共阴极电源用均流噪声抑制电路及电源均流备份控制系统的制作方法

1.本实用新型属于电源控制技术领域，具体涉及一种共阴极电源用均流噪声抑制电路及电源均流备份控制系统。


背景技术：

2.目前，led显示屏一般使用单个或多个开关电源进行供电，为了满足大尺寸显示屏的供电要求与供电可靠性，一般通过采用多个开关电源并联供电，或者作为n+1冗余备份；为了避免开关电源供电不均造成个别电源过功率损坏，并联的开关电源需要配置均流单元；而为了在个别电源出现故障时能够及时隔离故障，确保剩下的开关电源继续供电，并联的开关电源需要配置故障隔离单元；led显示屏电源因输出电压较低（一般在5v以下），输出电流较大，因此一般在输出侧串联一个低压mos管用于故障隔离。
3.共阴极电源结构是通过llc变换电路得到第一输出电压，然后第一路电压再通过降压dc-dc变换电路得到第二输出电压；第一输出电压与第二输出电压共用一个输出电压参考地（输出负极）；两路输出通过采样各自的输出电流信号进行均流控制，由于第二输出电压是从第一输出电压得到，因此，第一路输出电压的均流控制环路参数会耦合到第二路输出均流控制环路中，造成第二路输出均流控制稳定性与精度变差。
4.因此，亟需开发一种新的共阴极电源用均流噪声抑制电路及电源均流备份控制系统，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种共阴极电源用均流噪声抑制电路及电源均流备份控制系统，以解决如何抑制第一路电压输出中的第一路均流环路噪声的问题。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种共阴极电源用均流噪声抑制电路，其包括：均流噪声抑制单元；其中开关电源设置有两路电压输出，且第二路电压输出从第一路电压输出中取电，即所述均流噪声抑制单元接入第二路电压输出中，以设定第一路输出电压均流环路频率抑制第一路电压输出中的第一路均流环路噪声。
7.在其中一个实施例中，所述均流噪声抑制单元包括：接入第二路电压输出中的陷波滤波器；所述陷波滤波器适于对第一路电压输出中的第一路均流环路噪声进行抑制。
8.另一方面，本实用新型提供一种电源均流备份控制系统，其包括：llc变换控制装置、第一路输出控制装置、第二路输出控制装置和均流噪声抑制单元；所述llc变换控制装置驱动开关电源进行电压输出，所述llc变换控制装置通过第一路输出控制装置进行第一路电压输出；所述第二路输出控制装置从第一路输出控制装置中取电，以进行第二路电压输出；所述均流噪声抑制单元设置在第二路输出控制装置中，以设定第一路输出电压均流环路频率抑制第一路电压输出中的第一路均流环路噪声。
9.在其中一个实施例中，所述llc变换控制装置包括：接入开关电源的llc变换控制电路；所述llc变换控制电路将开关电源的输出进行变压，以输至所述第一路输出控制装
置、第二路输出控制装置。
10.在其中一个实施例中，所述第一路输出控制装置包括：第一输出同步整流单元、第一电流采样电阻、第一故障隔离mos管、第一mos管驱动电路、第一输出电流差分采样电路、第一最大电流跟随电路、第一输出均流反馈电路、第一输出电压调节电路、第一输出电压反馈电路；所述第一输出电流差分采样电路通过第一电流采样电阻检测第一输出电流信号，所述第一输出电流差分采样电路的输出端连接第一最大电流跟随电路、第一输出均流反馈电路，以将开关电源的第一输出电流信号由所述第一最大电流跟随电路送至第一均流母线；所述第一输出均流反馈电路接收开关电源的第一输出电流信号，并根据该第一输出电流信号向第一输出电压调节电路发送控制信号，通过所述第一输出电压调节电路配合第一输出电压反馈电路对开关电源进行均流控制。
11.在其中一个实施例中，所述第二路输出控制装置包括：同步整流buck电路、第二电流采样电阻、第二故障隔离mos管、第二mos管驱动电路、第二输出电流差分采样电路、第二最大电流跟随电路、第二输出均流反馈电路和第二输出电压反馈电路；所述第二输出电流差分采样电路通过第二电流采样电阻检测第二输出电流信号，所述第二输出电流差分采样电路的输出端连接第二最大电流跟随电路、第二输出均流反馈电路，以将开关电源的第二输出电流信号由所述第二最大电流跟随电路送至第二均流母线；所述第二输出均流反馈电路接收开关电源的第二输出电流信号，并根据该第二输出电流信号向第二输出电压反馈电路发送控制信号，以对开关电源进行均流控制。
