一种恒流驱动电路、恒流驱动装置及灯具的制作方法

1.本技术属于电子技术领域，尤其涉及一种恒流驱动电路、恒流驱动装置及灯具。


背景技术：

2.在市电供电的恒流系统中，恒流驱动电路的输入电压为整流、滤波后的市电电压减去led灯串的导通电压，当市电电压波动时，恒流驱动电路的输入电压会低于恒流驱动电路的恒流阈值，导致流过led灯串的电流出现纹波，使得整个led系统的出现闪烁、频闪指数超标等问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供了一种恒流驱动电路、恒流驱动装置及灯具，可以在输入电压波动时自适应的控制恒流阈值，有效减小输入电压波动导致的电流纹波，解决了恒流驱动电路的输入电压低于恒流驱动电路的恒流阈值时导致的闪烁、频闪指数超标等问题。
4.本技术实施例提供了一种恒流驱动电路，所述恒流驱动电路包括：
5.峰值电压采样保持模块，用于采集输入端的电压生成输入电压采样信号，并根据所述输入电压采样信号的峰值电压以及上一时刻的保持电压的平均值得到当前时刻的保持电压，并将当前时刻的保持电压作为输出电压信号的电压值；
6.压控电流源模块，与所述峰值电压采样保持模块连接，用于接收所述输出电压信号，并根据所述输出电压信号以及预设的第二阈值电压生成对应的电流信号；
7.恒流阈值控制模块，与所述压控电流源模块连接，用于对所述电流信号按比例系数镜像，生成镜像电流信号，并根据所述镜像电流信号调节恒流阈值，以使流过负载的工作电流保持恒流。
8.在一个实施例中，所述峰值电压采样保持模块包括：
9.输入电压采样单元，用于对输入端的电压信号进行采样，生成所述输入电压采样信号；
10.单激信号生成单元，与所述输入电压采样单元连接，用于在所述输入电压采样信号的电压值大于第一阈值电压时生成第一串行单激信号和第二串行单激信号，其中，所述第二串行单激信号在所述第一串行单激信号之后生成；
11.采样电压平均单元，与所述输入电压采样单元、所述单激信号生成单元连接，用于采集所述输入电压采样信号的峰值电压，在第一串行单激信号持续期间，将上一时刻的保持电压与所述峰值电压作平均，更新为当前时刻的保持电压，作为输出电压信号的电压值。
12.在一个实施例中，所述输入电压采样单元包括：第一电阻和第二电阻；
13.所述第一电阻的第一端与输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端共接于所述峰值电压采样单元，所述第二电阻接地。
14.在一个实施例中，所述单激信号生成单元包括：单激信号发生器和第一运算放大
器；
15.所述第一运算放大器的同相输入端与所述电压采样单元连接，所述第一运算放大器的反相输入端与第一阈值电压源连接，所述第一运算放大器的输出端与所述单激信号放大器连接，所述单激信号发生的第一输出端、第二输出端均与所述采样电压平均单元连接。
16.在一个实施例中，所述采样电压平均单元还用于采集所述输入电压采样信号的平均电压，将当前输入电压采样信号的平均电压更新为当前时刻的保持电压，或者将当前输入电压采样信号的峰值电压更新为当前时刻的保持电压。
17.在一个实施例中，所述采样电压平均单元包括：第二运算放大器、第一开关管、第一电容、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第二电容以及复位器；
18.所述第二运算放大器的同相输入端、所述第一开关管的第一端共接于所述输入电压采样单元，所述第二运算放大器的反相输入端、所述第一开关管的第二端、所述第一电容的第一端、所述第二开关管的第一端、所述第三开关管的第一端共接，所述第一电容的第二端接地，所述第二运算放大器的输出端、所述第一开关管的控制端以及所述第四开关管的第一端共接；
19.所述第二开关管的控制端与所述单激信号生成单元的第一输出端连接，所述第三开关管的第二端接地，所述第三开关管的控制端与所述第四开关管的控制端共接于所述单激信号生成单元的第二输出端，所述第三开关管的第二端接地，所述第四开关管的第二端接地，所述第二开关管的第二端、所述第五开关管的第一端、所述第二电容的第一端共接于所述压控电流源模块，所述第二电容的第二端接地，所述第五开关管的第二端接地，所述第五开关管的控制端与所述复位器连接。
