CN107659160A

CN107659160A - 一种dc‑dc恒流电路

Info

Publication number: CN107659160A
Application number: CN201711106591.0A
Authority: CN
Inventors: 蔡锐茂; 刘雄
Original assignee: Shenzhen Longyun Lighting Electric Appliances Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Longyun Lighting Electric Appliances Co Ltd
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2018-02-02
Anticipated expiration: 2037-11-10
Also published as: CN107659160B

Abstract

本发明公开了一种DC‑DC恒流电路，包括推挽模块、电源输出模块和反馈模块，输入的电压经推挽模块进行电压转换后分别输出第一电压和第二电压给电源输出模块和反馈模块，所述第一电压经所述电源输出模块进行隔离和滤波处理后给负载供电，反馈模块检测第二电压并反馈电压信号给推挽模块控制输出电压的稳定。本发明通过设置推挽模块进行电压转换，实现了宽电压输入，通过设置反馈模块分别进行电压反馈和电流反馈，在负载输出电压较小时利用反馈模块进行电压反馈，在负载输出电压较大时利用反馈模块进行电流反馈，从而控制输出电压的稳定，实现宽电压、宽电流输出，而且电源输出模块隔离电源的输入与输出，使得LED光源不易受输入电源的影响。

Description

一种DC-DC恒流电路

技术领域

本发明涉及电源驱动领域，特别涉及一种DC-DC恒流电路。

背景技术

实现宽输出电压、宽输出电流的DC-DC恒流电路通常是由Buck-Boost电路构成。采用专用的集成电路控制，实现输出电压可低于或高于输入电压的一种直流变换器，其主电路与Buck或Boost变换器所用的元器件相同，也有开关管、二极管、电感、和电容构成。Buck-Boost变换器原理图如下图1。由专用集成电路控制开关管的工作状态。这种电路具有以下不足：

1）控制芯片的输入电压范围不宽、且输入电压的最大值比较低，以60V、80V为主；

2）电磁兼容难通过，相应的EMC滤波成本高；

3）对于输入电压的波动适应能力差；

4）控制芯片的成本高；

5）输出的最大电流很受限，通常不大于1.5A且散热难处理，对控制芯片的焊接要求高；

6）电源的输入与输出不隔离，LED光源容易受输入电源的影响；

7）无法直接对输出进行短路，必须外加控制电路。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种DC-DC恒流电路，电路的可输入电压范围宽、输出电流和电压可调范围大，且具有良好的电磁兼容性能。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种DC-DC恒流电路，包括推挽模块、电源输出模块和反馈模块，输入的电压经推挽模块进行电压转换后分别输出第一电压和第二电压给电源输出模块和反馈模块，所述第一电压经所述电源输出模块进行隔离和滤波处理后给负载供电，反馈模块检测第二电压并反馈电压信号给推挽模块控制输出电压的稳定。

所述的DC-DC恒流电路中，所述推挽模块包括变压器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第一三极管、光敏三极管、第一MOS管、第二MOS管和控制芯片；

所述变压器的第1脚连接第六电容的一端和第二MOS管的漏极，所述变压器的第2脚连接第一三极管的集电极、第一电容的一端和输入电源的正极，所述变压器的第3脚连接第一MOS管的漏极、也通过第十一电阻连接第六电容的另一端，所述第二MOS管的源极连接第一MOS管的源极、控制芯片的第13脚、第五电阻的一端、第二电容的一端、第一电容的另一端、输入电源的负极、第二电阻的一端、第六电阻的一端、第七电阻的一端、第三电容的一端、第五电容的一端、第四电容的一端、控制芯片的第10脚和第一地，所述第二MOS管的栅极通过第九电阻连接控制芯片的第14脚，所述第一MOS管的栅极通过第十电阻连接控制芯片的第11脚，所述第一三极管的基极连接第四电阻的一端、控制芯片的第15脚、控制芯片的第13脚和第一电阻的一端，所述第一三极管的发射极连接第四电阻的另一端和第五电阻的另一端，所述第一电阻的另一端连接光敏三极管的集电极，所述光敏三极管的发射极连接第二电阻的另一端和控制芯片的第1脚，所述第二电容的另一端连接控制芯片的第16脚、也通过第三电阻连接第六电阻的另一端和控制芯片的第2脚，所述第七电阻的另一端连接控制芯片的第6脚，所述第三电容的另一端连接控制芯片的第5脚、也通过第八电阻连接控制芯片的第7脚，所述第五电容的另一端连接控制芯片的第8脚，所述第四电容的另一端连接控制芯片的第9脚，所述变压器的第4脚、第5脚和第6脚均连接所述电源输出模块，所述变压器的第7脚和第8脚连接所述反馈模块。

