CN104796127A - 用于红外接近感测器的红外发光二极管驱动电路 - Google Patents

用于红外接近感测器的红外发光二极管驱动电路 Download PDF

Info

Publication number
CN104796127A
CN104796127A CN201510172330.3A CN201510172330A CN104796127A CN 104796127 A CN104796127 A CN 104796127A CN 201510172330 A CN201510172330 A CN 201510172330A CN 104796127 A CN104796127 A CN 104796127A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nmos tube
emitting diode
output
current
operational amplifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510172330.3A
Other languages
English (en)
Inventor
史凌峰
陈森
师振波
王子铭
吕欢欢
张飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xidian University
Original Assignee
Xidian University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xidian University filed Critical Xidian University
Priority to CN201510172330.3A priority Critical patent/CN104796127A/zh
Publication of CN104796127A publication Critical patent/CN104796127A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种应用于红外接近感测器的红外发光二极管驱动电路，主要解决现有红外发光二极管驱动电路的输出电流受红外发光二极管阳极电压变化影响较大的问题。该驱动电路包括电流生成电路(1)、电流镜(2)和输出级电路(3)，其中，电流生成电路(1)将基准电压加在电阻两端产生基准电流，电流镜(2)将该电流镜像到输出级电路(3)，输出级电路(3)利用一个运算放大器与一个NMOS管构成的负反馈环路来强制输出级电流镜的两个NMOS管的漏源电压一致，从而精确地镜像电流，为驱动电路提供良好的线性调整率与高摆幅。本发明可用于红外接近感测器中。

