CN201966793U - 可设定电流值的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型的主要目的在于提供降低损耗，降低成本的可设定电流值的驱动电路。为达上述目的，本实用新型提出，电流控制单元根据电流采样单元的反馈信号，控制功率开关单元M1的开通和关断的时间，从而控制第一二极管D1的整流过程，使负载的电流值是设定电流值。电流控制单元还可以接收外部控制信号，以实现同步、开关、调整电流等功能。

Description

可设定电流值的驱动电路

技术领域

本发明涉及单组电流型负载或多组电流型负载的驱动电路，例如发光二极管L.E.D.的驱动电路，电池的充电电路。

背景技术

在很多应用中，使用经典的稳压开关电源供电，当需要同时驱动电压型负载和电流型负载时，在经典稳压开关电源的基础上，加上电流源电路，每个电流源电路驱动一组电流型负载。电压型负载是工作电压控制在设定值的负载，电流型负载是工作电流控制在设定值的负载。例如现有的发光二极管L.E.D.背光电视机，主板需要受控的电压供电，发光二极管L.E.D.背光需要受控的电流驱动。参考图1，图1为现有的电流型负载驱动方式框图，脉冲电源Vin可以是经典开关电源或商用的交流电，脉冲电源Vin的输出连接整流电路，整流电路的输出连接第九电容进行滤波，滤波后的直流电向电流源1供电，电流源1用来驱动第一组负载。电流源电路一般由传统的boost升压电路、buck降压电路构成，这种方式的电流精度很好，但是存在损耗大，成本高的缺点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供降低损耗，降低成本的可设定电流值的驱动电路。

为达上述目的，本发明提出，电流控制单元根据电流采样单元的反馈信号，控制功率开关单元M1的开通和关断的时间，从而控制第一二极管D1的整流过程，使负载的电流值是设定电流值。

此电路包括：第一二极管D1，第一电容C1，第一组负载，电流采样单元，功率开关单元M1，电流控制单元，脉冲电源Vin，其连接方式和特点叙述如下。

本发明中，第一二极管D1，第一电容C1，功率开关单元M1组成整流支路1，是串联电路，根据串联电路的特点，第一二极管D1，第一电容C1，功率开关单元M1包含多种串联次序，包括：D1C1M1，D1M1C1，M1C1D1，M1D1C1，C1D1M1，C1M1D1，负载并联在电容C1两端，电流采样单元与负载串联后，再与电流控制单元相连，电流控制单元连接功率开关单元M1的控制端，脉冲电源Vin的输出端连接整流支路1，电流控制单元还可以接收外部控制信号，以实现同步、开关、调整电流等功能。

本发明中，第一二极管D1用于把脉冲电压和电流变换为波动的直流电压和电流。

本发明中，第一电容C1用于将上述波动的直流电压和电流滤波为平滑的直流电压和电流。

本发明中，该电流采样单元既可以与负载串联，也可以与整流支路1串联，电流采样单元用于采集工作电流值。

本发明中，该功率开关单元M1用于控制第一二极管D1的整流过程，使负载的电流值达到设定值，当存在均流的多组整流滤波电路时，功率开关单元M1只需与其中一组的整流滤波电路串联，功率开关单元M1由常用功率开关器件构成，例如可以由MOSFET、IGBT、三极管、可控硅组成。

本发明中，该电流控制单元同时连接电流采样单元和功率开关单元M1的控制端，该电流控制单元根据电流采样单元的反馈信号，控制功率开关单元M1的开通和关断的时间，使负载的电流值是设定值。

本发明中，该脉冲电源Vin的输出端连接整流支路1，该脉冲电源Vin的输出可以是直流脉冲，也可以是交流脉冲，该脉冲电源Vin可以是经典的稳压开关电源或商用的交流电，例如boost，buck，buck-boost，sepic，cuk，zeta，Flyback反激电路，Forward正激电路，Half-Bridge半桥电路，Full-Bridge全桥电路，正反激电路等开关电源电路。