20.在一个实施例中，所述压控电流源模块包括：第三运算放大器、第四运算放大器、第六开关管以及第三电阻；
21.所述第六开关管的第一端与所述恒流阈值控制模块连接，所述第三运算放大器的同相输入端与第二阈值电压源连接，所述第三运算放大器的反相输入端、所述第六开关管的第二端以及所述第三电阻的第一端连接，所述第六开关管的控制端与所述第三运算放大器的输出端连接，所述第四运算放大器的同相输入端与所述峰值电压采样保持模块连接，所述第四运算放大器的反相输入端、所述第四运算放大器的输出端共接于所述第三电阻的第二端。
22.在一个实施例中，所述恒流阈值控制模块包括：
23.电流镜像单元，与所述压控电流源模块连接，用于对所述电流信号进行镜像放大，生成镜像电流信号；
24.工作电流调节单元，与所述电流镜像单元连接，根据所述镜像电流信号调节恒流阈值，以使所述负载流出的工作电流保持恒流。
25.本技术实施例还提供了一种恒流驱动装置，包括如上述任一项实施例所述的恒流驱动电路。
26.本技术实施例还提供了一种灯具，包括：光源负载；以及如上述任一项实施例所述的恒流驱动电路，所述恒流驱动电路与所述光源负载连接。
27.本技术实施例提供了一种恒流驱动电路、恒流驱动装置及灯具，恒流驱动电路包括：峰值电压采样保持模块、压控电流源模块以及恒流阈值控制模块，首先通过峰值电压采
样保持模块采集输入端的电压生成输入电压采样信号，并根据输入电压采样信号的峰值电压以及上一时刻的保持电压求平均得到当前时刻的保持电压，并将当前时刻的保持电压作为输出电压信号输出给压控电流源模块，保持电压的初始值为0，然后由压控电流源模块根据输出电压信号以及预设的第二阈值电压生成对应的电流信号，恒流阈值控制模块对电流信号进行镜像，生成镜像电流信号，并根据镜像电流信号调节恒流阈值，以使负载流出的工作电流保持恒流，从而在输入电压波动时自适应的控制恒流阈值，有效减小了输入电压波动导致的电流纹波。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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技术的一些实施例，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。
29.图1为传统的led恒流系统的结构示意图；
30.图2为本技术实施例提供的恒流驱动电路的结构示意图；
31.图3为本技术实施例提供的恒流驱动电路的电路原理图；
32.图4为本技术实施例提供的恒流驱动电路的应用原理图；
33.图5为本技术实施例提供的电压变化示意图；
34.图6为本技术实施例提供的另一恒流驱动电路的应用原理图。
具体实施方式
35.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
36.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
37.为了解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种恒流驱动电路，参见图2所示，恒流驱动电路与负载连接，恒流驱动电路包括：峰值电压采样保持模块10、压控电流源模块20以及恒流阈值控制模块30。
38.具体的，峰值电压采样保持模块10用于采集输入端的电压生成输入电压采样信号，并根据输入电压采样信号的峰值电压以及上一时刻的保持电压求平均得到当前时刻的保持电压，并将当前时刻的保持电压作为输出电压信号输出给压控电流源模块，具体应用中，保持电压的初始值可以为预设参考电压，该预设参考电压可以为0，即，在启动时刻，保持电压为0，计算平均电压值时，上一时刻的保持电压为0v。
39.压控电流源模块20与峰值电压采样保持模块10连接，压控电流源模块20用于根据
输出电压信号以及预设的第二阈值电压生成对应的电流信号；恒流阈值控制模块30与压控电流源模块20和负载连接，用于对电流信号进行镜像，生成镜像电流信号，并根据镜像电流信号调节恒流阈值，以使负载流出的工作电流保持恒流，从而在输入电压波动时自适应的控制恒流阈值，有效减小了输入电压波动导致的电流纹波。