Description

用于红外接近感测器的红外发光二极管驱动电路
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，涉及红外发光二极管驱动电路，可用于红外接近感测器中。
背景技术
许多电子设备，例如智能手机、平板电脑等，会使用接近感测器在某些场合，如接听电话关闭显示屏，以防止误操作，或是应用于背光控制，提高用电效率。因低功耗和小面积，红外接近感测器在上述电子设备中得到了广泛应用。红外接近感测器具有一个红外发光二极管IR LED，该红外发光二极管发射红外光，接近感测器感测物体反射红外光的强度来判断物体相对于感测器的距离，因此红外接近感测器的准确度与红外发光二极管的亮度息息相关，鉴于此，一个可靠的红外发光二极管驱动电路是必不可少的。
图1显示了传统红外发光二极管驱动电路的拓扑结构。基准电压Vref连接到运算放大器OP1的正相输入端，运算放大器OP1与NMOS管MN1形成负反馈将相等的电压Vref加在电阻R1一端，R1另一端接地，由此产生了基准电流Iref＝Vref/R1。该基准电流被PMOS管MP2和MP3构成的电流镜按1∶N1，N1≥1的比例镜像输出，输出的电流再被NMOS管MN4和MN5构成的电流镜按1∶N2，N2≥1的比例镜像输出来驱动红外发光二极管。该电路输出的驱动电流受红外发光二极管阳极电压变化的影响较大，严重影响了红外接近感测器的准确度。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种具有良好线性调整率和高摆幅的红外发光二极管驱动电路，以减小驱动电流受红外发光二极管阳极电压变化的影响，提高红外接近感测器的准确度。
本发明的技术方案是：通过一个运算放大器和一个MOS管构成的负反馈环路来强制输出驱动电流的电流镜中两个MOS管的漏源电压一致，达到精确地镜像电流，输出稳定的，即受红外发光二极管阳极电压变化的影响很小的驱动电流。该电路包括:
电流生成电路、电流镜和输出级电路，其特征在于：所述输出级电路，包括4个NMOS管MN4、MN5、MN6、MN7和第二运算放大器OP2。其中，第五NMOS管MN5和第六NMOS管MN6组成电流镜结构，用于将电流镜输出的电流按1∶N2，N2≥1的比例镜像输出，驱动红外发光二极管工作；第二运算放大器OP2与第四NMOS管NMOS4构成的负反馈环路，以使第五NMOS管MN5和第六NMOS管MN6的漏极电压相等。
作为优选，上述电路中第二运算放大器OP2与第四NMOS管NMOS4构成负反馈环路的连接关系为：
所述第四NMOS管MN4，其漏极作为输入端，分别与电流镜的输出端和第五NMOS管MN5的栅极连接，其栅极接第二运算放大器OP2的输出端，其源极分别与第二运算放大器OP2的负相输入端和第五NMOS管MN5的漏极连接；
所述第二运算放大器OP2，其正相输入端接第六NMOS管MN6的漏极。
作为优选，上述电路中第五NMOS管MN5和第六NMOS管MN6组成电流镜结构的连接关系为：
所述第五NMOS管MN5，其源极接地，其栅极接第六NMOS管MN6的栅极；
所述第六NMOS管MN6，其源极接地，其漏极接第七NMOS管MN7的源极。
作为优选，上述电路中的电流生成电路，包括第一运算放大器OP1、电阻R1和第一NMOS管MN1，其中，第一NMOS管MN1和第一运算放大器OP1组成负反馈环路，将基准电压Vref加到电阻R1上，产生基准电流Iref＝Vref/R1，输出到电流镜。
作为优选，上述电路中的电流镜，包括两个PMOS管MP2和MP3，第二PMOS管MP2和第三PMOS管MP3组成电流镜，第三PMOS管MP3的漏极作为输出端，连接输出级电路的输入端，将输入电流按1∶N1，N1≥1的比例镜像输出。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)本发明使用第二运算放大器OP2与第四NMOS管MN4共同构成负反馈环路，使第二运算放大器OP2正相输入端与负相输入端的电压相等，从而使第五NMOS管MN5和第六NMOS管MN6的漏极电压相等，在两者工作于饱和区时，抑制沟道长度调制效应，达到精确地镜像电流的目的；当外接红外发光二极管的阳极电压太低，使两者的漏极电压太低，工作于线性区时，仍能够按1∶N2，N2≥1的比例精确地镜像电流。
(2)本发明由于利用了第二运算放大器OP2与第四NMOS管MN4构成的负反馈环路，使输出级电流镜中第五NMOS管MN5和第六NMOS管MN6的漏极电压相等，不论两者工作于何种工作区，当外接红外发光二极管的阳极电压变化时，镜像电流受影响的程度都很小，从而提供良好的线性调整率和高摆幅。
