一种具有温度保护功能的电源模块的制作方法

文档序号:32445429发布日期:2022-12-06 23:53阅读:45来源:国知局
一种具有温度保护功能的电源模块的制作方法

1.本技术涉及温度保护装置技术领域,尤其涉及一种具有温度保护功能的电源模块。


背景技术:

2.随着电力电子技术的快速发展以及人们对生活要求的提升,各种应用于不同环境场合的电力器件以及极限设计的供电方案也越来越多的涌现。伴随而来的是电力电子器件在大功率工作情况下的温度过高而导致的寿命降低,或者由于温度过高而使得电力电子器件中的热感元器件失效导致的电力电子器件异常作业。
3.以应用于照明领域的电力电子器件为例。如,应用于户外照明的led灯长期以高功率工作,在使用中led灯的温度会持续升高,当温度过高时,如果不采用额外的手段对led灯降温,led灯则很容易烧坏,寿命很短;又如,若室内照明用led灯的散热空间不足,很容易造成因led灯温度过高而使得led灯珠或led电源因过热而损坏,这影响了led驱动器的寿命。
4.虽然有些灯具可以通过重新更换具有温度保护功能的ic芯片来实现温度检测,但是这种方式使得灯具已有的驱动器不能使用,并且在针对不同的场合需要而设计的不同的驱动器具有兼容性差且成本高等问题。


技术实现要素:

5.鉴于以上所述相关技术的缺点,本技术的目的在于提供一种具有温度保护功能的电源模块。
6.本技术提出一种具有温度保护功能的电源模块,其特征在在于,包含:具有检测端的温度检测单元,用于根据待保护电路的温度输出与所述温度对应的检测信号;以及驱动模块,耦接于所述检测端,用以将外部输入信号转换为适合于负载工作的电信号,并根据所述检测信号调整输出功率;其中,在设定温度范围内,所述温度与所述驱动模块的输出功率负相关。
7.本技术一实施例中,所述温度的变化与所述检测信号之间具有单调性。
8.本技术一实施例中,所述驱动模块为恒流输出模块,通过调整电流调节输出功率。
9.本技术一实施例中,所述驱动模块为恒压输出模块,通过调整电压调节输出功率。
10.本技术一实施例中,所述温度检测信号为电压信号,所述电压信号与待保护电路的温度呈正相关。
11.本技术一实施例中,所述温度检测信号为电压信号,所述电压信号与待保护电路的温度呈负相关。
12.本技术一实施例中,所述温度检测单元包含第一电阻和第二电阻,所述第一电阻为负温度系数热敏电阻,所述第一电阻的第一接脚电性连接至供电电源(vcc),其第二接脚电性连接至所述第二电阻的第一接脚和所述检测端,所述第二电阻的第二接脚电性连接至接地端 (gnd)。
13.本技术一实施例中,所述温度检测单元更包含稳压二极管,所述稳压二极管的阳极电性连接至接地端(gnd),其阴极电性连接至供电电源(vcc)。
14.本技术一实施例中,所述温度检测单元包含第一电阻和第二电阻,所述第二电阻为正温度系数热敏电阻,所述第一电阻的第一接脚电性连接至一供电电源(vcc),其第二接脚电性连接至所述第二电阻的第一接脚和所述检测端,所述第二电阻的第二接脚电性连接至接地端 (gnd)。
15.本技术一实施例中,所述温度检测单元更包含稳压二极管,所述稳压二极管的阳极电性连接至接地端(gnd),其阴极电性连接至供电电源(vcc)。
16.本技术一实施例中,所述驱动模块包含驱动控制电路,所述驱动控制电路的输出补偿引脚(comp)电性连接至所述检测端。
17.通过本技术所述技术方案,可以通过降低电源模块的输出功率来降低系统的发热,从而对系统进行温度保护,防止系统中的电子器件因温度过高而寿命降低或失效。
附图说明
18.本技术所涉及的发明的具体特征如所附权利要求书所显示。通过参考下文中详细描述的示例性实施方式和附图能够更好地理解本技术所涉及发明的特点和优势。对附图简要说明书如下:
19.图1显示为本技术温度采样装置在一实施例中的电路方块示意图;
20.图2显示为本技术温度采样装置在一实施例中温度检测单元的电路结构示意图;
21.图3a显示为本技术温度采样装置在另一实施例中温度检测单元的电路结构示意图;
22.图3b显示为本技术温度采样装置在又一实施例中温度检测单元的电路结构示意图;
23.图4显示为本技术温度采样装置在一实施例中的信号处理单元的电路方块示意图;
24.图5显示为本技术温度采样装置在一实施例中的信号处理单元的电路结构示意图;
25.图6显示为本技术温度采样装置在另一实施例中的信号处理单元的电路结构示意图;
26.图7显示为反馈模块的阻值rfb与温度采样信号vtem的信号量变化范围之间的变化曲线示意图;
27.图8显示为本技术温度采样装置在另一实施例中的电路方块示意图;
28.图9显示为本技术温度采样装置在一实施例中的电压跟随模块的电路架构示意图;
29.图10显示为本技术温度采样装置在另一实施例中的电压跟随模块的电路架构示意图;
30.图11显示为本技术温度采样装置在又一实施例中的电路方块示意图;
31.图12a显示为本技术温度采样装置在再一实施例中的电路方块示意图;
32.图12b显示为本发明一实施例的温度保护电路的电路结构示意图;
33.图12c显示为本发明另一实施例的温度保护电路的电路结构示意图;
34.图12d显示为本发明一实施例的温度保护信号vtem与rntc之间的关系曲线示意图;
35.图13显示为本技术温度保护装置在一实施例中的电路方块示意图;
36.图14a显示为本技术温度保护装置在一实施例中的驱动模块的电路架构示意图;
37.图14b显示为本技术温度保护装置在另一实施例中的电路方块示意图;
38.图15显示为本技术温度保护装置在又一实施例中的驱动模块的电路架构示意图;
39.图16显示为本技术温度保护装置在又一实施例中的驱动模块的电路架构示意图;
40.图17显示为本技术温度保护装置在又一实施例中的驱动模块的电路架构示意图;
41.图18显示为本技术温度保护装置在又一实施例中的驱动模块的电路架构示意图;
42.图19显示为本技术温度保护装置在又一实施例中的驱动模块的电路架构示意图;
43.图20显示为本技术led照明系统在一实施例中的电路方块示意图;
44.图21显示为本技术led照明系统在一实施例中的开关电源的电路方块示意图;
45.图22显示为本技术led照明系统在一实施例中的整流模块的电路架构示意图;
46.图23显示为本技术led照明系统在一实施例中的滤波模块的电路架构示意图;
47.图24显示为本技术led照明系统在另一实施例中的滤波模块的电路架构示意图;
48.图25显示为本技术led照明系统在一实施例中的led负载电路的架构示意图;
49.图26显示为本技术led照明系统在另一实施例中的led负载电路的架构示意图;
50.图27显示为本技术led照明系统在一实施例中的启动保护电路的电路方块示意图;
51.图28显示为本技术led照明系统在一实施例中的启动保护电路的电路架构示意图;
52.图29显示为本技术温度采集的方法在一实施例中的流程图;
53.图30显示为本技术led灯的温度保护方法在一实施例中的流程图;以及
54.图31显示为热敏电阻的阻值随温度线性变化而变化的曲线示意图。
具体实施方式
55.以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。
56.在下述描述中,参考附图,附图描述了本技术的若干实施例。应当理解,还可使用其他实施例,并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的,并且本技术的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例,而并非旨在限制本技术。空间相关的术语,例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等,可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
57.虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件或参数,但是这些元件或参数不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件或参数与另一个元件或参数进行区分。例如,第一输入端可以被称作第二输入端,并且类似地,第二输入端可以被
称作第二输入端,而不脱离各种所描述的实施例的范围。第一输入端和第二输入端均是在描述一个输入端,但是除非上下文以其他方式明确指出,否则它们不是同一个输入端。相似的情况还包括第一整流输出端与第二整流输出端,或者第一滤波输出端与第二滤波输出端。
58.再者,如同在本文中所使用的,单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式,除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解,术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组,但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的,或意味着任一个或任何组合。因此,“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个:a;b;c;a和b;a和c;b和c;a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时,才会出现该定义的例外。
59.另外,需先说明的是,本文为了明确说明本技术揭露的各个发明特点而以多个实施例的方式分就各实施例说明如下。但并非是指各个实施例仅能单独实施。熟悉本领域的技术人员可依据需求自行将可行的实施范例搭配在一起设计,或是仅将不同实施例中可带换的组件/模块依设计需求自行代换。换言之,本案所教示的实施方式不仅限于下列实施例所述的态样,更包含有在可行的情况下,各实施例/组件/模块之间的代换与排列组合,于此合先叙明。
60.电子元器件的应用范围十分广泛,不仅应用于一般工业,也广泛应用于交通运输、家用电器、电子装置用电源等。当电子元器件在以大功率工作、或长时间处于工作状态会产生热量。当热量积聚而使得温度过高时,易导致电子元器件的寿命降低,或者使得一些对温度敏感的电子元器件失效,从而影响整个电子设备的正常工作。尤其是在家用电器中占有突出地位的照明设备,其在超过安全阈值的范围工作时,不仅会使得灯源本身的寿命大幅度降低而且使得驱动灯源工作的驱动器也性能下降,甚至损坏。
61.其中,电子元器件是电子元件和小型的机器、仪器的组成部分,其本身常由若干零件构成,电子元器件包括:电阻、电容、电感、电位器、电子管、散热器、机电元件、连接器、半导体器件、电声器件、激光器件、电子显示器件、光电器件、传感器、电源、开关、电子变压器、继电器、集成电路、各类电路等。
