CN109890101B - 一种线性恒流电路 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种线性恒流电路，包括：叠加电路、分压电路、反馈电路和恒流驱动电路；所述恒流驱动电路包括相连接的恒流驱动放大器和开关管，且所述开关管和LED负载连接；所述叠加电路，用于叠加所述输入信号和参考电压输出叠加电压；所述分压电路，用于将所述叠加电压分压后输出分压电压；所述恒流驱动放大器根据所述分压电压和所述反馈电路采集到的所述开关管的压降，调节输入到所述恒流驱动放大器和所述开关管的所述参考电压的大小，以调节所述开关管的功率，解决了现有LED恒流驱动电路的开关管容易被烧坏的技术问题。
Description
技术领域
本申请属于电路技术领域，尤其涉及一种线性恒流电路。
背景技术
LED是冷光源，工作电压，光效高，在照明方面得到的广泛的应用，然而，目前LED照明设备在普及应用方面有个重要关键问题，即控制电路部不稳定导致LED寿命大大降低，据统计目前LED白光照明灯具的失效故障，70％左右是电源问题，20％左右是线路和结构问题，10％左右是LED的本身质量问题，所以电源管理对于LED的质量稳定性有着举足轻重的作用。
根据LED的电学特性，现有技术中为了保持LED的电流稳定，大都采用由恒流驱动源和开关管构成的线性恒流电路对LED电路进行控制，但是该结构中当开关管上的电压过大时，开关管功率过大导致开关管被烧坏。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种线性恒流电路，解决了现有LED恒流驱动电路的开关管容易被烧坏的技术问题。
本申请第一方面提供了一种线性恒流电路，包括：叠加电路、分压电路、反馈电路和恒流驱动电路；
所述恒流驱动电路包括相连接的恒流驱动放大器和开关管，且所述开关管和LED负载连接；
所述叠加电路，用于叠加所述输入信号和参考电压输出叠加电压；
所述分压电路，用于将所述叠加电压分压后输出分压电压；
所述恒流驱动放大器根据所述分压电压和所述反馈电路采集到的所述开关管的压降，调节输入到所述恒流驱动放大器和所述开关管的所述参考电压的大小，以调节所述开关管的功率。
作为优选，所述开关管具体为：NMOS管；
所述NMOS管的栅极连接所述恒流驱动放大器的输出端，源极连接电阻R12后连接所述参考电压，漏极连接所述LED负载后连接电源VDD。
作为优选，所述反馈电路包括：电阻R11、电阻R10和电容C4；
所述电阻R10和所述电容C4串联后设置于所述恒流驱动放大器的反向输入端和所述NMOG管的栅极之间；
所述电阻R11一端连接所述恒流驱动放大器的反向输入端，另一端连接所述NMOS管的源极。
作为优选，所述叠加电路包括：第一运算放大器U1B、电阻R1、电阻R2、电阻R7、电阻R8；
所述电阻R1的第一端连接所述参考电压，第二端连接所述电阻R2的第一端；
所述第一运算放大器U1B的正向输入端连接所述电阻R2的第二端和所述输入信号的输入端，反向输入端连接电阻R8后接地；
所述电阻R7的第一端连接所述第一运算放大器的输出端，第二端连接所述第一运算放大器的反向输入端。
作为优选，所述分压电路包括：电阻R6、电位器VR1、电阻R3、电阻R9、和所述电阻R1；
所述电阻R6和所述电位器VR1并联，且所述电阻R6的第一端连接所述第一运算放大器的输出端，第二端连接所述电阻R9的第一端、所述电阻R3的第一端；
所述电阻R9的第二端连接所述恒流驱动放大器的正向输入端；
所述电阻R3的第二端连接所述电阻R1的第二端。
作为优选，所述线性恒流电路还包括隔离电路；
所述隔离电路包括：第二运算放大器U1A、电阻R4和电阻R5；
所述电阻R4的第一端连接所述输入信号，第二端连接所述第二运算放大器的正向输入端；
所述第二运算放大器U1A的输出端连接所述第二运算放大的反向输入端和所述电阻R5的第一端；
所述电阻R5的第二端连接所述第一运算放大器U1B的正向输入端。
作为优选，所述参考电压具体为调整电路的输出；
所述调整电路包括：动态反馈调节电路和DC-DC电源模块；
所述动态反馈调节电路的输入端连接所述NMOS管的漏极，用于根据输入的所述NMOS管的漏极的电压信号和所述参考电压输出调整信号至所述DC-DC电源模块，使得所述DC-DC电源模块根据所述调整信号输出所述参考电压。