12.在其中一个实施例中，所述第一路输出控制装置、第二路输出控制装置分别对蓝绿光灯珠、红光灯珠进行供压。
13.在其中一个实施例中，所述第一路输出控制装置将开关电源输出电压降至3-5v，以对蓝绿光灯珠供压。
14.在其中一个实施例中，所述第二路输出控制装置将开关电源输出电压降至2-3v，以对红光灯珠供压。
15.在其中一个实施例中，所述均流噪声抑制单元包括：陷波滤波器；所述陷波滤波器串联在第二输出电流差分采样电路与第二输出均流反馈电路之间，以抑制所述第一路输出控制装置输出的第一路均流环路噪声。
16.本实用新型的有益效果是，本实用新型通过在第二路电压输出中设置均流噪声抑制单元，将陷波滤波器的频率设定为第一路输出电压均流环路频率，能够抑制第一路均流环路噪声对第二路输出均流控制的影响，确保了第二路输出均流控制的稳定与均流精度。
17.本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。
18.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
20.图1是本实用新型的共阴极电源用均流噪声抑制电路的电路图；
21.图2是本实用新型的电源均流备份控制系统的电路图；
22.图3是本实用新型的电源均流备份控制系统的电路图的第一部分；
23.图4是本实用新型的电源均流备份控制系统的电路图的第二部分；
24.图5是本实用新型的电源均流备份控制系统的电路图的第三部分；
25.图6是本实用新型的电源均流备份控制系统的电路图的第四部分。
26.图中：
27.q5、第一故障隔离mos管；u2、第二运算放大器；u3、第三运算放大器；u4、第四运算放大器；r11、第十一电阻；r12、第十二电阻；r13、第十三电阻；c4、第四电容；r14、第十四电阻；d4、第四二极管；r15、第十五电阻；r16、第十六电阻；u5、第五运算放大器；q8、第二故障隔离mos管；u7、第七运算放大器；u8、第八运算放大器；u10、第十运算放大器；r35、第三十五电阻；r36、第三十六电阻；r37、第三十七电阻；c10、第十电容；r38、第三十八电阻；d6、第六二极管；r39、第三十九电阻；r40、第四十电阻。
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
29.实施例1
30.在本实施例中，如图1至图6所示，本实施例提供了一种共阴极电源用均流噪声抑制电路，其包括：均流噪声抑制单元；其中开关电源设置有两路电压输出，且第二路电压输出从第一路电压输出中取电，即所述均流噪声抑制单元接入第二路电压输出中，以设定第一路输出电压均流环路频率抑制第一路电压输出中的第一路均流环路噪声。
31.在本实施例中，本实施例通过在第二路电压输出中设置均流噪声抑制单元，将陷波滤波器的频率设定为第一路输出电压均流环路频率，能够抑制第一路均流环路噪声对第二路输出均流控制的影响，确保了第二路输出均流控制的稳定与均流精度。
32.在本实施例中，所述均流噪声抑制单元包括：接入第二路电压输出中的陷波滤波器；所述陷波滤波器适于对第一路电压输出中的第一路均流环路噪声进行抑制。
33.在本实施例中，陷波滤波器由t型rc低通滤波器（电阻r32、电容c7和电阻r33）、t型rc高通滤波器（电容c8、电阻r34和电容c9）和运算放大器u9组成，实现对第一路电压输出中的第一路均流环路噪声抑制功能。
34.在本实施例中，本实施例还提供一种电源均流备份控制系统，其包括：llc变换控制装置、第一路输出控制装置、第二路输出控制装置和均流噪声抑制单元；所述llc变换控制装置驱动开关电源进行电压输出，所述llc变换控制装置通过第一路输出控制装置进行第一路电压输出；所述第二路输出控制装置从第一路输出控制装置中取电，以进行第二路电压输出；所述均流噪声抑制单元设置在第二路输出控制装置中，以设定第一路输出电压均流环路频率抑制第一路电压输出中的第一路均流环路噪声。
35.在本实施例中，所述llc变换控制装置包括：接入开关电源的llc变换控制电路；所述llc变换控制电路将开关电源的输出进行变压，以输至所述第一路输出控制装置、第二路输出控制装置。