62.以开关电源为例,其作为进行电能转换的设备用于将市电所提供的交流电转换成低压直流电,具体可例如为电子设备的电源适配器、驱动器、或驱动芯片等。开关电源中的电子部件可能因受热而降低或失去效能。例如,电解电容里的电解液会因为温度过高而干枯,从而电解电容的容量减小或失效,以一个极限工作温度为85℃的电解电容为例,在温度为20℃的条件下工作时,一般情况可以保证181019小时的正常工作时间,而在极限温度85℃的条件下工作时,一般情况仅仅可以保证2000小时的正常工作时间。再如,二极管的伏安特性受温度的影响而产生变化,以室温26℃为参考,在二极管正向电流不变情况下,温度每升高1℃,正向压降减小2~2.5mv,温度每升高10℃,其反向电流约增大一倍。又如,电感线圈、变压器、扼流圈等的绝缘性能会随着温度的升高而下降。以led负载电路为例,所述led负载电路包含多个led灯珠,当led灯珠的温度超过100℃,其工作寿命将大大降低。
63.鉴于此,本技术提出一种温度采样装置、温度保护装置及方法、以及照明系统,以解决前述提到的问题,为使本技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附
图对本技术的具体实施例做详细的说明。下列本技术各实施例的叙述仅是为了说明而为例示,并不表示为本技术的全部实施例或将本技术限制于特定实施例。另外,相同的元件编号可用以代表相同、相应或近似的元件,并非仅限定于代表相同的元件。
64.在可能的实施方式中,本技术提出一种温度采样装置,以下结合图1至图12c对所提出的温度采样装置进行详细说明。请参阅图1,显示为本技术温度采样装置在一实施例中的电路方块示意图,如图所示,所述温度采样装置20包括温度检测单元21和信号处理单元22。温度检测单元21具有检测端pi_210,温度检测单元21受待保护电路(未予以图示)的环境温度变化的影响而改变自身的阻值,以在检测端pi_210输出检测信号vdec。信号处理单元22 耦接于检测端pi_210,用于限制温度检测单元21中受阻值变化影响的检测信号vdec,以在信号处理单元22的信号输出端pi_220上输出与所述阻值变化对应的温度采样信号vtem。
65.其中,所述待保护电路是指由电子元件搭建的电路结构,其受温度影响会改变自身电路特性、减少电路寿命、或损坏电路功能等,其中,所述电子元件包括但不限于:如电阻、电容、电感等基本元器件,以及如功率管、集成电路等半导体器件。所述待保护电路举例为前述提及的开关电源、电解电容、和led负载电路中的至少一种等。
66.所述温度检测单元21整体的设置在待保护电路的附近,或者温度检测单元21中的热敏元件被设置在待保护电路附近,以感知待保护电路的温度。其中,所述温度检测单元21具有随所处环境的温度变化而改变其导电性(导电性反映了阻值的变化)的特性。根据配置于温度检测单元21中的对温度敏感的电子元件的特性,温度检测单元21所输出的检测信号vdec 既可能有随温度的线性变化而单调变化的特点,又可能出现在某个特定温度下的浪涌特性。为此,所述温度检测单元21所输出的检测信号vdec反映温度的变化、或某个特定温度。
67.以温度检测单元21的阻值的变化与环境温度的变化之间具有单调性为例,其中,所述单调性表示阻值变化与环境温度变化之间的关系是同向的或反向的。所述单调性可以是基于线性关系的单调性,或者基于非线性关系的单调性。例如,温度检测单元21的阻值的变化与环境温度的变化具有系数k的比例关系。又如,请参阅图31,其显示为热敏电阻的阻值随温度线性变化而变化的曲线示意图,温度检测单元21的阻值的变化与环境温度的变化为非线性,在环境温度在不同区间内时,温度检测单元21的阻值随温度的变化程度不同,环境温度较低 (图31中低于-10℃)或较高(图31中高于70℃)时,温度检测单元21的阻值随温度变化较为明显,在环境温度在正常范围(图31中30℃至60℃之间)时,温度检测单元21的阻值随温度变化不明显。另外,在一示例中,温度检测单元21的阻值变化与环境温度变化之间的关系是同向的,例如,随着环境温度的升高,阻值增大,或者随着环境温度的减小,阻值减小;在另一示例中,温度检测单元21阻值变化与环境温度变化之间的关系是反向的,例如,随着环境温度的升高,阻值减小,或者随着环境温度的减小,阻值增大。
68.需要说明的是,上述单调性并非一定在所有温度范围内都适用或都可测量。例如led灯珠在常温-某一阈值温度的范围内变化时,所述温度检测单元21中阻值的变化可忽略,或者温度检测单元21被当作具有固定阻值的电路结构来使用;当led灯珠的环境温度达到相应阈值温度以上的某一温度范围时,温度检测单元21所呈现的阻值随温度变化而单调变化的特性更易于测量。上述提及的阻值的变化与环境温度的变化之间具有单调性的电路
特性可视为至少使温度保护电路正常工作期间而呈现的电路特性。
69.请参阅图2,显示为本技术温度采样装置在一实施例中温度检测单元的电路结构示意图,如图所示,所述温度检测单元21包括串联的热敏电阻r21_2和分压电阻r21_1,所述热敏电阻r21_2的一端耦接检测端pi_210,另一端接地gnd,分压电阻r21_1的一端耦接供电电源vcc,另一端耦接热敏电阻r21_2的一端。
70.在一示例中,所述热敏电阻r21_2为负温度系数热敏电阻(negative temperaturecoefficient,ntc),根据图2所示的电路结构,温度检测单元21的工作原理为:当环境温度升高时,热敏电阻r21_2受环境温度升高而降低阻值,检测端pi_210上的检测信号vdec为热敏电阻r21_2获取的供电电源vcc的分压,由于热敏电阻r21_2阻值的降低,所以检测信号vdec降低;对应地,当环境温度降低时,检测信号vdec升高。在另一示例中,所述热敏电阻r21_2为正温度系数热敏电阻(positive temperature coefficient,ptc),根据图2所示的电路结构,温度检测单元21的工作原理为:当环境温度升高时,热敏电阻r21_2受环境温度升高而增大阻值,检测端pi_210上的检测信号vdec为热敏电阻r21_2获取的供电电源vcc 的分压,由于热敏电阻r21_2阻值的增大,所以检测信号vdec升高;对应地,当环境温度降低时,检测信号vdec降低。
71.请参阅图3a,显示为本技术温度采样装置在另一实施例中的温度检测单元电路结构示意图,如图所示,所述温度检测单元21包括串联的热敏电阻r21_3和分压电阻r21_4,所述热敏电阻r21_3的一端耦接检测端pi_210,另一端接供电电源vcc,分压电阻r21_4的一端接地gnd,另一端耦接热敏电阻r21_3的一端。
72.在一示例中,所述热敏电阻r21_3为负温度系数热敏电阻ntc,根据图3a所示的电路结构,温度检测单元21的工作原理为:当环境温度升高时,热敏电阻r21_3受环境温度升高而降低阻值,检测端pi_210上的检测信号vdec为分压电阻r21_4获取供电电源vcc的分压,由于总阻值(分压电阻的阻值214与热敏电阻r21_3的阻值之和)的降低,所以分压电阻 r21_4获取的供电电源vcc的分压升高,因此检测信号vdec升高;对应地,当环境温度降低时,检测信号vdec降低。在另一示例中,所述热敏电阻r21_3为正温度系数热敏电阻ptc,根据图3a所示的电路结构,温度检测单元21的工作原理为:当环境温度升高时,热敏电阻 r21_3受环境温度升高而增大阻值,检测端pi_210上的检测信号vdec为分压电阻r21_4获取供电电源vcc的分压,由于总阻值(分压电阻的阻值214与热敏电阻r21_3的阻值之和)的增大,所以分压电阻r21_4获取的供电电源vcc的分压降低,因此检测信号vdec降低;对应地,当环境温度降低时,检测信号vdec升高。
73.由上述可知,通过温度检测单元21中热敏电阻r21_2或r21_3具有随温度变化而改变阻值的特性,使得所述检测信号vdec是随温度检测单元21的阻值的变化而单调变化。
74.为了防止因检测信号vdec的变化过快以及变化范围过大而使得后续电路不便于响应温度保护措施,在图1所示的实施例中,所述温度检测单元21的检测端pi_210上还耦接有信号处理单元22,信号处理单元22用于限制所述温度检测单元21中受所述阻值变化影响的检测信号vdec,从而在检测信号vdec受到限制的情形下输出与所述阻值变化对应的温度采样信号vtem。也即,信号处理单元22通过限制检测信号vdec的变化范围,使得在同一环境温度变化范围内,检测信号vdec的信号量变化范围由未限制前的[a1,b1]范围缩小至限制后的 [c1,d1]范围。在宏观上测量,缩限后的信号量变化范围[c1,d1]可被视为基本上未发
生变化。缩限后的信号量变化范围可能不易被检测,但信号处理单元22会予以响应。所述信号处理单元22对经限制的检测信号vdec进行信号处理,使得温度采样装置所输出的温度采样信号 vtem的变化与阻值的变化之间仍具有单调性。其中,所述单调性表示温度检测单元21的阻值变化与温度采样信号vtem变化之间的关系是同向的或反向的。在一示例中,阻值变化与温度采样信号vtem变化之间的关系是同向的,例如,随着阻值的增大,温度采样信号vtem 升高,或者随着阻值的降低,温度采样信号vtem减小;在另一示例中,阻值变化与温度采样信号vtem变化之间的关系是反向的,例如,随着阻值的增大,温度采样信号vtem减小,或者随着阻值的降低,温度采样信号vtem升高。
[0075]
请参阅图3b,显示为本技术温度采样装置在又一实施例中温度检测单元的电路结构示意图。本实施例中所示的温度检测单元与图3a所示的温度检测单元的电路结构类似,与之不同的是,本实施例中,温度检测的单元更包含稳压二极管d21_1。稳压二极管d21_1的阳极电性连接至接地端gnd,其阴极电性连接至供电电源vcc。
[0076]
在一实施例中,热敏电阻r21_3为负温度系数热敏电阻ntc。当环境温度升高时,热敏电阻r21_3随着环境温度的升高而降低阻值,检测端pi_210上的检测信号vdec为分压电阻 r21_4获取供电电源vcc的分压,由于总阻值(分压电阻r21_4与热敏电阻r21_3的阻值之和)的降低,所以分压电阻r21_4获取的供电电源vcc的分压升高,因此检测信号vdec升高;对应地,当环境温度降低时,检测信号vdec降低。稳压二极管d21_1用以稳定供电电源vcc 与gnd之间的电压,使此电压不超过设定阈值。
[0077]
请参阅图4,显示为本技术温度采样装置在一实施例中的信号处理单元的电路方块示意图,如图所示,所述信号处理单元22包括放大模块222和反馈模块221。所述放大模块222 具有输入端pi_221、参考端pi_222、以及输出端pi_220,其输入端pi_221耦接温度检测单元的检测端pi_210,其参考端pi_222接入第一参考信号vref1,其输出端即为所述信号处理单元22的输出端pi_220,用于输出温度采样信号vtem。所述反馈模块221耦接于所述输出端 pi_220与检测端pi_210之间。所述反馈模块221根据所述温度采样信号vtem而形成的反馈信号fb反馈至所述检测端pi_210,以限制所述检测信号vdec的变化,所述放大模块222基于经限制的检测信号vdec,对其输入端pi_221所接收的信号进行放大处理,从而输出温度采样信号vtem。其中,输入端pi_221所接收的信号例如为基于经限制的检测信号vdec而形成的电流信号,所述第一参考信号vref1为一参考低电位,例如,电源地gnd或接基准地sgnd。
[0078]
