CN106793322B - Led驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种LED驱动电路,包括开关电源电路及反馈控制电路,开关电源电路可根据反馈控制电路提供的反馈信号控制流经LED的电流恒定,其中,反馈控制电路包括:第一反馈单元,用于采集开关电源电路输出的动态电压,并向开关电源电路提供与动态电压对应的第一反馈信号;第二反馈单元,用于采集开关电源电路的输出电流,并向开关电源电路提供与输出电流对应的第二反馈信号。本发明技术方案能够改善LED驱动电路的输出性能。

Description

LED驱动电路
技术领域
本发明涉及LED驱动技术领域,特别涉及一种LED驱动电路。
背景技术
LED的驱动分为交流驱动和直流驱动。交流驱动是指交流电整流滤波后经过AC-DC变换直接给灯条供电,直流驱动是交流电整流滤波后经过AC-DC变换给灯条供电。由于交流驱动方式比直流驱动方式少一级变换,效率要高一些,成本会低一些。现有的交流驱动又分为恒流驱动和恒功率驱动,恒流驱动实现方便,也符合LED灯恒流驱动的要求,使用得更多一些。
图1是一种恒流驱动常用的电路,开关电源电路输出一路高压,通过灯条和调光电子开关相连,调光电子开关的另一端通过一个电流取样电阻和地相连,比较放大器的同相端接一个基准电压,反相端通过一个电阻接到电流取样电阻的一端,在它的输出接有PID校正网络到反相端,输出也接开关电源电路反馈输入端。电流取样电阻上灯条电流形成的电压和基准比较,误差电压经过放大和校正后去控制开关电源电路的输出电压,从而保证灯条的恒流驱动。
现有方案的问题是,当调光电子开关做数字调光用时,在调光电子开关由断开到开启的过程中,由于电流没有达到基准值,反馈控制会出现超调,形成过冲和震荡,且在调光电子开关的占空比较小时,现有方案的问题将表现得尤为明显。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种反馈控制模块,旨在改善LED驱动电路的输出性能。
为实现上述目的,本发明提出的LED驱动电路,包括调光电子开关、开关电源电路及反馈控制电路,所述开关电源电路可根据所述反馈控制电路提供的反馈信号控制流经LED的电流恒定,其中,所述反馈控制电路包括第一反馈单元和第二反馈单元,所述开关电源电路的电压输出端通过灯条与所述调光电子开关的输入端连接,所述开关电源电路的电压输出端还与所述第一反馈单元的信号输入端连接,所述调光电子开关的输出端与所述第二反馈单元的信号输入端连接,所述第一反馈单元的信号输出端与所述开关电源电路的信号端连接,所述第二反馈单元的信号输出端与所述开关电源电路的信号端连接;所述第一反馈单元,用于采集所述开关电源电路输出的动态电压,并向所述开关电源电路提供与所述动态电压对应的第一反馈信号;所述第二反馈单元,用于采集所述开关电源电路的输出电流,并向所述开关电源电路提供与所述输出电流对应的第二反馈信号。
优选地,所述第一反馈单元包括第一电容、第一电阻、第二电阻及第一比较放大器;所述第一电容,用于隔离所述开关电源电路输出的静态电压;所述第一电阻及所述第二电阻,用于采集所述开关电源电路输出的动态电压;所述第一比较放大器,用于将采集的所述动态电压与第一预设电压进行比较放大处理,并输出所述第一反馈信号。
优选地,所述第一反馈单元还包括第三电阻;所述第一电阻的第一端与所述开关电源电路的电压输出端连接,所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第二端连接,所述第二电容的第一端、所述第二电阻的第一端及所述第三电阻的第二端互连,所述第三电阻的第一端与所述第一比较放大器的反相输入端连接,所述第二电阻的第二端及所述第一比较放大器的同相输入端均接地,所述第一比较放大器的输出端用于输出所述第一反馈信号。