作为优选，所述动态反馈调节电路包括：第三运算放大器U3A、第四运算放大器U4A、第五运算放大器U5A、第六运算放大器U6A；
所述第三运算放大器U3A的正向输入端接入所述NMOS管的漏极的电压信号PWM信号，反向输入端接入所述参考电压GD，输出端连接所述第四运算放大器U4A的正向输入端；
所述第四运算放大器U4A的输出端连接所述第四运算放大器U4A的反向输入端和所述第五运算放大器U5A的正向输入端，所述第五运算放大器U5A的输出端连接所述第六运算放大器U6A的反向输入端和所述运算放大器U5A的反向输入端，所述第六运算放大器U6A的输出端的输出信号为调整信号。
作为优选，所述DC-DC电源模块包括：DC-DC控制芯片、功率MOS管及功率电感；
所述功率MOS管包括：上MOS管和下MOS管；
所述上MOS管、所述下MOS管和所述功率电感均和所述DC-DC控制芯片连接。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请提供了一种线性恒流电路，包括：叠加电路、分压电路、反馈电路和恒流驱动电路；所述恒流驱动电路包括相连接的恒流驱动放大器和开关管，且所述开关管和LED负载连接；所述叠加电路，用于叠加所述输入信号和参考电压输出叠加电压；所述分压电路，用于将所述叠加电压分压后输出分压电压；所述恒流驱动放大器根据所述分压电压和所述反馈电路采集到的所述开关管的压降，调节输入到所述恒流驱动放大器和所述开关管的所述参考电压的大小，以调节所述开关管的功率。
本申请中提供的线性恒流电路，将输入信号和参考信号进行叠加、分压后输出至恒流驱动电路，使得恒流驱动电路驱动LED负载，并对恒流驱动电路进行监控，动态的调整输入到恒流驱动放大器和开关管的参考电压，使得开关管的压降维持在恒定值，从而确保开关管的功率恒定，解决了现有LED恒流驱动电路的开关管容易被烧坏的技术问题。
附图说明
图1为本申请实施例中一种线性恒流电路结构示意图；
图2为本申请实施例中一种线性恒流电路的电路连接图；
图3为本申请实施例中动态反馈调节电路的结构示意图；
图4为本申请实施例中DC-DC电源模块的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种线性恒流电路，解决了现有LED恒流驱动电路C的开关管容易被烧坏的技术问题。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，本申请实施例中一种线性恒流电路的结构示意图。
一种线性恒流电路包括：叠加电路A、分压电路B、反馈电路和恒流驱动电路C；恒流驱动电路C包括相连接的恒流驱动放大器和开关管，且开关管和LED负载连接；叠加电路A，用于叠加输入信号和参考电压输出叠加电压；分压电路B，用于将叠加电压分压后输出分压电压；恒流驱动放大器根据分压电压和反馈电路采集到的开关管的压降，调节输入到恒流驱动放大器和开关管的参考电压的大小，以调节开关管的功率。
本实施例中提供的线性恒流电路，将输入信号和参考信号进行叠加、分压后输出至恒流驱动电路C，使得恒流驱动电路C驱动LED负载，并对恒流驱动电路C进行监控，动态的调整输入到恒流驱动放大器和开关管的参考电压，使得开关管的压降维持在恒定值，从而确保开关管的功率恒定，解决了现有LED恒流驱动电路C的开关管容易被烧坏的技术问题。
以上为本申请实施例提供的一种线性恒流电路的第一实施例，以下为本申请实施例提供的一种线性恒流电路的第二实施例。
请参阅图1，本实施例中的线性恒流电路包括：叠加电路A、分压电路B、反馈电路和恒流驱动电路C；恒流驱动电路C包括相连接的恒流驱动放大器和开关管，且开关管和LED负载连接；叠加电路A，用于叠加输入信号和参考电压输出叠加电压；分压电路B，用于将叠加电压分压后输出分压电压；恒流驱动放大器根据分压电压和反馈电路采集到的开关管的压降，调节输入到恒流驱动放大器和开关管的参考电压的大小，以调节开关管的功率。
进一步地，本实施例中通过使用参考电压的方式可以实现大电流、宽范围下的线性恒流。
需要说明的是，如图2所示，恒流驱动放大器U2A的引脚8接15V的固定电源，引脚4连接参考电压，且恒流驱动放大器U2A的引脚8和引脚4之间连接有电容C3。
