一種直流電流源的功率管保護及高效率輸出方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及可編程直流電流源領域，更具體地說，涉及一種直流電流源的功率管保護及高效率輸出方法。
【背景技術】
[0002]由于全球LED行業(yè)的迅速發(fā)展，各國都出臺了一些針對LED的檢測標準，同時用戶對LED的質(zhì)量要求也越來越高。因此，LED的通電老化、使用壽命的測試也發(fā)展迅速，要對LED進行精確的通電老化及壽命測試，基本的要求便是每顆LED的老化測試，都必須是一個獨立的電流，所以市場對多通道(100通道以上)的直流電流源的需求也明顯增加。但是，由于受設備體積及成本限制，這種多通道直流電流源不可能在每一個電流回路都使用大體積的散熱片進行散熱，從而導致這種多通道直流電流源的輸出功率、電壓、電流均受到限制，目前這種產(chǎn)品的應用范圍也局限于小功率LED燈珠的測試，在負載發(fā)生變化的情況下，功率管上承受的功率相應發(fā)生變化，多余的輸出功率完全由電流源的功率管承受，導致功率管急劇發(fā)熱，從而導致功率管損壞。
[0003]目前，市場上的大功率LED燈珠越來越多，同時一次性老化測試的LED燈珠也越來越多，通常要求400顆以上的燈珠同時進行測試。因此，迫切需要一種輸出功率大、電壓高、電流大的多通道直流電流源來解決上述問題，以推動該產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
[0004]而目前在直流電源中，要輸出較大的電流和電壓，那么功率電源就必須輸出非常大的功率，而當負載減小時，多余的功率就完全由電流源的功率管承受，成了熱損耗，導致功率管損壞。而目前的主要方案中，保護功率管主要通過熱檢測元件來檢測功率管上的溫度，當溫度超過一定值時，關閉功率管的輸出，達到保護功率管的目的，如圖1所示。
[0005]但是這種方式，主要存在以下技術缺陷:
[0006]1、電流源輸出效率低，當負載功率較小時，功率電源的輸出功率主要由功放管承受，而產(chǎn)生巨大的熱損耗。
[0007]2、在目前的功率管保護方案中，受成本的限制，主要是用熱敏電阻來檢測功率管溫度，而熱敏電阻離散性大，受環(huán)境溫度影響，檢測不準確，常常出現(xiàn)誤動作；
[0008]3、熱檢測元件必須要盡可能緊貼功率管才有較好的效果，安裝生產(chǎn)工藝較高；
[0009]4、當負載所需功率變化時，由于功率電源輸出電壓恒定，如果負載所需電壓較小時，功率管相應需要承受更高電壓，在輸出電流較大的情況下，功率管上承受的功率損耗急劇變大，嚴重影響輸出功率的大小，限制了電源的使用范圍。因此，這種方式設計的電流源一般輸出電流、電壓都比較小。
[0010]5、為了盡可能擴大電源對負載的適用范圍，熱保護的溫度值一般都設計到功率管能夠承受的溫度上限，而在實際的使用過程中，功率管上的損耗根據(jù)不同的負載進行變化，不能確保在一個恒定的區(qū)間，從而導致功率管溫度在不斷變化，而在功率管的溫度變化過程中，其相關參數(shù)是非線性變化，嚴重影響了電流源輸出的各項技術參數(shù)。
[0011]6、設備的體積重量都比較大，不適于設計成多通道直流電流源。因為這種方案需要獲得較寬的使用范圍，比如要求輸出電壓、電流都比較高，不可避免的會使用大量散熱片、風扇等進行輔助散熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種可以自動檢測功率管功率損耗，來調(diào)整輸出功率，保持功率管的損耗在一個恒定的區(qū)間，從而在不需要散熱器的情況下，輸出大功率、高電壓、大電流的多通道直流電流源的功率管保護及高效率輸出方法。
[0013]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案如下所述:一種直流電流源的功率管保護及高效率輸出方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0014](1)使用輸出電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)的電壓源作為本電流源的功率電源；