优选地,所述第一反馈单元还包括第一PID校正子单元,所述第一PID校正子单元的第一端与所述第一比较放大器的输出端连接,所述第一PID校正子单元的第二端与所述第一比较放大器的反相输入端连接。
优选地,所述第一反馈单元还用于采集所述开关电源电路输出的静态电压,并在所述静态电压高于预设的阈值电压时,向所述开关电源电路提供对应的第三反馈信号。
优选地,所述第一反馈单元包括第二电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二比较放大器、第一电子开关、第一二极管及第一反相器;所述第五电阻、所述第六电阻及所述第七电阻,用于采集所述开关电源电路输出的静态电压;所述第二电容,用于隔离所述开关电源电路输出的静态电压;所述第四电阻、所述第六电阻及所述第七电阻,用于采集所述开关电源电路输出的动态电压;所述第二比较放大器,用于将采集的所述动态电压与第二预设电压进行比较放大处理,并输出所述第一反馈信号,或者,用于将采集的所述静态电压与所述第二预设电压进行比较放大处理,并输出对应的第三反馈信号;所述第一电子开关及所述第一二极管,用于为所述第二电容提供放电回路;所述反相器,用于输出与调光信号反相的控制信号,以控制电子开关的导通或者截止。
优选地,所述第四电阻的第一端及所述第五电阻的第一端均与所述开关电源电路的电压输出端连接,所述第四电阻的第二端、所述第二电容的第一端及所述电子开关的输入端互连,所述电子开关的输出端接地,所述电子开关的受控端与所述反相器的输出端连接,所述反相器的输入端用于输入数字调光信号;所述第五电阻的第二端、所述第二电容的第二端、所述第一二极管的阴极、所述第六电阻的第一端及所述第七电阻的第二端互连,所述第一二极管的阳极及所述第六电阻的第二端均接地,所述第七电阻的第一端与所述第二比较放大器的反相输入端连接,所述第二比较放大器的输出端连接第一参考电压源,所述第二比较放大器的输出端用于输出所述第一反馈信号或者所述第三反馈信号。
优选地,所述第一反馈单元还包括第二PID校正子单元,所述第二PID校正子单元的第一端与所述第二比较放大器的输出端连接,所述第二PID校正子单元的第二端与所述第二比较放大器的反相输入端连接。
优选地,所述第二反馈单元包括第八电阻、第九电阻、第三比较放大器及第三PID校正子单元,所述第八电阻的第一端及所述第九电阻的第二端均与所述开关电源电路的电流输出端连接,所述第八电阻的第二端接地,所述第九电阻的第一端、所述第三比较放大器的反相输入端及所述第三PID校正子单元的第二端连接,所述第三比较放大器的同相输入端与第二参考电压源连接,所述第三比较放大器的输出端与所述第三PID校正子单元的第一端连接。
本发明技术方案通过采用将反馈控制电路分成第一反馈单元及第二反馈单元,以形成双环反馈控制。其中,第一反馈单元用于采集开关电源电路输出的动态电压,并向开关电源电路提供与动态电压对应的第一反馈信号;第二反馈单元用于采集开关电源电路的输出电流,并向开关电源电路提供与输出电流对应的第二反馈信号。如此,既可以保证开关电源电路的输出电流恒定,又可以避免在调光电子开关由断开到开启的过程中LED驱动电路出现反馈控制超调的情况,从而使得本LED驱动电路的输出更符合LED的驱动需求。因此,相对于现有技术,本发明技术方案改善了LED驱动电路的输出性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为现有技术中LED驱动电路的电路结构示意图;
图2为本发明LED驱动电路第一实施例的电路结构示意图;
图3为本发明LED驱动电路第二实施例的电路结构示意图。
附图标号说明:
标号 名称 标号 名称 标号 名称
100 开关电源电路 R1 第一电阻 U1 第一比较放大器
200 反馈控制电路 R2 第二电阻 U2 第二比较放大器
210 第一反馈单元 R3 第三电阻 U3 第三比较放大器
220 第二反馈单元 R4 第四电阻 U4 反相器
211 第一PID校正子单元 R5 第五电阻 K0 调光电子开关