所述的DC-DC恒流电路中，所述反馈模块包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、发光二极管和运算放大芯片；

所述第一二极管的正极连接变压器的第7脚，所述第一二极管的负极连接第二三极管的集电极、第十八电阻的一端和第八电容的一端，所述第十八电阻的另一端连接第二三极管的基极和第二二极管的负极，所述第八电容的另一端连接变压器的第8脚、第十二电阻的一端、第二二极管的正极、第九电容的一端和电源输出模块，所述第二三极管的发射极连接第九电容的另一端、运算放大芯片的第8脚、第十三电阻的一端和第二十电阻的一端，所述第二十电阻的另一端连接发光二极管的正极，所述发光二极管的负极连接第四二极管的正极和第三二极管的正极，所述第三二极管的负极通过第十九电阻连接第七电容的一端和运算放大芯片的第1脚，所述第七电容的另一端通过第十七电阻连接运算放大芯片的第2脚、第十六电阻的一端和第十二电阻的另一端，所述第十六电阻的另一端连接电源输出模块，所述第四二极管的负极通过第二十一电阻连接运算放大芯片的第7脚和第十电容的一端，所述第十电容的另一端通过第二十二电阻连接运算放大芯片的第6脚和第二十三电阻的一端，所述第二十三电阻的另一端连接电源输出模块和负载的负输入端，所述运算放大芯片的第3脚连接第十三电阻的另一端和第十四电阻的一端，所述第十四电阻的另一端连接运算放大芯片的第5脚、也通过第十五电阻连接运算放大芯片的第4脚和第二地。

所述的DC-DC恒流电路中，所述电源输出模块包括第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第五二极管、第六二极管和第一电感；

所述第六二极管的正极连接变压器的第4脚和第十二电容的一端，所述第十二电容的另一端通过第二十四电阻连接第六二极管的负极、第一电感的一端、第二十六电阻的一端和第五二极管的负极，所述第二十六电阻的另一端通过第十一电容连接第五二极管的正极和变压器的第6脚，所述第一电感的另一端连接第十三电容的一端、第十六电阻的另一端和负载的正输入端，所述第十三电容的另一端连接第八电容的另一端、变压器的第5脚、第二十五电阻的一端和第三地，所述第二十五电阻的另一端连接负载的负输入端。

所述的DC-DC恒流电路中，所述控制芯片的型号为KA3525A。

所述的DC-DC恒流电路中，所述运算放大芯片的型号为TSM103W。

所述的DC-DC恒流电路中，所述第一三极管和第二三极管均为NPN型三极管。

所述的DC-DC恒流电路中，所述第一MOS管和第二MOS管均为N沟道MOS管。

相较于现有技术，本发明提供的DC-DC恒流电路，包括推挽模块、电源输出模块和反馈模块，输入的电压经推挽模块进行电压转换后分别输出第一电压和第二电压给电源输出模块和反馈模块，所述第一电压经所述电源输出模块进行隔离和滤波处理后给负载供电，反馈模块检测第二电压并反馈电压信号给推挽模块控制输出电压的稳定。本发明通过设置推挽模块进行电压转换，实现了宽电压输入，通过设置反馈模块分别进行电压反馈和电流反馈，在负载输出电压较小时利用反馈模块进行电压反馈，在负载输出电压较大时利用反馈模块进行电流反馈，从而控制输出电压的稳定，实现了宽电压、宽电流输出，而且电源输出模块对电源的输入与输出隔离，使得LED光源不容易受输入电源的影响。

附图说明

图1为现有的Buck-Boost变换器原理图。

图2为本发明提供的DC-DC电路的结构框图。

图3为本发明提供的DC-DC电路的原理图。

具体实施方式

本发明提供一种DC-DC恒流电路，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图2，本发明提供的一种DC-DC恒流电路，用于实现宽输出电压和宽输出电流，具体的，所述DC-DC恒流电路包括推挽模块100、电源输出模块200和反馈模块300，所述推挽模块100连接所述电源输出模块200和反馈模块300，所述电源输出模块200还连接所述反馈模块300。