附图说明
图1为传统红外发光二极管驱动电路的原理图；
图2为本发明的电路原理图；
图3为的本发明的应用实例电路原理图；
图4为本发明的电流增益曲线图；
图5为本发明的驱动电流曲线图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明作进一步详细描述。
参照图2，本发明包括电流生成电路1、电流镜2和输出级电路3。其中：
所述电流生成电路1，包括第一运算放大器OP1、电阻R1和第一NMOS管MN1，其中，第一运算放大器OP1，其正相输入端接基准电压Vref，其负相输入端接第一NMOS管MN1的源极，其输出端接第一NMOS管MN1的栅极；第一NMOS管MN1，其源极接电阻R1，其漏极与第二PMOS管MP2的漏极连接；
所述电流镜2，包括第二PMOS管MP2和第三PMOS管MP3，其中，第二PMOS管MP2，其栅极分别与自身的漏极和第三PMOS管MP3的栅极相连接，其源极连接到电源；第三PMOS管MP3，其源极连接电源，其漏极分别与第四NMOS管MN4漏极和第五NMOS管MN5的栅极相连接；
所述输出级电路3，包括包括4个NMOS管MN4、MN5、MN6、MN7和第二运算放大器OP2；该第五NMOS管MN5和第六NMOS管MN6组成电流镜结构，用于将电流镜(2)输出的电流按1∶N2，N2≥1的比例镜像输出，驱动红外发光二极管工作；该第二运算放大器OP2与第四NMOS管NMOS4构成的负反馈环路，以使第五NMOS管MN5和第六NMOS管MN6的漏极电压相等。其连接关系如下：
第四NMOS管MN4，其栅极接第二运算放大器OP2的输出端，其源极分别与第二运算放大器OP2的负相输入端和第五NMOS管MN5的漏极相连接；第二运算放大器OP2，其正相输入端分别与第六NMOS管MN6的漏极和第七NMOS管MN7的源极相连接；第五NMOS管MN5，其源极接地，其栅极接第六NMOS管MN6的栅极；第六NMOS管MN6，其源极接地，其漏极接第七NMOS管MN7的源极；第七NMOS管MN7，其栅极接电源VDD，其漏极作为输出端，输出驱动电流，驱动红外发光二极管。
本发明的工作原理参照图3描述如下：
图3是一个驱动红外发光二极管的实例图，由本发明的驱动电路和红外发光二极管D1组成。红外发光二极管D1阳极接外部电源LED POWER，阴极接本发明的第七NMOS管MN7的漏极。
工作时，将基准电压Vref输入到驱动电路中第一运算放大器OP1的正端，第一运算放大器OP1和第一NMOS管MN1再将基准电压Vref加到电阻R1上，产生基准电流Iref：Iref＝Vref/R1；基准电流Iref从第一NMOS管MN1的漏极输出，流入到第二PMOS管MP2的漏极；将流入到第二PMOS管MP2漏极的基准电流Iref按1∶N1，的比例镜像，产生输出级工作电流I1，N1≥1；该输出级工作电流I1从第三PMOS管MP3的漏极输出，流入到第五NMOS管MN5漏极；流入到第五NMOS管MN5漏极的输出级工作电流I1按1∶N2，N2≥1的比例镜像，产生驱动电流I2；该驱动电流I2从第六NMOS管MN6的漏极输出，流入到第七NMOS管MN7的源极，再从第七NMOS管MN7的漏极输出，流入到红外发光二极管D1，驱动红外发光二极管D1工作。
当要关断红外发光二极管D1的工作状态时，则将接在第一运算放大器OP1正端的基准电压Vref关断，第一运算放大器OP1和第一NMOS管MN1加到电阻R1上的电压为零，产生的基准电流Iref为零；该基准电流Iref为零，关闭第二PMOS管MP2和第三PMOS管MP3，从第三PMOS管MP3的漏极产生的输出级工作电流I1为零；该输出级工作电流I1为零，关断第五NMOS管MN5和第六NMOS管MN6，从第六PMOS管MP6的漏极输出的驱动电流I2为零，红外发光二极管D1关闭。
本发明的效果可以通过以下仿真进一步说明：
仿真中Iref＝500μA，N1＝1，N2＝200。
仿真1：设温度25℃，电源VDD电压3.5V，红外发光二极管阳极电压LEDPOWER扫描范围为0.5V～5V，对本发明的红外发光二极管驱动电路进行线性调整率仿真，仿真结果如图4所示。
从图4可以看出：在低压区0.5V～2.0V和高压区4.5V～5.5V，驱动电流的线性调整率为0.5％/V；在2.0V～4.5V，电流镜增益稳定在213，显示出良好的线性调整率。
仿真2：设温度25℃，电源VDD电压3.5V，红外发光二极管阳极电压LEDPOWER扫描范围为0V～5.5V，对本发明的红外发光二极管驱动电路进行摆幅仿真，仿真结果如图5所示。
从图5可以看出：该驱动电路的最大工作范围为0.3V～5.0V，显示出较高的摆幅。

