CN103838289B - 实现精准的恒流输出控制的电路结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现精准的恒流输出控制的电路结构及方法，其中包括霍尔器件，用以实时检测负载电流并转化为负载电压信号输出；电压比较器，用以比较霍尔器件检测的负载电压和参考电压并输出比较结果；电压控制器，用以根据电压比较器的比较结果控制负载的供电值，电压控制器包括场效应管和占空比控制单元。采用该种结构的实现精准的恒流输出控制的电路结构及方法，提供了一种全新的恒流源控制方案，来实现更高精度的电流控制，通过引入了一个霍尔器件来检测负载电流，从而构成闭合回路来实现恒流控制，根据实际输出电流的大小和目标值之间的偏差来进行调整，从而达到恒流输出之目的，电路结构简单，应用方便，具有更广泛的应用范围。

Description

实现精准的恒流输出控制的电路结构及方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及恒流输出电路的控制技术领域，具体是指一种实现精准的恒流输出控制的电路结构及方法。

背景技术

随着人民生活水平的日益提高，电子技术的日益进步，人们对电子设备的性能需求日益严格，比如说恒流源的输出精度：在高精度仪表、各种标准灯、电池充电器、自动化仪表、用于显示器背光驱动的LED等等领域，恒流源的输出精度都面临着严峻的挑战。传统的恒流驱动方案批量生产时的恒流精度通常在5%以内，更好的可能在3%以内，但是，这还远远不能满足需求的增长。要将恒流源的精度提高到一个新的水平，需要新的控制思路、新的控制结构来实现。本发明所公开的控制方式即是一个较为优选的方案。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现通过引入霍尔器件的闭合回路进行更高精度的恒流控制、电路结构简单、应用方便、具有更广泛应用范围的实现精准的恒流输出控制的电路结构及方法。

为了实现上述目的，本发明的实现精准的恒流输出控制的电路结构及方法具有如下构成：

该实现精准的恒流输出控制的电路结构，其主要特点是，所述的电路结构包括：

霍尔器件，用以实时检测负载电流并转化为负载电压信号输出；

电压比较器，用以比较所述的霍尔器件检测的负载电压和参考电压并输出比较结果；

电压控制器，用以根据所述的电压比较器的比较结果控制负载的供电值。

较佳地，所述的电压控制器包括：

场效应管，所述的场效应管的漏极与所述的负载相连接，所述的场效应管的源极与所述的霍尔器件相连接，所述的场效应管的栅极输入脉冲信号；

占空比控制单元，用以当负载电压大于参考电压时减小所述的脉冲信号的占空比以及当负载电压小于参考电压时增大所述的脉冲信号的占空比。

更佳地，所述的电压控制器还包括缓冲区，所述的缓冲区的输入端输入所述的脉冲信号，所述的缓冲区的输出端连接所述的场效应管的栅极。

本发明还涉及一种基于所述的电路结构实现精准的恒流输出控制的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

（1）所述的电压控制器根据所述的电压比较器的比较结果判断所述的负载电压和参考电压的大小，如果所述的负载电压大于参考电压，则继续步骤（2），如果所述的负载电压小于参考电压，则继续步骤（4）；

（2）所述的电压控制器判断所述的负载电压与参考电压的差值是否大于系统预设允许值，如果是，则继续步骤（3），否则结束退出；

（3）所述的电压控制器控制减小所述的负载的供电值；

（4）所述的电压控制器判断所述的参考电压与负载电压的差值是否大于系统预设允许值，如果是，则继续步骤（5），否则结束退出；

（5）所述的电压控制器控制增大所述的负载的供电值。

较佳地，所述的电压比较器包括场效应管和占空比控制单元，所述的场效应管的漏极和源极分别与所述的负载和霍尔器件相连接，所述的场效应管的栅极输入一脉冲信号，所述的步骤（1）之前，还包括以下步骤：

（0）所述的占空比控制单元控制所述的脉冲信号以一初始占空比输入所述的场效应管的栅极。

更佳地，所述的电压控制器控制减小所述的负载的供电值，具体为：

所述的占空比控制单元控制减小所述的场效应管输入的脉冲信号的占空比。

更佳地，所述的电压控制器控制增大所述的负载的供电值，具体为：

所述的占空比控制单元控制增大所述的场效应管输入的脉冲信号的占空比。

采用了该发明中的实现精准的恒流输出控制的电路结构及方法，具有如下有益效果：

本发明提供了一种全新的恒流源控制方案，来实现更高精度的电流控制，通过引入了一个霍尔器件来检测负载电流，从而构成闭合回路来实现恒流控制，根据实际输出电流的大小和目标值之间的偏差来进行调整，从而达到恒流输出之目的，电路结构简单，应用方便，具有更广泛的应用范围。