36.在本实施例中，所述第一路输出控制装置包括：第一输出同步整流单元、第一电流采样电阻、第一故障隔离mos管q5、第一mos管驱动电路、第一输出电流差分采样电路、第一最大电流跟随电路、第一输出均流反馈电路、第一输出电压调节电路、第一输出电压反馈电路；所述第一输出电流差分采样电路通过第一电流采样电阻检测第一输出电流信号，所述第一输出电流差分采样电路的输出端连接第一最大电流跟随电路、第一输出均流反馈电路，以将开关电源的第一输出电流信号由所述第一最大电流跟随电路送至第一均流母线；所述第一输出均流反馈电路接收开关电源的第一输出电流信号，并根据该第一输出电流信号向第一输出电压调节电路发送控制信号，通过所述第一输出电压调节电路配合第一输出电压反馈电路对开关电源进行均流控制。
37.在本实施例中，所述第一输出电流差分采样电路包括：第二运算放大器u2；所述第二运算放大器u2的同向输入端连接第一电流采样电阻的输入端，所述第二运算放大器u2的反向输入端连接第一电流采样电阻的输出端，即所述第二运算放大器u2通过检测第一电流采样电阻以输出开关电源的第一输出电流信号；所述最大电流跟随电路包括：第三运算放大器u3；所述第三运算放大器u3的同向输入端、反向输入端、输出端分别连接第一输出电流差分采样电路、第一输出均流反馈电路、第一均流母线；所述第一均流母线通过第三运算放大器u3向第一输出均流反馈电路反馈各开关电源的第一输出电流信号的最大值信号io1-max。
38.在本实施例中，所述第一输出均流反馈电路包括：第四运算放大器u4、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13和第四电容c4；所述第四运算放大器u4的同向输入端、反向输入端、输出端分别连接第一电流差分采样电路、第三运算放大器u3、第一输出电压调节电路；最大值信号io1-max通过所述第十一电阻r11、第十二电阻r12接到第四运算放大器u4的反相输入端，开关电源的第一输出电流信号接到所述第四运算放大器u4的同相输入端，即所述第四运算放大器u4通过第十一电阻r11、第十三电阻r13和第四电容c4将信号积分放大，以形成第一电流采样信号输出相应电平信号至第一电压调节电路。
39.在本实施例中，第十一电阻r11、第十二电阻r12起到分压作用。
40.在本实施例中，所述第一输出电压调节电路包括：第十四电阻r14、第四二极管d4、第十五电阻r15和第十六电阻r16；当第一电流采样信号值低于io1-max*第十二电阻r12阻值/（第十一电阻r11阻值+第十二电阻r12阻值）时，所述第四运算放大器u4的输出信号电平下降；当第一电流采样信号值高于io1-max*第十二电阻r12阻值/（第十一电阻r11阻值+第十二电阻r12阻值）时，所述第四运算放大器u4的输出信号电平上升，所述第四运算放大器u4的输出端通过第十四电阻r14以及反向连接的第四二极管d4连到第一输出电压反馈电路的基准参考点；当所述第四运算放大器u4的输出信号电平高于vref-vf时，第四二极管d4处于截止状态；当所述第四运算放大器u4的输出信号电平低于vref-vf时，第四二极管d4处于导通状态，所述第四运算放大器u4的输出以及第四二极管d4和第四二极管d4与第一输出电压反馈电路的基准参考点连接，此时开关电源的输出电压vout1+的关系变为：vout1+=[(第十五电阻r15阻值+第十六电阻r16阻值)/ 第十六电阻r16阻值]*vref+(第十五电阻r15阻
值/第十六电阻r16阻值)*(vref-vf-vm1)，vm1为所述第四运算放大器u4的输出信号电平；所述第一输出电压反馈电路包括：第五运算放大器u5；所述第五运算放大器u5的同向输入端接入基准参考点。
[0041]
在本实施例中，多个开关电源输出并联后，第一公共均流母线得到若干个开关电源输出电流的最大值信号io1-max，然后最大值信号io1-max通过第十一电阻r11、第十二电阻r12后接到输出均流反馈电路中的第四运算放大器u4的反相输入端，第一电流采样信号接到第四运算放大器u4的同相输入端，第四运算放大器u4实现比例积分放大（由第十一电阻r11、第十三电阻r13和第四电容c4组成）电路输出，当第一电流采样信号值低于io1-max*第十二电阻r12阻值/（第十一电阻r11阻值+第十二电阻r12阻值）时，所述第四运算放大器u4的输出信号电平下降；当电流采样信号值高于io1-max*第十二电阻r12阻值/（第十一电阻r11阻值+第十二电阻r12阻值）时，所述第四运算放大器u4的输出信号电平上升，所述第四运算放大器u4的输出端通过第十四电阻r14以及反向连接的第四二极管d4连到输出电压反馈电路的基准参考点；当第四运算放大器u4的输出信号电平高于vref-vf时，第四二极管d4处于截止状态，第四运算放大器u4输出不会影响输出电压反馈信号，该路输出电压保持不变；而当第四运算放大器u4输出电平低于vref-vf时，第四二极管d4导通，第四运算放大器u4的输出以及第四二极管d4和第十四电阻r14与第五运算放大器u5的基准参考点连接，此时输出电压vout1+的关系变为：vout1+=[(第十五电阻r15阻值+第十六电阻r16阻值)/ 