負載電壓檢測電路及對應的負載電壓檢測方法
2023-10-23 10:17:32 2
負載電壓檢測電路及對應的負載電壓檢測方法
【專利摘要】一種負載電壓檢測電路及對應的負載電壓檢測方法，所述負載電壓檢測電路包括：負載電源電路、分壓電阻、開關電路和電壓檢測電路，所述負載電源電路包括負載、二極體和電感，且所述負載、二極體和電感串聯形成環形電路，所述負載電源電路的一端與工作電壓輸入端相連接，所述負載電源電路的另一端與開關電路的第一端、分壓電阻的第一端相連接，所述分壓電阻的第二端連同所述開關電路的第二端接地，利用所述開關電路對於負載電壓進行控制，所述分壓電阻的分壓端與電壓檢測電路的信號輸入端相連接，所述電壓檢測電路通過採樣保持獲得分壓電阻的分壓端反饋電壓，並通過運算獲取負載電壓。結構簡單，檢測效率高，成本低。
【專利說明】負載電壓檢測電路及對應的負載電壓檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電路檢測【技術領域】，特別涉及一種負載電壓檢測電路及對應的負載電壓檢測方法。
【背景技術】
[0002]隨著LED的快速發展，LED驅動電路的設計層出不窮。但是現有的LED驅動電路在輸出過載、過壓保護等功能方面的設計都比較複雜。常見的LED負載檢測電路採用變壓器繞組的方法，導致電路整體比較複雜，體積大，成本高。
【發明內容】
[0003]本發明解決的問題是提供一種負載電壓檢測電路及對應的負載電壓檢測方法，能快速獲得負載電壓，電路體積小，成本低。
[0004]為解決上述問題，本發明實施例提供了一種負載電壓檢測電路，包括:負載電源電路、分壓電阻、開關電路和電壓檢測電路，所述負載電源電路包括負載、二極體和電感，且所述負載、二極體和電感串聯形成環形電路，所述負載電源電路的一端與工作電壓輸入端相連接，所述負載電源電路的另一端與開關電路的第一端、分壓電阻的第一端相連接，所述分壓電阻的第二端連同所述開關電路的第二端接地，利用所述開關電路對於負載電壓進行控制，所述分壓電阻的分壓端與電壓檢測電路的信號輸入端相連接，所述電壓檢測電路通過採樣保持獲得分壓電阻的分壓端反饋電壓，並通過運算獲取負載電壓。
[0005]可選的，所述電壓檢測電路包括信號輸入端、採樣保持模塊、第一基準電壓模塊、平均模塊和減法器，所述採樣保持模塊和第一基準電壓模塊相連，且所述採樣保持模塊的一端與信號輸入端相連，所述第一基準電壓模塊的一端作為減法器的第一輸入端，所述平均模塊的一端與信號輸入端相連，另一端作為減法器的第二輸入端。
[0006]可選的，所述電壓檢測電路包括信號輸入端、採樣保持模塊、平均模塊和減法器，所述採樣保持模塊和減法器相連，且所述採樣保持模塊的一端與信號輸入端相連，所述減法器的另一端與信號輸入端相連，所述平均模塊的輸入端與減法器的輸出端相連，平均模塊的輸出端為所檢測電壓信號的輸出端。
[0007]可選的，所述開關電路為開關管，所述開關管的第一端與負載電源電路的另一端相連接，所述開關管的第二端接地，所述開關管的控制端與負載控制電路相連接。
[0008]可選的，所述電壓檢測電路位於負載控制電路中，當檢測到負載電壓過壓，利用開關管的控制端關斷開關管。
[0009]可選的，所述負載為LED。
[0010]可選的，所述負載電源電路包括:二極體、電感和負載，所述負載的一端、二極體的負極與工作電壓輸入端相連接，所述負載的另一端與電感的一端相連接，所述電感的另一端與二極體的正極相連接且與開關電路的第一端、分壓電阻的第一端相連接。
