CN110320964B - 一种线性恒流驱动模块电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种线性恒流驱动模块电路,包括误差放大器、采样电压电路和低压倍数放大器电路,误差放大器输出端与采样电压电路相连,采样电压电路与低压倍数放大器电路输入端相连,低压倍数放大器电路输出与误差放大器反相端相连,低压倍数放大器输入端与采样电压电路的采样电阻相连将反馈电压输出Vf,接入到误差放大器。本发明降低了采样电阻,达到提升效率的方法,采样电阻阻值降低,消耗的功率也变小,整体转换功率就增加了,解决了现有技术的线性恒流模块电路由于采样电阻在大电流情况下转换效率低的技术问题。

Description

一种线性恒流驱动模块电路
技术领域
本发明涉及一种线性恒流驱动模块电路,属于集成电源技术领域。
背景技术
随着科学的进步和电子商务的发展,人们对消费类和便捷式应用的电源管理芯片的要求也越来越高。便捷式电子产品在日常生活中扮演着至关重要的角色,不管是平板、手机、掌上电脑或者是以电池供电的其他便捷式电子产品,都会有不同的功能模块,同一个电子产品中的不同模块可能需求不同数值的电流或电压,没有稳定的电流或电压,电子产品就不能正常工作。以恒流负载为例,LED是半导体发光二极管,从其伏安特性曲线我们可以知道,电压微小变化都会引起电流发生较大的变化,所以LED是一种电流型器件。在实际工作中要求恒定电流工作,这需要一种不随供电电压、工作环境的变化而变化的恒流模块,在电压的波动范围内提供稳定的电流,使负载正常工作。线性恒流驱动模块电路,是将线性区的mos管代替限流电阻,引入负反馈网络,通过输出电流影响反馈信号,在控制mos管,改变导通电阻,可使输出电流在稳定范围内,实现恒流输出电路,可以保证为负载提供稳定的工作电流。
传统的线性恒流驱动模块电路按结构可分为并联型(见图2)和串联型(见图3)两种方式,并联型线性恒流驱动的工作原理为:当输入电压增大时,流过LED的电流增加,采样电阻上的压降也增加,反馈电压使得误差放大器输出增加,使得功率管的动态电阻减小即功率管的导通电流增加,在限流电阻上的压降增加了,而LED上的压降就会下降,从而使得LED输出电流下降,实现了电流恒定的功能。但由于整体支路有限流电阻和采样电阻,当输出电流较大时,在两个电阻上消耗的功率较大,会使得整体的转换效率较低。串联型线性恒流驱动的工作原理为:将功率管和LED负载串接在一起,电路加入采样电阻,采样电阻直接采样LED上的电流变化,并将电流变化转换为电压量反馈到误差放大器,通过误差放大器调节功率管的输出电流,由于功率管和LED直接串联,因此LED的电流也直接跟随功率管的导通电流,从而实现了恒流输出的功能,采样电阻直接采样输出电流,在大输出电流的条件下,效率较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种线性恒流驱动模块电路,以解决现有技术的线性恒流驱动模块电路由于采样电阻在大电流情况下转换效率低的技术问题。
本发明采取的技术方案为:一种线性恒流驱动模块电路,包括误差放大器、采样电压电路和低压倍数放大器电路,误差放大器输出端与采样电压电路相连,采样电压电路与低压倍数放大器电路输入端相连,低压倍数放大器电路输出与误差放大器反相端相连,低压倍数放大器输入端与采样电压电路的采样电阻相连将反馈电压输出Vf,接入到误差放大器。
优选的,上述误差放大器包括电阻R0、电阻R1、电容C0、增强型NMOS管MN0、增强型NMOS管MN1、增强型NMOS管MN2、增强型NMOS管MN3、增强型NMOS管MN4、增强型NMOS管MN5、增强型PMOS管MP0、增强型PMOS管MP1、增强型PMOS管MP2、增强型PMOS管MP3、增强型PMOS管MP4、增强型PMOS管MP5、和增强型PMOS管MP9,增强型PMOS管MP0的栅极和增强型PMOS管MP6的漏极、增强型NMOS管MN6的源级相连,增强型PMOS管MP0的漏极与增强型NMOS管MN0