第十六电阻r16阻值]*vref+(第十五电阻r15阻值/第十六电阻r16阻值)*(vref-vf-vm1)；其中vm1为第四运算放大器u4输出电平。vm1越低，vout1+越高，当输出电压升高，输出电流也将变大，直至平衡，实现输出均流控制。
[0042]
在本实施例中，第一故障隔离mos管q5为串联在llc变换控制电路正极输出的n-mos管，该部分的作用是在多个开关电源均流并联工作时，一旦某开关电源故障异常时，及时切断该开关电源输出侧，避免故障异常的开关电源影响其他正常工作的开关电源，确保显示屏供电正常。
[0043]
在本实施例中，第一故障隔离mos管q5为n沟道mos管，其源极与第一输出电压v1+连接，第一故障隔离mos管q5的漏极与第一路输出电压vout1连接，比较器u1的同相输入与v1+连接，比较器u1的反相输入与vout1连接，比较器u1输出通过一个电阻连接至第一故障隔离mos管q5的栅极，因此，当v1+电压值低于vout1值时，比较器u1输出低电平，此时第一故障隔离mos管q5不导通，第一故障隔离mos管q5体内的二极管也处于截止状态；此时该路的输出电流为零，通过均流控制环节，llc变换控制电路会提升v1+值，当v1+电压值大于vout1值时，比较器u1输出变为高电平，并驱动第一故障隔离mos管q5栅极，第一故障隔离mos管q5导通，电路的均流输出环路继续调整该路的电流值，使其达到或接近期望电流值。当并联中的某个开关电源输出异常（短路故障或无输出），就会出现v1+电压低于vout1（vout1表示多个开关电源输出正极母线电压值），此时相应比较器输出变为低电平，关闭该路的隔离mos管，避免了输出正极母线电压反灌至故障开关电源，避免造成更大的故障，确保了剩余开关电源继续正常供电。
[0044]
在本实施例中，所述第二路输出控制装置包括：同步整流buck电路、第二电流采样电阻、第二故障隔离mos管q8、第二mos管驱动电路、第二输出电流差分采样电路、第二最大电流跟随电路、第二输出均流反馈电路和第二输出电压反馈电路；所述第二输出电流差分
采样电路通过第二电流采样电阻检测第二输出电流信号，所述第二输出电流差分采样电路的输出端连接第二最大电流跟随电路、第二输出均流反馈电路，以将开关电源的第二输出电流信号由所述第二最大电流跟随电路送至第二均流母线；所述第二输出均流反馈电路接收开关电源的第二输出电流信号，并根据该第二输出电流信号向第二输出电压反馈电路发送控制信号，以对开关电源进行均流控制。
[0045]
在本实施例中，所述第二输出电流差分采样电路包括：第七运算放大器u7；所述第七运算放大器u7的同向输入端连接第二电流采样电阻的输入端，所述第二运算放大器u2的反向输入端连接第二电流采样电阻的输出端，即所述第七运算放大器u7通过检测第二电流采样电阻以输出开关电源的第二输出电流信号；所述第二最大电流跟随电路包括：第八运算放大器u8；所述第八运算放大器u8的同向输入端、反向输入端、输出端分别连接第二输出电流差分采样电路、第二输出均流反馈电路、第二均流母线；所述第二均流母线通过第八运算放大器u8向第二输出均流反馈电路反馈各开关电源的第二输出电流信号的最大值信号io2-max。
[0046]
在本实施例中，所述第二输出均流反馈电路包括：第十运算放大器u10、第三十五电阻r35、第三十六电阻r36、第三十七电阻r37和第十电容c10；最大值信号io2-max通过所述第三十五电阻r35、第三十六电阻r36接到第十运算放大器u10的反相输入端，开关电源的第二输出电流信号接到所述第十运算放大器u10的同相输入端，即所述第十运算放大器u10通过第三十五电阻r35、第三十七电阻r37和第十电容c10将信号积分放大，以形成第二电流采样信号输出相应电平信号至第二电压调节电路。