[0011]可選的，所述負載電源電路包括:變壓器繞組、二極體和負載，所述負載一端與二極體的負極相連接，所述負載另一端與變壓器繞組副邊的一端相連接，所述變壓器繞組副邊的另一端與二極體的正極相連接，所述變壓器繞組原邊的一端與工作電壓輸入端相連接，所述變壓器繞組原邊的另一端與開關電路的第一端、分壓電阻的第一端相連接。
[0012]可選的，所述負載電源電路包括:二極體、電感和負載，所述負載的一端、電感的一端與工作電壓輸入端相連接，所述負載的另一端與二極體的負極一端相連接，所述二極體的正極一端與電感的另一端相連接且與開關電路的第一端、分壓電阻的第一端相連接。
[0013]可選的，所述負載電源電路還包括與負載並聯的第二電容。
[0014]本發明實施例還提供了一種所述的負載電壓檢測電路的負載電壓檢測方法，其特徵在於，包括:
[0015]利用分壓電阻採集分壓電阻的第一端的電壓波形；
[0016]當二極體導通時，採樣保持分壓電阻的第一端的電壓，將所保持的分壓電阻的第一端的電壓減去分壓電阻的第一端電壓的平均值，獲得負載電壓；或者將所保持的分壓電阻的第一端的電壓減去分壓電阻的第一端實時電壓，再將這個差值電壓進行平均，獲得負載電壓。
[0017]與現有技術相比，本技術方案具有以下優點:
[0018]本技術方案採用分壓電阻獲得分壓電阻的第一端的電壓，並利用電壓檢測電路將所保持的分壓電阻的第一端的電壓減去分壓電阻的第一端電壓的平均值，或者將所保持的分壓電阻的第一端的電壓減去分壓電阻的第一端實時電壓，再將這個差值電壓進行平均，獲得負載電壓，結構簡單，檢測效率高，成本低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明第一實施例的負載電壓檢測電路的結構示意圖；
[0020]圖2是本發明實施例的其中一種電壓檢測電路的結構示意圖；
[0021]圖3和圖4是本發明實施例的電壓電流波形圖；
[0022]圖5是本發明實施例的另一種電壓檢測電路的結構示意圖；
[0023]圖6是本發明第二實施例的負載電壓檢測電路的結構示意圖；
[0024]圖7是本發明第三實施例的負載電壓檢測電路的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖，通過具體實施例，對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述。
[0026]請參考圖1，為本發明實施例的一種負載電壓檢測電路，包括:負載電源電路14、分壓電阻16、開關電路15和電壓檢測電路18，所述負載電源電路14的一端與工作電壓輸入端Vin相連接，所述負載電源電路14的另一端與開關電路15的第一端、分壓電阻16的第一端相連接，所述分壓電阻16的第二端連同所述開關電路15的第二端接地，利用所述開關電路15對於負載電壓進行控制，所述分壓電阻16的分壓端與電壓檢測電路18的信號輸入端相連接，所述電壓檢測電路18通過採樣保持獲得分壓電阻16的分壓端反饋電壓，並通過運算獲取負載電壓。
[0027]在本實施例中，所述負載電源電路14包括二極體13、電感12和負載11，所述負載11的一端、二極體13的負極與工作電壓輸入端Vin相連接，所述負載11的另一端與電感12的一端相連接，所述電感12的另一端與二極體13的正極相連接且與開關電路15的第一端、分壓電阻16的第一端相連接。
[0028]在本實施例中，所述負載11為LED，且所述二極體13與LED的方向相一致。為防止負載開路對其它器件造成損壞或形成安全隱患，需要對負載電壓進行檢測。
[0029]在其他實施例中，所述負載還可以為其他電學器件，利用所述電壓檢測電路對負載的電壓進行檢測。