具体来说，所述推挽模块100用于对输入的电压进行电压转换并输出第一电压和第二电压给电源输出模块200和反馈模块300，所述推挽模块100可以适应较宽的电压输入范围，可根据输入的实时电压对输入电压进行对应调整；所述电源转换模块200用于对推挽模块100输出的第一电压进行隔离和滤波处理，而且能较好的实现电磁兼容，降低输出滤波成本，而且避免LED光源受到输入电源的影响；所述反馈模块300用于检测第二电压并反馈电压信号给推挽模块100，具体用于进行电压反馈和电流反馈，从而实现恒压和恒流输出，保证输出电压的稳定，从而在输入的电压和电流在一个较宽的范围时，也能实现恒压和恒流输出，进一步实现了宽输出电压和宽输出电流。

具体实施时，输入的电压经推挽模块100进行电压转换后分别输出第一电压和第二电压给电源输出模块200和反馈模块300，所述第一电压经所述电源输出模块200进行隔离和滤波处理后给负载供电，反馈模块300检测第二电压并反馈电压信号给推挽模块100控制输出电压的稳定。

本发明相较于现有的设计，可以实现宽电压范围的输入，在电压较高或较低时，都能实现保证输出电压的稳定，对输入电压的波动适应能力强，所以在输入电压较大时能实现较高的稳定恒流和恒压输出，在输入电压较小时能实现较低的稳定恒流和恒压输出，从而实现了较宽范围的电压输出和电流输出，而且电源输出模块对输出电压进行隔离和滤波处理，电磁兼容好，滤波成本低，而且将输入和输出隔离，避免LED光源受到输入电源的影响。

请一并参阅图3，所述推挽模块100包括变压器T1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第一三极管S1、光敏三极管IC1B、第一MOS管V1、第二MOS管V2和控制芯片IC2；所述变压器T1的第1脚连接第六电容C6的一端和第二MOS管V2的漏极，所述变压器T1的第2脚连接第一三极管S1的集电极、第一电容C1的一端和输入电源的正极，所述变压器T1的第3脚连接第一MOS管V1的漏极、也通过第十一电阻R11连接第六电容C6的另一端，所述第二MOS管V2的源极连接第一MOS管V1的源极、控制芯片IC2的第13脚、第五电阻R5的一端、第二电容C2的一端、第一电容C1的另一端、输入电源的负极、第二电阻R2的一端、第六电阻R6的一端、第七电阻R7的一端、第三电容C3的一端、第五电容C5的一端、第四电容C4的一端、控制芯片IC2的第10脚和第一地，所述第二MOS管V1的栅极通过第九电阻R9连接控制芯片IC2的第14脚，所述第一MOS管V1的栅极通过第十电阻R10连接控制芯片IV1的第11脚，所述第一三极管S1的基极连接第四电阻R4的一端、控制芯片IC2的第15脚、控制芯片IC2的第13脚和第一电阻R1的一端，所述第一三极管S1的发射极连接第四电阻R4的另一端和第五电阻R5的另一端，所述第一电阻R1的另一端连接光敏三极管IC1B的集电极，所述光敏三极管IC1B的发射极连接第二电阻R2的另一端和控制芯片IC2的第1脚，所述第二电容C2的另一端连接控制芯片IC2的第16脚、也通过第三电阻R3连接第六电阻R6的另一端和控制芯片IC2的第2脚，所述第七电阻R7的另一端连接控制芯片IC2的第6脚，所述第三电容C3的另一端连接控制芯片IC2的第5脚、也通过第八电阻R8连接控制芯片IC2的第7脚，所述第五电容C5的另一端连接控制芯片IC2的第8脚，所述第四电容C4的另一端连接控制芯片IC2的第9脚，所述变压器T1的第4脚、第5脚和第6脚均连接所述电源输出模块200，所述变压器T1的第7脚和第8脚连接所述反馈模块300。

