CN112965563A - 带延时的两级恒流电路及其驱动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带延时的两级恒流电路及其驱动控制方法，包括取样整流单元、分压单元、第一恒流单元、第二恒流单元、充电积分单元及电源控制单元，取样整流单元与电源控制单元的输出端电连接，取样整流单元的输出端经分压单元与第一恒流单元电连接，充电积分单元与整流滤波单元电连接，充电积分单元与第二恒流单元的一输入端电连接，第一恒流单元的基准电压端和第二恒流单元的基准电压端电连接，并且第二恒流单元的输出端与第一恒流单元的基准电压端电连接，第一恒流单元的输出端与电源控制单元的反馈端电连接。本发明可以有效实现启动后的线性变化，避免出现电流突变的问题，避免出现顿挫的反应，大大提高用户的体验度和操作性能。

Description

带延时的两级恒流电路及其驱动控制方法

技术领域

本发明涉及恒流电路领域，特别是涉及一种带延时的两级恒流电路及其驱动控制方法。

背景技术

目前，现有的部分装置和用电器件中，在启动过程中需要一个极大的电流进行启动，而在启动过后，则需要一个较低的平稳的电流。然后很多的用电器件则在下降的过程中，则可能出现一个急剧下降的电流，使得用户在使用的过程中容易出现不流畅或者顿挫的感受，因此无法带了更顺畅更舒服的体验。例如，电动工具需要较大的启动力矩峰值电流，大概延迟2S后，降为较低的电流。传统的基本功能电路没办法达到要求，如果在基本电路上为了满足此峰值电流要求则需要增大相关功率器件来解决，这种方法不仅限制了器件选型的自由度，同时也加大了整体元件的成本。

电动工具需要较大的启动力矩，或碰到较大的阻力后电流太大，为保护电动工具要降低输出电流，传统的保护电路在保护动作发生时，电动工具电流突然切换为较低值，转速突然降低，客户实际操作使用感觉较差(会有突然无力的感觉或导致停转)，需要将输出电流在一个时间段内变化到较低值，不是突变的过程，改善用户的实际操作体验，同时也更好的保护电动工具或电源本身。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种带延时的两级恒流电路及其驱动控制方法，从而可以有效实现启动后的线性变化，避免出现电流突变的问题，避免出现顿挫的反应，大大提高用户的体验度和操作性能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种带延时的两级恒流电路，包括：取样整流单元、分压单元、第一恒流单元、第二恒流单元、充电积分单元及电源控制单元，

所述取样整流单元的输入端用于与所述电源控制单元的输出端电连接，所述取样整流单元的输出端经所述分压单元与所述第一恒流单元的一输入端电连接，所述充电积分单元的输入端与所述整流滤波单元的输出端电连接，所述充电积分单元的输出端与所述第二恒流单元的一输入端电连接，所述第一恒流单元的基准电压端和所述第二恒流单元的基准电压端电连接，并且所述第二恒流单元的输出端与所述第一恒流单元的基准电压端电连接，所述第一恒流单元的输出端与所述电源控制单元的反馈端电连接。

在其中一个实施例中，所述取样整流单元包括取样支路及整流支路，所述取样支路的输入端用于与所述电源控制单元的输出端电连接，所述取样支路的输出端与所述整流支路电连接，所述整流支路的输出端分别与所述第一恒流单元、所述充电积分单元的输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述取样支路包括电容C103和电容C104，所述电容C103和所述电容C104串联连接，并且其串联连接的节点用于与所述电源控制单元的输出端电连接。

在其中一个实施例中，所述取样支路还包括电容C109、电容C110和电阻R119，所述电容C109的一端与所述电容C103和所述电容C104串联连接的节点电连接，所述电容C109的另一端经所述电容C110后与所述电阻R119电连接。

在其中一个实施例中，所述整流支路包括电容C118、二极管D107和二极管D108，所述二极管D107的阳极与所述电容C110远离所述电容C109的一端电连接，所述二极管D107的阴极分别与所述电容C118和所述电阻R119电连接，所述二极管D108的阴极与所述电容C110远离所述电容C109的一端电连接，所述二极管D108的阳极接地。