具体地,所述温度采样信号vtem是在检测信号vdec被反馈模块221限制后形成的,从而根据反馈模块221能够确定温度检测单元21的阻值变化范围对应于预设的温度采样信号的信号量的变化范围。在一些实施例中,所述反馈模块221例如为一电阻(未予以图示),此时,反馈模块221根据温度采样信号vdec而形成的反馈信号fb为温度采样信号vdec流经该电阻的电流。故而,请参阅图7,其显示为反馈模块的阻值rfb与温度采样信号vtem的信号量变化范围之间的变化曲线示意图,如图所示,反馈模块221为电阻时的阻值rfb相关于温度检测单元21的阻值变化范围对应的预设温度采样信号vtem的信号量变化范围,请结合图2、图3a、图3b和图4,以待保护电路的环境温度在80℃-100℃之间,温度检测单元21中热敏电阻r21_2为ntc(或热敏电阻r21_3为ptc),且热敏电阻r21_2(或热敏电阻r21_3) 的阻值的变化范围在12kω-6.5kω之间为例,在反馈模块221的电阻的阻值为100kω时,则预设的
温度采样信号的信号量的变化范围是0.5v-7.2v;在反馈模块221的电阻的阻值为 150kω时,则预设的温度采样信号的信号量的变化范围是0.6v-8.5v;在反馈模块221的电阻的阻值为200kω时,则预设的温度采样信号的信号量的变化范围是0.7v-9v。在其他实施例中,所述反馈模块221也包含由多个阻性器件等效而成电阻的电路结构,例如,所述反馈模块221包含多个串联/并联的电阻,此时,反馈模块221的等效阻值相关于温度检测单元21 的阻值变化范围对应的预设温度采样信号的信号量变化范围。
[0079]
请参阅图5,显示为本技术温度采样装置在一实施例中的信号处理单元的电路结构示意图,如图所示,所述信号处理单元包括反馈模块221、放大模块222、以及电阻r222_1。其中,反馈模块221的一端耦接放大模块222的输出端pi_220,另一端耦接输入端pi_221。放大模块222包括三极管q1,三极管q1的第一端耦接于输出端pi_220,其第二端耦接于参考端pi_222,其控制端耦接于输入端pi_221,为了给所述放大模块222供电以及使得其输出端 pi_220能够正常输出温度采样信号vtem,三极管q1的第一端还经电阻r222_1耦接于一电源vcc。需要说明的是,所述三极管q1的控制端和放大模块222的输入端pi_221之间还可耦接一电阻r222_2,以保护三极管q1免受较大的电流冲击。三极管q1的第二端与参考端 pi_222之间还可耦接一电阻r222_3以稳定三极管q1的静态工作点。其中,由于电阻r222_2 和电阻r222_3是非必要的元器件,故图5中以虚线示之,并且电阻r222_3相较于电阻r222_1 来说阻值可忽略,以数量级来看,电阻r222_3为欧姆级,而电阻r222_1为千欧姆级。
[0080]
其中,三极管q1可以采用npn型或pnp型。例如,在图2所示的温度采集单元21的电路架构中的热敏电阻r21_2采用ntc时,或者图3a所示的温度采集单元21的电路架构中热敏电阻r21_3采用ptc时,图5中所示的三极管q1为npn型。又如,在图2所示的温度采集单元21的电路架构中的热敏电阻r21_2采用ptc时,或者图3a所示的温度采集单元21的电路架构中热敏电阻r21_3采用ntc时,三极管q1可以采用pnp型,当然,采用pnp型三极管时,需要依据pnp型三极管的连接方式对图5中的三极管q1的连接方式做适应性调整。在实际应用中,本领域技术人员可以根据温度采样单元21的电路架构对三极管q1的型号进行选择。
[0081]
以下以温度检测单元21采用图2所示的电路架构且热敏电阻r21_2采用ntc为例,并结合图5说明信号处理单元22的工作过程。当所述待保护电路的温度升高时,热敏电阻r21_2 的阻值变小,检测信号vdec瞬时变小,从而三极管q1的控制电流ib变小,又由于三极管 q1工作在放大状态(处于放大状态的原因容后详述),所以在此时,输出端pi_220输出的温度采样信号vtem变大(因为vtem=vcc

β*ib*r222_1)。为了防止检测信号vdec的变化过快以及变化范围过大,而导致输出的温度采样信号vtem不能被限制在一定的预设范围内,从而使得后续电路不便于响应温度保护措施,在放大模块222的输出端pi_220与输入端 pi_221之间耦接反馈模块221,以限制检测信号vdec的变化。以反馈模块221为一电阻为例,其将获取到的温度采样信号vdec流经电阻的电流作为反馈信号fb,通过放大模块222的输入端pi_221反馈给温度检测单元21的检测端pi_210。由于温度采样信号vtem变大,作为反馈信号fb电流也增大,从而使得流过热敏电阻r21_2电流增大,从而限制了上述中检测信号vdec的瞬时变小。也即,上述过程中,忽略三极管q1的控制电流ib(因为控制电流ib 较小),则流过反馈模块221的电流与流过温度检测单元21的电阻r21_1的电流之和与流过热敏电阻r21_2的电流相等,等式成立,其中r221为反馈模块 221的电
阻,忽略上述过程中检测信号vdec的微小变化,则上述过程中,随着热敏电阻r21_2 的阻值的减小(或升高),温度采样信号vtem也随之在预设的变化范围内增大(或变小)。
[0082]
以上说明仅仅为图2所示的电路架构中热敏电阻r21_2采用ntc一种示例,在热敏电阻r21_2为ptc时,信号处理单元22的工作原理与上述类似,所不同之处仅在于,随着热敏电阻r21_2的阻值的减小(或增大),温度采样信号vtem也随之在预设的变化范围内减小 (或增大)。
[0083]
另外,温度检测单元21也可采用图3a所示的电路架构,此时,信号处理单元22的工作原理与也上述类似,所不同之处仅在于,在热敏电阻r21_3采用ptc,随着热敏电阻r21_3 的阻值的减小(或增大),温度采样信号vtem也随之在预设的变化范围内增大(或变小),在热敏电阻r21_3采用ntc时,随着热敏电阻r21_3的阻值的减小(或升高),温度采样信号vtem也随之在预设的变化范围内减小(或增大)。
[0084]
当使用如图5所示的实施例中的放大模块222对控制电流ib的进行放大处理时,由于控制电流ib较小,这使得放大模块222由于放大倍数不足而输出的温度采样信号vtem随温度检测单元21的阻值的变化不明显,不利于温度保护装置捕捉或根据温度采样信号的信号量而执行相应的温度保护操作。因此,在另一实施例中,为了增加放大倍数,所述信号处理单元中的放大模块包括至少两个级联的三极管,第一级三极管的控制端耦接所述检测端,最后一级三极管接入所述放大模块的参考端与输出端之间电路中。
[0085]
请参阅图6,显示为本技术温度采样装置在另一实施例中的信号处理单元的电路结构示意图,如图所示,所述信号处理单元包括反馈模块221、放大模块222、电阻r222_4、以及电阻r222_5。其中,反馈模块221的一端耦接放大模块222的输出端pi_220,另一端耦接输入端pi_221。所述放大模块222包括两个级联的三极管q2和q3,其中,三极管q2为第一级三极管,三极管q3为最后一级三极管。三极管q3的第一端耦接于放大模块222的输出端 pi_220,其第二端耦接于放大模块222的参考端pi_222,并且三极管q3通过其控制端耦接于三极管q2的第二端。三极管q2的控制端耦接于放大模块222的输入端pi_221,为了给所述放大模块222供电以及使得其输出端pi_220能够正常输出温度采样信号vtem,所述三极管 q2的第一端经电阻r222_5耦接于电源vcc,三极管q3的第一端还经电阻r222_4耦接于电源vcc。需要说明的是,所述三极管q2的控制端和放大模块222的输入端pi_221之间还可耦接一电阻r222_6,以保护三极管q2免受较大的电流冲击。三极管q3的第二端与参考端 pi_222之间还可耦接一电阻r222_7以稳定三极管q3的静态工作点。其中,由于电阻r222_6 和电阻r222_7是非必要的元器件,故图6中以虚线示之,并且电阻r222_7相较于电阻r222_4 来说阻值可忽略,以数量级来看,电阻r222_7为欧姆级,而电阻r222_4为千欧姆级。
[0086]
其中,三极管q2和q3可以采用npn型或pnp型。例如,在图2所示的温度采集单元 21的电路架构中的热敏电阻r21_2采用ntc时,或者图3a所示的温度采集单元21的电路架构中热敏电阻r21_3采用ptc时,图6所示的三极管q2和q3为npn型。又如,在图2 所示的温度采集单元21的电路架构中的热敏电阻r21_2采用ptc时,或者图3a所示的温度采集单元21的电路架构中热敏电阻r21_3采用ntc时,图6所示的三极管q2和q3采用 pnp型,当然,采用pnp型三极管时,需要依据pnp型三极管的连接方式对图6中的三极管q2和q3的连接方式做适应性调整。在实际应用中,本领域技术人员可以根据温度采样单元21的电路架构对三极管q2和q3的型号进行选择。
[0087]
图6所示的两级三级管的电路结构仅仅为一种示例,并不是对放大模块222的级数的限制。在实际应用中,本领域技术人员也可根据需求在三极管q2和三极管q3之间适当的增加三极管的个数。另外,图6所示的信号处理单元的工作原理与包含图5所示的信号处理单元的工作原理相同,不同之处仅在于,对信号的放大倍数不同,在此不做赘述。
[0088]
前述各示例利用三极管的线性放大区对经限制的检测信号vdec进行放大处理。在另一些示例中,也可以使用运算放大器实现放大作用,本领域技术人员可以依据运算放大器的工作原理对电路进行适应性修改和连接,在此不再赘述。
[0089]
按照上述各实施例的描述,所述温度采样装置实现了将随温度变化而变化的阻值转换成在预设信号量范围内对应的温度采样信号的目的。
[0090]
结合图2和图5所提供的温度采样装置的电路结构,以及图31所提供的阻值随温度变化的曲线示意图,其中,温度检测单元21中的热敏电阻r21_2为ntc,在热敏电阻r21_2所处的环境温度较低时其电阻较高,这使得图2所示的检测信号vdec的电压值较高,其使得信号处理单元中的三极管q1(npn型)处于饱和状态,三极管q1完全导通,电源vcc直接经电阻r222_1、三极管q1、以及电阻r222_3流入参考端pi_222,输出端pi_220输出为零或近似为零,信号处理单元22的反馈模块221对检测信号vdec无限制作用。在待保护电路的环境温度升高到起始保护温度时,检测信号vdec也由于热敏电阻r21_2的减小而减小到使得三极管q1处于放大状态(例如,检测信号vdec减小到0.6v),开始以前述实施例中所描述的工作原理工作,反馈模块221将检测信号vdec限制在如0.6v附近,输出端pi_220输出与所述热敏电阻r21_2变化对应的温度采样信号vtem。若待保护电路的环境温度继续升高,热敏电阻r21_2的阻值继续减小,检测信号vdec继续减小,使得三极管q1处于截止状态,则温度采样信号vtem不随阻值的变化而变化。
[0091]