212 第二PID校正子单元 R6 第六电阻 K1 第一电子开关
221 第三PID校正子单元 R7 第七电阻 C1 第一电容
VREF1 第一参考电压源 R8 第八电阻 C2 第二电容
VREF2 第二参考电压源 R9 第九电阻 D1 第一二极管
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明,若本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……),则仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种LED驱动电路,包括开关电源电路100及反馈控制电路200,反馈控制电路200又包括第一反馈单元210及第二反馈单元220。
在LED驱动电路驱动LED工作的过程中:第一反馈单元210可以采集开关电源电路100输出的动态电压,并向开关电源电路100提供与采集的动态电压对应的第一反馈信号,从而使得在调光开关K0由断开到开启的过程中,LED驱动电路不会出现反馈控制超调的情况。第二反馈单元220可以采集开关电源电路100的输出电流,并向开关电源电路100提供与采集的输出电流对应的第二反馈信号,从而使得流经LED的电流恒定。如此,本发明技术方案就可以达到改善LED驱动电路输出性能的目的。
具体地,请参阅以下两实施例:
第一实施例:
本实施例中,第一反馈单元210包括第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及第一比较放大器U1,第一电阻R1的第一端与开关电源电路100的电压输出端连接,第一电阻R1的第二端与第一电容C1的第二端连接,第二电容C2的第一端、第二电阻R2的第一端及第三电阻R3的第二端互连,第三电阻R3的第一端与第一比较放大器U1的反相输入端连接,第二电阻R2的第二端及第一比较放大器U1的同相输入端均接地,第一比较放大器U1的输出端用于输出第一反馈信号。
在此,第一电容C1用于隔离开关电源电路100输出的静态电压;第一电阻R1及第二电阻R2用于采集开关电源电路100输出的动态电压;第一比较放大器U1用于将采集的动态电压与第一预设电压进行比较放大处理,并输出第一反馈信号。其中,第一预设电压可选为零伏。
需要说明的是,本实施例中,为了增强第一比较放大器U1输出的第一反馈信号的可靠性,还在第一反馈单元210中增设了第一PID校正子单元211。具体地,第一PID校正子单元211的第一端与第一比较放大器U1的输出端连接,第一PID校正子单元211的第二端与第一比较放大器U1的反相输入端连接。
第二反馈单元220包括第八电阻R8、第九电阻R9、第三比较放大器U3及第三PID校正子单元221,第八电阻R8的第一端及第九电阻R9的第二端均与调光电子开关K0的输出端连接,第八电阻R8的第二端接地,第九电阻R9的第一端、第三比较放大器U3的反相输入端及第三PID校正子单元221的第二端连接,第三比较放大器U3的同相输入端与第二参考电压源VREF2连接,第三比较放大器U3的输出端与第三PID校正子单元221的第一端连接。
以下,结合图2,说明本实施例中LED驱动电路的工作原理:
在调光电子开关K0处于截止状态时,开关电源电路100的输出通路被截断。
在调光电子开关K0处于导通状态时,开关电源电路100的输出电流依次经灯条LB的正极、调光电子开关K0及第八电阻R8到地。在此过程中;若开关电源电路100的输出电流增大,则落在第八电阻R8第一端的电压升高,落在第三比较放大器U3的反相输入端的电压高于落在第三比较放大器U3的同相输入端的电压,第三比较放大器U3输出负的第二反馈信号至开关电源电路100,以使开关电源电路100减小其输出电压,进而维持输出电流的恒定。若开关电源电路100的输出电流减小,则落在第八电阻R8第一端的电压降低,落在第三比较放大器U3的反相输入端的电压低于落在第三比较放大器U3的同相输入端的电压,第三比较放大器U3输出正的第二反馈信号至开关电源电路100,以使开关电源电路100增大其输出电压,进而维持输出电流的恒定。