在其中一个实施例中，所述第一恒流单元为第一运放器U5A。

在其中一个实施例中，所述第二恒流单元为第二运放器U5B。

在其中一个实施例中，所述两级恒流电路还包括复位单元，所述复位单元的一端用于与所述电源控制单元的输出端电连接，所述复位单元的另一端与所述第二恒流单元的一输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述复位单元包括电阻R127和二极管D112，所述电阻R127的一端与所述电源控制单元的输出端电连接，所述电阻R127的另一端与所述二极管D112的阴极电连接，所述二极管D112的阳极与所述第二恒流单元的一输入端电连接。

本发明还提供一种如以上任意一项所述的带延时的两级恒流电路的驱动控制方法，包括如下步骤：

用于采集电源控制单元的输出端的输出电压，并对所述输出电压进行整流滤波，形成直流电压；

获取所述直流电压，对所述直流电压进行分压后形成分压电压，将所述分压电压输入至第一恒流单元的一输入端中；

获取所述直流电压，经充电积分单元进行充电延时操作后，将所述直流电压输入至第二恒流单元的一输入端中；

将所述直流电压与所述第二恒流单元中的基准电压进行比较，输出第一比较电压，并且将所述第一比较电压输入至所述第一恒流单元的基准输入端中，若所述第一比较电压小于所述分压电压，则所述第一恒流单元输出第二比较电压，以使所述电源控制单元输出低电压。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本发明为一种带延时的两级恒流电路，通过设置第一恒流单元和第二恒流单元，在对取样电压进行比较后可以输出低电平的第一比较电压，然后第一比较电压再输入至第一恒流单元后，使得第一恒流单元进行翻转，输出低电平至电源控制单元的反馈端中，从而可以有效实现启动后的线性变化，避免出现电流突变的问题，避免出现顿挫的反应，大大提高用户的体验度和操作性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施方式的带延时的两级恒流电路的原理框图；

图2为图1所示的一实施方式的带延时的两级恒流电路的电路图；

图3为图1所示的另一实施方式的带延时的两级恒流电路的电路图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，一种带延时的两级恒流电路，包括：取样整流单元100、分压单元200、第一恒流单元300、第二恒流单元400、充电积分单元500及电源控制单元600，需要说明的是，所述取样整流单元100用于对电源控制单元的输出端进行取样和整流；所述分压单元200用于对取样的电压进行分压，使得分压后的电压低于基准电压；所述第一恒流单元300的输出端用于连接电源控制单元600的反馈端，当第一恒流单元输出高电平时则电源控制单元不进行保护，而当第一恒流单元输出低电平时则电源控制单元启动保护，使得电源控制单元中的控制芯片降低输出的占空比大小，进而使得电源控制单元的开关导通时间较少，最终实现输出低电流的目的。所述充电积分单元500用于获取整流后的电压，并且对充电积分单元中的电容进行充电，使得整个电路可以正常工作，当电容充满以后，则直接将电压输入至第二恒流单元中，进而使得第二恒流单元翻转后输出低电压的第一比较电压，而低电压则同时也会拉低第一恒流单元的基准端电压，从而使得第一恒流单元进行翻转，使得第一恒流单元输出低电平，最终使得电源控制单元控制输出低电流。

进一步地，整个过程中，由于存在了充电积分单元，从而可以实现延时，有效的提高用电器件的启动的稳定性，而当启动后，由于充电积分单元中电容在不断充电，使得其可以线性增大第二恒流单元的输入端的电压，进而使得第二恒流单元的输出端也呈现线性的降低，最终使得电路的输出端出现延时的线性降低的电流，从而可以有效实现启动后的线性变化，避免出现电流突变的问题，避免出现顿挫的反应，大大提高用户的体验度和操作性能。