40.在本实施例中，为了实现对恒流驱动电路的恒流阈值进行自适应性调整，首先通过峰值电压采样保持模块10根据输入电压采样信号的峰值电压以及上一时刻的保持电压求平均得到当前时刻的保持电压，并将当前时刻的保持电压作为输出电压信号输出给压控电流源模块，然后由压控电流源模块20根据输出电压信号以及预设的第二阈值电压生成对应的电流信号，恒流阈值控制模块30对电流信号进行镜像生成镜像电流信号，并根据镜像电流信号调节恒流阈值，以使负载流出的工作电流保持恒流，从而在输入电压波动时自适应的控制恒流阈值，有效减小了输入电压波动导致的电流纹波。
41.在一个具体应用实施例中，峰值电压采样保持模块10的输入端接收外部输入的电压信号，其输出端与压控电流源模块20连接，用于实时采样当前外部输入的电压信号的峰值电压，以及缓存上一时刻的电压，并以此得到峰值电压和上一时刻的电压的平均值，将该平均值更新为当前时刻的电压值，作为输出电压信号输出至压控电流源模块20。
42.压控电流源模块20的一端与峰值电压采样保持模块10连接，另一端与恒流阈值控制模块30连接，可以根据峰值电压采样保持模块10提供的输出电压信号转换得到相应的电流信号。
43.恒流阈值控制模块30按照一定的比例系数k对该电流信号进行镜像放大，并根据镜像放大得到的镜像电流信号调节恒流阈值，以使负载流出的工作电流保持恒流。
44.在一个实施例中，参见图3所示，峰值电压采样保持模块10包括：输入电压采样单元11、单激信号生成单元12、采样电压平均单元13，其中，输入电压采样单元11用于对输入端的电压信号进行采样，生成输入电压采样信号；单激信号生成单元12与输入电压采样单元11连接，用于在输入电压采样信号的电压值大于第一阈值电压时生成第一串行单激信号和第二串行单激信号，其中，第二串行单激信号在第一串行单激信号之后生成。
45.采样电压平均单元13与输入电压采样单元11、单激信号生成单元12连接，采样电压平均单元13用于接收输入电压采样信号，并采集输入电压采样信号的峰值电压；根据第一串行单激信号和第二串行单激信号存储上一时刻的输入电压采样信号的电压值，并确定输入电压采样信号与上一时刻的输入电压采样信号的电压平均值，以生成输出电压信号。
46.在本实施例中，通过单激信号生成单元12在上电后延时产生两个串行单激信号，采样电压平均单元13根据两个串行单激信号对采集的电压信号进行充放电调节，以确定输入电压采样信号的电压峰值，在第一串行单激信号持续期间，将上一时刻的保持电压与所述峰值电压作平均，平均后的电压更新为当前时刻的保持电压，作为输出电压信号的电压值。
47.在一个实施例中，参见图3所示，输入电压采样单元11包括：第一电阻r1和第二电阻r2；第一电阻r1的第一端与输入端连接，第一电阻r1的第二端与第二电阻r2的第一端共接于采样电压平均单元13，第二电阻r2接地。
48.在本实施例中，第一电阻r1和第二电阻r2组成分压电路，对输入端的电压进行分压处理，生成输入电压采样信号。
49.在一个实施例中，参见图3所示，单激信号生成单元12包括：单激信号发生器121和第一运算放大器y1；第一运算放大器y1的同相输入端与电压采样单元连接，第一运算放大器y1的反相输入端与第一阈值电压源连接，第一运算放大器y1的输出端与单激信号放大器连接，单激信号发生的第一输出端、第二输出端均与采样电压平均单元13连接。
50.单个市电半波周期内，当v1的电压大于第一运算放大器y1的反相输入端的电压vref1时，单激信号发生器121会延时产生两个串行单激信号，即第一串行单激信号cka和第二串行单激信号ckb，其中，第二串行单激信号ckb在第一串行单激信号cka结束一段时间后生成。
51.在一个实施例中，采样电压平均单元13包括：第二运算放大器y2、第一开关管m1、第一电容c1、第二开关管m2、第三开关管m3、第四开关管m4、第五开关管m5、第二电容c2以及复位器141。