[0047]
在本实施例中，所述第二输出电压反馈电路包括：第三十八电阻r38、第六二极管d6、第三十九电阻r39和第四十电阻r40；当第二电流采样信号值低于io2-max*第三十六电阻r36阻值/（第三十五电阻r35阻值+第三十六电阻r36阻值）时，所述第十运算放大器u10的输出信号电平下降；当第二电流采样信号值高于io2-max*第三十六电阻r36阻值/（第三十五电阻r35阻值+第三十六电阻r36阻值）时，所述第十运算放大器u10的输出信号电平上升，所述第十运算放大器u10的输出端通过第三十八电阻r38以及反向连接的第六二极管d6连到第二输出电压反馈电路的基准参考点；当所述第十运算放大器u10的输出信号电平高于vref-vf时，第六二极管d6处于截止状态；当所述第十运算放大器u10的输出信号电平低于vref-vf时，第六二极管d6处于导通状态，所述第十运算放大器u10的输出以及第六二极管d6和第六二极管d6与第二输出电压反馈电路的基准参考点连接，此时开关电源的输出电压vout2+的关系变为：vout2+=[(第三十九电阻r39阻值+第四十电阻r40阻值)/ 第四十电阻r40阻值]*vref+(第三十九电阻r39阻值/第四十电阻r40阻值)*(vref-vf-vm2)，vm2为所述第十运算放大器u10的输出信号电平，vm2越低，vout2+越高，当第二输出电压vout2+升高，输出电流也将变大，直至平衡，实现输出均流控制。
[0048]
在本实施例中，共阴极电源结构是通过llc变换控制电路得到第一输出电压，然后第一输出电压再通过同步整流buck电路得到第二输出电压；第一输出电压与第二输出电压共用一个输出电压参考地（输出负极）；两路输出通过采样各自的输出电流作为均流控制控制，由于第二输出电压是从第一输出电压得到，因此，第一路输出电压的均流控制环路参数会偶尔到第二路输出均流控制环路中，造成第二路输出均流控制收到影响；均流噪声抑制电路为陷波滤波器，其陷波滤波器的频率设定为第一路输出电压均流环路频率，从而抑制
了第一路均流环路噪声对第二路输出均流控制的影响，确保了第二路输出均流控制的稳定与均流精度。
[0049]
在本实施例中，所述第一路输出控制装置、第二路输出控制装置分别对蓝绿光灯珠、红光灯珠进行供压。
[0050]
在本实施例中，所述第一路输出控制装置将开关电源输出电压降至3-5v，以对蓝绿光灯珠供压。
[0051]
在本实施例中，所述第二路输出控制装置将开关电源输出电压降至2-3v，以对红光灯珠供压。
[0052]
在本实施例中，所述均流噪声抑制单元包括：陷波滤波器；所述陷波滤波器串联在第二输出电流差分采样电路与第二输出均流反馈电路之间，以抑制所述第一路输出控制装置输出的第一路均流环路噪声。
[0053]
在本实施例中，在第二路输出控制装置中增加均流噪声抑制单元，改善了第二路输出的均流稳定性和均流精度。
[0054]
综上所述，本实用新型通过在第二路电压输出中设置均流噪声抑制单元，将陷波滤波器的频率设定为第一路输出电压均流环路频率，能够抑制第一路均流环路噪声对第二路输出均流控制的影响，确保了第二路输出均流控制的稳定与均流精度。
[0055]
本技术中选用的各个器件（未说明具体结构的部件）均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。并且，本技术所涉及的软件程序均为现有技术，本技术不涉及对软件程序作出任何改进。
[0056]
在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0057]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0058]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0059]
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。
[0060]
另外，在本实用新型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。
[0061]
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。