需要说明的是,热敏电阻r21_2或r21_3的阻值与温度之间的变化与其类型和性能有关,若热敏电阻r21_2或r21_3为ptc类型,则对应的阻值随温度变化曲线与图31相反,即ptc 类型的热敏电阻的阻值随温度升高而增大。可借鉴地,由于信号处理单元22中包含有上述三种状态的半导体器件,故而,半导体器件根据所接收的电信号的变化也将在三种状态之间转换。这使得温度采样装置可以在待保护电路需要提供温度保护时提供温度采样信号。仍以结合图2和图5的电路结构为例,其中,热敏电阻r21_2为ptc,三极管q1采用为pnp型,当待保护电路的环境温度较低时,热敏电阻r21_2的阻值较小,使得检测信号vdec也较小,从而使得三极管q1处于饱和状态而完全导通,输出端pi_220输出为零或近似为零,信号处理单元22处于第一状态。在待保护电路的环境温度升高到起始保护温度时,检测信号vdec 也由于热敏电阻r21_2的升高而升高到使得三极管q1处于放大状态,信号处理单元22进入第二状态。另外,温度采集单元21也可采用图3a所示的电路架构,此时,信号处理单元22 的工作原理与上述类似,在此不做赘述。
[0092]
图6所示的信号处理单元22从第一状态转入第二状态的工作过程与图5所示的电路架构对应的从第一状态转入第二状态的工作过程类似,所不同之处在于,在待保护电路的环境温度升高到起始保护温度时,由于图6的放大模块222包括两个级联的三极管q2和q3,所以图6的三极管q2和q3由饱和状态转入放大状态的检测信号vdec的值与图5不同。例如,在图6中,检测信号vdec降低到1.2v使得三极管q2和q3处于放大状态,信号处理单元 22进入第二状态,图6中的反馈模块221将检测信号vdec限制在1.2v附近,输出端pi_220 输出
与所述温度检测单元21的阻值变化对应的温度采样信号vtem。
[0093]
以待保护电路为led灯中的电路结构为例,当led灯工作在正常工作温度范围内时,温度采样装置输出的温度采样信号不会触发后续温度保护装置的温度保护操作,如温度采样信号的信号类型、信号值等不会触发温度保护操作;或者,温度采样装置不予输出温度采样信号而不会触发温度保护操作。当环境温度达到起始保护温度时(如80℃)时,温度采样装置输出反映温度变化的温度采样信号。也即,上述各实施例中的信号处理单元22是在待保护电路的环境温度转入起始保护温度时,基于检测信号的变化而从第一状态转入第二状态的,在第二状态期间,所述信号处理单元22产生所述温度采样信号vtem。其中,第一状态为信号处理单元22还未被启动的状态、或者根据信号处理单元22中的半导体器件处于截止状态/ 导通状态而处于不提供有效输出的状态;第二状态为信号处理单元22被启动的状态、或者根据信号处理单元22中的半导体器件处于线性放大状态而处于提供有效输出的状态。
[0094]
请参阅图8,显示为本技术温度采样装置在另一实施例中的电路方块示意图,所述温度采样装置20在图1的基础上,还包括输出单元23,输出单元23耦接信号处理单元22的输出端pi_220以将接收的温度采样信号vtem输出。
[0095]
在此,输出单元23可以起到将温度采样装置与后级电路进行信号隔离的作用,其包含电容、或三极管等具有隔离作用的电路结构。
[0096]
在一些实施例中,所述输出单元23包括电压跟随模块(未予以图示),其输入端耦接所述信号处理单元的输出端,参考端接收第二参考信号,以及所述电压跟随模块的输出端输出所述温度采样信号。
[0097]
请参阅图9,显示为本技术温度采样装置在一实施例中的电压跟随模块的电路架构示意图,如图所示,所述电压跟随模块包括电压跟随器231,电压跟随器231的第一输入端作为电压跟随模块的输入端pi_230而耦接于信号处理单元22的输出端pi_220,其第二输入端作为电压跟随模块的参考端pi_231耦接于电压跟随器231的输出端,以电压跟随器231的输出作为第二参考信号,而电压跟随器231的输出端作为电压跟随模块的输出端pi_232使用。
[0098]
图9所示的电压跟随模块由于采用的是电压跟随器231,所述电压跟随器231的放大倍数为1或接近于1,所以电压跟随模块在输出端pi_232上的输出跟随电压跟随模块在输入端 pi_230接收到的温度采样信号vtem,也即,输出端pi_232上的输出与电压跟随模块在输入端pi_230接收到的温度采样信号vtem相同或近似,因此,在此视为图9所示的电压跟随模块上输出温度采样信号vtem。
[0099]
请参阅图10,显示为本技术温度采样装置在另一实施例中的电压跟随模块的电路架构示意图,如图所示,所述电压跟随模块包括三极管q4,三极管q4的控制端耦接于电压跟随模块的输入端pi_230,第一端耦接电压跟随模块的参考端pi_231以接收电源vcc作为第二参考信号给三极管q4供电,三极管q4的第二端经一电阻r23_1接入一参考低电位(参考低电位为电源地gnd或sgnd,图10中以电源地gnd示出),同时三极管q4的第二端耦接电压跟随模块的输出端pi_232以输出温度采样信号vtem。
[0100]
具体地,三极管q4在其控制端接收到由电压跟随模块的输入端pi_230输入的温度采样信号vtem,该温度采样信号会使得三极管进入放大状态,此时,三极管q4的控制端与第
二端之间的pn结已处于导通状态,这一pn结导通后压降大小基本不变。这样,控制端的温度采样信号vtem升高时第二端输出的信号也升高,控制端的温度采样信号vtem下降时第二端输出的信号也下降,显然第二端的信号随温度采样信号vtem的变化而变化,所以在电压跟随模块的输出端pi_232输出温度采样信号vtem。
[0101]
请参阅图11,显示为本技术温度采样装置在又一实施例中的电路方块示意图,如图所示,所述温度采样装置在图1的基础上,还包括滤波单元24,耦接信号处理单元22的输出端pi_220,用于对温度采样信号vtem进行滤波,以去除温度采样信号vtem的噪声。其中,所述滤波单元24可例如为以滤波电容(未予以图示),滤波电容的一端耦接信号处理单元22的输出端 pi_220,另一端耦接一参考低电位,所述参考低电位可为电源地gnd或基准地sgnd,图中以电源地gnd示出。
[0102]
请参阅图12a,显示为本技术温度采样装置在再一实施例中的电路方块示意图,如图所示,所述温度采样装置在图10的基础上,还包括滤波单元24,耦接输出单元23的输出端pi_232,用于对输出单元23输出的温度采样信号vtem进行滤波,以去除温度采样信号vtem的噪声。其中,所述滤波单元24可例如为一滤波电容(未予以图示),滤波电容的一端耦接输出单元 23的输出端pi_232,另一端耦接一参考低电位,所述参考低电位可为电源地gnd或基准地 sgnd,图中以电源地gnd示出。
[0103]
上述各实施例中所述的温度采样装置输出的温度采样信号vtem用于向温度保护装置传输,以使得温度保护装置能够响应于温度采样信号vtem对待保护电路进行降温。例如,温度保护装置可为一散热风扇,散热风扇根据温度采样信号vtem启动以对待保护电路散热;又如,温度保护装置为电源中的驱动模块,驱动模块基于温度采样信号vtem的大小来调整其输出功率以减少热量的产生,从而保证待保护电路的正常工作。但并不一次为限,温度保护装置可以为任何可基于温度采样信号vtem而调整待保护电路的环境温度的装置。
[0104]
以上各实施例中提出的温度采样装置通过热敏电阻来感知待保护电路的环境温度,成本低廉;另外温度采样装置可以直接与温度保护装置直接耦接,既不需要额外设计相适配的电路,也不需要更改现有的温度保护装置的内部构造,通用性强。
[0105]
在其他实施例中,开关电源可被称为电源模块,led负载电路可被称为led模块,温度采样装置可被称为温度保护电路,温度采样信号vtem可被称为温度保护信号vtem,负温度系数热敏电阻可简称为ntc。
[0106]
参考图12b显示为本发明一实施例的温度保护电路的电路结构示意图。温度保护电路20 包含电阻r21_1、r221_1、r222_1、r222_2和r222_3,三极管q1和ntcr21_2。电阻r21_1 第一引脚电性连接至电阻r222_1的第一引脚,其第二引脚电性连接至ntcr21_2的第一引脚。电阻r221_1的第一引脚和电阻r222_2的第一引脚电性连接并连接至电阻r21_1的第二引脚。电阻r222_1的第二引脚电性连接至电阻r221_1的第二引脚。三极管q1的基极(b极) 电性连接至电阻r222_2的第二引脚,其集电极(c极)电性连接至电阻r221_1的第二引脚,其发射极(e极)电性连接至电阻r222_3的第一引脚。电阻r222_3的第二引脚电性连接至 ntcr21_2的第二引脚并电性连接至电路节点gnd。电阻r21_1的第一引脚电性连接至温度保护电路的输入端,用以接收电压输入信号vcc,三极管q1的集电极(c极)电性连接至温度保护电路的输出端,用以输出温度保护信号vtem。
[0107]
本实施例中ntcr21_2为负温度系数热敏电阻,其在不同的温度下具有不同的电阻
值。其中,当温度越高时,其阻值越小。
[0108]
下面描述温度保护电路20的动作原理。ntcr21_2用于感测温度,并将温度变化转化为自身的阻值变化。ntcr21_2的阻值变化反映在电路中,将影响输出的温度保护信号vtem。由于三极管q1的b极输入阻抗较大,类似于运算放大器的电路原理,可以将三极管q1的b极等效成虚断,电阻r21_1的第一引脚处的电压v1近似的等于三极管q1的开启电压von,电路的电流关系满足以下关系式:
[0109]
i1+i2=i3式1
[0110]
即流经电阻r21_1的电流i1加上流经电阻r221_1的电流i2等于流经ntcr21_2的电流i3。
[0111]
将电路中各节点的电压和电阻代入式1可得到如下关系式:
[0112][0113]
式中,r21_1为电阻r21_1的阻值,r221_1为电阻r221_1的阻值,r21_2为ntcr21_2的阻值,vtem为温度保护信号,vcc为温度保护电路20的输入电压信号,v1为电阻r21_1的第二引脚处的节点电压。v1等于三极管q1的开启电压,约为0.6v。
[0114]
通过上述关系式,可以得到温度保护信号vtem与ntcr21_2的阻值之间的关系。
[0115]
参考图12d显示为本发明一实施例的温度保护信号vtem与rntc之间的关系曲线示意图。图中,横坐标为ntcr21_2的阻值,纵坐标为温度保护信号vtem。由图可知,当ntc的阻值增大时,温度保护信号vtem减小。
[0116]
电阻r21_1用以设定温度保护电路20开始输出温度保护信号vtem的起始温度。
[0117]
电阻r21_1和ntc的阻值满足下列关系式:
[0118]
vin*r
on
/(r21_1+r
on
)≈von式3
[0119]
式中,r
on
为所述起始温度对应的ntc的阻值,r21_1为电阻r21_1的阻值,vcc为输入电压,von为三极管q1的开启电压,约为0.6v。
[0120]
通过改变关系式3中电阻r21_1的阻值便可设定温度保护电路20的开始输出温度保护信号vtem的起始温度。其中当led灯的工作温度大于所述起始温度时,温度保护电路20开始输出温度保护信号。
[0121]
通过本实施例的公开,ntcr21_2的感测到的温度信号便可以转化为自身的阻值,然后通过温度保护电路20将所述温度信号转化为对应的温度保护信号vtem。
[0122]