[0030]所述工作電壓輸入端Vin和接地端之間還連接有第一電容Cl，所述第一電容是為了維持工作電壓的穩定。在其他實施例中，所述負載兩端還並聯有第二電容，所述第二電容用於對流向負載的電流進行濾波。
[0031]在本實施例中，所述開關電路15為開關管，所述開關管的第一端與負載電源電路14的另一端相連接，所述開關管的第二端接地，所述開關管的控制端與負載控制電路17相連接。
[0032]在本實施例中，所述開關管為MOS電晶體。在其他實施例中，所述開關管還可以為三極體等其它開關器件。
[0033]在本實施例中，所述分壓電阻16包括第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2，利用所述第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2將開關管15兩端的電壓進行分壓，利用第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2之間的分壓端與電壓檢測電路18的信號輸入端相連接。
[0034]在其他實施例中，所述分壓電阻也可以為一個電阻，且分壓電阻的分壓端與電壓檢測電路的信號輸入端相連接。
[0035]在本實施例中，請參考圖2，所述電壓檢測電路18包括信號輸入端81、採樣保持模塊83、第一基準電壓模塊84、平均模塊82和減法器85，所述採樣保持模塊83和第一基準電壓模塊84相連，且所述採樣保持模塊83的一端與信號輸入端81相連，所述第一基準電壓模塊84的一端作為減法器85的第一輸入端，所述平均模塊82的一端與信號輸入端81相連，另一端作為減法器85的第二輸入端。
[0036]當電路工作於連續電流模式或臨界連續電流模式時，所述連續電流模式是指在二極體續流期間，電感電流下降尚未達到零，即進行下一個開關周期，電感電流一直保持為正值，所述臨界連續電流模式是指二極體續流期間，電感電流下降到零之時，立即進行下一個開關周期，電感電流在每個周期都有一個點為零，分壓端反饋電壓Vfb的波形如圖3所示，其中K = R2/(R1+R2)?在開關管15開通時，Vfb= O ;在開關管15關斷時，且電感電流為正值時，二極體13導通，忽略二極體的導通壓降，Vfb= K*Vin。開關管導通的時間比例為D，二極體導通的時間比例為D』= (1-D) ο分壓端反饋電壓波形的平均值Vfb atc= K* (Vin-V ■)，其中'ED為負載LED的電壓。
[0037]當電路工作於斷續電流模式時，所述斷續電流模式是指二極體續流期間，電感電流已經下降到零，且過一段時間後，才進行下一個開關周期，電感電流在每個周期都有一段時間為零，分壓端反饋電壓Vfb的波形如圖4所示:在開關管15關斷，且電感電流為正值時，二極體13導通，忽略二極體的導通壓降，Vfb= K*Vin ;在二極體13導通期間，電感電流逐漸下降，當電感電流下降到O時，二極體13自動關斷，電感第二端的電壓開始下降，分壓端反饋電壓Vfb和電感第二端的電壓成比例下降。當檢測到分壓端反饋電壓Vfb低於二極體導通時的電壓，即可判斷為電感電流過零點。由於電路裡的電感和開關管/二極體的寄生電容，會形成LC迴路，當迴路欠阻尼時，就會發生振蕩，因此當電路工作於斷續電流模式時，分壓端反饋電壓Vfb波形可能會有振蕩，請參考圖4，但不管分壓端反饋電壓V FB具體如何，其平均值仍然是Vfba= K* (Vin-V LED)，即分壓電阻16的第一端電壓的平均值均滿足Vatc =Vin-VLEDo