本发明中，负载并联在电容两端，负载为电流型负载，即工作电流控制在设定值的负载，负载可以是一个电流型负载，也可以由多个电流型负载构成一组负载，当存在多组负载时，其驱动电流可以是正电流，也可以是负电流，也可以正负电流共存。

附图说明

图1为现有电流型负载的驱动方式框图。

图2为本发明第一优选实施例的电路架构示意图。

图3为本发明第二优选实施例的电路架构示意图。

图4为本发明驱动两组均流负载实施例电路架构示意图。

图5为本发明驱动四组均流负载实施例电路架构示意图。

其中，附图标记说明如下：

Vin：脉冲电源

C0：均流电路

C1：第一电容

C2：第二电容

C3：第三电容

C4：第四电容

C9：第九电容

D1：第一二极管

D2：第二二极管

D3：第三二极管

D4：第四二极管

GND：电路零点

M1：功率开关单元

a、b：功率开关单元M1的两个端点

e： 整流支路1

k：功率开关单元M1的控制端。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的方案中具有各种变化，其均不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。

请参阅图2，为本发明第一优选实施例的电路架构示意图，如图2所示，此可设定电流值的驱动电路包括：第一二极管D1，第一电容C1，电流采样单元，功率开关单元M1，电流控制单元，脉冲电源Vin，第一组负载，其连接方式为：脉冲电源Vin的输出端连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接功率开关单元M1的a端，功率开关单元M1的b端连接第一电容C1的正端，第一电容C1的负端连接脉冲电源Vin的另一输出端，形成整流支路1，即D1M1C1的串联次序，功率开关单元M1的控制端k连接电流控制单元，电流控制单元连接电流采样单元，接收电流采样单元的反馈信号，第一组负载和电流采样单元串联后并联在第一电容C1的正端和负端。

图2所示本发明第一优选实施例的电路架构示意图的工作原理为：脉冲电源Vin的输出为脉冲电压，当脉冲电源Vin的输出为高电平电压时，高电平电压通过第一二极管D1、功率开关单元M1、第一电容C1，在第一电容C1两端形成平稳的直流电压，此直流电压通过电流采样单元及第一组负载形成正电流，此正电流在电流采样单元产生反馈信号，电流控制单元根据电流采样单元的反馈信号来控制功率开关单元M1的开通关断的时间，使负载的电流值是设定电流值，即达到通过功率开关单元M1控制第一二极管D1的整流过程，从而控制第一组负载的工作电流的目的，使负载的电流值是设定值；当脉冲电源Vin的输出为低电平电压时，第一二极管D1承受反向电压，第一电容C1持续对第一组负载放电，维持第一组负载的正常工作，这种模式为正电流工作模式。

图2实施例中的第一二极管D1可以反向连接，构成负电流工作模式，其原理与上述正电流工作模式的原理相同。

图2中电流控制单元可以接受外部控制信号，完成同步、开关、调整电流等功能。

图3为本发明第二优选实施例的电路架构示意图，相比图2所示的电路架构，图3改变了功率开关单元M1和电流采样单元在电路中的位置，其连接方式为：脉冲电源Vin的输出端连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接第一电容C1的正端，第一电容C1的负端与功率开关单元M1的a端连接，功率开关单元M1的b端连接电流采样单元，即D1C1M1的串联次序，功率开关单元M1的控制端k连接电流控制单元，电流控制单元连接电流采样单元，接收电流采样单元的反馈信号，第一组负载并联在第一电容C1的正端和负端。

图3所示本发明第二优选实施例的电路架构示意图的工作原理同图2所示本发明第一优选实施例的电路架构示意图的正电流模式的工作原理相同，差异之处为电流采样单元串联在整流支路中，其反馈信号中包含了第一组负载和第一电容的电流。