参考图12c显示为本发明另一实施例的温度保护电路的电路结构示意图。温度保护电路20包含电阻r21_1、r221_2、r222_5、r222_4、r222_6、r222_7和r23_1,电容c25_1和c24_1,三极管q2、q3和q4,以及ntcr21_2。电阻r21_1第一引脚电性连接至电阻r222_5的第一引脚和电阻r222_4的第一引脚。ntcr21_2的第一引脚电性连接至电阻r21_1的第二引脚,其第二引脚电性连接至电路节点gnd。电阻r221_2的第一引脚与电阻r222_6的第一引脚电性连接并电性连接至电阻r21_1的第二引脚。三极管q2的b极电性连接至电阻r222_6的第二引脚,其c极电性连接至电阻r222_5的第二引脚。三极管q3的b极电性连接至三极管q2的e极,其c极电性连接至电阻r222_4的第二引脚,其e极电性连接至电阻r222_7的第一引脚。电阻r222_7的第二引脚电性连接至电路节点gnd,电容c25_1的第一引脚电性连接至电阻r221_2的第一引脚,其第二引脚电性连接至电路节点gnd。三极管q4的b极电性连接至电子
r221_2的第二引脚和电阻r222_4的第二引脚,其c极电性连接至电阻r21_1的第一引脚,其e极电性连接至电阻r23_1的第一引脚和电容c24_1的第一引脚。电阻r23_1的第二引脚电性连接至电容c24_1的第二引脚并电性连接至电路节点gnd。
[0123]
vcc为温度保护电路20输入端的输入电压,vtem为温度保护电路20输出的温度保护信号,v1为电阻r21_1第二引脚处的节点电压,vtem1为电阻r222_4的第二引脚处的节点电压。
[0124]
与图12b所示的实施例类似,本实施例的温度保护电路20用以采集led灯的工作温度并将此温度信号转化为温度保护信号vtem。与之不同的是,本实施例中增加了三极管q3。三极管q2和三极管q3用于实现两级放大,增加电路的稳定性。三极管q4与电阻r23_1构成电压跟随器,温度保护信号vtem相较于vtem1具有更强的驱动能力。电容c24_1用以对温度保护信号vtem进行滤波。
[0125]
同样的,电路节点信号vtem1与ntcr21_2的电阻r
ntc
满足如下关系式:
[0126][0127]
式中,r21_1为电阻r21_1的阻值,r221_2为电阻r221_2的阻值,r21_2为ntcr21_2 的阻值,vtem1为电阻r222_4的第二引脚处的节点电压,vcc为温度保护电路20的输入电压信号,v1为电阻r21_1的第二引脚出处的电压。
[0128]
本实施例中,v1为三极管q2和三极管q3的开启电压之和,约为1.2v。vtem和vtem1 近似相等。
[0129]
由关系式4可得出温度保护信号vtem与ntcr21_2的阻值的关系。
[0130]
电容c25_1用以实现led灯的缓启动,即led灯在上电后缓慢亮起。led灯从上电到正常点亮亮度的时间取决于电容c25_1的大小。其中,电容c25_1的值越小,led灯启动的越快。
[0131]
在其他实施例中,热敏电阻ntcr21_2可以由热敏电阻ptc替代。当使用热敏电阻ptc 时,温度保护信号vtem与热敏电阻的采样温度呈现负相关,即所述采样温度越高,温度保护信号vtem越小。
[0132]
在可能的实施方式中,本技术还提出一种温度保护装置,请参阅图13,显示为本技术温度保护装置在一实施例中的电路方块示意图,如图所示,所述温度保护装置30包括温度采样装置31以及温度保护单元32。所述温度采样装置31用于检测待保护电路(未予以图示)的环境温度并输出温度采样信号vtem,温度保护单元32耦接于所述温度采样装置31以获得所述温度采样信号vtem,为待保护电路提供与所述环境温度变化相应的温度保护操作。
[0133]
其中,其中,所述待保护电路是指由电子元件搭建的电路结构,其受温度影响会改变自身电路特性、减少电路寿命、或损坏电路功能等,其中,所述电子元件包括但不限于:如电阻、电容、电感等基本元器件,以及如功率管、集成电路等半导体器件。
[0134]
以开关电源为例,开关电源作为进行电能转换的设备用于将市电所提供的交流电转换成低压直流电,具体可例如为电子设备的电源适配器、驱动器、或驱动芯片等。开关电源中的电子部件可能因受热而降低或失去效能。例如,电解电容里的电解液会因为温度过高而干枯,从而电解电容的容量减小或失效,以一个极限工作温度为85℃的电解电容为例,
在温度为20℃的条件下工作时,一般情况可以保证181019小时的正常工作时间,而在极限温度85℃的条件下工作时,一般情况仅仅可以保证2000小时的正常工作时间;再如,二极管的伏安特性受温度的影响而产生变化,以室温26℃为参考,在二极管正向电流不变情况下,温度每升高1℃,正向压降减小2~2.5mv,温度每升高10℃,其反向电流约增大一倍;又如,电感线圈、变压器、扼流圈等的绝缘性能会随着温度的升高而下降。以led负载电路为例,所述led负载电路包含多个led灯珠,当led灯珠的温度超过100℃,其工作寿命将大大降低。
[0135]
温度采样装置31整体设置在待保护电路的附近,或者温度检测单元21中的热敏元件被设置在待保护电路附近,以感知待保护电路的温度,温度采样装置31为如前图1至图12c 实施例中任一实施例所述的温度采样装置20,其电路架构以及工作原理请参阅针对图1至图 12c的说明,在此不做赘述。
[0136]
其中,驱动模块为通过控制电能转换将外部输入信号转换为适合于负载工作的电信号的装置,其负载可以为各种电子设备以及家用电器。在一些实施例中,所述驱动模块采用开关电源、驱动控制电路、或驱动控制芯片实现,其中所述驱动控制电路具有反馈引脚以接收温度采样信号vtem。但并不以此为限,驱动模块也可为其他具有控制电能转换的电路结构,例如:驱动模块可包括基于buck电路架构而构建的电路结构、基于boost电路架构而构建的电路结构、及基于boost-buck电路架构而构建的电路结构中的任一种。
[0137]
请参阅图14a,显示为本技术温度保护装置在一实施例中的驱动模块的电路架构示意图,如图所示,所述驱动模块包括驱动控制电路321,所述驱动控制电路321具有反馈引脚cs、输出引脚gt、以及接地引脚gnd。驱动控制电路321的接地引脚gnd耦接电源地gnd,其反馈引脚cs一方面耦接一负载反馈端pi_320以接收反映负载供电的反馈信号vfb,另一方面耦接所述温度采样装置31的输出端pi_310(输出端pi_310可对应于图1至图6、以及图11中的pi_220,或图8至图10、以及图12a中的pi_232)以获取温度采样信号vtem,其输出引脚gt用于与受控电路(未予以图示)耦接,驱动控制电路321根据反馈信号vfb和温度采样信号vtem在其输出引脚gt上输出控制信号,以使得受控电路根据控制信号降低负载的功率。
[0138]
需要说明的是,温度采样信号vtem来自于温度采样装置31,而反馈信号vfb反映的是负载供电,其来自于受控电路,因此,温度采样信号vtem是区别于反馈信号vfb的。所述受控电路为受控于所述驱动控制电路321为负载提供供电的电路,例如,受控电路包括耦接于所述输出引脚gt的开关电路和与开关电路相耦接的功率转换电路,其中,开关电路受控于所述驱动控制电路321进行通断以控制功率转换电路进行能量转换,使得功率转换电路输出负载供电信号以为负载供电。
[0139]
请参阅图14b,显示为本技术温度保护装置在另一实施例的电路方块示意图。本实施例与图14a所示的实施例类似,与之不同的是,本实施例中,驱动控制电路321更具有输出补偿引脚comp。输出补偿引脚comp电性连接至温度采样装置31的输出端pi_310(输出端 pi_310可对应于图1至图6、以及图11中的pi_220,或图8至图10、以及图12a中的pi_232) 或温度检测单元21的检测端pi_210,用以接收温度采样信号vtem或检测信号vdec。输出补偿引脚comp具有根据输入电压调节输出功率的功能。
[0140]
下面说明输出补偿引脚comp的具体功能。现有技术中,输出补偿引脚comp通过一电容电性连接至地gnd,用以稳定输出功率。在本实施例中,输出补偿引脚comp电性连接至温度检测单元21的输出端pi_210或温度采样装置31的输出端pi_310,而温度检测单元 21
和温度采样装置31具有根据温度改变其输出电压的功能。当环境温度升高时,温度检测单元21输出的检测信号vdec随之升高,输出补偿引脚comp接收到的检测信号vdec升高,驱动控制电路321调节输出功率降低。
[0141]
通过此种配置方式,当环境温度升高时,驱动模块降低输出功率以减少热量的产生,从而起到温度保护的功能,将待保护电路的工作温度控制在设定温度范围内,防止电路中的元器件因温度过高而失效或工作在高温环境中降低使用寿命。
[0142]
进一步地,也可将开关电路作为驱动模块的一部分,请参阅图15,显示为本技术温度保护装置在又一实施例中的驱动模块的电路架构示意图,如图所示,在图14a的基础上,所述驱动模块还包括开关电路322,所述开关电路322耦接于驱动控制电路321的输出引脚gt,从而驱动控制电路321通过其输出引脚gt向开关电路322输出随温度采样信号vtem变化而变化的控制信号,开关电路322基于该控制信号调整其开关频率、导通时长、或断开时长中任一者,从而达到调整负载功率的效果。
[0143]
在实施例中,所述开关电路322可包括一切换开关,切换开关可举例为金属-氧化物-半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,mosfet)、双极结型晶体管(bipolar junction transistor,bjt)、三极管等。
[0144]
更进一步地,还可以将功率转换电路也划分为驱动模块的一部分,请参阅图16,显示为本技术温度保护装置在又一实施例中的驱动模块的电路架构示意图,如图所示,所述驱动模块包括驱动控制电路321、开关电路322、以及功率转换电路323。其中功率转换电路323具有第一接脚pi_321、第一输出端pi_322、以及第二输出端pi_323,并通过其第一接脚pi_321 接受外部供电信号vin(直流电信号)进行能量转换,以在第一输出端pi_322和第二输出端 pi_323上输出负载供电信号vout。所述功率转换电路323耦接于开关电路322。所述开关电路322受驱动控制电路321控制。
[0145]
其中,所述功率转换电路323包括电感l323_1、续流二极管d323_1、以及电容c323_1。电感l323_1的一端与第二输出端pi_323相连,另一端耦接于开关电路322的第一端。电容 c323_1耦接于第一输出端pi_322和第二输出端pi_323之间,以稳定第一输出端pi_322和第二输出端pi_323之间的电压差,续流二极管d323_1的阴极耦接第一输出端pi_322,阳极耦接开关电路322的第一端。开关电路322包括切换开关q5,其具有第一端、第二端、及控制端,并以切换开关q5的第一端作为开关电路322的第一端耦接于功率转换电路323的电感 l323_1的另一端,切换开关q5的第二端经一采样电阻rcs_1连接电源地gnd,以及切换开关q5的控制端与驱动控制电路321的输出引脚gt耦接。需要说明的是,切换开关q5的第二端与电源地gnd之间配置的采样电阻rcs_1用以构成一电流检测电路,将流过切换开关 q5的电流转换成电压值以形成反馈信号vfb。当切换开关q5导通时,电流检测电路上的反馈信号vfb即可被采集并经负载反馈端pi_320传至驱动控制电路321。
[0146]
