CN101477385A - 一种恒流恒压电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同时具有恒流及恒压两种功能的电路，该恒流恒压电路结构简单、效率高、功耗低、节能，能够延长负载的使用寿命。本发明包括整流电路(1)、稳压电路(2)、负载(3)，交流电经所述整流电路(1)整流后从所述稳压电路(2)的输出端输出变为恒压的直流电后流经所述负载(3)，所述恒流恒压电路还包括恒流源器件(4)，所述恒流源器件(4)接于所述负载(3)的输出端(A)与整个电路的接地端(G)之间。本发明可广泛应用于恒流恒压电路领域。

Description

一种恒流恒压电路

技术领域

本发明涉及一种恒流恒压电路。

背景技术

目前，LED的应用越来越广泛，用于日常室内和户外照明的LED灯具也正越来越普及。目前的LED驱动电路一般都是单独设置稳流或稳压电路，没有同时具有恒流及恒压两种功能的电路。图1是一种现有的隔离式开关电源稳压电路，所谓“隔离式”是指变压器的两侧的接地端是独立的，这种电路的电源输出端的电压虽可保持稳定，但是由于LED在高温下长期工作后其导通电压会下降，因此如果LED两端的电压保持不变，则其工作电流会升高。所以在稳压电路的实际应用中，在使用一段时间后，常常会发生由于电流的升高而造成LED被烧毁的现象，缩短使用寿命。图2是一种现有的非隔离式电源恒流电路，这种电路虽可保证输出端的电流稳定，但是在多个负载并联的情形下，则会造成电流在各个支路内的不平均分布，以致于在一路LED烧毁后，容易加速造成全部支路LED的烧毁。

“MOSFET”是英文“metal-oxide-semiconductor field effect transistor”的缩写，意即“金属氧化物半导体场效应晶体管”，其原理是所有现代集成电路芯片的基础。一个耗尽型MOSFET器件由三个基本部分构成：源极(S)、栅极(G)和漏极(D)。一个N-通道耗尽型MOS场效应管在源极及漏极之间接近栅极表面，有一个与源漏同极性的浅层掺杂层将源极与漏极相连接。当栅极与源极电压为正时，其饱和导通电流也随电压增高而增大，此点与增强型MOS场效应管相同。但是当栅极与源极同电位时，当漏极施以正压时，耗尽管先是经过电流急速上升的线性区，然后就进入恒流导通的饱和区，此时的漏极电压被称作饱和电压，漏极导通电流之大小与浅层掺杂层的浓度与深度有关，一般浓度与深度越大则电流越大。当栅极与源极之间施以负电压，则通道可以被截止，导通电流为零，此时的栅极电压被定义为开启电压，但是如果通道浓度太浓、深度太深，则栅极将无法截断通道电流。耗尽型MOS管由于在栅极与源极电压为零时，漏源极电流已呈恒流导通，这点导致其不如增强型MOS管在逻辑应用上方便，所以迄未被工业界单独做成器件来使用。由于耗尽型MOS管在栅极电压为零时已导通的特性及其在漏极电压增加时电流基本在饱和区直到漏极雪崩击穿，故其可作为一个恒流源使用。

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，提供一种同时具有恒流及恒压两种功能的电路，该恒流恒压电路结构简单、效率高、功耗低、节能，能够延长负载的使用寿命。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括整流电路、稳压电路、负载，交流电经所述整流电路整流后从所述稳压电路的输出端输出变为恒压的直流电后流经所述负载，所述恒流恒压电路还包括恒流源器件，所述恒流源器件接于所述负载的输出端与整个电路的接地端之间。

