CN205179468U - 一种可调节的恒流驱动电路和红外发光传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可调节的恒流驱动电路和红外发光传感器，可调节的恒流驱动电路包括PWM模块、电源模块、滤波模块和驱动模块，PWM模块输出的脉冲信号经过滤波模块转换成恒定的模拟电压信号，由于运算放大器U1A同相输入端的电压与反相输入端的电压相等，因此三极管Q1发射极的输出电压恒定、输出电流也恒定，又因为三极管Q1集电极的电流与发射极的电流相等，使得控制流经LED的驱动电流也是恒定的；此外，运算放大器U1A同相输入端的电压由PWM模块输出的脉冲信号占空比控制，即可以通过调节PWM脉冲信号占空比来控制流经LED的驱动电流，因此实现了流经LED元件的驱动电流稳定且可控的效果。

Description

一种可调节的恒流驱动电路和红外发光传感器

技术领域

本实用新型涉及驱动电路技术领域，特别涉及可设置于红外发光传感器的可调节的恒流驱动电路。

背景技术

由于红外发光传感器中的发光二极管自身的伏安特性及温度特性，使其对电流的敏感度要高于对电压的敏感度，因此需要恒流可控的电路来驱动。

目前，红外发光传感器的常用的驱动电路有两种：如图1所示，一种是直接串联电阻R1进行限流，从而控制输出电流的大小，I＝(Vcc-Vf)/R1，其中Vcc为电源电压，Vf为发光管的导通压降，由公式可见，如果需要改变输出电流只能改变电源电压Vcc或者电阻R1，极其不方便，而且假如电源电压Vcc波动，则会影响电流的变化；如图2所示，另一种是通过恒流驱动芯片U1的SPI或者I2C接口进行调节，从而控制输出电流的大小。方案一的输出电流容易受电压的波动所影响，且调节不灵活；方案二的恒流驱动芯片的价格一般较高，使得整个驱动电路的成本过高，也不予采纳。

因此，目前的驱动电路存在调节不方便、输出电流不稳定的问题。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种可调节的恒流驱动电路和红外发光传感器，旨在解决现有技术驱动电路调节不方便、输出电流不稳定的问题。

本实用新型提供了一种可调节的恒流驱动电路，包括：

电源模块和可调节脉冲信号输出的PWM模块；

与所述PWM模块连接，将所述PWM模块输出的脉冲信号转换成恒定的模拟电压信号的滤波模块；

连接在所述滤波模块和电源模块之间，根据所述滤波模块输出的恒定的模拟电压信号使得流经LED的驱动电流恒定的驱动模块；

其中，所述驱动模块包括：

运算放大器U1A、电阻R4、电阻R5和三极管Q1；

所述运算放大器U1A的同相输入端接所述滤波模块，所述运算放大器U1A的反相输入端接所述三极管Q1的发射极，所述运算放大器U1A的输出端通过所述电阻R4与所述三极管Q1的基极相连接；所述三极管Q1的集电极通过LED元件与所述电源模块相连接，所述三级管Q1的发射极通过所述电阻R5接地。

上述结构中，所述PWM模块包括：

PWM控制器；

所述PWM控制器接所述滤波模块。

上述结构中，所述电源模块包括：

供电电源Vcc；

所述供电电源Vcc通过LED元件接所述三级管Q1的集电极。

上述结构中，所述滤波模块包括：

电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容C1；

所述电阻R1的第一端接所述PWM控制器，所述电阻R1的第二端通过电阻R2接所述运算放大器U1A的同相输入端，所述电容C1连接在所述电阻R1和电阻R2的公共连接端与地Vss之间，所述电阻R3连接在所述电阻R2和运算放大器U1A的同相输入端的公共连接端与Vss之间。

本实用新型还提供一种红外发光传感器，包括如上述结构所述的可调节的恒流驱动电路。

综上所述，本实用新型实施例提供的可调节的恒流驱动电路包括PWM模块、电源模块、滤波模块和驱动模块，PWM模块输出的脉冲信号经过滤波模块转换成恒定的模拟电压信号，由于运算放大器U1A同相输入端的电压与反相输入端的电压相等，因此三极管Q1发射极的输出电压恒定、输出电流也恒定，又因为三极管Q1集电极的电流与发射极的电流相等，使得控制流经LED的驱动电流也是恒定的；此外，运算放大器U1A同相输入端的电压由PWM模块输出的脉冲信号占空比控制，即可以通过调节PWM脉冲信号占空比来控制流经LED的驱动电流，因此实现了流经LED元件的驱动电流稳定且可控的效果。

附图说明

图1为现有技术方案一红外发光传感器的常用驱动电路的电路结构示意图；

图2为现有技术方案二红外发光传感器的常用驱动电路的电路结构示意图；

图3为本实用新型一种可调节的恒流驱动电路的模块结构示意图；

图4为本实用新型一种可调节的恒流驱动电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供的一种可调节的恒流驱动电路主要应用在红外发光传感器中，用于驱动LED元件。

图3示出了本实用新型实施例提出的一种可调节的恒流驱动电路的模块结构，为了方便说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。

一种可设置于红外发光传感器的可调节的恒流驱动电路，包括：

电源模块104和可调节脉冲信号输出的PWM模块101；

与所述PWM模块101连接，将所述PWM模块101的输出转换成恒定的模拟信号的滤波模块102；

连接在所述滤波模块102和电源模块104之间，根据所述滤波模块102输出的模拟电压信号使得流经LED的驱动电流恒定的驱动模块103。

图4示出了本实用新型实施例提出的一种可调节的恒流驱动电路的电路结构，为了方便说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。