驱动控制电路321根据温度采样信号vtem和反馈信号vfb来决定切换开关q5的导通及断开时机。当驱动控制电路321控制切换开关q5导通时,外部供电信号vin经第一接脚pi_321 流入,并经电容c323_1以及第一输出端pi_322到第二输出端pi_323、电感l323_1后由切换开关q5流出。此时,电容c323_1及电感l323_1进行储能。当驱动控制电路321控制切换开关q5断开时,电感l323_1及电容c323_1释放所储存的能量,电流经续流二极管d323_1 续流到第一输出端pi_322,从而在第一输出端pi_322和第二输出端pi_323输出负载供电信
号vout。需要说明的是,为了防止驱动模块空载作业,在一些实施例中,在第一输出端pi_322 和第二输出端pi_323之间还串接有电阻r323_1,由于电阻r323_1可视实际应用情况增加或省略(非必要组件),故图中以虚线表示之。
[0147]
以下结合图16说明驱动模块如何根据温度采样信号执行降低向负载输出功率的操作的。需要提前说明的是,为了便于说明,在图16示出了温度采样装置31,并且为了限流以及能够便于调节驱动模块向负载输出功率的水平,温度采样装置31的输出端pi_310与驱动控制电路321的反馈引脚cs之间还耦接一电阻r31_1,以及驱动控制电路321的反馈引脚cs与负载反馈端pi_320之间耦接一电阻r32_1(后图17至19中为了仅描述驱动模块的电路架构而不再示出,但在实际连接中,温度采样装置31的输出端pi_310与驱动控制电路321的反馈引脚cs之间是耦接有电阻r31_1的,以及驱动控制电路321的反馈引脚cs与负载反馈端 pi_320之间是耦接有电阻r32_1的)。驱动控制电路321的工作原理为基于驱动控制电路321 内部运算放大器的参考端设置的参考电压与反馈引脚cs上获取的电压信号进行对比,根据对比结果调整开关电路322的导通和断开时机,从而最终使得反馈引脚cs上获取的电压信号与内部设置的参考电压相等。故而,在分析中,以反馈引脚cs上获取的电压信号(vcs) 被稳定在参考电压上来看,根据驱动控制电路321内部运算放大器的“虚短”特性,则流过电阻r31_1的电流与流过电阻r32_1的电流相等,也即,等式其中vfb=ics* rcs_1成立,所以,在温度采样信号vtem较大时(也即,待保护电路的温度过高时),驱动控制电路321通过输出引脚gt输出的控制信号调整切换开关q5的导通及断开时机,从而使得经切换开关q5流入电阻rcs_1电流ics减小,也即使得流过负载的电流减小,从而降低了向负载输出功率。其中,电阻r31_1和电阻r32_1作为上述分析中等式的固定系数,其相关于驱动模块调节向负载输出功率的水平,换言之,电阻r31_1和电阻r32_1的阻值相关于温度保护的性能。以温度采样信号vtem为对应于温度采样装置感受led模块温度而所输出的固定数值为例(如led模块工作在80℃,温度采样信号vtem为对应于80℃温度采样装置所输出的数值),则r32_1/r31_1的值越大,驱动模块将向负载输出的功率降低到越小的数值,而在r32_1/r31_1的值较大时,则驱动模块将向负载输出的功率降低到的数值越高,本领域技术人员在实际应用中可根据实际情况想要达到的温度保护性能对电阻r31_1和电阻r32_1 的参数进行选择。
[0148]
亦可以解释为,驱动控制电路321的工作原理为基于驱动控制电路321内部运算放大器的参考端设置的参考电压vref与反馈引脚cs上获取的电压信号vcs进行对比,当vcs大于 vref时,驱动控制电路321通过引脚gt输出的控制信号降低切换开关q5的占空比,使得流过负载的电流减小,从而降低了负载功率;当vcs小于vref时,驱动控制电路321通过引脚 gt输出的控制信号增加切换开关q5的占空比,使得流过负载的电流增大,从而提高负载功率。
[0149]
本实施中驱动模块既可以工作在恒流模式,通过调整输出电流调整输出功率,也可以工作在恒压模块,通过调整输出电压调整输出功率。
[0150]
请参阅图17,显示为本技术温度保护装置在又一实施例中的驱动模块的电路架构示意图,如图所示,所述驱动模块包括驱动控制电路321、开关电路322、以及功率转换电路323。其中功率转换电路323具有第一接脚pi_321、第一输出端pi_322、以及第二输出端pi_
323,并通过其第一接脚pi_321接受外部供电信号vin(直流电信号)进行能量转换,以在第一输出端pi_322和第二输出端pi_323上输出负载供电信号vout。所述功率转换电路323耦接于开关电路322。所述开关电路322受驱动控制电路321控制。
[0151]
其中,所述功率转换电路323包括电感l323_2、续流二极管d323_2、以及电容c323_2。电感l323_2的一端与第一接脚pi_321相连,另一端耦接于开关电路322的第一端。电容 c323_2耦接于第一输出端pi_322和第二输出端pi_323之间,以稳定第一输出端pi_322和第二输出端pi_323之间的电压差,续流二极管d323_2的阴极耦接第一输出端pi_322,阳极耦接开关电路322的第一端。开关电路322包括切换开关q6,其具有第一端、第二端、及控制端,并以切换开关q6的第一端作为开关电路322的第一端耦接于功率转换电路323的电感 l323_2的另一端,切换开关q6的第二端与第二输出端pi_323相耦接,并且还经一采样电阻 rcs_2连接电源地gnd,切换开关q6的控制端与驱动控制电路321的输出引脚gt耦接。需要说明的是,切换开关q6的第二端与电源地gnd之间配置的采样电阻rcs_2用以构成一电流检测电路,将流过切换开关q6的电流转换成电压值以形成反馈信号vfb。当切换开关 q6导通时,电流检测电路上的反馈信号vfb即可被采集并经负载反馈端pi_320传至驱动控制电路321。图示中开关电路322仅以表示连接关系,并非开关电路322包含在功率转换电路323。
[0152]
驱动控制电路321根据温度采样信号vtem和反馈信号vfb来决定切换开关q6的导通及断开时机。当驱动控制电路321控制切换开关q6导通时,外部供电信号vin由第一接脚pi_321 流入,并经电感l323_2、切换开关q6、采样电阻rcs_2流出至电源地gnd。此时,流经电感l323_2的电流随时间增加,电感l323_2处于储能状态,同时,电容c323_2处于释能状态。当切换开关q6截止时,电感2203b处于释能状态,电感l323_2的电流随时间减少。电感l323_2的电流经续流二极管d323_2续流流向电容c323_2以及第一输出端pi_322。从而在第一输出端pi_322和第二输出端pi_323输出负载供电信号vout。需要说明的是,为了防止负载工作在空载时,稳定输出电压。在一些实施例中,在第一输出端pi_322和第二输出端 pi_323之间还串接有电阻r323_2,由于电阻r323_2可视实际应用情况增加或省略(非必要组件),故图中以虚线表示之。
[0153]
请参阅图18,显示为本技术温度保护装置在又一实施例中的驱动模块的电路架构示意图,如图所示,所述驱动模块包括驱动控制电路321、开关电路322、以及功率转换电路323。其中功率转换电路323具有第一接脚pi_321、第一输出端pi_322、以及第二输出端pi_323,并通过其第一接脚pi_321接受外部供电信号vin(直流电信号)进行能量转换,以在第一输出端pi_322和第二输出端pi_323上输出负载供电信号vout。所述功率转换电路323耦接于开关电路322。所述开关电路322受驱动控制电路321控制。
[0154]
其中,所述功率转换电路323包括电感l323_3、续流二极管d323_3、以及电容c323_3。电感l323_3的一端与第一输出端pi_322相连,另一端耦接于开关电路322的第二端。电容 c323_3耦接于第一输出端pi_322和第二输出端pi_323之间,以稳定第一输出端pi_322和第二输出端pi_323之间的电压差,续流二极管d323_3的阳极耦接第一输出端pi_322并接电源地gnd,阴极耦接开关电路322的第二端。所述开关电路322包括切换开关q7,其具有第一端、第二端、及控制端,以切换开关q7的第一端作为开关电路322的第一端与第一接脚 pi_321耦接,并且切换开关q7的第一端还经负载反馈端pi_320耦接驱动控制电路321的反馈引脚cs,以将流过切换开关q7的电流以反馈信号vfb的形式反馈给驱动控制电路321,切换开关
q7的第二端作为开关电路322的第二端与功率转换电路323耦接,切换开关q7的控制端与驱动控制电路321的输出引脚gt耦接。
[0155]
驱动控制电路321根据温度采样信号vtem和反馈信号vfb来决定切换开关q7的导通及断开时机。当切换开关q7导通时,外部供电信号vin由切换开关q7的第一端流入,经切换开关q7、电感l323_3并经过电容c323_3及第一输出端pi_322流入第二输出端pi_323。此时,流经电感l323_3的电流以及电容c323_3的电压随时间增加,电感l323_3及电容c323_3 处于储能状态。当切换开关q7截止时,电感l323_3处于释能状态,电感l323_3的电流随时间减少。此时,电感l323_3的电流经第一输出端pi_322、第二输出端pi_323、续流二极管d323_3再回到电感l323_3而形成续流。从而在第一输出端pi_322和第二输出端pi_323 输出负载供电信号vout。需要说明的是,为了防止驱动模块空载作业,在一些实施例中,在第一输出端pi_322和第二输出端pi_323之间还串接有电阻r323_3,由于电阻r323_3可视实际应用情况增加或省略(非必要组件),故图中以虚线表示之。
[0156]
请参阅图19,显示为本技术温度保护装置在又一实施例中的驱动模块的电路架构示意图,如图所示,所述驱动模块包括驱动控制电路321、开关电路322、以及功率转换电路323。其中功率转换电路323具有第一接脚pi_321、第一输出端pi_322、以及第二输出端pi_323,并通过其第一接脚pi_321接受外部供电信号vin(直流电信号)进行能量转换,以在第一输出端pi_322和第二输出端pi_323上输出负载供电信号vout。所述功率转换电路323耦接于开关电路322。所述开关电路322受驱动控制电路321控制。
[0157]
其中,所述功率转换电路323包括电感l323_4、续流二极管d323_4、以及电容c323_4。电感l323_4的一端与第一接脚pi_321相连,另一端耦接于开关电路322的第一端。电容 c323_4耦接于第一输出端pi_322和第二输出端pi_323之间,以稳定第一输出端pi_322和第二输出端pi_323之间的电压差,续流二极管2242_2的阴极耦接第二输出端pi_323,阳极耦接开关电路322的第一端。所述开关电路322包括切换开关q8,其具有第一端、第二端、及控制端,并以切换开关q8的第一端作为开关电路322的第一端耦接于功率转换电路323,切换开关q8的第二端经一采样电阻rcs_3连接电源地gnd,以及切换开关q8的控制端与驱动控制电路321的输出引脚gt耦接。需要说明的是,切换开关q8的第二端与电源地gnd 之间配置的采样电阻rcs_3用以构成一电流检测电路,将流过切换开关q8的电流转换成电压值以形成反馈信号vfb。当切换开关q8导通时,电流检测电路上的反馈信号vfb即可被采集并经负载反馈端pi_320传至驱动控制电路321。