在调光电子开关K0由截止状态切换到导通状态的过程中,开关电源电路100的输出电压升高,落在第二电阻R2的第一端的电压也升高,落在第一比较放大器U1的反相输入端的电压大于落在第一比较放大器U1的同相输入端的电压,第一比较放大器U1输出负的第一反馈信号至开关电源电路100,以减缓开关电源电路100输出电压的上升速度。
可以理解的是,不论调光电子开关K0处于开启状态还是截止状态,开关电源电路100的输出电压的变化范围都比较小。换言之,在调光电子开关K0处于开启状态或者截止状态时,开关电源电路100的输出电压是静态的,是与直流电压相类似的。对应的,在调光电子开关K0由截止状态切换到导通状态的过程中,开关电源电路100的输出电压的变化范围比较大。换言之,在调光电子开关K0由截止状态切换到导通状态的过程中,开关电源电路100的输出电压是动态的,是与交流电压相类似的。
由于第一反馈单元210包括第一电容C1,而该第一电容C1具有隔静态电压、通动态电压的功能。因此,在调光电子开关K0处于导通状态或者处于截止状态时,第一反馈单元210不动作;在调光电子开关K0由截止状态切换到导通状态的过程中,第一反馈单元210动作。
第二实施例:
本实施例中,第一反馈单元210还用于采集开关电源电路100输出的静态电压,并在该静态电压高于预设的阈值电压时,向开关电源电路100提供对应的第三反馈信号。
对应的第一反馈单元210包括第二电容C2、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二比较放大器U2、第一电子开关K1、第一二极管D1及反相器U4,第四电阻R4的第一端及第五电阻R5的第一端均与开关电源电路100的电压输出端连接,第四电阻R4的第二端、第一电子开关K1的输入端及第二电容C2的第一端互连,第一电子开关K1的输出端及第一二极管D1的阳极均接地,第一电子开关K1的受控端与反相器U4的输出端连接,反相器U4的输入端用于输入调光信号DIM,第五电阻R5的第二端、第二电容C2的第二端、第一二极管D1的阴极、第六电阻R6的第一端及第七电阻R7的第二端互连,第六电阻R6的第二端接地,第七电阻R7的第一端与第二比较放大器U2的反相输入端连接,第二比较放大器U2的同相输入端连接第一参考电压源VREF1,第二比较放大器U2的输出端用于输出第一反馈信号或者第三反馈信号。
在此,第五电阻R5、第六电阻R6及第七电阻R7用于采集开关电源电路100输出的静态电压;第二电容C2用于隔离开关电源电路100输出的静态电压;第四电阻R4、第六电阻R6及第七电阻R7用于采集开关电源电路100输出的动态电压;第二比较放大器U2用于将采集的动态电压与第二预设电压进行比较放大处理,并输出第一反馈信号,或者,用于将采集的静态电压与第二预设电压进行比较放大处理,并输出第三反馈信号。其中,第二预设电压可选为第一参考电压源VREF1的输出电压;第一电子开关K1及第一二极管D1用于为第二电容C2提供放电回路;反相器U4用于根据调光信号DIM控制第一电子开关导通K1或者截止。
值得一提的是,本实施例中,为了增强第二比较放大器U2输出的第一反馈信号或者第三反馈信号的可靠性,还在第一反馈单元210中增设了第二PID校正子单元212,具体地,第二PID校正子单元212的第一端与第二比较放大器U2的输出端连接,第二PID校正子单元212的第二端与第二比较放大器U2的反相输入端连接。
第二反馈单元220包括第八电阻R8、第九电阻R9、第三比较放大器U3及第三PID校正子单元221,第八电阻R8的第一端及第九电阻R9的第二端均与调光电子开关K0的输出端连接,第八电阻R8的第二端接地,第九电阻R9的第一端、第三比较放大器U3的反相输入端及第三PID校正子单元221的第二端连接,第三比较放大器U3的同相输入端与第二参考电压源VREF2连接,第三比较放大器U3的输出端与第三PID校正子单元221的第一端连接。