[0038]當二極體導通時，對分壓端反饋電壓Vfb進行採樣保持獲得Vfbs= K*Vin，分壓電阻16的第一端的採樣電壓為Vin。以低於Vfbs某一電壓V2為減法器85的基準，和分壓端反饋電壓Vfb通過一個平均模塊獲得分壓端反饋電壓V ^的平均值V FBA進行比較。當分壓端反饋電壓 Vfb的平均值 V FBA等於(V fbs-V2)時，減法器 85 翻轉，K*Vin-V2 = Vfba= K* (Vin-V LED)，即V2 = Κ*ν?ΕΙ)。所述Vm即為LED的限壓值。
[0039]不管電路工作於連續電流模式、臨界連續電流模式或斷續電流模式，分壓電阻16的第一端電壓的平均值均滿MVatc= Vin-V-。只要對二極體導通時的分壓端反饋電壓Vfb= K*Vin進行採樣保持，減去分壓端反饋電壓Vfb的平均值即可得到LED的電壓K*Vin-K* (Vin-VLED) = K*VLED。
[0040]在本實施例中，電壓檢測電路18位於同一個負載控制電路17或控制晶片中，當檢測到負載電壓過壓，利用開關管的控制端Vc關閉開關管15。
[0041]在本實施例中，所述電壓檢測電路和開關管的控制端也可以位於不同的控制晶片或負載控制電路中。
[0042]由於平均與加減法的順序不影響結果，也可以將上述所保持的分壓電阻的第一端的電壓減去分壓電阻的第一端實時電壓，再將這個差值電壓進行平均，獲得負載電壓。由此在其他實施例中，另一種電壓檢測電路請參考圖5，包括:信號輸入端91、採樣保持模塊93、平均模塊92和減法器94，所述採樣保持模塊93和減法器94相連，且所述採樣保持模塊93的一端與信號輸入端91相連，所述減法器94的另一端與信號輸入端91相連，所述平均模塊92的輸入端與減法器94的輸出端相連，平均模塊92的輸出端就是所檢測電壓信號的輸出端。
[0043]本發明第二實施例還提供了另一種負載電壓檢測電路，請參考圖6，其餘部分都相同，只有負載電源電路不相同，所述負載電源電路29包括:變壓器繞組24、二極體22和負載21，所述負載21 —端與二極體22的負極相連接，所述負載21另一端與變壓器繞組24副邊的一端相連接，所述變壓器繞組24副邊的另一端與二極體22的正極相連接，所述變壓器繞組24原邊的一端與工作電壓輸入端Vin相連接，所述變壓器繞組24原邊的另一端與開關電路15的第一端、分壓電阻16的第一端相連接。在其他實施例中，所述負載兩端還並聯有第二電容，所述第二電容用於對流向負載的電流進行濾波。
[0044]當二極體22導通時，分壓電阻16的第一端的電壓為Vin+n*Vo, Vo就是輸出電壓，即LED電壓，η為變壓器匝比。不管電路工作於連續電流模式、臨界連續電流模式或斷續電流模式，由於電感兩端的平均電壓差為零，分壓電阻16的第一端電壓平均值均滿足Vatc =Vin0
[0045]只要對二極體導通時的分壓電阻16的第一端電壓Vin+n*Vo進行採樣保持，減去分壓電阻16的第一端電壓的平均值即可得到負載的電壓Vin+n*Vo-Vin = n*Vo。
[0046]或者，只要對二極體導通時的分壓電阻16的第一端電壓Vin+n*Vo進行採樣保持，減去分壓電阻16的第一端電壓的實時值，再進行平均即可得到負載的電壓Vin+n*Vo-Vin=η氺Voο
[0047]本發明第三實施例還提供了另一種負載電壓檢測電路，請參考圖7，其餘部分都相同，只有負載電源電路不相同，所述負載電源電路34包括:二極體33、電感32和負載31，所述負載31的一端、電感32的一端與工作電壓輸入端Vin相連接，所述負載31的另一端與二極體33的負極一端相連接，所述二極體33的正極一端與電感32的另一端相連接且與開關電路15的第一端、分壓電阻16的第一端相連接。在其他實施例中，所述負載兩端還並聯有第二電容，所述第二電容用於對流向負載的電流進行濾波。
