[发明专利]一种直流电流源的功率管保护及高效率输出方法

说明书

技术领域

本发明涉及可编程直流电流源领域，更具体地说，涉及一种直流电流源的功率管保护及高效率输出方法。

背景技术

由于全球LED行业的迅速发展，各国都出台了一些针对LED的检测标准，同时用户对LED的质量要求也越来越高。因此，LED的通电老化、使用寿命的测试也发展迅速，要对LED进行精确的通电老化及寿命测试，基本的要求便是每颗LED的老化测试，都必须是一个独立的电流，所以市场对多通道(100通道以上)的直流电流源的需求也明显增加。但是，由于受设备体积及成本限制，这种多通道直流电流源不可能在每一个电流回路都使用大体积的散热片进行散热，从而导致这种多通道直流电流源的输出功率、电压、电流均受到限制，目前这种产品的应用范围也局限于小功率LED灯珠的测试，在负载发生变化的情况下，功率管上承受的功率相应发生变化，多余的输出功率完全由电流源的功率管承受，导致功率管急剧发热，从而导致功率管损坏。

目前，市场上的大功率LED灯珠越来越多，同时一次性老化测试的LED灯珠也越来越多，通常要求400颗以上的灯珠同时进行测试。因此，迫切需要一种输出功率大、电压高、电流大的多通道直流电流源来解决上述问题，以推动该产业的快速发展。

而目前在直流电源中，要输出较大的电流和电压，那么功率电源就必须输出非常大的功率，而当负载减小时，多余的功率就完全由电流源的功率管承受，成了热损耗，导致功率管损坏。而目前的主要方案中，保护功率管主要通过热检测元件来检测功率管上的温度，当温度超过一定值时，关闭功率管的输出，达到保护功率管的目的，如图1所示。

但是这种方式，主要存在以下技术缺陷：

1、电流源输出效率低，当负载功率较小时，功率电源的输出功率主要由功放管承受，而产生巨大的热损耗。

2、在目前的功率管保护方案中，受成本的限制，主要是用热敏电阻来检测功率管温度，而热敏电阻离散性大，受环境温度影响，检测不准确，常常出现误动作；

3、热检测元件必须要尽可能紧贴功率管才有较好的效果，安装生产工艺较高；

4、当负载所需功率变化时，由于功率电源输出电压恒定，如果负载所需电压较小时，功率管相应需要承受更高电压，在输出电流较大的情况下，功率管上承受的功率损耗急剧变大，严重影响输出功率的大小，限制了电源的使用范围。因此，这种方式设计的电流源一般输出电流、电压都比较小。

5、为了尽可能扩大电源对负载的适用范围，热保护的温度值一般都设计到功率管能够承受的温度上限，而在实际的使用过程中，功率管上的损耗根据不同的负载进行变化，不能确保在一个恒定的区间，从而导致功率管温度在不断变化，而在功率管的温度变化过程中，其相关参数是非线性变化，严重影响了电流源输出的各项技术参数。

6、设备的体积重量都比较大，不适于设计成多通道直流电流源。因为这种方案需要获得较宽的使用范围，比如要求输出电压、电流都比较高，不可避免的会使用大量散热片、风扇等进行辅助散热。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种可以自动检测功率管功率损耗，来调整输出功率，保持功率管的损耗在一个恒定的区间，从而在不需要散热器的情况下，输出大功率、高电压、大电流的多通道直流电流源的功率管保护及高效率输出方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下所述：一种直流电流源的功率管保护及高效率输出方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)使用输出电压可连续调节的电压源作为本电流源的功率电源；

(2)在电路中接入负载，根据负载所需直流电流大小，设置输出电流值Ib，并预设功率电源电压值Up，开始输出电流；

(3)电流源开始工作后，主控模块自动检测功率管上的电压Ub，并通过检测到的电压Ub计算功率管上的功耗Wb＝Ub*Ib；

(4)根据功率管的数据手册及实验确定功率管的最佳功耗区间W1---W2，功率管在此区间工作，可确保功率管温升在一个可控的区间内，保证了电流源的热稳定性；

(5)主控模块判定功率管上的功耗Wb是否在功率管的最佳工作区间：若Wb＞W2，则说明对于当前负载，功率管承受热损耗太大，主控模块需要控制降低功率电源电压值Up，并通过公式(Wb-W2)/Ib计算出功率电源需要减少的电压值；若Wb＜W1，主控模块需要控制功率电源电压值Up升高，并且通过公式(W1-Wb)/Ib计算出功率电源需要升高的电压值；通过不断操作，直到功率管上的功耗Wb落在功率管最佳功耗区域内。