所述恒流源器件为耗尽型场效应晶体管。

所述耗尽型场效应晶体管的漏极为一接点，所述耗尽型场效应晶体管的源极与栅极相短接构成另一接点。

所述负载包括至少一组相串联的若干个LED。

每组所述LED均与一个所述恒流源器件相串联，串联后的若干组再并联接于所述稳压电路的输出端与所述接地端之间。

或者，各组所述LED并联后再与一个所述恒流源器件相串联，并接于所述稳压电路的输出端与所述接地端之间。

所述稳压电路是开关电源。

所述稳压电路包括功率因数校正电路。

所述负载是直流供电的电子电路或直流电动机或高阻性电热负载。

所述恒流恒压电路还包括短路保护电路，所述短路保护电路接于交流电源的输入端与所述整流电路之间，所述整流电路采用桥式整流。

本发明的有益效果是：由于本发明包括整流电路、稳压电路、负载、恒流源器件，交流电经所述整流电路整流后从所述稳压电路的输出端输出变为恒压的直流电后流经所述负载，所述恒流源器件接于所述负载的输出端与整个电路的接地端之间，通过所述整流电路、所述稳压电路获得稳定的电压输出，即使负载如LED光源在高温下长时间工作，当光源负载的电流欲增加时，所述恒流源器件可阻止电流增加，并将LED光源下降的电压加在所述恒流源器件上，延长负载如LED光源的使用寿命，避免烧毁，所述恒流源器件作为一个独立的器件，方便替换现有其他电路的外围稳压及稳流电路，使得电路元件大大减少、电路简单，故本发明同时具有恒流及恒压两种功能，该恒流恒压电路结构简单、效率高、功耗低、节能，能够延长负载的使用寿命，并且具有过流过压保护功能，将其应用于LED发光电路中可节省整个电路的功耗。

附图说明

图1是一种现有的隔离式开关电源稳压电路的示意图；

图2是一种现有的非隔离式电源恒流电路的示意图；

图3是本发明实施例一的电路示意图；

图4是本发明实施例二的电路示意图；

图5是本发明实施例三的电路示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图3所示，本实施例的恒流恒压电路包括整流电路1、稳压电路2、负载3、恒流源器件4、短路保护电路5，交流电经所述整流电路1整流后从所述稳压电路2的输出端输出变为恒压的直流电后流经所述负载3，所述整流电路1采用由四个整流二极管D1、D2、D3、D4组成的桥式整流电路，所述短路保护电路5包括保险丝F1及压敏电阻RV1，用于过流及短路保护，接于交流电源的输入端与所述整流电路1之间，所述稳压电路2是开关电源，所述恒流源器件4为耗尽型场效应晶体管，所述耗尽型场效应晶体管的漏极为一接点，所述耗尽型场效应晶体管的源极与栅极相短接构成另一接点，所述稳压电路2包括功率因数校正电路IC1，所述功率因数校正电路IC1采用ST公司生产的型号为L6561的电源PFC功率因数控制电路，其具有电路简单、效率高等优点，目前被广泛地应用在节能灯等需要功率因数校正的电源电路中，其外围元件包括六个电容C1～C6，十一个电阻R1～R9、R1’、R9’，三个二极管D5～D7，一个MOS管Q1，一个电感线圈T1，所述负载3包括一组相串联的若干个LED，各所述LED与一个所述恒流源器件4相串联，串联后再接于整个电路的接地端G，以使所述恒流源器件4将所述负载3的输出端A与所述接地端G连接起来构成回路。相串联的若干个所述LED的数量，应视所述稳压电路2的输出端的电压V₀、所述恒流源器件4两端的电压V_D及平均每个所述LED的导通电压V_F而定，一般所述恒流源器件4的工作电压为2～10V，故所述LED的个数约等于(V₀—V_D)/V_F。

本发明通过所述整流电路1、所述稳压电路2获得稳定的电压输出，即使负载LED光源在高温下长时间工作，当光源负载的电流欲增加时，所述恒流源器件4可阻止电流增加，并将LED光源下降的电压加在所述恒流源器件4上，延长负载LED光源的使用寿命，避免烧毁，所述恒流源器件4作为一个独立的器件，方便替换现有其他电路的外围稳压及稳流电路，使得电路元件大大减少、电路简单，能够延长负载的使用寿命。所述耗尽型场效应晶体管在栅极、源极同电位时的饱和电流可视LED的电流需要而做调整，故可对LED提供恒流供应；虽然所述稳压电路2的输出端电压是稳定的，但是，由于负载长期在高温工作条件下电压会下降，此时电压下降的部分将会加到所述耗尽型场效应晶体管的漏极及源极之间而不会影响作为负载的LED同时当输出电压不稳定时，特别是高于常压的情形下，高出电压部分将会加到所述耗尽型场效应晶体管的漏极及源极之间而不会影响作为负载的LED，所以可以对LED达到恒流保护的功能。因此，本发明能够对负载同时提供电压及电流稳定的输出，对于使用寿命要求高的负载尤其适用。