以下,结合图3,说明本实施例中LED驱动电路的工作原理:
在调光电子开关K0处于截止状态时,开关电源电路100的输出通路被截断。
在调光电子开关K0处于导通状态时,开关电源电路100的输出电流依次经灯条LB的正极、调光电子开关K0及第八电阻R8到地。
在此过程中;若开关电源电路100的输出电流增大,则落在第八电阻R8第一端的电压升高,落在第三比较放大器U3的反相输入端的电压高于落在第三比较放大器U3的同相输入端的电压,第三比较放大器U3输出负的第二反馈信号至开关电源电路100,以使开关电源电路100减小其输出电压,进而维持输出电流的恒定。若开关电源电路100的输出电流减小,则落在第八电阻R8第一端的电压降低,落在第三比较放大器U3的反相输入端的电压低于落在第三比较放大器U3的同相输入端的电压,第三比较放大器U3输出正的第二反馈信号至开关电源电路100,以使开关电源电路100增大其输出电压,进而维持输出电流的恒定。
特殊情况下,若开关电源电路100的输出电压高于预设的阈值电压,则落在第六电阻R6的第一端的电压升高,落在第二比较放大器U2的反相输入端的电压高于落在第二比较放大器U2的同相输入端的电压,第二比较放大器U2输出负的第三反馈信号,以使开关电源电路100开启过压保护。
在调光电子开关K0由截止状态切换到导通状态的过程中,开关电源电路100的输出电压升高,落在第六电阻R6的第一端的电压也升高,落在第二比较放大器U2的反相输入端的电压高于落在第二比较放大器U2的同相输入端的电压,第二比较放大器U2输出负的第一反馈信号至开关电源电路100,以减缓开关电源电路100输出电压的上升速度。
本实施例与上述第一实施例不同的是,在调光电子开关K0处于导通状态时,第一电子开关K1处于截止状态,第二电容C2充电;在调光电子开关K0处于截止状态时,第一电子开关K1处于导通状态,第二电容C2通过第一电子开关K1及第一二极管D1放电。如此,在调光电子开关K0下一次由截止状态切换到导通状态的过程中,也即第一反馈单元210下一次采集开关电源电路100输出的动态电压时,第二电容C2中储存的电能已经放完,可以起到软启动的作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种LED驱动电路,包括调光电子开关、开关电源电路及反馈控制电路,所述开关电源电路可根据所述反馈控制电路提供的反馈信号控制流经LED的电流恒定,其特征在于,所述反馈控制电路包括第一反馈单元和第二反馈单元,所述开关电源电路的电压输出端通过灯条与所述调光电子开关的输入端连接,所述开关电源电路的电压输出端还与所述第一反馈单元的信号输入端连接,所述调光电子开关的输出端与所述第二反馈单元的信号输入端连接,所述第一反馈单元的信号输出端与所述开关电源电路的信号端连接,所述第二反馈单元的信号输出端与所述开关电源电路的信号端连接;
所述第一反馈单元,在调光电子开关处于导通状态或者处于截止状态时,所述第一反馈单元不动作;在所述调光电子开关由截止状态切换到导通状态的过程中,第一反馈单元动作,以采集所述开关电源电路输出的动态电压,并向所述开关电源电路提供与所述动态电压对应的第一反馈信号;
所述第二反馈单元,用于采集所述开关电源电路的输出电流,并向所述开关电源电路提供与所述输出电流对应的第二反馈信号。
2.如权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述第一反馈单元包括第一电容、第一电阻、第二电阻及第一比较放大器;
所述第一电容,用于隔离所述开关电源电路输出的静态电压;
所述第一电阻及所述第二电阻,用于采集所述开关电源电路输出的动态电压;