52.第二运算放大器y2的同相输入端、第一开关管m1的第一端共接于输入电压采样单元11，第二运算放大器y2的反相输入端、第一开关管m1的第二端、第一电容c1的第一端共接于第二开关管m2的第一端，第一电容c1的第二端接地，第二运算放大器y2的输出端、第一开关管m1的控制端共接于第四开关管的第一端。
53.第二开关管m2的控制端与单激信号生成单元12连接，第二开关管m2的第一端、第三开关管m3的第一端共接，第三开关管m3的第二端接地，第三开关管m3的控制端与第四开关管m4的控制端共接于单激信号生成单元12，第三开关管m3的第二端接地，第四开关管m4的第二端接地，第二开关管m2的第二端、第五开关管m5的第一端、第二电容c2的第一端共接于压控电流源模块20，第二电容c2的第二端接地，第五开关管m5的第二端接地，第五开关管m5的控制端与复位器141连接。
54.在本实施例中，第二运算放大器y2、第一开关管m1、第一电容c1组成峰值电压采样电路，输入电压采样信号的电压值可以设置为v1，第一开关管m1与第一电容c1共接端的电压值为v2，当v2＜v1时，第一开关管m1导通，v2持续充电，直到当第一电容c1上的电压v2≥v1时，第一开关管m1截止，v2充电回路关闭，此时v2电压为v1的峰值电压。
55.在一个实施例中，第一开关管m1、第二开关管m2、第三开关管m3、第四开关管m4、第五开关管m5为n型mos管。
56.第一串行单激信号cka输出给第二开关管m2的控制端，第二串行单激信号ckb输出给第三开关管m3和第四开关管m4的控制端，第一串行单激信号cka使第二开关管m2导通，此时v2与第二电容c2的第一端的电压v4平均，第二串行单激信号ckb使第三开关管m3和第四开关管m4导通，使v2电压放到零，第一开关管m1截止。
57.具体应用中，通过将平均处理之后的平均电压值更新为当前时刻电压值，作为输出电压信号的电压值，并同时向压控电流源模块20传递当前时刻电压值，例如，按照(((1 0)/2 2)/2) 3)/2
…
的形式进行累计计算平均值，并由输出电压信号输出至压控电流源模块20，在输入电压波动时自适应的控制恒流阈值，有效减小了输入电压波动导致的电流纹波。
58.在一个实施例中，采样电压平均单元13还用于采集所述输入电压采样信号的平均电压，将当前输入电压采样信号的平均电压更新为当前时刻的保持电压。
59.在本实施例中，采样电压平均单元13根据两个串行单激信号对采集的电压信号进
行充放电调节，以确定输入电压采样信号的平均电压，例如，通过第一串行单激信号cka控制第二开关管m2的导通和关断，以及通过第二串行单激信号ckb控制第三开关管m3和第四开关管m4的导通和关断，实现对输入电压采样信号的电压采集，并控制电压v2与电压v4平均处理过程。
60.具体的，第二运算放大器y2、第一开关管m1、第一电容c1组成电压采样电路，输入电压采样信号的电压值可以设置为v1，第一开关管m1与第一电容c1共接端的电压值为v2，当v2＜v1时，第一开关管m1导通，v2持续充电，直到当第一电容c1上的电压v2≥v1时，第一开关管m1截止，v2充电回路关闭，此时v2电压为v1的平均电压。
61.在一个实施例中，采样电压平均单元13还用于将当前输入电压采样信号的峰值电压更新为当前时刻的保持电压。
62.在本实施例中，采样电压平均单元13根据两个串行单激信号对采集的电压信号进行充放电调节，通过第一串行单激信号cka控制第二开关管m2的导通和关断，以及通过第二串行单激信号ckb控制第三开关管m3和第四开关管m4的导通和关断，直接将输入电压采样信号的峰值电压更新为当前时刻的保持电压。
63.在一个实施例中，压控电流源模块20包括：第三运算放大器y3、第四运算放大器y4、第六开关管m6以及第三电阻r3；第六开关管m6的第一端与恒流阈值控制模块30连接，第三运算放大器y3的同相输入端与第二阈值电压源连接，第三运算放大器y3的反相输入端、第六开关管m6的第二端以及第三电阻r3的第一端连接，第六开关管m6的控制端与第三运算放大器y3的输出端连接，第四运算放大器y4的同相输入端与峰值电压采样保持模块10连接，第四运算放大器y4的反相输入端、第四运算放大器y4的输出端共接于第三电阻r3的第二端。