本发明中所述的耗尽型场效应晶体管可采用以下方法制造：

(1)将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，再用含HF的腐蚀液对所述氧化层保护膜蚀刻；

(2)将二氟化硼或硼离子P型掺杂注入所述硅衬底内，再予以高温驱入，形成P+保护环及与所述硅衬底接触的P+接触区；

(3)在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或磷离子或二者混合注入所述硅衬底，形成N+重掺杂区，即形成N+源区、N+漏区及N+保护环；

(4)在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，然后用高温干氧或湿氧形成氧化层，然后注入磷离子或额外再注入硼离子，再予以高温驱入，最终形成N-通道区及氧化层；

(5)在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，形成漏极通孔、源极N+通孔、衬底P+通孔；

(6)以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，形成漏极金属、源极金属、栅极金属及连接金属。

实施例二：

如图4所示，本实施例与实施例一的区别在于：本实施例的所述负载3包括四组相串联的若干个LED，每组所述LED均与一个所述恒流源器件4相串联，串联后的四组再并联接于所述稳压电路2的输出端与所述接地端G之间构成回路，因此本实施例共有四个所述恒流源器件4。本实施例中，每组相串连所述LED的数量的计算方式与实施例一相同。

本实施例其余特征同实施例一。

实施例三：

如图5所示，本实施例与实施例一的区别在于：本实施例的所述负载3包括四组相串联的若干个LED，各组所述LED并联后再与一个所述恒流源器件4相串联，并接于所述稳压电路2的输出端与所述接地端G之间构成回路。即本实施例只有一个所述恒流源器件4。

本实施例其余特征同实施例一。

当然，本发明的所述负载3也可以是直流供电的电子电路或直流电动机或高阻性电热负载等其他负载，在采用这些负载时，本发明的恒流恒压电路同样具有上述实施例的优点。

本发明可广泛应用于恒流恒压电路领域。

Claims (10)

1、一种恒流恒压电路，包括整流电路(1)、稳压电路(2)、负载(3)，交流电经所述整流电路(1)整流后从所述稳压电路(2)的输出端输出变为恒压的直流电后流经所述负载(3)，其特征在于：所述恒流恒压电路还包括恒流源器件(4)，所述恒流源器件(4)接于所述负载(3)的输出端(A)与整个电路的接地端(G)之间。

2、根据权利要求1所述的恒流恒压电路，其特征在于：所述恒流源器件(4)为耗尽型场效应晶体管。

3、根据权利要求2所述的恒流恒压电路，其特征在于：所述耗尽型场效应晶体管的漏极为一接点，所述耗尽型场效应晶体管的源极与栅极相短接构成另一接点。

4、根据权利要求1所述的恒流恒压电路，其特征在于：所述负载(3)包括至少一组相串联的若干个LED。

5、根据权利要求4所述的恒流恒压电路，其特征在于：每组所述LED均与一个所述恒流源器件(4)相串联，串联后的若干组再并联接于所述稳压电路(2)的输出端与所述接地端(G)之间。

6、根据权利要求4所述的恒流恒压电路，其特征在于：各组所述LED并联后再与一个所述恒流源器件(4)相串联，并接于所述稳压电路(2)的输出端与所述接地端(G)之间。

7、根据权利要求1所述的恒流恒压电路，其特征在于：所述稳压电路(2)是开关电源。

8、根据权利要求1所述的恒流恒压电路，其特征在于：所述稳压电路(2)包括功率因数校正电路。

9、根据权利要求1所述的恒流恒压电路，其特征在于：所述负载(3)是直流供电的电子电路或直流电动机或高阻性电热负载。

10、根据权利要求1所述的恒流恒压电路，其特征在于：所述恒流恒压电路还包括短路保护电路(5)，所述短路保护电路(5)接于交流电源的输入端与所述整流电路(1)之间，所述整流电路(1)采用桥式整流。

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