附图说明

图1为本发明的实现精准的恒流输出控制的电路结构的结构示意图。

图2为本发明的实现精准的恒流输出控制的原理图。

图3为本发明的实现精准的恒流输出控制的电路结构应用于具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

如图1所示，本发明的实现精准的恒流输出控制的电路结构包括：

霍尔器件，用以实时检测负载电流并转化为负载电压信号输出；

电压比较器，用以比较霍尔器件检测的负载电压和参考电压并输出比较结果；

电压控制器，用以根据电压比较器的比较结果控制负载的输入电流。

如图2所示，本发明方案的工作过程如下：1.根据目标恒流值设定一个参考电压；2.给恒流源一个初始输出电流；3.用一个霍尔器件实时检测负载电流的大小，并将电流信号转换成电压信号，并与如1所述的参考电压相比较；4.如果电流大于目标值则对供电进行限制，如果电流小于目标值则增加供电，如果电流与目标值的偏差在允许的范围内则保持目前供电状态。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面举例一种具体的实施方式进行详细的阐述。注意，这里描述的实施举例仅用于说明，并不用于限制本发明。基于以下实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各项权利要求所要求保护的技术方案。

如图3所示，LOAD是负载、HALL是电流传感器、BUFFER（缓冲区）的输出跟随输入信号，并且输出直接驱动一个MOSFET（场效应管）。VREF是参考电源，用来设定目标恒流值、VREF与HALL感应出来的电压进行比较控制MOSFET的占空比。工作之前首先根据需求设定VREF的值，上电后给BUFFER输入一个初始占空比来控制负载电流，负载电流实时受HALL器件监测，HALL将电流信号转换成电压信号并通过电压比较器Comp与目标恒流值VREF进行比较，如果HALL检测到的负载电流值大于目标值就减小BUFFER输入的占空比，从而减小负载电流；如果HALL检测到的负载电流值小于目标值就增大BUFFER输入的占空比，从而增大负载电流；如果HALL检测到的负载电流值与目标值的偏差小于允许的范围就保持目前BUFFER的输入占空比，这样就实现了恒流输出的目的。

即电压控制器的控制过程如下：

（1）电压控制器根据电压比较器的比较结果判断负载电压和参考电压的大小，如果负载电压大于参考电压，则继续步骤（2），如果负载电压小于参考电压，则继续步骤（4）；

（2）电压控制器判断负载电压与参考电压的差值是否大于系统预设允许值，如果是，则继续步骤（3），否则结束退出；

（3）电压控制器控制减小负载的输入电流；

（4）电压控制器判断参考电压与负载电压的差值是否大于系统预设允许值，如果是，则继续步骤（5），否则结束退出；

（5）电压控制器控制增大负载的输入电流。

采用了该发明中的实现精准的恒流输出控制的电路结构及方法，具有如下有益效果：

本发明提供了一种全新的恒流源控制方案，来实现更高精度的电流控制，通过引入了一个霍尔器件来检测负载电流，从而构成闭合回路来实现恒流控制，根据实际输出电流的大小和目标值之间的偏差来进行调整，从而达到恒流输出之目的，电路结构简单，应用方便，具有更广泛的应用范围。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.一种实现精准的恒流输出控制的电路结构，其特征在于，所述的电路结构包括：

霍尔器件，用以实时检测负载电流并转化为负载电压信号输出；

电压比较器，用以比较所述的霍尔器件检测的负载电压和参考电压并输出比较结果；

电压控制器，用以根据所述的电压比较器的比较结果控制负载的供电值，其中，所述的电压控制器包括：

场效应管，所述的场效应管的漏极与所述的负载相连接，所述的场效应管的源极与所述的霍尔器件相连接，所述的场效应管的栅极输入脉冲信号；

占空比控制单元，用以当负载电压大于参考电压时减小所述的脉冲信号的占空比以及当负载电压小于参考电压时增大所述的脉冲信号的占空比。

2.根据权利要求1所述的实现精准的恒流输出控制的电路结构，其特征在于，所述的电压控制器还包括缓冲区，所述的缓冲区的输入端输入所述的脉冲信号，所述的缓冲区的输出端连接所述的场效应管的栅极。

3.一种基于权利要求1至2中任一项所述的电路结构实现精准的恒流输出控制的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)所述的电压控制器根据所述的电压比较器的比较结果判断所述的负载电压和参考电压的大小，如果所述的负载电压大于参考电压，则继续步骤(2)，如果所述的负载电压小于参考电压，则继续步骤(4)；

(2)所述的电压控制器判断所述的负载电压与参考电压的差值是否大于系统预设允许值，如果是，则继续步骤(3)，否则结束退出；

(3)所述的电压控制器控制减小所述的负载的供电值；

(4)所述的电压控制器判断所述的参考电压与负载电压的差值是否大于系统预设允许值，如果是，则继续步骤(5)，否则结束退出；

(5)所述的电压控制器控制增大所述的负载的供电值。

4.根据权利要求3所述的实现精准的恒流输出控制的方法，其特征在于，所述的电压比较器包括场效应管和占空比控制单元，所述的场效应管的漏极和源极分别与所述的负载和霍尔器件相连接，所述的场效应管的栅极输入一脉冲信号，所述的步骤(1)之前，还包括以下步骤：

(0)所述的占空比控制单元控制所述的脉冲信号以一初始占空比输入所述的场效应管的栅极。

5.根据权利要求4所述的实现精准的恒流输出控制的方法，其特征在于，所述的电压控制器控制减小所述的负载的供电值，具体为：

所述的占空比控制单元控制减小所述的场效应管输入的脉冲信号的占空比。

6.根据权利要求4所述的实现精准的恒流输出控制的方法，其特征在于，所述的电压控制器控制增大所述的负载的供电值，具体为：

所述的占空比控制单元控制增大所述的场效应管输入的脉冲信号的占空比。