

L10‧‧‧負載

L20‧‧‧負載

L30‧‧‧負載

Ln0‧‧‧負載

L1n‧‧‧負載

L2n‧‧‧負載

L3n‧‧‧負載

Lnn‧‧‧負載

10‧‧‧限流保護器

11‧‧‧限流保護器

12‧‧‧限流保護器

1n‧‧‧限流保護器

Claims (20)

1. 一種電源，其特徵在於，包含一個恒流電源；在所述恒流電源的輸出回路上並聯至少2條限流保護支路，所述限流保護支路包括至少1個負載以及1個限流保護器；所述負載為需要恒定電流驅動的負載；每一路所述限流保護器的設計限流值，均大於其所在的限流保護支路的設計工作電流值；當所述限流保護支路中的任意一路的電流等於或小於該路的設計工作電流時，該路中的所述限流保護器工作於飽和導通狀態，其輸出阻抗趨近於零或者電路所能達到的最小輸出阻抗；當所述限流保護支路中的任意一條的電流大於該路的設計工作電流並達到該路中的所述限流保護器的設計限流值時，該路中的所述限流保護器工作於限流狀態，其輸出阻抗趨近於無窮大或者電路所能達到的最大輸出阻抗。
2. 根據權利要求1所述的一種電源，其特徵在於，各路限流保護支路的設計工作電流值相等。
3. 根據權利要求1所述的一種電源，其特徵在於，各路限流保護支路的設計工作電流值不相等。
4. 根據權利要求1所述的一種電源，其特徵在於，所述限流保護器的設計限流值，比其所在的所述限流保護支路的設計工作電流值大1%以上。
5. 根據權利要求1所述的一種電源，其特徵在於，所述限流保護器的設計限流值，小於或等於其所在的所述限流保護支路的負載的設計允許通過的最大電流值。
6. 根據權利要求1所述的一種電源，其特徵在於，所述限流保護器的設計限流值，按如下規則確定：當任意一限流保護支路中的電流達到該路中的所述限流保護器的設計限流值時，與該限流保護支路並聯的其他任意一路或多路限流保護支路中的電流不小於其各自的設計最小工作電流值。
7. 根據權利要求1至6任一項所述的一種電源，其特徵在於，所述限流保護器包括線性恒流電路。
8. 根據權利要求7所述的一種電源，其特徵在於，所述的線性恒流電路包括運算放大器、N型MOS管、檢流電阻；其中所述N型MOS管的漏極與負載相連，N型MOS管的源極經過檢流電阻與地相連，N型MOS管的柵極與運算放大器的輸出端相連，運算放大器的同相輸入端與基準電壓相 連，運算放大器的反相輸入端連接於所述N型MOS管的源極與檢流電阻之間。
9. 根據權利要求7所述的一種電源，其特徵在於，所述的線性恒流電路包括運算放大器、P型MOS管、檢流電阻；其中所述P型MOS管的源極與負載相連，P型MOS管的漏極經過檢流電阻與地相連，P型MOS管的柵極與運算放大器的輸出端相連，運算放大器的同相輸入端與基準電壓相連，運算放大器的反相輸入端連接於所述P型MOS管的漏極與檢流電阻之間。
10. 根據權利要求7所述的一種電源，其特徵在於，所述的線性恒流電路包括運算放大器、NPN型三極管、檢流電阻、限流電阻；其中所述NPN型三極管的集電極與負載相連，NPN型三極管的發射極經過檢流電阻與地相連，NPN型三極管的基極通過限流電阻與運算放大器的輸出端相連，運算放大器的同相輸入端與基準電壓相連，運算放大器的反相輸入端連接於所述NPN型三極管的發射極與檢流電阻之間。
11. 根據權利要求7所述的一種電源，其特徵在於，所述的線性恒流電路包括運算放大器、PNP型三極管、檢流電阻、限流電阻；其中所述PNP型三極管的發射極與負載相連，PNP型三極管的集電極經過檢流電阻與地相連，PNP型三極管的基極通過限流電阻與運算放大器的輸出端相連，運算放大器的同相輸入端與基準電壓相連，運算放大器的反相輸入端連接於所述PNP型三極管的集電極與檢流電阻之間。
12. 根據權利要求7所述的一種電源，其特徵在於，所述的線性恒流電路包括三端穩壓二極體、NPN型三極管、檢流電阻、限流電阻；其中所述NPN型三極管的集電極與負載相連，NPN型三極管的發射極經過檢流電阻與地相連，NPN型三極管的基極經過限流電阻與一電源電壓相連，所述三端穩壓二極體的陰極連接於限流電阻和NPN型三極管的基極之間，三端穩壓二極體的陽極接地，三端穩壓二極體的基準端連接於檢流電阻和NPN型三極管的發射極之間。
13. 根據權利要求7所述的一種電源，其特徵在於，所述的線性恒流電路為恒流二極體，其中所述恒流二極體的陰極與負載相連，恒流二極體的陽極接燈具電源正極。
14. 根據權利要求7所述的一種電源，其特徵在於，所述的限流保護器為 恒流二極體，其中所述恒流二極體的陽極與負載相連，恒流二極體的陰極接燈具電源負極。
15. 根據權利要求1至6任一項所述的一種電源，其特徵在於，所述恒流電源為開關恒流電源。
16. 根據權利要求1至6任一項所述的一種電源，其特徵在於，所述恒流電源為線性恒流電源。
17. 根據權利要求1至6任一項所述的一種電源，其特徵在於，所述恒流電源為AC-DC形式，即輸入為交流，輸出為直流。
18. 根據權利要求1至6任一項所述的一種電源，其特徵在於，所述恒流電源為DC-DC形式，即輸入輸出均為直流。
19. 根據權利要求1至6任一項所述的一種電源，其特徵在於，所述恒流電源具有電氣隔離功能。
20. 根據權利要求1至6任一項所述的一種電源，其特徵在於，所述恒流電源不具有電氣隔離功能。