[0015](2)在電路中接入負載，根據(jù)負載所需直流電流大小，設置輸出電流值Ib，并預設功率電源電壓值Up，開始輸出電流；
[0016](3)電流源開始工作后，主控模塊自動檢測功率管上的電壓Ub，并通過檢測到的電壓Ub計算功率管上的功耗Wb = Ub*Ib ；
[0017](4)根據(jù)功率管的數(shù)據(jù)手冊及實驗確定功率管的最佳功耗區(qū)間W1—W2，功率管在此區(qū)間工作，可確保功率管溫升在一個可控的區(qū)間內(nèi)，保證了電流源的熱穩(wěn)定性；
[0018](5)主控模塊判定功率管上的功耗Wb是否在功率管的最佳工作區(qū)間:若Wb > W2,則說明對于當前負載，功率管承受熱損耗太大，主控模塊需要控制降低功率電源電壓值Up，并通過公式(Wb-W2)/Ib計算出功率電源需要減少的電壓值；若Wb < W1，主控模塊需要控制功率電源電壓值Up升高，并且通過公式(Wl-Wb)/Ib計算出功率電源需要升高的電壓值；通過不斷操作，直到功率管上的功耗Wb落在功率管最佳功耗區(qū)域內(nèi)。
[0019](6)當電流源所接負載發(fā)生變化時，功率管上的電壓Ub發(fā)生變化，再按以上步驟自動調(diào)整功率電源的輸出電壓，確保直流電流源最佳工作效率狀態(tài)。
[0020]根據(jù)上述的本發(fā)明，其有益效果在于，
[0021]1、確保功率管工作在最佳功耗狀態(tài)，減小熱損失，提高電源效率；
[0022]2、同等使用條件下，電源能夠提供更大功率、更高電壓輸出；
[0023]3、節(jié)約成本。電源通過不同負載自動調(diào)整功率管上的功率損耗，可以無需外置散熱裝置(如風扇、散熱片等)；
[0024]4、電源體積小。因為將功率管熱損耗降到了最低，使用較小的體積來完成多路直流電流源的輸出成為現(xiàn)實；
[0025]5、輸出功率、電壓、電流均可以根據(jù)需要設計到一個較高的值。
[0026]6、由于不需要考慮功率管散熱問題，可以設計更多的獨立電流輸出通道數(shù)。
【附圖說明】
[0027]下面結(jié)合附圖以及實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
[0028]圖1為現(xiàn)有技術電路原理圖；
[0029]圖2為本發(fā)明電路原理圖。
【具體實施方式】
[0030]如圖2所示，一種直流電流源的功率管保護及高效率輸出方法，包括以下步驟:
[0031](1)使用輸出電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)的電壓源作為本電流源的功率電源；
[0032](2)在電路中接入負載，根據(jù)負載所需直流電流大小，設置輸出電流值Ib，并預設功率電源電壓值Up，開始輸出電流；
[0033](3)電流源開始工作后，主控模塊自動檢測功率管上的電壓Ub，并通過檢測到的電壓Ub計算功率管上的功耗Wb = Ub*Ib ；
[0034](4)根據(jù)功率管的數(shù)據(jù)手冊及實驗確定功率管的最佳功耗區(qū)間W1—W2，功率管在此區(qū)間工作，可確保功率管溫升在一個可控的區(qū)間內(nèi)，保證了電流源的熱穩(wěn)定性；
[0035](5)主控模塊判定功率管上的功耗Wb是否在功率管的最佳工作區(qū)間:若Wb > W2,則說明對于當前負載，功率管承受熱損耗太大，主控模塊需要控制降低功率電源電壓值Up，并通過公式(Wb_W2)/Ib計算出功率電源需要減少的電壓值；若Wb < W1，主控模塊需要控制功率電源電壓值Up升高，并且通過公式(Wl-Wb)/Ib計算出功率電源需要升高的電壓值；通過不斷操作，直到功率管上的功耗Wb落在功率管最佳功耗區(qū)域內(nèi)。
[0036]當電流源所接負載發(fā)生變化時，功率管上的電壓Ub發(fā)生變化，再按以上步驟自動調(diào)整供電電源，確保直流電流源最佳效率狀態(tài)。
[0037]按照以上步驟，整個功率管的功率損耗檢測控制形成一個閉環(huán)系統(tǒng)，確保功率管上是一個恒定的損耗，與負載及輸出電流大小無關，大幅度提高電流源的輸出效率及功率管的可靠性。
