CN101452302B - 具有节能和过压保护的恒流源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有节能和过压保护的恒流源装置，旨在提供一种元件少、电路简单、具有节能和过压保护的恒流源装置。本发明包括整流电路(1)、滤波电容(2)和负载(3)，同时还包括一个耗尽型场效应晶体管(4)，它们由导线连接组成，所述耗尽型场效应晶体管(4)是一特制元件。本发明可广泛应用于所述负载是高电压LED发光管组件或由若干LED发光管串联或是串并联组成的灯具，也可用于所述负载是工作电压高的电子电路，也可用于所述负载是高工作电压的直流电动机，也可用于所述负载是高阻性电热负载。

Description

具有节能和过压保护的恒流源装置
技术领域
本发明涉及一种具有节能和过压保护的恒流源装置。
背景技术
在实际需要和应用中，很多负载虽然功耗不大，但却要求所提供的电源必需电流、电压在一定范围内保持相对稳定，同时要求对负载内的部分元件有一定的保护作用，解决这类负载的供电通常是采用恒流或稳压电源，而且在电源电路中还需要加入对负载中某些元件在异常情况下的过电流保护电路，这就使得这类电源大多是元件多、电路复杂、消耗功率比例大。如图1即目前市面常用的LED恒流恒压应用电路，虽然LED本身功耗不大，但是为达到恒流恒压应用，需要外加一个控制IC、功率三极管(Q)、电感(L)、快恢复二极管(D)及三个电阻(R1、R2及R3)，这些元件多多少少会损耗部分功率，特别是功率三极管，故使得原本省电的LED应用并未达到节能省耗的目的。
综上所述，现有技术中部分负载所沿用的恒流或稳压电源存在元件多、电路复杂、浪费能源的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种元件少、电路简单、具有节能和过压保护的恒流源装置。
本发明所采用的技术方案是：本发明包括整流电路、滤波电容和负载，同时还包括一个耗尽型场效应晶体管，所述整流电路的交流输入端与交流电源连接，所述整流电路的直流输出端并联所述滤波电容，所述耗尽型场效应晶体管的漏极与所述整流电路的直流输出端的一端相连接，所述耗尽型场效应晶体管的源极与栅极相连接并与所述负载的一端相连接，所述负载的另一端与所述整流电路的直流输出端的另一端相连接。
所述负载是高电压LED发光管组件或由若干LED发光管串联或串并联组成的灯具。
所述负载是工作电压高的电子电路。
所述负载是高工作电压的直流电动机。
所述负载是高阻性电热负载。
本发明的有益效果是：由于本发明包括整流电路、滤波电容和负载，同时还包括一个耗尽型场效应晶体管，所述整流电路的交流输入端与交流电源连接，所述整流电路的直流输出端并联所述滤波电容，所述耗尽型场效应晶体管的漏极与所述整流电路的直流输出端的一端相连接，所述耗尽型场效应晶体管的源极与栅极相连接并与所述负载的一端相连接，所述负载的另一端与所述整流电路的直流输出端的另一端相连接，所以本发明是一种元件少、电路简单、具有节能和过压保护的恒流源装置。
附图说明
图1是目前市面常用的LED恒流恒压应用电路示意图
图2是本发明电路示意图。
具体实施方式
如图2所示，本发明包括整流电路1、滤波电容2和负载3，同时还包括一个耗尽型场效应晶体管4，所述整流电路1的交流输入端与交流电源连接，所述整流电路1的直流输出端并联所述滤波电容2，所述耗尽型场效应晶体管4的漏极与所述整流电路1的直流输出端的一端相连接，所述耗尽型场效应晶体管4的源极与栅极相联并与所述负载3的一端相连接，所述负载3的另一端与所述整流电路1的直流输出端的另一端相连接。
所述负载3是高电压LED发光管组件或由若干LED发光管串联或串并联组成的灯具。
所述负载3是工作电压高的电子电路。
所述负载3是高工作电压的直流电动机。
所述负载3是高阻性电热负载。
在实际应用中，可将系列LED相串联，使其串联后的总体耐压接近但是仅3～5伏特，低于经过整流滤波后的直流电压，再将串联后的LED组件的正极端连接此耗尽管的源极/栅极端，而将此耗尽管的漏极连接整流及滤波后的正电压端即可。耗尽管在栅源同电位时的饱和电流可视LED组件的电流需要而作调整，故可对LED组件提供恒流供应，同时当交流电压不稳定时，特别是高于常压的情形下则高出电压部分将会加到耗尽管的漏极及源极之间而不会影响LED组件，所以可以对LED组件起到稳压保护的功能。如果交流电压低于常压，则会将过低的电压先降低耗尽管的漏极及源极之间的电压。多余部分再平均分摊到每个串联的LED上，其结果除了造成通过LED电流减小外，并不会对LED造成损伤，更不会造成无谓的能耗，故能使LED组件真正达到节能省耗的目的。对于每个白光LED工作在3.2V/30毫安时，如果将96个LED串在一起，其总体电压约为307.2伏特，而220伏特交流电压经整流滤波后其输出端约为311伏特，故如果将一个输出电流为30毫安的耗尽管漏极接于整流滤波输出端而源极及栅极接于LED组件的正端，则耗尽管的漏极/源极之间将负荷约3.88伏特，而整个电路的功耗约9.33瓦(96×3.2×0.03+3.88×0.03)，而耗尽管的损耗仅0.116瓦(3.88×0.03)，损耗仅占全部功耗的1.2％。由于交流电压波动一般在±30V之间，经过整流滤波后波动约在±45V之间。如果耗尽管耐压在50伏以上，则此耗尽管将对LED组件起到在交流电压不稳定时过压保护的功能。
本发明中所述的耗尽型场效应晶体管4的制造方法所采用的技术方案包括以下步骤：
1、P-型硅衬底的上表面在氧化炉管内热氧化生长出氧化层保护膜，然后在光刻机上利用第一光刻版进行光刻，用含HF的腐蚀液对氧化层保护膜蚀刻；
2、二氟化硼或硼离子P型掺杂注入所述硅衬底内，再予以高温驱入，形成所述P+保护环、所述与衬底接触的P+接触区；
3、光刻机上利用第二光刻版进行光刻，再用干法蚀刻工艺对氧化层进行蚀刻，然后用离子注入机将砷离子注入所述硅衬底，形成N+重掺杂区，即形成所述N+源区、所述N+漏区及所述N+保护环；
4、光刻机上利用第三光刻版进行光刻，用含HF的腐蚀液对阻挡区的氧化层进行蚀刻，然后用高温干/湿氧形成氧化层，然后注入磷离子，再予以高温驱入，最终形成所述N-通道区及所述氧化层；
5、光刻机上利用第四光刻版进行光刻，再用蚀刻工艺对所述氧化层进行蚀刻，形成所述漏极通孔、所述源极N+通孔、所述衬底P+通孔；
6、溅射或蒸镀的方法沉积金属层，然后在光刻机上利用金属层光刻掩模版进行光刻，再用干法或湿法蚀刻工艺对金属层进行蚀刻，形成所述漏极金属、所述源极金属、所述栅极金属及所述连接金属。