的漏极和栅级、增强型NMOS管MN1栅级相连,增强型PMOS管MP0的源级与增强型PMOS管MP2的漏级和增强型PMOS管MP1的源级相连,增强型PMOS管MP1的栅级与基准电压Vref相连,漏极分别与增强型NMOS管MN1的漏极、电阻R1和增强型NMOS管MN2的栅级相连,增强型PMOS管MP2的栅极分别与增强型PMOS管MP3的栅极和漏级、增强型PMOS管MP9的栅极和增强型PMOS管MP8的栅极相联,源级与电源VDD相连,增强型PMOS管MP3的源级与电源VDD相连,漏级与增强型NMOS管MN3的漏级相连,增强型PMOS管MP4的栅级和漏级与增强型PMOS管MP5的栅级和增强型NMOS管MN4的漏级相连,MP4的源级与电源VDD连接,增强型PMOS管MP5的源级与电源VDD相连,漏级与电阻R0和增强型NMOS管MN5的栅级相连,增强型NMOS管MN0的源级、增强型NMOS管MN1的源级和增强型NMOS管MN2的源级接地,增强型NMOS管MN2的漏级分别与电容C0、NLDMOS管栅级和增强型PMOS管MP9的漏级相连,增强型NMOS管MN3的源级接地,栅级分别与增强型NMOS管MN4的栅级、电阻R0和增强型NMOS管MN5的漏级相连,增强型NMOS管MN4和增强型NMOS管MN5的源级接地,电阻R1和电容C0相连,增强型PMOS管MP9的源级与电源VDD连接。
优选的,上述采样电压电路包括采样电阻Rsen和NLDMOS管,采样电阻Rsen一端接地,另一端与增强型PMOS管MP6的栅级和NLDMOS的源级相连,NLDMOS的漏级和负载相连,负载与外接输入电压相连。
优选的,上述低压倍数放大器包括增强型PMOS管MP8、增强型PMOS管MP6、增强型PMOS管MP7、增强型NMOS管MN6、增强型NMOS管MN7、电阻R2和电阻R3 ,增强型PMOS管MP8的栅级与增强型PMOS管MP9的栅级相连,源级与电源VDD相连,漏级分别与增强型PMOS管MP6的源级和增强型PMOS管MP7的源级相连接,增强型PMOS管MP7的栅级与电阻R2相连,电阻R2和电阻R3串联,串联后的另一端接地,增强型PMOS管MP7的漏级分别与增强型NMOS管MN7的漏级和栅级,增强型NMOS管MN6的栅级与电阻R2和电阻R3的中间节点相连,增强型PMOS管MP6的栅级与采样电阻Rsen、NLDMOS的源级相连,漏级分别与增强型NMOS管MN6的漏级和增强型PMOS管MP0的栅级相连,增强型NMOS管MN6的源级和增强型NMOS管MN7的源级接地。
本发明的有益效果:与现有技术相比,本发明的线性恒流驱动模块在串联型结构的基础上采用一个低压模块的电压比例放大器,降低了采样电阻,可以达到提升效率的方法,虽然增加了比例放大器会使得芯片的静态功耗增加,但相对于采样电阻消耗功率的降低成都来说,增加的静态功耗显得微乎其微,具体过程是将采样电压接入低压倍数放大器输入端,输出端接入误差放大器。采样压降Vf通过一个低压倍数放大器(放大倍数为A)之后再与基准电压相比较,这样采样压降就可以降低A倍,Vf=I*Rs,在电流不变的条件下,Vf降低A倍,故Rs也降低A倍即Rs/A,这样采样电阻阻值降低,消耗的功率也变小,整体转换功率就增加了,解决了现有技术的线性恒流模块电路由于采样电阻在大电流情况下转换效率低的技术问题。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为现有技术的线性恒流驱动模块结构示意图(并联型)。
图3为现有技术的低压差线性稳压器结构示意图(串联型)。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例:如图1所示,一种线性恒流驱动模块电路,包括误差放大器、采样电压电路和低压倍数放大器电路,误差放大器输出端与采样电压电路相连,采样电压电路与低压倍数放大器电路输入端相连,低压倍数放大器电路输出与误差放大器反相端相连,低压倍数放大器输入端与采样电压电路的采样电阻相连将反馈电压输出Vf,接入到误差放大器。