需要说明的是，所述取样整流单元的输入端用于与所述电源控制单元的输出端电连接，所述取样整流单元的输出端经所述分压单元与所述第一恒流单元的一输入端电连接，所述充电积分单元的输入端与所述整流滤波单元的输出端电连接，所述充电积分单元的输出端与所述第二恒流单元的一输入端电连接，所述第一恒流单元的基准电压端和所述第二恒流单元的基准电压端电连接，并且所述第二恒流单元的输出端与所述第一恒流单元的基准电压端电连接，所述第一恒流单元的输出端与所述电源控制单元的反馈端电连接。

进一步地，所述取样整流单元包括取样支路及整流支路，所述取样支路的输入端用于与所述电源控制单元的输出端电连接，所述取样支路的输出端与所述整流支路电连接，所述整流支路的输出端分别与所述第一恒流单元、所述充电积分单元的输入端电连接。需要说明的是，所述取样支路用于实现对输出端电压的取样；所述整流支路用于对取样的电压进行整流，使得原本的正玄波交流电转换为直流电，进而可以实现对电压的比较。

请参阅图2，所述取样支路包括电容C103和电容C104，所述电容C103和所述电容C104串联连接，并且其串联连接的节点用于与所述电源控制单元的输出端电连接。如此，通过设置电容C103和电容C104，可以对电压进行取样，提高稳定性。

请参阅图3，所述取样支路还包括电容C109、电容C110和电阻R119，所述电容C109的一端与所述电容C103和所述电容C104串联连接的节点电连接，所述电容C109的另一端经所述电容C110后与所述电阻R119电连接。如此，通过设置电容C109、电容C110和电阻R119，可以对输出端电压进行取样，并对取样的电压输入至整流支路中，实现对电压的整流。

在其中一个实施例中，所述整流支路包括电容C118、二极管D107和二极管D108，所述二极管D107的阳极与所述电容C110远离所述电容C109的一端电连接，所述二极管D107的阴极分别与所述电容C118和所述电阻R119电连接，所述二极管D108的阴极与所述电容C110远离所述电容C109的一端电连接，所述二极管D108的阳极接地。

在本实施例中，所述第一恒流单元为第一运放器U5A。所述第二恒流单元为第二运放器U5B。第一运放器U5A和第二运放器U5B共同组成比较器，提高结构稳定性。

请参阅图1，所述两级恒流电路还包括复位单元700，所述复位单元的一端用于与所述电源控制单元的输出端电连接，所述复位单元的另一端与所述第二恒流单元的一输入端电连接。如此，通过设置复位单元700，可以实现对电路的复位，即使得第二恒流单元可以复位，进而使得整个恒流电路实现复位。

请参阅图3，所述复位单元包括电阻R127和二极管D112，所述电阻R127的一端与所述电源控制单元的输出端电连接，所述电阻R127的另一端与所述二极管D112的阴极电连接，所述二极管D112的阳极与所述第二恒流单元的一输入端电连接。如此，通过设置电阻R127和二极管D112，可以实现快速地复位。当负载断开或电流小于30A时，通过复位单元二极管D112和电阻R127，进行快速复位，为下次延迟做准备，同时第二恒流单元U5B的输出端输出高电平，使得第一恒流单元U5A的输出端输出高电平。

进一步地，所述两级恒流电路还包括输入分压单元，所述输入分压单元包括电阻R128和电阻R129，所述电阻R128的一端与所述取样整流单元的输出端电连接，所述电阻R128的另一端分别与所述电阻R129、所述复位单元和所述充电积分单元电连接。如此，通过设置分压电阻，可以起到一定的降压作用，使得输入至第二恒流单元中的电压不会过大，而损坏第二恒流单元，提高稳定性。