作为本实用新型一实施例，所述PWM模块101包括：

PWM控制器；

所述PWM控制器接所述滤波模块102。

作为本实用新型一实施例，所述电源模块104包括：

供电电源Vcc；

所述供电电源Vcc接所述驱动模块103。

作为本实用新型一实施例，所述滤波模块102包括：

电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容C1；

所述电阻R1的第一端接所述PWM控制器，所述电阻R1的第二端通过电阻R2接所述运算放大器U1A的同相输入端，所述电容C1连接在所述电阻R1和电阻R2的公共连接端与地Vss之间，所述电阻R3连接在所述电阻R2和运算放大器U1A的同相输入端的公共连接端与Vss之间。

作为本实用新型一实施例，所述驱动模块103包括：

运算放大器U1A、电阻R4、电阻R5和三级管Q1；

所述运算放大器U1A的正极输入端接所述电阻R2和所述电阻R3的公共连接端，所述运算放大器U1A的负极输入端接所述三级管Q1的发射极，所述运算放大器U1A的输出端通过所述电阻R4与所述三级管Q1的基极相连接；所述三级管Q1的集电极通过LED元件与所述供电电源Vcc相连接，所述三级管Q1的发射极通过所述电阻R5接地。

本实用新型实施例提供的可调节的恒流驱动电路的工作原理为：

首先，由于电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容C1组成RC滤波电路，PWM模块输出的脉冲信号经过滤波模块转换成模拟的电压信号，由于运算放大器U1A处于深度负反馈状态，同相输入端的电压V-与反相输入端的电压V+相等，因此三极管Q1发射极的输出电流Ie＝V-/R5＝V+/R5，又Ie＝Ic+Ib，因三极管Q1处于放大状态，一般Ic＝β*Ib，β通常大于100，即Ic>>Ib，所以一般认为Ie＝Ic，因此流过Led电流Ic＝Ie＝V+/R5；此外，V+由PWM模块输出的脉冲信号占空比控制，即可以通过调节PWM脉冲信号占空比来控制LED的电流，即便Vcc存在波动，也不会影响到Led的电流，因此实现了流经LED元件的驱动电流稳定且可控的效果。

综上所述，本实用新型实施例提供的可调节的恒流驱动电路包括PWM模块、电源模块、滤波模块和驱动模块，所述运算放大器U1A的同相输入端接所述滤波模块，所述运算放大器U1A的反相输入端接所述三极管Q1的发射极，所述运算放大器U1A的输出端通过所述电阻R4与所述三极管Q1的基极相连接；所述三极管Q1的集电极通过LED元件与所述电源模块相连接，所述三级管Q1的发射极通过所述电阻R5接地，PWM模块输出的脉冲信号经过滤波模块转换成模拟的电压信号，由于运算放大器U1A处于深度负反馈状态，同相输入端的电压V+与反相输入端的电压V-相等，因此三极管Q1发射极的输出电流Ie＝V-/R5＝V+/R5，又Ie＝Ic+Ib，因三极管Q1处于放大状态，一般Ic＝β*Ib，β通常大于100，即Ic>>Ib，所以一般认为Ie＝Ic，因此流过Led电流Ic＝Ie＝V+/R5；此外，V+由PWM模块输出的脉冲信号占空比控制，即可以通过调节PWM脉冲信号占空比来控制LED的电流，即便Vcc存在波动，也不会影响到Led的电流，因此实现了流经LED元件的驱动电流稳定且可控的效果。本实用新型实施例实现简单，不需要增加额外的硬件，可有效降低成本，具有较强的易用性和实用性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可调节的恒流驱动电路，其特征在于，所述可调节的恒流驱动电路包括：

电源模块和可调节脉冲信号输出的PWM模块；

与所述PWM模块连接，将所述PWM模块输出的脉冲信号转换成恒定的模拟电压信号的滤波模块；

连接在所述滤波模块和电源模块之间，根据所述滤波模块输出的恒定的模拟电压信号使得流经LED的驱动电流恒定的驱动模块；

其中，所述驱动模块包括：

运算放大器U1A、电阻R4、电阻R5和三极管Q1；

所述运算放大器U1A的同相输入端接所述滤波模块，所述运算放大器U1A的反相输入端接所述三极管Q1的发射极，所述运算放大器U1A的输出端通过所述电阻R4与所述三极管Q1的基极相连接；所述三极管Q1的集电极通过LED元件与所述电源模块相连接，所述三级管Q1的发射极通过所述电阻R5接地。

2.如权利要求1所述的可调节的恒流驱动电路，其特征在于，所述PWM模块包括：

PWM控制器；

所述PWM控制器接所述滤波模块。

3.如权利要求2所述的可调节的恒流驱动电路，其特征在于，所述电源模块包括：

供电电源Vcc；

所述供电电源Vcc通过LED元件接所述三级管Q1的集电极。

4.如权利要求3所述的可调节的恒流驱动电路，其特征在于，所述滤波模块包括：

电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容C1；

所述电阻R1的第一端接所述PWM控制器，所述电阻R1的第二端通过电阻R2接所述运算放大器U1A的同相输入端，所述电容C1连接在所述电阻R1和电阻R2的公共连接端与地Vss之间，所述电阻R3连接在所述电阻R2和运算放大器U1A的同相输入端的公共连接端与Vss之间。

5.一种红外发光传感器，其特征在于，所述红外发光传感器包括如权利要求1至4任一项所述的可调节的恒流驱动电路。