优选的,上述误差放大器包括电阻R0、电阻R1、电容C0、增强型NMOS管MN0、增强型NMOS管MN1、增强型NMOS管MN2、增强型NMOS管MN3、增强型NMOS管MN4、增强型NMOS管MN5、增强型PMOS管MP0、增强型PMOS管MP1、增强型PMOS管MP2、增强型PMOS管MP3、增强型PMOS管MP4、增强型PMOS管MP5、和增强型PMOS管MP9,增强型PMOS管MP0的栅极与增强型PMOS管MP6的漏极、增强型NMOS管MN6的源级相连,增强型PMOS管MP0的漏极与增强型NMOS管MN0的漏极和栅级、增强型NMOS管MN1栅级相连,增强型PMOS管MP0的源级与增强型PMOS管MP2的漏级和增强型PMOS管MP1的源级相连,增强型PMOS管MP1的栅级与基准电压Vref相连,漏极分别与增强型NMOS管MN1的漏极、电阻R1和增强型NMOS管MN2的栅级相连,增强型PMOS管MP2的栅极分别与增强型PMOS管MP3的栅极和漏级、增强型PMOS管MP9的栅极和增强型PMOS管MP8的栅极相联,源级与电源VDD相连,增强型PMOS管MP3的源级与电源VDD相连,漏级与增强型NMOS管MN3的漏级相连,增强型PMOS管MP4的栅级和漏级与增强型PMOS管MP5的栅级和增强型NMOS管MN4的漏级相连,MP4的源级与电源VDD连接,增强型PMOS管MP5的源级与电源VDD相连,漏级与电阻R0和增强型NMOS管MN5的栅级相连,增强型NMOS管MN0的源级、增强型NMOS管MN1的源级和增强型NMOS管MN2的源级接地,增强型NMOS管MN2的漏级分别与电容C0、NLDMOS管栅级和增强型PMOS管MP9的漏级相连,增强型NMOS管MN3的源级接地,栅级分别与增强型NMOS管MN4的栅级、电阻R0和增强型NMOS管MN5的漏级相连,增强型NMOS管MN4和增强型NMOS管MN5的源级接地,电阻R1和电容C0相连,增强型PMOS管MP9的源级与电源VDD连接。
增强型PMOS管MP5、增强型PMOS管MP4、增强型NMOS管MN5、增强型NMOS管和电阻R0构成误差放大器的偏置电路,为误差放大器提供偏置电流;增强型PMOS管MP3、增强型PMOS管MP2构成电流镜,将偏置电路产生的电流,提供给误差放大器输入;增强型PMOS管MP0、增强型PMOS管MP1为误差放大器的输入管,选用PMOS的好处在于噪声比较小,增强型PMOS管MP9和增强型NMOS管MN2构成共源放大器作为运放的第二级。
优选的,上述采样电压电路包括采样电阻Rsen和NLDMOS管,采样电阻Rsen一端接地,另一端与增强型PMOS管MP6的栅级和NLDMOS的源级相连,NLDMOS的漏级和负载相连,负载与外接输入电压相连,负载(N1)与外接输入电压相连。误差放大器输出控制NLDMOS的导通电阻,根据低压倍数放大器的反馈电压调整NLDMOS管,使电流在稳定的范围内。
优选的,上述低压倍数放大器包括增强型PMOS管MP8、增强型PMOS管MP6、增强型PMOS管MP7、增强型NMOS管MN6、增强型NMOS管MN7、电阻R2和电阻R3 ,增强型PMOS管MP8的栅级与增强型PMOS管MP9的栅级相连,源级与电源VDD相连,漏级分别与增强型PMOS管MP6的源级和增强型PMOS管MP7的源级相连接,增强型PMOS管MP7的栅级与电阻R2相连,电阻R2和电阻R3串联,串联后的另一端接地,增强型PMOS管MP7的漏级分别与增强型NMOS管MN7的漏级和栅级,增强型NMOS管MN6的栅级与电阻R2和电阻R3的中间节点相连,增强型PMOS管MP6的栅级与采样电阻Rsen、NLDMOS的源级相连,漏级分别与增强型NMOS管MN6的漏级和增强型PMOS管MP0的栅级相连,增强型NMOS管MN6的源级和增强型NMOS管MN7的源级接地。