具体来说，所述推挽模块100作为主开关模块，主要功能是由辅助绕组（变压器T1的次级绕组）对后续电路供电、供电正常时，通过变压器T1的次级绕组的上端输出第一电压给电源输出模块200，为LED光源提供恒流驱动，变压器T1的次级绕组的下端输出第二电压给反馈模块300，其中，所述控制芯片IC1的型号为KA3525A，是一种推挽电路控制芯片，用于开关电源脉宽调制，开关频率可达200kHz，适合驱动N沟道MOS功率管，开关电源脉宽调制器(PWM)，双端输出中速型，工作电压范围6-40V，内基准电压为5V，内驱动管最大输出电流100MA，所以即使输入的电压范围较大，本发明提供的推挽电路控制芯片也可以对输入的电源进行脉宽调制，从而实现了宽电压输入，当然在其它的实施例中，所述控制芯片还可采用其它可实现本发明功能的控制芯片，本发明对此不做限定，优选的，所述第一三极管S1为NPN型三极管，所述第一MOS管V1和第二MOS管V2均为N沟道MOS管。

请继续参阅图2和图3，所述反馈模块300包括第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、发光二极管IC1A和运算放大芯片IC3；所述第一二极管D2的正极连接变压器T1的第7脚，所述第一二极管D2的负极连接第二三极管S2的集电极、第十八电阻R18的一端和第八电容C8的一端，所述第十八电阻R18的另一端连接第二三极管S3的基极和第二二极管D2的负极，所述第八电容C8的另一端连接变压器T1的第8脚、第十二电阻R12的一端、第二二极管D2的正极、第九电容C9的一端和电源输出模块200，所述第二三极管S2的发射极连接第九电容C9的另一端、运算放大芯片IC3的第8脚、第十三电阻R13的一端和第二十电阻R20的一端，所述第二十电阻R20的另一端连接发光二极管IC1A的正极，所述发光二极管IC1A的负极连接第四二极管D4的正极和第三二极管D3的正极，所述第三二极管D3的负极通过第十九电阻R19连接第七电容C7的一端和运算放大芯片IC3的第1脚，所述第七电容C7的另一端通过第十七电阻R17连接运算放大芯片IC3的第2脚、第十六电阻R16的一端和第十二电阻R12的另一端，所述第十六电阻R16的另一端连接电源输出模块200，所述第四二极管D4的负极通过第二十一电阻R21连接运算放大芯片IC3的第7脚和第十电容C10的一端，所述第十电容C10的另一端通过第二十二电阻R22连接运算放大芯片IC3的第6脚和第二十三电阻R23的一端，所述第二十三电阻R23的另一端连接电源输出模块200和负载的负输入端，所述运算放大芯片IC3的第3脚连接第十三电阻R13的另一端和第十四电阻R14的一端，所述第十四电阻R14的另一端连接运算放大芯片IC3的第5脚、也通过第十五电阻R15连接运算放大芯片IC3的第4脚和第二地。

具体来说，所述运算放大芯片IC3的第5脚为电源脚，运算放大芯片IC3的第4脚为接地脚，运算放大芯片IC3的第1脚、第2脚和第3脚组成一个独立的第一运算放大器（以下记作AP1），运算放大芯片的第6脚、第7脚和第8脚组成另一个独立的第二运算放大器（以下记作AP2），所述反馈模块300由电压反馈单元和电流反馈单元构成，所述发光二极管IC1A和光敏三极管IC1B组成光耦（以下记作IC1），通过流经发光二极管IC1A的电流使光敏三极管IC1B打开，从而实现将电压信号反馈至推挽模块100，所述电压反馈单元由第十二电阻R12、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第七电容C7、第十九电阻R19、第三二极管D3（并结合第二二极管D2）、发光二极管IC1A、运算放大芯片IC3的第1脚、第2脚和第3脚（即第一运算放大器AP1）构成，所述第十六电阻R16为采样电阻，用于对输出电压进行采样，通过第一运算放大器与光耦IC1反馈至控制芯片IC2，实现输出稳压，构成稳压电源电路；所述电流反馈单元由第二十电阻R20、发光二极管IC2A、第四二极管D4（并结合第十八电阻R18）、第二十一电阻R21、第十电容C10、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、运算放大芯片IC3的第6脚、第7脚和第8脚（即第二运算放大器AP2）构成，所述第二十电阻R20为采样电阻，用于对输出电流进行采样，通过第二运算放大器与光耦IC1反馈至控制芯片IC2，当负载电流小于第二十电阻R20的所设定的电流值时，电路工作在恒压输出状态，也就是恒压源；反之，如果负载所带出的电流值大于第二十电阻R20所设定的电流值时，电路工作在第二十电阻R20所设定的电流值的输出状态，也就是恒流源，从而实现不管在输出电流的大小是否大于第二十电阻R20的设定值，都能实现电路的稳定输出，保证输出电流和输出电压的可调范围大，实现了宽输出电压和宽输出电流。优选的，所述运算放大芯片IC3的型号为TSM103W，是一种集成运算放大芯片，具有两个运算放大电路，当然在其他的实施例中，所述运算放大芯片IC3还可采用其它型号的运算放大芯片，本发明对此不作限定。所述反馈模块300中的其它电路元件用于起优化作用，使反馈环路更加稳定，从而进一步保证电路的稳定输出。