所述第一比较放大器,用于将采集的所述动态电压与第一预设电压进行比较放大处理,并输出所述第一反馈信号。
3.如权利要求2所述的LED驱动电路,其特征在于,所述第一反馈单元还包括第三电阻;
所述第一电阻的第一端与所述开关电源电路的电压输出端连接,所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第二端连接,所述第二电容的第一端、所述第二电阻的第一端及所述第三电阻的第二端互连,所述第三电阻的第一端与所述第一比较放大器的反相输入端连接,所述第二电阻的第二端及所述第一比较放大器的同相输入端均接地,所述第一比较放大器的输出端用于输出所述第一反馈信号。
4.如权利要求3所述的LED驱动电路,其特征在于,所述第一反馈单元还包括第一PID校正子单元,所述第一PID校正子单元的第一端与所述第一比较放大器的输出端连接,所述第一PID校正子单元的第二端与所述第一比较放大器的反相输入端连接。
5.如权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述第一反馈单元还用于采集所述开关电源电路输出的静态电压,并在所述静态电压高于预设的阈值电压时,向所述开关电源电路提供对应的第三反馈信号。
6.如权利要求5所述的LED驱动电路,其特征在于,所述第一反馈单元包括第二电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二比较放大器、第一电子开关、第一二极管及第一反相器;
所述第五电阻、所述第六电阻及所述第七电阻,用于采集所述开关电源电路输出的静态电压;
所述第二电容,用于隔离所述开关电源电路输出的静态电压;
所述第四电阻、所述第六电阻及所述第七电阻,用于采集所述开关电源电路输出的动态电压;
所述第二比较放大器,用于将采集的所述动态电压与第二预设电压进行比较放大处理,并输出所述第一反馈信号,或者,用于将采集的所述静态电压与所述第二预设电压进行比较放大处理,并输出对应的第三反馈信号;
所述第一电子开关及所述第一二极管,用于为所述第二电容提供放电回路;
所述反相器,用于输出与调光信号反相的控制信号,以控制电子开关的导通或者截止。
7.如权利要求6所述的LED驱动电路,其特征在于,所述第四电阻的第一端及所述第五电阻的第一端均与所述开关电源电路的电压输出端连接,所述第四电阻的第二端、所述第二电容的第一端及所述电子开关的输入端互连,所述电子开关的输出端接地,所述电子开关的受控端与所述反相器的输出端连接,所述反相器的输入端用于输入数字调光信号;所述第五电阻的第二端、所述第二电容的第二端、所述第一二极管的阴极、所述第六电阻的第一端及所述第七电阻的第二端互连,所述第一二极管的阳极及所述第六电阻的第二端均接地,所述第七电阻的第一端与所述第二比较放大器的反相输入端连接,所述第二比较放大器的输出端连接第一参考电压源,所述第二比较放大器的输出端用于输出所述第一反馈信号或者所述第三反馈信号。
8.如权利要求7所述的LED驱动电路,其特征在于,所述第一反馈单元还包括第二PID校正子单元,所述第二PID校正子单元的第一端与所述第二比较放大器的输出端连接,所述第二PID校正子单元的第二端与所述第二比较放大器的反相输入端连接。
9.如权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述第二反馈单元包括第八电阻、第九电阻、第三比较放大器及第三PID校正子单元,所述第八电阻的第一端及所述第九电阻的第二端均与所述开关电源电路的电流输出端连接,所述第八电阻的第二端接地,所述第九电阻的第一端、所述第三比较放大器的反相输入端及所述第三PID校正子单元的第二端连接,所述第三比较放大器的同相输入端与第二参考电压源连接,所述第三比较放大器的输出端与所述第三PID校正子单元的第一端连接。
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