进一步地，所述第二恒流单元中除了运放器U5B以外，还包括电阻R124、电阻R125、电阻R130和二极管D111，所述电阻R130的一端与外部的供电端Vdd连接，所述电阻R130的另一端与所述运放器U5B的基准端电连接，所述电阻R124的一端与所述运放器U5B的基准端电连接，所述电阻R124的另一端与所述运放器U5A的基准端电连接，所述二极管D111的阴极与所述运放器U5B的输出端电连接，所述二极管D111的阳极经所述电阻R125后与所述运放器U5A的基准端电连接。如此，通过设置电阻R130，可以起到连接和限流的作用，并且还可以对输入运放器U5B的电压进行缓冲，通过设置电阻R124，可以使得运放器U5A的基准端和运放器U5B的基准端进行连接，起到隔离的作用，避免出现相互干扰；通过设置电阻R125和二极管D111，当运放器U5B输出低电平的时候，则可以拉低运放器U5A的基准端，从而实现运放器U5A的翻转，最终使得输出低电流。

本发明还提供一种如以上任意一项所述的带延时的两级恒流电路的驱动控制方法，包括如下步骤：

用于采集电源控制单元的输出端的输出电压，并对所述输出电压进行整流滤波，形成直流电压；

获取所述直流电压，对所述直流电压进行分压后形成分压电压，将所述分压电压输入至第一恒流单元的一输入端中；

获取所述直流电压，经充电积分单元进行充电延时操作后，将所述直流电压输入至第二恒流单元的一输入端中；

将所述直流电压与所述第二恒流单元中的基准电压进行比较，输出第一比较电压，并且将所述第一比较电压输入至所述第一恒流单元的基准输入端中，若所述第一比较电压小于所述分压电压，则所述第一恒流单元输出第二比较电压，以使所述电源控制单元输出低电压。

如此，在对取样电压进行比较后可以输出低电平的第一比较电压，然后第一比较电压再输入至第一恒流单元后，使得第一恒流单元进行翻转，输出低电平至电源控制单元的反馈端中，从而可以有效实现启动后的线性变化，避免出现电流突变的问题，避免出现顿挫的反应，大大提高用户的体验度和操作性能。

可以理解，需要说明的是，所述充电积分单元包括电阻R126和电容C112，所述电阻R126的一端与所述分压单元的输出端电连接，所述电阻R126的另一端分别与所述电容C112的一端和所述第二恒流单元的一输入端电连接，所述电容C112的另一端与所述第二恒流单元的输出端电连接。如此，通过设置电阻R126和电容C112，使得第二恒流单元U5B反馈控制开始积分延迟2秒钟，当然这个时间可以根据电容C112的大小进行自由控制，第二恒流单元U5B的输出端输出低电平，然后通过二极管D111拉低第一恒流单元U5A的基准端电平。

具体地，在变压器的原边增加运放，做两级恒流切换。开始时恒流是50A，恒流超过大概两秒的积分时间后，切换到30A的恒流值，而切换时间则可以通过积分电容调节。

输出电流通过变压器匝比关系，反射到初级，通过谐振电容C103和电容C104，取样单元中的电容C109、电容C110、电容R119进行电流采样，取得一个约5.73V的电平，关系式：V＝Iout*(Ns/Np)/Cs*0.5*220pF/2*1kohm.

请参阅图3，通过在原边增加运放U5，做两级恒流切换也就是30A与50A之间切换。当输出电流到50A时，开始时第一恒流单元U5A动作，7脚输出高电平，第二恒流单元U5B反馈控制(积分电路C117，R126)开始积分延迟2秒钟，第二恒流单元U5B的1脚输出低电平，通过二极管D111拉低第一恒流单元U5A的5脚电平，同时第一恒流单元U5A动作，第一恒流单元U5A的7脚输出高电平从而拉低了电源控制单元中的LLC_FB引脚电压，输出电流切换到30A，一直维持着。如此，采用低成本运算放大器，通过追加额外辅助电路使整体电路性能可以达到设计要求。该电路设计在原边增加运算放大器来提高整体电流检测精度，通过运放积分电路将恒流输出值随时间线性变化，可以对现有的电流瞬间降低的问题进行改善，实现电流的线性变化，避免出现顿挫。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本发明为一种带延时的两级恒流电路，通过设置第一恒流单元和第二恒流单元，在对取样电压进行比较后可以输出低电平的第一比较电压，然后第一比较电压再输入至第一恒流单元后，使得第一恒流单元进行翻转，输出低电平至电源控制单元的反馈端中，从而可以有效实现启动后的线性变化，避免出现电流突变的问题，避免出现顿挫的反应，大大提高用户的体验度和操作性能。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种带延时的两级恒流电路，其特征在于，包括：取样整流单元、分压单元、第一恒流单元、第二恒流单元、充电积分单元及电源控制单元，