[0048]當二極體33導通時，分壓電阻16的第一端的電壓為Vin+Vo。不管電路工作於連續電流模式、臨界連續電流模式或斷續電流模式，分壓電阻16的第一端電壓平均值均滿足Vavg= Vin0
[0049]只要對二極體導通時的分壓電阻16的第一端電壓Vin+Vo進行採樣保持，減去分壓電阻16的第一端電壓的平均值即可得到負載的電壓Vin+Vo-Vin = Vo。
[0050]或者，只要對二極體導通時的分壓電阻16的第一端電壓Vin+Vo進行採樣保持，減去分壓電阻16的第一端電壓的實時值，再進行平均即可得到負載的電壓Vin+Vo-Vin = Vo。
[0051]基於上述負載電壓檢測電路，本發明實施例還提供了一種負載電壓檢測方法，包括:
[0052]利用分壓電阻採集分壓電阻的第一端的電壓波形；
[0053]當二極體導通時，採樣保持分壓電阻的第一端的電壓，將所保持的分壓電阻的第一端的電壓減去分壓電阻的第一端電壓的平均值，獲得負載電壓；或者將所保持的分壓電阻的第一端的電壓減去分壓電阻的第一端實時電壓，再將這個差值電壓進行平均，獲得負載電壓。
[0054]在本發明第一實施例中，由於分壓電阻16的第一端電壓的平均值均滿MVatc=Vin-'ED。只要對二極體導通時的分壓端反饋電壓Vfb= K*Vin進行採樣保持，減去分壓端反饋電壓Vfb的平均值即可得到LED的電壓K*Vin-K* (Vin-V LED) = Κ*ν?Ει>。
[0055]或者，只要對二極體導通時的分壓端反饋電壓Vfb= K*Vin進行採樣保持，減去分壓端反饋電壓Vfb的實時值，再進行平均即可得到LED的電壓K*Vin-K* (Vin-V LED) = Κ*ν?Ε:>。
[0056]在本發明第二實施例中，不管電路工作於連續電流模式、臨界連續電流模式或斷續電流模式，分壓電阻16的第一端電壓平均值均滿足Vatc= Vin0對二極體導通時的分壓電阻16的第一端電壓Vin+n*Vo進行採樣保持，減去分壓電阻16的第一端電壓的平均值即可得到負載的電壓Vin+n*Vo_Vin = n*Vo。
[0057]或者，對二極體導通時的分壓電阻16的第一端電壓Vin+n*Vo進行採樣保持，減去分壓電阻16的第一端電壓的實時值，再進行平均即可得到負載的電壓Vin+n*Vo-Vin =n*Vo0
[0058]在本發明第三實施例中，不管電路工作於連續電流模式、臨界連續電流模式或斷續電流模式，分壓電阻16的第一端電壓平均值均滿足Vatc= Vin0對二極體導通時的分壓電阻16的第一端電壓Vin+Vo進行採樣保持，減去分壓電阻16的第一端電壓的平均值即可得到負載的電壓Vin+Vo-Vin = Vo。
[0059]或者，對二極體導通時的分壓電阻16的第一端電壓Vin+Vo進行採樣保持，減去分壓電阻16的第一端電壓的實時值，再進行平均即可得到負載的電壓Vin+Vo-Vin = Vo。
[0060]本發明雖然已以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬於本發明技術方案的保護範圍。
【權利要求】