需要说明的是，开关管具体为：NMOS管；NMOS管的栅极连接恒流驱动放大器的输出端，源极连接电阻R12后连接参考电压，漏极连接LED负载后连接电源VDD。
进一步地，反馈电路包括：电阻R11、电阻R10和电容C4；电阻R10和电容C4串联后设置于恒流驱动放大器的反向输入端和NMOG管的栅极之间；电阻R11一端连接恒流驱动放大器的反向输入端，另一端连接NMOS管的源极。
需要说明的是，反馈电路反馈开关管的压降至恒流驱动放大器后，恒流驱动放大器根据分压电压和压降的大小，使得参考电压的大小发生改变，可以理解的是，当压降和分压电压的比值较小时，将参考电压的值调节为较大的值，当压降和分压电压的比较较大时，将参考电压的值调节为较小的值。
进一步地，如图2所示，叠加电路A包括：第一运算放大器U1B、电阻R1、电阻R2、电阻R7、电阻R8；电阻R1的第一端连接参考电压，第二端连接电阻R2的第一端；第一运算放大器U1B的正向输入端连接电阻R2的第二端和输入信号的输入端，反向输入端连接电阻R8后接地；电阻R7的第一端连接第一运算放大器的输出端，第二端连接第一运算放大器U1B的反向输入端。可以理解的是，如图4所示，电阻R1的两端并联一个滤波电容C1,第一运算放大器U1B的引脚8连接电容C2后接地，引脚4直接接地。
需要说明的是，叠加电路A中将参考电压和输入信号一起输入至第一运算放大器的正向输入端进行叠加和放大，并输出叠加电压。
进一步地，分压电路B包括：电阻R6、电位器VR1、电阻R3、电阻R9、和电阻R1；电阻R6和电位器VR1并联，且电阻R6的第一端连接第一运算放大器的输出端，第二端连接电阻R9的第一端、电阻R3的第一端；电阻R9的第二端连接恒流驱动放大器的正向输入端；电阻R3的第二端连接电阻R1的第二端。
需要说明的是，叠加电路A输出的叠加电压值并非恒流驱动放大器U2A的驱动电压，需要对叠加电压进行分压后将分压电压输出至恒流驱动放大器U2A。
进一步地，为了使得整个电路的输入信号稳定，还需要对输入信号进行隔离干扰，具体地如图2所示，线性恒流电路还包括隔离电路E；隔离电路E包括：第二运算放大器U1A、电阻R4和电阻R5；电阻R4的第一端连接输入信号，第二端连接第二运算放大器的正向输入端；第二运算放大器U1A的输出端连接第二运算放大的反向输入端和电阻R5的第一端；电阻R5的第二端连接第一运算放大器U1B的正向输入端。
进一步地，参考电压具体为调整电路的输出；调整电路包括：动态反馈调节电路和DC-DC电源模块；动态反馈调节电路的输入端连接NMOS管的漏极，用于根据输入的NMOS管的漏极的电压信号PWM信号和参考电压GD输出调整信号FB至DC-DC电源模块，使得DC-DC电源模块根据调整信号FB输出参考电压。
进一步地，如图3所示，动态反馈调节电路包括：第三运算放大器U3A、第四运算放大器U4A、第五运算放大器U5A、第六运算放大器U6A；第三运算放大器U3A的正向输入端接入NMOS管的漏极的电压信号PWM信号，反向输入端经电阻R13接入参考电压GD，输出端连接第四运算放大器U4A的正向输入端,同时输出端经电阻R14接入反向输入端；第四运算放大器U4A的输出端连接第四运算放大器U4A的反向输入端和第五运算放大器U5A的正向输入端，且第四运算放大器U4A的反向输入端还连接有电阻R15、电容C5和二极管D1，第五运算放大器U5A的输出端连接第六运算放大器U6A的反向输入端和第五运算放大器U5A的反向输入端；第六运算放大器U6A的输出端的输出信号为调整信号FB，其上连接有电阻R19、第六运算放大器U6A的反向输入端连接有电阻R16和C6，正向输入端连接有电阻R17、电阻R18和电容C7。
进一步地，如图4所示，DC-DC电源模块包括：DC-DC控制芯片、功率MOS管及功率电感，功率MOS管包括：上MOS管和下MOS管，上MOS管、下MOS管和功率电感均和DC-DC控制芯片连接。
本实施例中提供的线性恒流电路，将输入信号和参考信号进行叠加、分压后输出至恒流驱动电路C，使得恒流驱动电路C驱动LED负载，并对恒流驱动电路C进行监控，动态的调整输入到恒流驱动放大器和开关管的参考电压，使得开关管的压降维持在恒定值，从而确保开关管的功率恒定，解决了现有LED恒流驱动电路C的开关管容易被烧坏的技术问题。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种线性恒流电路，其特征在于，包括：叠加电路、分压电路、反馈电路和恒流驱动电路；