所述取样整流单元的输入端与所述电源控制单元的输出端电连接，所述取样整流单元的输出端经所述分压单元与所述第一恒流单元的一输入端电连接，所述充电积分单元的输入端与所述整流滤波单元的输出端电连接，所述充电积分单元的输出端与所述第二恒流单元的一输入端电连接，所述第一恒流单元的基准电压端和所述第二恒流单元的基准电压端电连接，并且所述第二恒流单元的输出端与所述第一恒流单元的基准电压端电连接，所述第一恒流单元的输出端与所述电源控制单元的反馈端电连接。

2.根据权利要求1所述的带延时的两级恒流电路，其特征在于，所述取样整流单元包括取样支路及整流支路，所述取样支路的输入端用于与所述电源控制单元的输出端电连接，所述取样支路的输出端与所述整流支路电连接，所述整流支路的输出端分别与所述第一恒流单元、所述充电积分单元的输入端电连接。

3.根据权利要求2所述的带延时的两级恒流电路，其特征在于，所述取样支路包括电容C103和电容C104，所述电容C103和所述电容C104串联连接，并且其串联连接的节点用于与所述电源控制单元的输出端电连接。

4.根据权利要求3所述的带延时的两级恒流电路，其特征在于，所述取样支路还包括电容C109、电容C110和电阻R119，所述电容C109的一端与所述电容C103和所述电容C104串联连接的节点电连接，所述电容C109的另一端经所述电容C110后与所述电阻R119电连接。

5.根据权利要求4所述的带延时的两级恒流电路，其特征在于，所述整流支路包括电容C118、二极管D107和二极管D108，所述二极管D107的阳极与所述电容C110远离所述电容C109的一端电连接，所述二极管D107的阴极分别与所述电容C118和所述电阻R119电连接，所述二极管D108的阴极与所述电容C110远离所述电容C109的一端电连接，所述二极管D108的阳极接地。

6.根据权利要求1所述的带延时的两级恒流电路，其特征在于，所述第一恒流单元为第一运放器U5A。

7.根据权利要求6所述的带延时的两级恒流电路，其特征在于，所述第二恒流单元为第二运放器U5B。

8.根据权利要求1所述的带延时的两级恒流电路，其特征在于，所述两级恒流电路还包括复位单元，所述复位单元的一端用于与所述电源控制单元的输出端电连接，所述复位单元的另一端与所述第二恒流单元的一输入端电连接。

9.根据权利要求8所述的带延时的两级恒流电路，其特征在于，所述复位单元包括电阻R127和二极管D112，所述电阻R127的一端与所述电源控制单元的输出端电连接，所述电阻R127的另一端与所述二极管D112的阴极电连接，所述二极管D112的阳极与所述第二恒流单元的一输入端电连接。

10.一种根据权利要求1～9中任意一项所述的带延时的两级恒流电路的驱动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

用于采集电源控制单元的输出端的输出电压，并对所述输出电压进行整流滤波，形成直流电压；

获取所述直流电压，对所述直流电压进行分压后形成分压电压，将所述分压电压输入至第一恒流单元的一输入端中；

获取所述直流电压，经充电积分单元进行充电延时操作后，将所述直流电压输入至第二恒流单元的一输入端中；

将所述直流电压与所述第二恒流单元中的基准电压进行比较，输出第一比较电压，并且将所述第一比较电压输入至所述第一恒流单元的基准输入端中，若所述第一比较电压小于所述分压电压，则所述第一恒流单元输出第二比较电压，以使所述电源控制单元输出低电压。

Images