[0158]
驱动控制电路321根据温度采样信号vtem和反馈信号vfb来决定切换开关q8的导通及断开时机。当切换开关q8导通时,外部供电信号vin由第一接脚pi_321流入,并流经电感 l323_4、切换开关q8、采样电阻rcs_3后流入第二接脚221。此时,流经电感l323_4的电流随时间增加,电感l323_4处于储能状态;电容c323_4的电压随时间减少,电容c323_4 处于释能状态,以维持第一输出端pi_322及第二输出端pi_323之间的电压。当功率开关q8 截止时,电感l323_4处于释能状态,电感l323_4的电流随时间减少。此时,电感l323_4 的电流经续流二极管d323_4、第二输出端pi_323、及第一输出端pi_322再回到电感l323_4 而形成续流。此时,电容c323_4处于储能状态,电容c323_4的电压随时间增加。从而在第一输出端pi_322和第二输出端pi_323输出负载供电信号vout。需要说明的是,为了防止驱动模块空载作业,在一些实施例中,在第一输出端pi_322和第二输出端pi_323之间还串接有电阻r323_4,
由于电阻r323_4可视实际应用情况增加或省略(非必要组件),故图中以虚线表示之。
[0159]
图17至图19中的驱动模块如何根据温度采样信号vtem执行降低向负载输出功率的操作的工作原理与图16类似,在此不做赘述。
[0160]
在一些实际电路中,在负载通电瞬间或遭受到雷击时,开关电路的回路上容易产生大电流(可能达到10a以上)而使电流检测电路与驱动控制电路损毁。上述至少一示例所提及的功率转换电路可更包含一钳位组件,其可与电流检测电路连接,用以在流经电流检测电路的电流或电流检测电路两端的电压差超过一预设值时,对电流检测电路的回路进行钳位操作,藉以限制流经电流检测电路的电流。在一些具体实施例中,所述钳位组件可例如是多个二极管,所述多个二极管相互串联,以形成一二极管串,所述二极管串与电流检测电路相互并联。在此配置底下,当开关电路的回路上产生大电流时,并联于电流检测电路的二极管串会快速导通,使得电流检测电路的两端可被限制在特定电平上。举例来说,若二极管串是由5个二极管所组成,由于单一二极管的导通电压约为0.7v,因此二极管串可将电流检测电路的跨压钳位在3.5v左右。
[0161]
图13至图19所描述的实施例中任一所对应的温度保护单元32仅仅是一种示例,并不是对温度保护单元32的限制。在一些实施例中,温度保护单元32包括散热模块,散热模块设置在待保护电路处,并与温度采样装置31相耦接,从而散热模块根据接收的温度采样信号 vtem执行散热操作。所述散热模块可例如包括风扇,散热模块根据温度采样信号vtem控制风扇以固定转速或对应于温度采样信号vtem的大小的转速而转动,从而对待保护电路进行散热。
[0162]
需要说明的是,温度保护装置30可设置于一led照明系统中,也即待保护电路为led 模块,所述照明系统可包括大功率的照明系统(如向led模块输出的功率超过30w)、具有调光功能的照明系统等。在所述照明系统为大功率的照明系统时,温度保护单元32可采用图 14a至图19任一实施例中的温度保护单元32;在所述照明系统为具有调光功能的照明系统时,温度保护单元32可包括调光模块,调光模块耦接于所述温度采样装置31,用于根据温度采样信号vtem输出用于降低所述led照明系统中led负载电路的亮度的调光信号。
[0163]
以上各实施例中提出的温度保护装置通过热敏电阻来感知待保护电路的环境温度,成本低廉,并且通过降低输出功率的方式达到为待保护电路降温的效果,节能且安全;另外温度保护装置中的温度采样装置可以直接与温度保护单元中的驱动控制电路本身具有的引脚相耦接,既不需要对温度保护单元本身的电路进行更改,也不需要额外设计相适配的电路即可实现温度保护功能,通用性强。
[0164]
在可能的实施方式中,本技术还提出一种led照明系统,请参阅图20,显示为本技术 led照明系统在一实施例中的电路方块示意图,如图所示,所述led照明系统包括如前图1 至图12c实施例中任一实施例所述的温度采样装置20、开关电源40、以及led负载电路10。所述温度采样装置20的电路架构以及工作原理请参阅针对图1至图12c的说明,在此不做赘述,所述开关电源40耦接于led负载电路10,用于将外部交流电源所提供的交流信号 ac转换成led负载电路10的供电信号,开关电源40还耦接于温度采样装置20,从而开关电源40可根据温度采样装置20所提供的温度采样信号vtem执行降低向led负载电路输出功率的操作。其中,所述照明系统可包括大功率的照明系统(如向led模块输出的功率超过 30w)、具有调光功能的照明系统等,本技术对此并不做限定。
[0165]
在其他实施例中,开关电源40可被称为电源模块,led负载电路10可被称为led模块,温度采样装置20可被称为温度保护电路,温度采样信号vtem可被称为温度保护信号vtem。 led照明系统包含温度保护电路20、电源模块40和led模块10。电源模块40电性连接至外部电源,用以接收机外部电力信号ac并生成驱动信号。led模块10电性连接至电源模块 40,用以接收所述驱动信号而点亮。温度保护电路20电性连接至电源模块40,用以采集电源模块120或者led模块10的工作温度并根据采集的温度生成温度保护信号vtem。电源模块40接收温度保护信号vtem,并根据温度保护信号vtem调整输出功率,其中,当所述工作温度高于设定阈值时,电源模块40降低输出功率,以减少发热。
[0166]
通过本实施例的配置方式,可将led灯的工作温度控制在额定温度内,保证led灯正常运行,延长led灯的使用寿命。
[0167]
请参阅图21,显示为本技术led照明系统在一实施例中的开关电源的电路方块示意图,如图所示,所述开关电源40包括整流模块41、滤波模块42、以及驱动模块43。所述整流模块41藉由其第一整流输入端pi_411和第二整流输入端pi_412接收外部交流电源所输出的交流信号ac,并对该交流信号ac进行整流,然后由第一整流输出端pi_413和第二整流输出端pi_414输出整流后信号。所述滤波模块42耦接于整流模块41,用于接收第一整流输出端 pi_413和第二整流输出端pi_414输出的整流后信号并对整流后信号滤波,而在第一滤波输出端pi_421和第二滤波输出端pi_422输出供电信号vdc。驱动模块43耦接于滤波模块42,用于将滤波后的整流信号进行能量转换以向led负载供电,并且,驱动模块43还耦接于温度采样装置20以根据温度采样信号vtem执行降低向led负载电路输出功率的操作。其中,第二整流输入端pi_412、第二整流输出端pi_414、以及第二滤波输出端pi_422作为参考低电位端,接入电源地gnd或基准地sgnd。
[0168]
请参阅图22,显示为本技术led照明系统在一实施例中的整流模块的电路架构示意图,如图所示,所述整流模块41为桥式整流电路,所述整流模块24具有第一整流输入端pi_411、第二整流输入端pi_412、第一整流输出端pi_413、以及第二整流输出端pi_414,整流模块24 还包括第一整流二极管d41_1、第二整流二极管d41_2、第三整流二极管d41_3及第四整流二极管d41_4,用以对所接收的交流信号ac进行全波整流。第一整流二极管d41_1的阳极耦接第二整流输出端pi_414,阴极耦接第二整流输入端pi_412。第二整流二极管d41_2的阳极耦接第二整流输出端pi_414,阴极耦接第一整流输入端pi_411。第三整流二极管d41_3的阳极耦接第二整流输入端pi_412,阴极耦接第一整流输出端pi_413。第四整流二极管d41_4 的阳极耦接第一整流输入端pi_411,阴极耦接第一整流输出端pi_413。
[0169]
当第一整流输入端pi_411和第二整流输入端pi_412接收外部的交流信号ac时,整流模块41的操作描述如下。当交流信号ac处于正半波时,其依序经第一整流输入端pi_411、第四整流二极管d41_4和第一整流输出端pi_413后流入,并依序经第二整流输出端pi_414、第一整流二极管d41_1和第二整流输入端pi_412后流出。当交流信号ac处于负半波时,交流信号依序经第二整流输入端pi_412、第三整流二极管d41_3和第一整流输出端pi_413后流入,并依序经第二整流输出端pi_414、第二整流二极管d41_2和第一整流输入端pi_411后流出。因此,不论交流信号ac处于正半波或负半波,整流模块41的整流后信号的正极均位于第一整流输出端pi_413,负极均位于第二整流输出端pi_414。依据上述操作说明,整流模块41 输出的整流后信号为全波整流信号。
[0170]
整流模块41的结构并不以此为限,整流模块41也可以是其他种类的全波整流电路或半波整流电路,而不影响本技术方案欲达到的功能。
[0171]
请参阅图23,显示为本技术led照明系统在一实施例中的滤波模块的电路架构示意图,如图所示,所述滤波模块42包括一电容c42_1,电容c42_1的一端耦接第一整流输出端pi_413 及第一滤波输出端pi_421,另一端耦接第二整流输出端pi_414及第二滤波输出端pi_422,以对由第一整流输出端pi_413及第二整流输出端pi_414输出的整流后信号进行低通滤波,以滤除整流后信号中的高频成分而形成滤波后信号并由第一滤波输出端pi_421及第二滤波输出端pi_422输出,作为供电信号vdc。
[0172]
请参阅图24,显示为本技术led照明系统在另一实施例中的滤波模块的电路架构示意图,如图所示,所述滤波模块42包括一π型滤波电路,所述π型滤波电路包括一电容器c42_2、一电感器l42_1及一电容器c42_3。一个π型滤波电路在形状或结构上看上去像符号“π”。电容器c42_2的一端连接至第一整流输出端pi_413并经电感器l42_1耦接于第一滤波输出端 pi_421,电容器c42_2的另一端连接第二整流输出端pi_414和第二滤波输出端pi_422。电感器l42_1耦接于第一整流输出端pi_413和第一滤波输出端pi_421之间。电容器c42_3的一端连接至第一滤波输出端pi_421并经电感器l42_1耦接至第一整流输出端pi_413,而另一端则连接至第二整流输出端pi_414和第二滤波输出端pi_422。
[0173]
如在整流输出端pi_413、pi_414以及滤波输出端pi_421、pi_422之间所见,图24中所示的滤波模块与图23中的滤波模块相比而言,另外还包括一电感器l42_1和一电容器c42_3,电感器l42_1和一电容器c42_3可实现与电容器c42_1类似的低通滤波功能。因此,图24 中所示的滤波单元与图23中的滤波单元相比,能够更好地滤除高频信号,以输出波形更平滑的滤波后信号。
[0174]
图24所示实施例中的电感器l42_1的感值较佳为选自10nh-10mh的范围。图23中的电容c42_1,以及图24中的电容器c42_2、c42_3的容值较佳为选自100pf-1uf的范围。
[0175]
滤波模块42的结构并不以此为限,滤波模块42也可以是其他种类的如lc型滤波电路、 rc型滤波电路、lcπ型滤波电路、rcπ型滤波电路等,而不影响本技术方案欲达到的功能。
[0176]