所述恒流驱动电路包括相连接的恒流驱动放大器和开关管，且所述开关管和LED负载连接；
所述叠加电路，用于叠加输入信号和参考电压输出叠加电压；
所述分压电路，用于将所述叠加电压分压后输出分压电压；
所述恒流驱动放大器根据所述分压电压和所述反馈电路采集到的所述开关管的压降，调节输入到所述恒流驱动放大器和所述开关管的所述参考电压的大小，以调节所述开关管的功率；
所述开关管具体为：NMOS管；
所述NMOS管的栅极连接所述恒流驱动放大器的输出端，源极连接电阻R12后连接所述参考电压，漏极连接所述LED负载后连接电源VDD；
所述参考电压具体为调整电路的输出；
所述调整电路包括：动态反馈调节电路和DC-DC电源模块；
所述动态反馈调节电路的输入端连接所述NMOS管的漏极，用于根据输入的所述NMOS管的漏极的电压信号和所述参考电压输出调整信号至所述DC-DC电源模块，使得所述DC-DC电源模块根据所述调整信号输出所述参考电压；
所述动态反馈调节电路包括：第三运算放大器U3A、第四运算放大器U4A、第五运算放大器U5A、第六运算放大器U6A；
所述第三运算放大器U3A的正向输入端接入所述NMOS管的漏极的电压信号PWM信号，反向输入端接入所述参考电压，输出端连接所述第四运算放大器U4A的正向输入端；
所述第四运算放大器U4A的输出端连接所述第四运算放大器U4A的反向输入端和所述第五运算放大器U5A的正向输入端；
所述第五运算放大器U5A的输出端连接所述第六运算放大器U6A的反向输入端和所述运算放大器U5A的反向输入端；
所述第六运算放大器U6A的输出端的输出信号为调整信号。
2.根据权利要求1所述的线性恒流电路，其特征在于，所述反馈电路包括：电阻R11、电阻R10和电容C4；
所述电阻R10和所述电容C4串联后设置于所述恒流驱动放大器的反向输入端和所述NMOS管的栅极之间；
所述电阻R11一端连接所述恒流驱动放大器的反向输入端，另一端连接所述NMOS管的源极。
3.根据权利要求1所述的线性恒流电路，其特征在于，所述叠加电路包括：第一运算放大器U1B、电阻R1、电阻R2、电阻R7、电阻R8；
所述电阻R1的第一端连接所述参考电压，第二端连接所述电阻R2的第一端；
所述第一运算放大器U1B的正向输入端连接所述电阻R2的第二端和所述输入信号的输入端，反向输入端连接电阻R8后接地；
所述电阻R7的第一端连接所述第一运算放大器的输出端，第二端连接所述第一运算放大器的反向输入端。
4.根据权利要求3所述的线性恒流电路，其特征在于，所述分压电路包括：电阻R6、电位器VR1、电阻R3、电阻R9、和所述电阻R1；
所述电阻R6和所述电位器VR1并联，且所述电阻R6的第一端连接所述第一运算放大器的输出端，第二端连接所述电阻R9的第一端、所述电阻R3的第一端；
所述电阻R9的第二端连接所述恒流驱动放大器的正向输入端；
所述电阻R3的第二端连接所述电阻R1的第二端。
5.根据权利要求3所述的线性恒流电路，其特征在于，所述线性恒流电路还包括隔离电路；
所述隔离电路包括：第二运算放大器U1A、电阻R4和电阻R5；
所述电阻R4的第一端连接所述输入信号，第二端连接所述第二运算放大器的正向输入端；
所述第二运算放大器U1A的输出端连接所述第二运算放大的反向输入端和所述电阻R5的第一端；
所述电阻R5的第二端连接所述第一运算放大器U1B的正向输入端。
6.根据权利要求1所述的线性恒流电路，其特征在于，所述DC-DC电源模块包括：DC-DC控制芯片、功率MOS管及功率电感；
所述功率MOS管包括：上MOS管和下MOS管；
所述上MOS管、所述下MOS管和所述功率电感均和所述DC-DC控制芯片连接。
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| CN109890101A CN109890101A (zh) | 2019-06-14 |
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