[0038]上述方法由于電流源方案，功率管控制的電流大小主控模塊是明確已知的，通過準確檢測功率管上的電壓，可以非常準確的確定功率管的損耗，而不會受到其他外部環(huán)境影響。
[0039]上述方法檢測功率管的電壓非常簡單方便，對生產(chǎn)工藝幾乎沒有要求，適合批量生產(chǎn)。
[0040]上述方法中，可以通過智能控制的方式，將功率的損耗固定在一個較小的范圍內(nèi)，在這個范圍功率管的溫度只有很小的波動，大幅度提高了輸出電流的準確度、穩(wěn)定度等技術指標。
[0041]上述方法中，適用的負載范圍非常廣泛，可以調(diào)整功率電源的輸出電壓幅度，將絕大部分的功率加在負載上面，大幅度提供電流源的效率。
[0042]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
[0043]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利進行了示例性的描述，顯然本發(fā)明專利的實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明專利的方法構(gòu)思和技術方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明專利的構(gòu)思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種直流電流源的功率管保護及高效率輸出方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)使用輸出電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)的電壓源作為本電流源的功率電源； (2)在電路中接入負載，根據(jù)負載所需直流電流大小，設置輸出電流值Ib，并預設功率電源電壓值Up，開始輸出電流； (3)電流源開始工作后，主控模塊自動檢測功率管上的電壓Ub，并通過檢測到的電壓 Ub，計算功率管上的功耗Wb = Ub*Ib ； (4)根據(jù)功率管的數(shù)據(jù)手冊及實驗確定功率管的最佳功耗區(qū)間W1W2，功率管在此區(qū)間工作，可確保功率管溫升在一個可控的區(qū)間內(nèi)，保證了功率管的熱穩(wěn)定性，從而保證了電流源的輸出技術指標； (5)主控模塊判定功率管上的功耗wb是否在功率管的最佳工作區(qū)間:若Wb>W2，則說明對于當前負載，功率管承受熱損耗太大，主控模塊需要控制降低功率電源電壓值Up，并通過公式(Wb-W2)/Ib計算出功率電源需要減少的電壓值；若恥< W1，主控模塊需要控制功率電源電壓值Up升高，并且通過公式(Wl-Wb)/Ib計算出功率電源需要升高的電壓值；通過不斷操作以上步驟，直到功率管上的功耗wb落在功率管最佳功耗區(qū)域內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直流電流源的功率管保護及高效率輸出方法，主要包括使用輸出電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)的電壓源作為本電流源的功率電源；在電路中接入負載，根據(jù)負載所需直流電流大小，設置輸出電流值Ib，并預設功率電源電壓值Up，開始輸出電流；電流源開始工作后，主控模塊自動檢測功率管上的電壓Ub，并計算功率管上的功耗Wb＝Ub*Ib；根據(jù)功率管的數(shù)據(jù)手冊及實驗確定功率管的最佳功耗區(qū)間W1-W2；主控模塊判定功率管上的功耗Wb是否在功率管的最佳工作區(qū)間。本發(fā)明可以自動檢測功率管損耗，保持功率管的損耗在一個恒定的區(qū)間，極大地提高了直流電流源的輸出效率，從而在不需要散熱器的情況下，可高效率的輸出大功率、高電壓、大電流，并對功率管進行了可靠保護。
【IPC分類】H02M1/32, H02M3/156
【公開號】CN105305793
【申請?zhí)枴緾N201510121654
【發(fā)明人】歐勇, 張偉
【申請人】深圳市嘉兆鴻電子有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年3月20日