请继续参阅图2和图3，所述电源输出模块200包括第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第五二极管D5、第六二极管D6和第一电感L1；所述第六二极管D6的正极连接变压器T1的第4脚和第十二电容C12的一端，所述第十二电容C12的另一端通过第二十四电阻R24连接第六二极管D6的负极、第一电感L1的一端、第二十六电阻R23的一端和第五二极管D5的负极，所述第二十六电阻R23的另一端通过第十一电容C11连接第五二极管D5的正极和变压器T1的第6脚，所述第一电感L1的另一端连接第十三电容C13的一端、第十六电阻R16的另一端和负载的正输入端，所述第十三电容C13的另一端连接第八电容C8的另一端、变压器T1的第5脚、第二十五电阻R25的一端和第三地，所述第二十五电阻R25的另一端连接负载的负输入端。

具体来说，所述第一电压经过第十电容C10和第十一电容C11进行滤波，经过第二十六电阻R23和第二十四电阻R24进行限流，经过第五二极管D5和第六二极管D6进行隔离，然后再通过第一电感L1、第十二电容C12进行整流，通过第二十五电阻R25进行限流后输出，实现了电源的输入和输出的隔离，使得LED光源不易受输入电源的影响，而且还可直接通过变压器的第5脚进行短路输出，无需外加控制电路。

综上所述，本发明提供的DC-DC恒流电路，包括推挽模块、电源输出模块和反馈模块，输入的电压经推挽模块进行电压转换后分别输出第一电压和第二电压给电源输出模块和反馈模块，所述第一电压经所述电源输出模块进行隔离和滤波处理后给负载供电，反馈模块检测第二电压并反馈电压信号给推挽模块控制输出电压的稳定。本发明通过设置推挽模块进行电压转换，实现了宽电压输入，通过设置反馈模块分别进行电压反馈和电流反馈，在负载输出电压较小时利用反馈模块进行电压反馈，在负载输出电压较大时利用反馈模块进行电流反馈，从而控制输出电压的稳定，实现宽电压、宽电流输出，而且电源输出模块隔离电源的输入与输出，使得LED光源不易受输入电源的影响。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种DC-DC恒流电路，其特征在于，包括推挽模块、电源输出模块和反馈模块，输入的电压经推挽模块进行电压转换后分别输出第一电压和第二电压给电源输出模块和反馈模块，所述第一电压经所述电源输出模块进行隔离和滤波处理后给负载供电，反馈模块检测第二电压并反馈电压信号给推挽模块控制输出电压的稳定。

2.根据权利要求1所述的DC-DC恒流电路，其特征在于，所述推挽模块包括变压器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第一三极管、光敏三极管、第一MOS管、第二MOS管和控制芯片；

3.根据权利要求2所述的DC-DC恒流电路，其特征在于，所述反馈模块包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、发光二极管和运算放大芯片；

4.根据权利要求3所述的DC-DC恒流电路，其特征在于，所述电源输出模块包括第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第五二极管、第六二极管和第一电感；

5.根据权利要求4所述的DC-DC恒流电路，其特征在于，所述控制芯片的型号为KA3525A。

6.根据权利要求5所述的DC-DC恒流电路，其特征在于，所述运算放大芯片的型号为TSM103W。

7.根据权利要求6所述的DC-DC恒流电路，其特征在于，所述第一三极管和第二三极管均为NPN型三极管。

8.根据权利要求7所述的DC-DC恒流电路，其特征在于，所述第一MOS管和第二MOS管均为N沟道MOS管。