Claims (5)

1. 一种具有节能和过压保护的恒流源装置，它包括整流电路(1)、滤波电容(2)和负载(3)，其特征在于：所述具有节能和过压保护的恒流源装置还包括一个耗尽型场效应晶体管(4)，所述整流电路(1)的交流输入端与交流电源连接，所述整流电路(1)的直流输出端并联所述滤波电容(2)，所述耗尽型场效应晶体管(4)的漏极与所述整流电路(1)的直流输出端的一端相连接，所述耗尽型场效应晶体管(4)的源极与栅极相连接并与所述负载(3)的一端相连接，所述负载(3)的另一端与所述整流电路(1)的直流输出端的另一端相连接。
2. 根据权利要求1所述的具有节能和过压保护的恒流源装置，其特征在于：所述负载(3)是高电压LED发光管组件或由若干LED发光管串联或串并联组成的灯具。
3. 根据权利要求1所述的具有节能和过压保护的恒流源装置，其特征在于：所述负载(3)是工作电压高的电子电路。
4. 根据权利要求1所述的具有节能和过压保护的恒流源装置，其特征在于：所述负载(3)是高工作电压的直流电动机。
5. 根据权利要求1所述的具有节能和过压保护的恒流源装置，其特征在于：所述负载(3)是高阻性电热负载。
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