图3实施例中的第一二极管D1可以反向连接，构成负电流工作模式，其原理与正电流工作模式的原理相同。

图3中电流控制单元可以接受外部控制信号，完成同步、开关、调整电流等功能。

图4为本发明驱动两组负载实施例电路架构示意图，相比较图2，图3增加了均流电路C0、第二二极管D2、第二电容C2、第二组负载，其连接方式为：脉冲电源Vin的输出端连接均流电路C0的输入端，均流电路C0的输出端连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接第一电容C1的正端，第一电容C1的负端与功率开关单元M1的a端连接，功率开关单元M1的b端连接电路零点GND，功率开关单元M1的控制端k连接电流控制单元，第一组负载并联在第一电容C1的正端和负端；均流电路C0的输出端还与第二二极管D2的阴极连接，第二二极管D2的阳极与第二电容C2的负端连接，第二电容C2的正端连接电路零点GND，第二组负载与电流采样单元串联后，并联在第二电容C2的负端和正端，上述二极管和电容串联后构成各自的整流支路，电流控制单元连接电流采样单元和功率开关单元M1的控制端k。

图4所示本发明驱动两组负载实施例电路架构示意图的工作原理为：脉冲电源Vin的输出为脉冲电压，当脉冲电源Vin的输出为高电平电压时，此高电平电压通过均流电路C0、第一二极管D1、第一电容C1、第一组负载及功率开关单元M1，形成正电流，此正电流在均流电路C0两端产生直流电压；当脉冲电源Vin的输出为低电平电压时，此低电平电压加上均流电路C0两端的直流电压，通过第二二极管D2、第二电容C2、第二组负载、电流采样单元，形成负电流，所以控制均流电路C0两端的直流电压，就可以同时控制两组负载的工作电流，当正电流变大时，均流电路C0两端的直流电压变大，这导致负电流也变大，当正电流变小时，均流电路C0两端的直流电压变小，这导致负电流也变小。电流控制单元根据电流采样单元的反馈信号，控制功率开关单元M1的开通和关断时间，即通过功率开关单元M1控制第一二极管D1的整流过程，调整均流电路C0、第一电容C1和第二电容C2两端的电压，使第一组负载和第二组负载的工作电流保持在同一设定值。

图4中电流控制单元可以接受外部控制信号，完成同步、开关、调整电流等功能。

图4实施例中，功率开关单元M1可以串联在任意整流支路，电流采样单元也可以与任意一组负载或整流支路串联，熟悉本专业的人员可做出多种变形。

图5为本发明驱动四组负载实施例电路架构示意图，包括：脉冲电源Vin，均流电路C0，第一二极管D1，第二二极管D2，第三二极管D3，第四二极管D4，第一电容C1，第二电容C2，第三电容C3，第四电容C4，第一组负载，第二组负载，第三组负载，第四组负载，功率开关单元M1，电流采样单元，电流控制单元。其连接方式为：脉冲电源Vin的输出端连接均流电路C0的输入端，均流电路C0的输出端连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极与第一电容C1的正端连接，第一电容C1的负端与功率开关单元M1的a端连接，功率开关单元M1的b端连接电路零点GND，功率开关单元M1的控制端k连接电流控制单元，电流控制单元连接电流采样单元，第一组负载并联在第一电容C1的正端和负端，电路零点GND与第三电容C3的正端连接，第三电容C3的负端连接第三二极管D3的阳极，第三二极管D3的阴极和脉冲电源Vin的另一输出端连接，形成一个回路，第三组负载并联在第三电容C3的负端和正端；均流电路C0的输出端还与第四二极管D4的阴极相连，第四二极管D4的阳极与第四电容C4的负端连接，第四电容C4的正端连接电路零点GND，电路零点GND连接第二电容C2的负端，第二电容C2的正端连接第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阳极连接脉冲电源Vin的另一输出端，形成另一个回路，第四组负载和电流采样单元串联后并联在第四电容C4的负端和正端，第二组负载并联在第二电容C2的正端和负端。