Claims (7)

1.一种用于红外接近感测器的红外发光二极管驱动电路，包括电流生成电路(1)、电流镜(2)和输出级电路(3)，其特征在于：所述输出级电路(3)，包括4个NMOS管MN4、MN5、MN6、MN7和第二运算放大器OP2。其中，第五NMOS管MN5和第六NMOS管MN6组成电流镜结构，用于将电流镜(2)输出的电流按1∶N2，N2≥1的比例镜像输出，驱动红外发光二极管工作；第二运算放大器OP2与第四NMOS管NMOS4构成的负反馈环路，以使第五NMOS管MN5和第六NMOS管MN6的漏极电压相等。
2.根据权利要求1所述的红外发光二极管驱动电路，其特征在于：第二运算放大器OP2与第四NMOS管NMOS4构成负反馈环路的连接关系为：
所述第四NMOS管MN4，其漏极作为输入端，分别与电流镜(2)的输出端和第五NMOS管MN5的栅极连接，其栅极接第二运算放大器OP2的输出端，其源极分别与第二运算放大器OP2的负相输入端和第五NMOS管MN5的漏极连接；
所述第二运算放大器OP2，其正相输入端接第六NMOS管MN6的漏极。
3.根据权利要求1所述的红外发光二极管驱动电路，其特征在于：第五NMOS管MN5和第六NMOS管MN6组成电流镜结构的连接关系为：
所述第五NMOS管MN5，其源极接地，其栅极接第六NMOS管MN6的栅极；
所述第六NMOS管MN6，其源极接地，其漏极接第七NMOS管MN7的源极。
4.根据权利要求1所述的红外发光二极管驱动电路，其特征在于：所述电流生成电路(1)，包括第一运算放大器OP1、电阻R1和第一NMOS管MN1，其中，第一NMOS管MN1和第一运算放大器OP1组成负反馈环路，将基准电压Vref加到电阻R1上，产生基准电流Iref＝Vref/R1，输出到电流镜(2)。
5.根据权利要求4所述的红外发光二极管驱动电路，其特征在于：
所述第一运算放大器OP1，其正相输入端接基准电压Vref，负相输入端接第一NMOS管MN1的源极，输出端接第一NMOS管MN1的栅极；
所述第一NMOS管MN1，其源极接电阻R1，其漏极作为输出端，连接到电流镜(2)的输入端。
6.根据权利要求1所述的红外发光二极管驱动电路，其特征在于：所述电流镜(2)，包括两个PMOS管MP2和MP3，第二PMOS管MP2和第三PMOS管MP3组成电流镜，第三PMOS管MP3的漏极作为输出端，连接输出级电路(3)的输入端，将输入电流按1∶N1，N1≥1的比例镜像输出。
7.根据权利要求6所述的红外发光二极管驱动电路，其特征在于：
所述第二PMOS管MP2，其漏极作为输入端，连接电流生成电路(1)的输出端，其栅极分别与自身的漏极和第三PMOS管MP3的栅极相连接，其源极连接到电源；
所述第三PMOS管MP3，其源极连接电源，其漏极作为输出端，连接输出级电路(3)的输入端。
CN201510172330.3A 2015-04-10 2015-04-10 用于红外接近感测器的红外发光二极管驱动电路 Pending CN104796127A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510172330.3A CN104796127A (zh) 2015-04-10 2015-04-10 用于红外接近感测器的红外发光二极管驱动电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510172330.3A CN104796127A (zh) 2015-04-10 2015-04-10 用于红外接近感测器的红外发光二极管驱动电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104796127A true CN104796127A (zh) 2015-07-22

