CN103347338A

CN103347338A - 一种恒流驱动电路及其控制方法

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Publication number: CN103347338A
Application number: CN2013102862696A
Authority: CN
Inventors: 郑儒富
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2013-10-09

Abstract

一种恒流驱动电路，包括：提供输入电压的输入电压源、恒流驱动负载和电压取样电路，与输入电压和第一参考电压耦接，输出一具有恒定平均值的第二参考电压；恒流控制电路，与输入电压和所述第二参考电压耦接，输出一平均值恒定的电流给恒流驱动负载。

Description

一种恒流驱动电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及恒流驱动领域，尤其涉及一种恒流驱动电路及其控制方法。

背景技术

LED（发光二极管）的电流-电压关系与常规的二极管都是指数型关系，当施加以较小dV/dt变化率的正向电压时，会导致较大di/dt变化率的正向电流。因此，要求采用恒流驱动。图1是一种传统恒流驱动电路100的应用示意图，其包括提供输入电压VIN的输入电压源，比例取样电路107、第一恒流控制电路108和恒流驱动负载106。比例取样电路107包括取样电阻101和102，比例取样输入电压VIN，输出取样信号Vin1做为第一恒流控制电路108的参考电压，用于设定恒流驱动负载106的电流。第一恒流控制电路108为一低压差电流调节器，包括第一误差放大器104，功率晶体管105和电流检测电阻103。第一恒流控制电路108接收所述取样信号Vin1，通过第一误差放大器104，使取样电阻Rcs103上流过的电流为Vin1/Rcs。该电流也为恒流驱动负载106的电流。

如果输入电压VIN具有恒定平均值，那么该恒流驱动负载106将能够实现恒定的电流驱动。但这给恒流驱动电路的前级电路提出了太严格的要求和限制。因为日常的220V交流电压可能会在176VAC-264VAC之间波动，所以不管前级电路采用何种交流-直流转换芯片，也很难能够确保在各种条件下，传统恒流驱动电路100都能够得到具有恒定平均值的输入电压VIN。VIN平均值的波动，不仅会造成恒流驱动负载106上的电流发生变化，而且还可能会损坏恒流驱动负载106，或使其寿命显著降低。

发明内容

为了解决现有恒流驱动电路的缺点，本发明提出一种恒流驱动电路及其控制方法，采用本发明的恒流驱动电路能够让恒流驱动负载在各种输入电压下都能够实现恒定电流驱动。

依据本发明的一种恒流驱动电路，包括：提供输入电压的输入电压源、恒流驱动负载和电压取样电路，与输入电压和第一参考电压耦接，输出一具有恒定平均值的第二参考电压；恒流控制电路，与输入电压和所述第二参考电压耦接，输出一平均值恒定的电流给恒流驱动负载。

可选地，所述输入电压源提供的输入电压包括：交流-直流转换器输出的直流电压、直流-直流转换器输出的直流电压、或是交流电压直接经过整流桥以后的直流电压。

可选地，所述第二参考电压的平均值和第一参考电压的平均值成比例关系。

可选地，所述电压取样电路包括：比例取样电路，与输入电压和地耦接，并输出一和输入电压相关的输入电压取样信号；平均值电路，与所述输入电压取样信号和第一参考电压耦接，输出一具有恒定平均值的第二参考电压。

可选地，所述比例取样电路至少包括：电阻分压取样电路、电容分压取样电路、或二极管分压取样电路。

可选地，所述平均值电路包括：低通滤波电路，与所述的输入电压取样信号耦接，并输出第二参考电压；误差放大电路，与第一参考电压和第二参考电压耦接，并输出误差电压信号，用于实现第二参考电压具有恒定的平均值。

可选地，所述误差放大电路输出的误差电压信号和第二参考电压耦接。

可选地，所述误差放大电路包括具有两输入端和一输出端的第二误差放大器，其第一输入端与第一参考电压耦接，第二输入端与第二参考电压耦接，输出端与第二输入端耦接。

可选地，所述低通滤波电路至少包括：一电阻和一电容构成的一阶RC滤波器、两电阻和两电容构成的二阶RC滤波器、一电阻两电容构成的π型滤波器。

可选地，所述恒流控制电路为低压差线性调节器（LDO）。

可选地，所述恒流控制电路为开关型电流调节器，至少包括降压调节器Buck、升压调节器Boost、升降压调节器Buck-Boost、反激式调节器flyback。

一种恒流驱动电路的控制方法，采样所述控制方法的恒流驱动电路包括：提供输入电压的输入电压源、恒流驱动负载、电压取样电路和恒流控制电路；所述电压取样电路包括比例取样电路和平均值电路；所述控制方法包括以下步骤：