64.在本实施例中，第三运算放大器y3、第四运算放大器y4、第六开关管m6以及第三电阻r3组成一个压控电流源，从而为恒流阈值控制模块30提供电流信号，其中，第三运算放大器y3的同相输入端与第二阈值电压源连接，其同相输入端的电压值为vref2，第四运算放大器y4的同相输入端与峰值电压采样保持模块10连接，其电压值v4，由于第三电阻r3的阻值远大于第六开关管m6的导通电阻，则流过第六开关管m6的电流为i1＝(vref2
‑
v4)/r3；其中，vref2为第二阈值电压源提供的第二阈值电压的电压值，v4为峰值电压采样保持模块10生成的输出电压信号的电压值。
65.在一个实施例中，参见图3所示，恒流阈值控制模块30包括：电流镜像单元31和工作电流调节单元32；电流镜像单元31与压控电流源模块20连接，用于对电流信号进行镜像，生成镜像电流信号；工作电流调节单元32与电流镜像单元31和负载连接，根据镜像电流信号调节恒流阈值，以使负载流出的工作电流保持恒流。
66.在本实施例中，参见图3所示，第七开关管m7和第八开关管m8构成一个电流镜像电路，流过第八开关管m8的电流为i2＝k*i1，其中，比例系数k的大小由第七开关管m7和第八开关管m8的尺寸比决定。
67.在一个实施例中，参见图3所示，工作电流调节单元32包括：第五运算放大器y5、第九开关管m9、第四电阻r4以及第五电阻r5。
68.具体的，第五运算放大器y5的同相输入端与第二阈值电压源连接，第五运算放大器y5的反相输入端、第四电阻r4的第一端共接于电流镜像单元31，第五运算放大器y5的输
出端与第九开关管m9的控制端连接，第九开关管m9的第一端drain与负载连接，第九开关管m9的第二端、第四电阻r4的第二端以及第五电阻r5的第一端共接，第五电阻r5的第二端接地。
69.在一个实施例中，第九开关管m9为n型mos管。
70.在本实施例中，第四电阻r4与第八开关管m8串联，流过第四电阻r4的电流也为i2，所以第九开关管m9的第二端、第四电阻r4的第二端以及第五电阻r5的第一端共接点的电压为v5＝vref2
‑
i2*r4，因此，流过负载和第九开关管m9的电流为：
[0071][0072]
图4为恒流驱动电路应用于led恒流系统的应用原理图，参见图4所示，负载为led灯串，第九开关管m9的第一端与led灯串的电流输出端连接，峰值电压采样保持模块10的输入端与整流桥db的输出端连接，整流桥db输出的直流电通过第一二极管d1以及第三电容c3处理后，输出至led灯串。
[0073]
图5示出了数个周期v1、v2、v4、v5的电压变化示意图，结合图4和图5所示，在上电初态，v4电压为零，数个周期后v4达到v2电压，即达到v1峰值电压，当市电电压降低时，v1峰值降低，导致v4电压降低，使得流过led和第九开关管m9的电流减小，由于流过第九开关管m9的电流减小，第九开关管m9的恒流阈值也会随之降低，因此流过负载的电流仍然能保持恒流。
[0074]
参见图6所示，通过在整流桥与市电电源ac之间增加了一个可控硅调光器40，根据可控硅调光器40切相后的输入电压控制恒流阈值，可以保证可控硅切相到小角度时led灯串电流纹波很小，优化可控硅本身切相大小波导致的led闪烁。
[0075]
本技术实施例还提供了一种恒流驱动装置，包括如上述任一项实施例所述的恒流驱动电路。
[0076]
本技术实施例还提供了一种灯具，包括：光源负载；以及如上述任一项实施例所述的恒流驱动电路，所述恒流驱动电路与所述光源负载连接。
[0077]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0078]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0079]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0080]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0081]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。