Family

ID=53560686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510172330.3A Pending CN104796127A (zh) 2015-04-10 2015-04-10 用于红外接近感测器的红外发光二极管驱动电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104796127A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107567149A (zh) * 2017-10-09 2018-01-09 东莞市翔实信息科技有限公司 无人驾驶电光驱动恒流电路、集成电路与控制系统
WO2019072000A1 (zh) * 2017-10-09 2019-04-18 蔡祥云 无人驾驶光电软驱动恒流电路、集成电路与控制系统
CN109765958A (zh) * 2019-03-29 2019-05-17 西安中颖电子有限公司 一种基于双环负反馈的恒流源驱动电路
CN112825002A (zh) * 2019-11-21 2021-05-21 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 基准电流源电路
CN113282130A (zh) * 2021-06-08 2021-08-20 西安中颖电子有限公司 一种高精度led恒流驱动电路
CN113805636A (zh) * 2020-06-16 2021-12-17 华润微集成电路(无锡)有限公司 一种基于外接电阻的电流调节电路
CN115580348A (zh) * 2022-11-24 2023-01-06 厦门优迅高速芯片有限公司 光电流镜像监控电路
WO2023041030A1 (zh) * 2021-09-16 2023-03-23 歌尔微电子股份有限公司 压阻式压力传感器的检测电路、检测方法和电子设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101557669A (zh) * 2009-03-11 2009-10-14 深圳市民展科技开发有限公司 一种高精度可控电流源
CN102542979A (zh) * 2011-11-08 2012-07-04 南京微盟电子有限公司 一种恒流led驱动电路
CN102595678A (zh) * 2011-01-07 2012-07-18 原景科技股份有限公司 具有发光二极管驱动电路的发光二极管电路及其运作方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101557669A (zh) * 2009-03-11 2009-10-14 深圳市民展科技开发有限公司 一种高精度可控电流源
CN102595678A (zh) * 2011-01-07 2012-07-18 原景科技股份有限公司 具有发光二极管驱动电路的发光二极管电路及其运作方法
CN102542979A (zh) * 2011-11-08 2012-07-04 南京微盟电子有限公司 一种恒流led驱动电路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
O. CHARLON, W. REDMAN-WHITE: "Ultra High-Compliance CMOS Current Mirrors for Low Voltage Charge Pumps and References", 《ESSCIRC 2004》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107567149A (zh) * 2017-10-09 2018-01-09 东莞市翔实信息科技有限公司 无人驾驶电光驱动恒流电路、集成电路与控制系统
WO2019072000A1 (zh) * 2017-10-09 2019-04-18 蔡祥云 无人驾驶光电软驱动恒流电路、集成电路与控制系统
CN109765958A (zh) * 2019-03-29 2019-05-17 西安中颖电子有限公司 一种基于双环负反馈的恒流源驱动电路
CN112825002A (zh) * 2019-11-21 2021-05-21 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 基准电流源电路
CN113805636A (zh) * 2020-06-16 2021-12-17 华润微集成电路(无锡)有限公司 一种基于外接电阻的电流调节电路
CN113282130A (zh) * 2021-06-08 2021-08-20 西安中颖电子有限公司 一种高精度led恒流驱动电路
WO2023041030A1 (zh) * 2021-09-16 2023-03-23 歌尔微电子股份有限公司 压阻式压力传感器的检测电路、检测方法和电子设备
CN115580348A (zh) * 2022-11-24 2023-01-06 厦门优迅高速芯片有限公司 光电流镜像监控电路

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104796127A (zh) 用于红外接近感测器的红外发光二极管驱动电路
JP5168910B2 (ja) 定電流回路及び定電流回路を使用した発光ダイオード駆動装置
US9223334B2 (en) Constant current circuit and light emitting diode driving device using the same
US9323264B2 (en) Voltage regulator apparatus with sensing modules and related operating method thereof
CN103135649B (zh) 恒压电路
CN104216455B (zh) 用于4g通信芯片的低功耗基准电压源电路
KR20110109952A (ko) 차동 증폭 회로
CN109917846A (zh) 稳压电路、半导体装置以及电源装置
CN103760944A (zh) 实现基极电流补偿的无运放内部电源结构
CN104156026A (zh) 一种无电阻全温补偿非带隙基准源
CN103440011B (zh) 具有压差补偿的线性恒流源电路
CN103529892A (zh) Ab类输出级偏置电路
CN104062997A (zh) 输出电压大摆幅的高精度高速度电流驱动电路
JP5504229B2 (ja) トランスインピーダンスアンプおよび受光回路
CN104244538A (zh) 智能功率控制电路
CN105676929B (zh) 一种防输出过冲ldo启动电路
KR101362474B1 (ko) Cmos 서브밴드갭 기준발생기
CN102395234B (zh) 一种低压高匹配度cmos恒定电流源电路
CN103729012A (zh) 一种耐高压电路及耐高压恒流源电路
CN114442716B (zh) 一种精确高速电压跟随电路及集成电路
KR20130024556A (ko) 전력 증폭 시스템
CN103365328B (zh) 电压缓冲器
CN203465628U (zh) 具有压差补偿的线性恒流源电路
CN109683655B (zh) 瞬态增强的ldo电路
JP7305934B2 (ja) 差動増幅回路を備える装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150722