A．输入电压取样步骤：提取反映输入电压（VIN）状态的输入电压取样信号（Vin1）；

B. 平均值运算步骤：对所述输入电压取样信号和第一参考电压进行平均值运算，产生具有恒定平均值的第二参考电压；

C．恒流驱动步骤：恒流控制电路与所述第二参考电压和输入电压耦接，为恒流驱动负载提供平均值恒定的电流驱动；

D. 步骤A-C构成运行周期，在所述恒流驱动电路工作期间，步骤A-C重复循环运行，为恒流驱动负载提供平均值恒定的电流驱动。

可选地，步骤A至少包括三种取样方法：电阻分压取样、电容分压取样、二极管分压取样。

可选地，步骤B中进行平均值运算的平均值电路包括：低通滤波电路和误差放大电路。

可选地，步骤B中所述低通滤波电路至少包括：一电阻和一电容构成的一阶RC滤波器、两电阻和两电容构成的二阶RC滤波器、一电阻两电容构成的π型滤波器。

可选地，步骤B中所述误差放大电路包括：具有两输入端和一输出端的第二误差放大器，其第一输入端与第一参考电压耦接，第二输入端与第二参考电压耦接，输出端与第二输入端耦接。

可选地，步骤C中恒流控制电路为低压差线性调节器（LDO）。

可选地，步骤C中恒流控制电路为开关型电流调节器，至少包括降压调节器Buck、升压调节器Boost、升降压调节器Buck-Boost、反激式调节器flyback。

可见，采用本发明的恒流驱动电路的有益效果是：不管恒流驱动电路的输入电压有怎样的变化，都能够实现对恒流驱动负载进行恒定电流驱动，极大的简化了恒流驱动电路的前级电路。

附图说明

图1所示为采用现有技术的一种恒流驱动电路的应用框图。

图2所示为依据本发明的一种恒流驱动电路的应用框图。

图3所示为依据本发明的一种恒流驱动电路的电压取样电路的第一实施例原理框图。

图4所示为依据本发明的一种恒流驱动电路的电压取样电路的第二实施例原理框图。

附图标号

100传统恒流驱动电路；101第一取样电阻； 102第二取样电阻； 103电流检测电阻；104第一误差放大器；105功率晶体管；106恒流驱动负载；107比例取样电路；108第一恒流控制电路；200第二恒流驱动电路；201电压取样电路；202恒流控制电路；300电压取样电路第一实施例；302平均值电路； 400电压取样电路第二实施例；403低通滤波电路；404第二误差放大器；405滤波电容；406滤波电阻；408误差放大电路

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性，被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性，组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“连接”、“连接到”或“耦接”、“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

参考图2，依据本发明一实施例的一种恒流驱动电路200，包括提供输入电压VIN的输入电压源、恒流驱动负载106、电压取样电路201和恒流控制电路202。输入电压源提供的输入电压VIN包括：交流-直流转换器输出的直流电压、直流-直流转换器输出的直流电压、或是交流电压直接经过整流桥以后的直流电压其；电压取样电路，与输入电压VIN和第一参考电压VR1耦接，输出一具有恒定平均值的第二参考电压VR2。。在一个实施例中，第二参考电压VR2的平均值可以等于第一参考电压VR1的平均值，或是和第一参考电压VR1的平均值成比例关系；恒流控制电路202，与输入电压VIN和所述第二参考电压VR2耦接，并输出和第二参考电压VR2平均值成比例的恒定电流给恒流驱动负载106，负载106可以为发光二极管、等效电阻或是电池。所述恒流驱动电路200的恒流控制电路202由低压差线性电流调节器（LDO）或是开关型的电流调节器（包括降压调节器BUCK、升压调节器Boost、升降压调节器Buck-Boost、反激式调节器flyback）。

参考图3，所述恒流驱动电路200的电压取样电路201包括比例取样电路107，其与输入电压VIN和地耦接，并输出一和输入电压VIN相关的输入电压取样信号Vin1。所述比例取样电路107至少包括：电阻分压取样、电容分压取样、二极管分压取样。在一个实施例中，比例取样电路107为两电阻分压实现，得到的电压取样信号Vin1为：