低压倍数放大器采用电阻R2和电阻R3与运放构成同相比例放大器,放大倍数A1为10倍,增强型PMOS管MP8为低压倍数放大器提供偏置电流;增强型PMOS管MP6的栅级信号Vf,为采样电阻Rsen上的电压,经过低压倍数放大器的放大输入给误差放大器,与电路中设定的基准电压Vref比较来控制NLDMOS,使负载电流在稳定范围内。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内,因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种线性恒流驱动模块电路,其特征在于:包括误差放大器、采样电压电路和低压倍数放大器电路,误差放大器输出端与采样电压电路相连,采样电压电路与低压倍数放大器电路输入端相连,低压倍数放大器电路输出与误差放大器反相端相连,低压倍数放大器输入端与采样电压电路的采样电阻相连将反馈电压Vf接入到误差放大器;
其中,误差放大器包括电阻R0、电阻R1、电容C0、增强型NMOS管MN0、增强型NMOS管MN1、增强型NMOS管MN2、增强型NMOS管MN3、增强型NMOS管MN4、增强型NMOS管MN5、增强型PMOS管MP0、增强型PMOS管MP1、增强型PMOS管MP2、增强型PMOS管MP3、增强型PMOS管MP4、增强型PMOS管MP5和增强型PMOS管MP9;增强型PMOS管MP0的漏极与增强型NMOS管MN0的漏极和栅极、增强型NMOS管MN1栅极相连,增强型PMOS管MP0的源极与增强型PMOS管MP2的漏极和增强型PMOS管MP1的源极相连;增强型PMOS管MP1的栅极与基准电压Vref相连,漏极分别与增强型NMOS管MN1的漏极、电阻R1的一端和增强型NMOS管MN2的栅极相连;增强型PMOS管MP2的栅极分别与增强型PMOS管MP3的栅极和漏极、增强型PMOS管MP9的栅极和增强型PMOS管MP8的栅极相连,源极与电源VDD相连;增强型PMOS管MP3的源极与电源VDD相连,漏极与增强型NMOS管MN3的漏极相连;增强型PMOS管MP4的栅极与增强型PMOS管MP5的栅极相连,增强型PMOS管MP4的漏极与增强型NMOS管MN4的漏极相连,MP4的源极与电源VDD连接;增强型PMOS管MP5的源极与电源VDD相连,漏极与电阻R0的一端和增强型NMOS管MN5的栅极相连;增强型NMOS管MN0的源极、增强型NMOS管MN1的源极和增强型NMOS管MN2的源极接地;增强型NMOS管MN2的漏极分别与电容C0一端、NLDMOS管栅极和增强型PMOS管MP9的漏极相连;增强型NMOS管MN3的源极接地,栅极分别与增强型NMOS管MN4的栅极、电阻R0的另一端和增强型NMOS管MN5的漏极相连;增强型NMOS管MN4和增强型NMOS管MN5的源极接地;电阻R1的另一端和电容C0另一端相连;增强型PMOS管MP9的源极与电源VDD连接;
采样电压电路包括采样电阻Rsen和NLDMOS管,采样电阻Rsen一端接地,另一端与增强型PMOS管MP6的栅极和NLDMOS管的源极相连,NLDMOS管的漏极和负载的一端相连,负载的另一端与外接输入电压相连;
低压倍数放大器包括增强型PMOS管MP8、增强型PMOS管MP6、增强型PMOS管MP7、增强型NMOS管MN6、增强型NMOS管MN7、电阻R2和电阻R3 ;增强型PMOS管MP8的栅极与增强型PMOS管MP9的栅极相连,源极与电源VDD相连,漏极分别与增强型PMOS管MP6的源极和增强型PMOS管MP7的源极相连接;增强型PMOS管MP7的栅极与电阻R2的一端相连,电阻R2的另一端和电阻R3的一端串联,电阻R3的另一端接地,增强型PMOS管MP7的漏极分别与增强型NMOS管MN7的漏极和栅极相连;增强型NMOS管MN6的栅极与电阻R2和电阻R3的中间节点相连;增强型PMOS管MP6的栅极与采样电阻Rsen、NLDMOS管的源极相连,漏极分别与增强型NMOS管MN6的漏极和增强型PMOS管MP0的栅极相连;增强型NMOS管MN6的源极和增强型NMOS管MN7的源极接地。
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