在一些实施例中,驱动模块43可以采用如前图14a至图19实施例中任一实施例所述的驱动装置,其中,图14a至图19中驱动装置所接收的外部供电信号vin为滤波模块42所输出的供电信号vdc,其输出的负载供电信号vout作为led负载电路的供电信号,其电路架构以及工作原理请参阅针对图14a至图19的说明,在此不做赘述。
[0177]
请参阅图25,显示为本技术led照明系统在一实施例中的led负载电路的架构示意图,如图所示,所述led负载电路10的正端耦接驱动模块的第一输出端pi_322,负端耦接驱动模块的第二输出端pi_323。led负载电路10包含至少一个led单元100a,led单元100a 为两个以上时彼此并联。每一个led单元的正端耦接led负载电路10的正端,以耦接第一输出端pi_322;每一个led单元的负端耦接led负载电路10的负端,以耦接第二输出端 pi_323。led单元100a包含至少一个led组件1000a,即led灯的光源。当led组件1000a 为多个时,led组件1000a串联成一串,第一个led组件1000a的正端耦接所属led单元100a的正端,第一个led组件1000a的负端耦接下一个(第二个)led组件1000a。而最后一个led组件1000a的正端耦接前一个led组件1000a的负端,最后一个led组件1000a的负端耦接所属led单元100a的
负端。
[0178]
请参见图26,显示为本技术led照明系统在另一实施例中的led负载电路的架构示意图,如图所示,led负载电路10的正端耦接驱动模块的第一输出端pi_322,负端耦接驱动模块的第二输出端pi_323。本实施例的led负载电路10包含至少二个led单元100b,而且每一个led单元100b的正端耦接led负载电路10的正端,以及负端耦接led负载电路 10的负端。led单元100b包含至少二个led组件1000b,在所属的led单元100b内的led 组件1000b的连接方式如同图25所描述般,led组件1000b的负极与下一个led组件1000b 的正极耦接,而第一个led组件1000b的正极耦接所属led单元100b的正极,以及最后一个led组件1000b的负极耦接所属led单元100b的负极。再者,本实施例中的led单元 100b之间也彼此连接。每一个led单元100b的第n个led组件1000b的正极彼此连接,负极也彼此连接。因此,本实施例的led负载电路10的led组件间的连接为网状连接。实际应用上,led单元100b所包含的led组件1000b的数量较佳为15-25个,更佳为18-22个。
[0179]
另外,为了防止led负载电路在刚上电时由于电压过冲而损坏或不能正常启动,在一些实施例中,所述led照明系统还包括启动保护电路44,请参阅图27并结合图1至图12c,图27显示为本技术led照明系统在一实施例中的启动保护电路的电路方块示意图,如图所示,所述启动保护电路44耦接于温度采样装置20的温度检测单元21的检测端pi_210与提供第一参考信号的参考端pi_222之间,用于在led照明系统上电启动时,利用所述温度采样信号vtem对所述led负载电路进行启动保护。
[0180]
请参阅图28,显示为本技术led照明系统在一实施例中的启动保护电路的电路架构示意图,为了便于说明启动保护电路提供启动保护的原理,图中以图2所示的温度检测单元21 且热敏电阻r21_2为ntc为例,如图所示,启动保护电路44包括电容c44_1,电容c44_1 的一端耦接于温度检测单元21的检测端pi_210,另一端耦接于参考端pi_222(图28中以参考端pi_222接入电源地gnd示出)。在照明系统上电启动时,由于电容c44_1上的电压不能突变,所以在刚上电阶段,电源vcc对电容c44_1充电,电容c44_1上的电压从零开始缓慢升高,也即检测信号vdec在启动阶段是很小的。此时,可等效于热敏电阻r21_2的阻值很小来看,根据上述针对图5所描述的信号处理单元22的工作原理,可知,热敏电阻r21_2 的阻值越小,则信号处理单元22输出的温度采样信号vtem越大。故而,在启动阶段,温度采样信号vtem很大,从而使得驱动模块向led负载电路输出的功率很小,led负载电路的 led模块很暗,随着电容c44_1上的电压的缓慢升高,温度采样信号vtem则缓慢降低,驱动模块根据温度采样信号vtem缓慢增大向led负载电路输出的功率,从而使得led负载电路的led模块缓慢的由暗至明,led负载电路完成其软启动过程。
[0181]
以上各实施例中提出的led照明系统通过热敏电阻来感知led负载电路的环境温度,并且通过降低输出功率的方式达到为led负载电路降温的效果,成本低廉,节能且安全;另外温度采样装置可以直接与现有的led照明系统中的开关电源本身具有的引脚相耦接,既不需要对led照明系统中开关电源本身的电路进行更改,也不需要额外设计相适配的电路或芯片即可实现温度保护功能,通用性强。
[0182]
在可能的实施方式中,本技术还提出一种温度采集的方法,所述温度采集的方法应用于温度采样装置,其中,所述温度采样装置中包含随环境温度变化而改变阻值的电路。请参阅图29,显示为本技术温度采集的方法在一实施例中的流程图,如图所示,所述温度采
集的方法包括步骤s20和步骤s21。
[0183]
在步骤s20中,限制所述温度采样装置中受所述阻值变化影响的检测信号。
[0184]
其中,温度采样装置包括温度检测单元和信号处理单元,其中,温度检测单元的阻值会受待保护电路的环境变化而改变,检测信号为由温度检测单元的输出的受其阻值变化影响的电信号,温度检测单元电路结构和检测信号受其阻值变化影响详细工作过程请参阅针对图2 和图3的描述,在此不再赘述。
[0185]
信号处理单元包括放大模块和反馈模块,反馈模块限制所述温度采样装置中受所述阻止变化影响的检测信号。请参阅针对图4至图7,其中各实施例说明了反馈模块221限制检测信号vdec的详细过程,在此不再重述。基于图11-25及对应描述,反馈模块221基于信号处理单元22输出的温度采样信号vtem而形成的反馈信号fb来限制检测信号vdec的变化。
[0186]
在步骤21中,输出与所述阻值变化对应的温度采样信号;其中,所述温度采样信号是在所述检测信号受到所述限制的情形下形成的。
[0187]
信号处理单元包括放大模块和反馈模块,放大模块输出与所述阻止变化对应的温度采样信号。请参阅针对图4至图12c,其中各实施例说明了放大模块222输出温度采样信号vtem 的详细过程,在此不再重述。基于图4-12c及对应描述,放大模块222基于经限制检测信号 vdec,对其输入端pi_221所接收的信号进行放大处理,从而输出与温度检测单元21的阻值变化对应的温度采样信号vtem。
[0188]
在可能的在可能的实施方式中,本技术还提出一种led灯的温度保护方法,所述温度保护的方法应用于温度保护装置。请参阅图30,显示为本技术led灯的温度保护方法在一实施例中的流程图,如图所示,所述led灯的温度保护方法包括步骤s30、步骤s31、以及步骤s32。
[0189]
在步骤s30中,限制所述温度采样装置中受所述阻值变化影响的检测信号。
[0190]
温度保护装置包括温度采样装置和温度保护单元,其中,温度采样装置包括温度检测单元和信号处理单元,温度检测单元的阻值会受待保护电路的环境变化而改变,检测信号为由温度检测单元的输出的受其阻值变化影响的电信号,温度检测单元电路结构和检测信号受其阻值变化影响详细工作过程请参阅针对图2和图3a的描述,在此不再赘述。
[0191]
信号处理单元包括放大模块和反馈模块,反馈模块限制所述温度采样装置中受所述阻止变化影响的检测信号。请参阅针对图4至图7,其中各实施例说明了反馈模块221限制检测信号vdec的详细过程,在此不再重述。基于图4至图7及对应描述,反馈模块221基于信号处理单元22输出的温度采样信号vtem而形成的反馈信号fb来限制检测信号vdec的变化。
[0192]
在步骤31中,输出与所述阻值变化对应的温度采样信号;其中,所述温度采样信号是在所述检测信号受到所述限制的情形下形成的。
[0193]
信号处理单元包括放大模块和反馈模块,放大模块输出与所述阻止变化对应的温度采样信号。请参阅针对图4至图12c,其中各实施例说明了放大模块222输出温度采样信号vtem 的详细过程,在此不再重述。基于图4-12c及对应描述,放大模块222基于经限制检测信号 vdec,对其输入端pi_221所接收的信号进行放大处理,从而输出与温度检测单元21的阻值变化对应的温度采样信号vtem。
[0194]
在步骤s32中,基于所述温度采样信号执行对led灯的温度保护操作。
[0195]
温度保护单元耦接于温度采样装置以接收于温度采样装置输出的温度采样信号,
并基于温度采样信号执行对led灯的温度保护操作。
[0196]
在一实施例中,所述温度保护单元包括led灯中的开关电源,所述开关电源基于所述温度采样信号降低所输出的供电功率。请参阅针对图14a至图24,其中各实施例说明了开关电源40基于所述温度采样信号vtem降低所输出的功率的详细过程,在此不再重述。基于图14a 至24及对应描述,开关电源40中的驱动模块用于基于温度采样信号vtem降低所输出的功率,驱动模块中的驱动控制电路321根据温度采样信号vtem和反馈信号vfb来决定开关电路322中的切换开关的导通及断开,在温度采样信号vtem较大时,驱动控制电路321通过控制开关电路322的导通和断开时机来达到降低流过负载电流ics的目的,从而降低了向负载输出的功率,也即开关电源40的供电功率。
[0197]
在另一实施例中,led灯为具有调光功能的led灯,温度保护单元包括led灯中的调光模块,调光模块基于所述温度采样信号调整所输出的调光信号,以在温度升高时降低led 灯的亮度。
[0198]
在又一实施例中,所述温度保护单元包括一散热装置,所述散热装置设置在待保护电路处,并与温度采样装置相耦接,从而散热装置根据接收的温度采样信号执行散热操作。所述散热装置可例如包括风扇,散热装置根据温度采样信号控制风扇以固定转速或对应于温度采样信号的大小的转速而转动,从而对待保护电路进行散热。
[0199]
本技术提出的温度采样装置、温度保护装置及方法、以及照明系统通过热敏电阻来感知 led负载电路的环境温度,并且通过降低输出功率的方式达到为led负载电路降温的效果,成本低廉,节能且安全;另外温度采样装置可以直接与现有的led照明系统中的开关电源本身具有的引脚相耦接,既不需要对led照明系统中开关电源本身的电路进行更改,也不需要额外设计相适配的电路或芯片即可实现温度保护功能,通用性强。
[0200]
上述实施例仅例示性说明本技术的原理及其功效,而非用于限制本技术。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本技术的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本技术所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本技术的权利要求所涵盖。
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