(1)

平均值电路302，与所述输入电压取样信号Vin1和第一参考电压VR1耦接，输出一具有恒定平均值的第二参考电压VR2。

参考图4，所述平均值电路302包括一低通滤波电路403和误差放大电路408。低通滤波电路403其输入端与所述的电压取样信号Vin1耦接，输出端为第二参考电压VR2，低通滤波电路403可以由一电阻和一电容构成的一阶RC滤波器、两电阻和两电容构成的二阶RC滤波器或是一电阻两电容构成的π型滤波器组成。在一个实施例中，低通滤波电路403由一电阻406和一电容405构成的一阶RC滤波器；误差放大电路408，与第一参考电压VR1和第二参考电压VR2耦接，输出误差电压信号，用于实现第二参考电压VR2具有恒定的平均值；或是让第一参考电压VR1和第二参考电压VR2的平均值相等或成比例，在一个实施例中，第一参考电压VR1和第二参考电压VR2的平均值相等。误差放大电路408进一步包括第二误差放大器404，其第一输入端与第一参考电压VR1耦接，第二输入端与第二参考电压VR2耦接，输出端与第二输入端耦接。第一参考电压VR1和第二参考电压VR2的关系如下：

(2)

其中，gm为第二误差放大器404的跨导，RB2为低通滤波电阻，R1和R2为取样电阻，R1//R2表示电阻R1和电阻R2并联。

如果(2)中的，那么(2)可以简化为：VR2=VR1。

通过公式(2)可以看出，在一定条件下，电压取样电路400输出的第二参考电压VR2几乎和输入电压VIN没有关系，第二参考电压VR2与恒流控制电路202耦接，得到的输出电流也和输入电压VIN没有关系，输入电压VIN的波动不会影响恒流驱动负载106的平均电流。所以本发明较好的解决了恒流驱动电路100因输入电压VIN波动而导致恒流驱动负载106平均电流波动的问题。

可选地，步骤C中恒流控制电路为低压差线性调节器（LDO）。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所覆盖。

Claims

1.一种恒流驱动电路，包括：提供输入电压的输入电压源、恒流驱动负载和

电压取样电路，与输入电压和第一参考电压耦接，输出一具有恒定平均值的第二参考电压；

恒流控制电路，与输入电压和所述第二参考电压耦接，输出一平均值恒定的电流给恒流驱动负载。

2.根据权利要求1所述的一种恒流驱动电路，其特征在于，所述输入电压源提供的输入电压包括：交流-直流转换器输出的直流电压、直流-直流转换器输出的直流电压、或是交流电压直接经过整流桥以后的直流电压。

3.根据权利要求1所述的一种恒流驱动电路，其特征在于，所述第二参考电压的平均值和第一参考电压的平均值成比例关系。

4.根据权利要求1所述的一种恒流驱动电路，其特征在于，所述电压取样电路包括：

比例取样电路，与输入电压和地耦接，并输出一和输入电压相关的输入电压取样信号；

平均值电路，与所述输入电压取样信号和第一参考电压耦接，输出一具有恒定平均值的第二参考电压。

5.根据权利要求4所述的一种恒流驱动电路，其特征在于，所述比例取样电路至少包括：电阻分压取样电路、电容分压取样电路、或二极管分压取样电路。

6.根据权利要求4所述的一种恒流驱动电路，其特征在于，所述平均值电路包括：

低通滤波电路，与所述的输入电压取样信号耦接，并输出第二参考电压；

误差放大电路，与第一参考电压和第二参考电压耦接，并输出误差电压信号，用于实现第二参考电压具有恒定的平均值。

7.根据权利要求6所述的一种恒流驱动电路，其特征在于，所述误差放大电路输出的误差电压信号和第二参考电压耦接。

8.根据权利要求6所述的一种恒流驱动电路，其特征在于，所述误差放大电路包括具有两输入端和一输出端的第二误差放大器，其第一输入端与第一参考电压耦接，第二输入端与第二参考电压耦接，输出端与第二输入端耦接。

9.根据权利要求6所述的一种恒流驱动电路，其特征在于，所述低通滤波电路至少包括：一电阻和一电容构成的一阶RC滤波器、两电阻和两电容构成的二阶RC滤波器、一电阻两电容构成的π型滤波器。

10.根据权利要求1所述的一种恒流驱动电路，其特征在于，所述恒流控制电路为低压差线性调节器（LDO）。