1.一種負載電壓檢測電路，其特徵在於，包括:負載電源電路、分壓電阻、開關電路和電壓檢測電路，所述負載電源電路包括負載、二極體和電感，且所述負載、二極體和電感串聯形成環形電路，所述負載電源電路的一端與工作電壓輸入端相連接，所述負載電源電路的另一端與開關電路的第一端、分壓電阻的第一端相連接，所述分壓電阻的第二端連同所述開關電路的第二端接地，利用所述開關電路對於負載電壓進行控制，所述分壓電阻的分壓端與電壓檢測電路的信號輸入端相連接，所述電壓檢測電路通過採樣保持獲得分壓電阻的分壓端反饋電壓，並通過運算獲取負載電壓。
2.如權利要求1所述的負載電壓檢測電路，其特徵在於，所述電壓檢測電路包括信號輸入端、採樣保持模塊、第一基準電壓模塊、平均模塊和減法器，所述採樣保持模塊和第一基準電壓模塊相連，且所述採樣保持模塊的一端與信號輸入端相連，所述第一基準電壓模塊的一端作為減法器的第一輸入端，所述平均模塊的一端與信號輸入端相連，另一端作為減法器的第二輸入端。
3.如權利要求1所述的負載電壓檢測電路，其特徵在於，所述電壓檢測電路包括信號輸入端、採樣保持模塊、平均模塊和減法器，所述採樣保持模塊和減法器相連，且所述採樣保持模塊的一端與信號輸入端相連，所述減法器的另一端與信號輸入端相連，所述平均模塊的輸入端與減法器的輸出端相連，平均模塊的輸出端為所檢測電壓信號的輸出端。
4.如權利要求1所述的負載電壓檢測電路，其特徵在於，所述開關電路為開關管，所述開關管的第一端與負載電源電路的另一端相連接，所述開關管的第二端接地，所述開關管的控制端與負載控制電路相連接。
5.如權利要求3所述的負載電壓檢測電路，其特徵在於，所述電壓檢測電路位於負載控制電路中，當檢測到負載電壓過壓，利用開關管的控制端關斷開關管。
6.如權利要求1所述的負載電壓檢測電路，其特徵在於，所述負載為LED。
7.如權利要求1所述的負載電壓檢測電路，其特徵在於，所述負載電源電路包括:二極體、電感和負載，所述負載的一端、二極體的負極與工作電壓輸入端相連接，所述負載的另一端與電感的一端相連接，所述電感的另一端與二極體的正極相連接且與開關電路的第一端、分壓電阻的第一端相連接。
8.如權利要求1所述的負載電壓檢測電路，其特徵在於，所述負載電源電路包括:變壓器繞組、二極體和負載，所述負載一端與二極體的負極相連接，所述負載另一端與變壓器繞組副邊的一端相連接，所述變壓器繞組副邊的另一端與二極體的正極相連接，所述變壓器繞組原邊的一端與工作電壓輸入端相連接，所述變壓器繞組原邊的另一端與開關電路的第一端、分壓電阻的第一端相連接。
9.如權利要求1所述的負載電壓檢測電路，其特徵在於，所述負載電源電路包括:二極體、電感和負載，所述負載的一端、電感的一端與工作電壓輸入端相連接，所述負載的另一端與二極體的負極一端相連接，所述二極體的正極一端與電感的另一端相連接且與開關電路的第一端、分壓電阻的第一端相連接。
10.如權利要求1、7、8、9任意一項所述的負載電壓檢測電路，其特徵在於，所述負載電源電路還包括與負載並聯的第二電容。
11.一種利用權利要求1?10任意一項所述的負載電壓檢測電路的負載電壓檢測方法，其特徵在於，包括: 利用分壓電阻採集分壓電阻的第一端的電壓波形； 當二極體導通時，採樣保持分壓電阻的第一端的電壓，將所保持的分壓電阻的第一端的電壓減去分壓電阻的第一端電壓的平均值，獲得負載電壓；或者將所保持的分壓電阻的第一端的電壓減去分壓電阻的第一端實時電壓，再將這個差值電壓進行平均，獲得負載電壓。
【文檔編號】H05B37/02GK104519644SQ201410593357
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年10月29日 優先權日:2014年10月29日
【發明者】黃必亮, 陸陽, 季悅, 任遠程, 周遜偉 申請人:傑華特微電子（杭州）有限公司