图5所示本发明驱动四组负载实施例电路架构示意图的工作原理同图4的工作原理相同，电流控制单元根据电流采样单元的反馈信号来控制功率开关单元M1的开通和关断的时间，以此控制第一二极管D1和第三二极管D3的整流过程，从而控制均流电路C0和第一电容C1、第三电容C3两端的电压，使第一组负载和第三组负载的电流值是设定电流值，因均流电路C0两端的电压影响第二电容C2、第四电容C4两端的电压，所以控制第一二极管D1和第三二极管D3的整流过程即可同时控制第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4两端的电压，这样就使四组负载，即第一组负载和第二组负载、第三组负载、第四组负载的工作电流保持在同一设定值，第一组负载和第二组负载是正电流，第三组负载和第四组负载是负电流。

功率开关单元M1与第一二极管D1、第一电容C1包含多种串联方式，包括：D1C1M1，D1M1C1，M1C1D1，M1D1C1，C1D1M1，C1M1D1；功率开关单元M1可以串联在任意整流支路，电流采样单元也可以与任意一组负载或整流支路串联，熟悉本专业的人员可做出多种变形。

图5中电流控制单元可以接受外部控制信号，完成同步、开关、调整电流等功能。

综上所述，本发明所述的电路利用不同于传统的驱动方式，使得负载的电流值是设定的电流值，既可以驱动单组电流型负载，也可以驱动多组电流型负载，使得电路功率损耗小，使用相对较少的元件，可以大幅地降低成本。

应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，本发明可由本领域技术人员进行各种修改与变形，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均不脱离所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.可设定电流值的驱动电路，用以提供受控的输出电流，驱动电流型负载，上述可设定电流值的驱动电路包含：

第一二极管D1：用于把脉冲电压和电流变换为波动的直流电压和电流；

第一电容C1：用于将上述波动的直流电压和电流滤波为平滑的直流电压和电流；

电流采样单元：用于采集工作电流值；

功率开关单元M1：用于控制第一二极管D1的整流过程，使负载的电流值是设定电流值；

电流控制单元：根据电流采样单元的反馈信号控制功率开关单元M1的开通和关断的时间，使负载的电流值是设定电流值；

脉冲电源Vin：用于供给所有元器件和负载能源；

负载：负载为电流型负载，即工作电流控制在设定值的负载；

上述可设定电流值的驱动电路之特征在于： 第一二极管D1，第一电容C1，功率开关单元M1组成整流支路1，是串联电路，根据串联电路的特点，第一二极管D1，第一电容C1，功率开关单元M1具有多种串联次序，包括：D1C1M1，D1M1C1，M1C1D1，M1D1C1，C1D1M1，C1M1D1，负载并联在电容C1两端，电流采样单元与负载串联后，再与电流控制单元相连，电流控制单元连接功率开关单元M1的控制端。

2.根据权利要求1所述的可设定电流值的驱动电路，其中电流采样单元的特征在于，其既可以与负载串联，也可以与整流支路1串联。

3.根据权利要求1所述的可设定电流值的驱动电路，其中功率开关单元M1的特征在于，其与第一二极管D1、第一电容C1串联，当存在均流的多组整流滤波电路时，功率开关单元M1只需与其中一组的整流滤波电路串联，功率开关单元M1由已知的功率开关器件构成。

4.根据权利要求1所述的可设定电流值的驱动电路，其中的电流控制单元的特征在于，其同时与电流采样单元和功率开关单元M1连接，电流控制单元根据电流采样单元的反馈信号调整功率开关单元M1的开通和关断的时间，使负载电流值是设定值。

5.根据权利要求1所述的可设定电流值的驱动电路，其中脉冲电源Vin的特征在于，其输出端与上述整流支路1连接，其输出可以是直流脉冲，也可以是交流脉冲，脉冲电源Vin是已知的开关电源电路和商用交流电。

6.根据权利要求1所述的可设定电流值的驱动电路，其中负载的特征在于，其并联在电容两端，负载为电流型负载，即工作电流控制在设定值的负载，负载可以是一个电流型负载，也可以由多个电流型负载串联并联构成一组负载，当存在多组负载时，其驱动电流可以是正电流，也可以是负电流，也可以正负电流共存。

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