CN206164917U - 一种电流检测与反馈电路、开关电源、led驱动电路 - Google Patents

一种电流检测与反馈电路、开关电源、led驱动电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种电流检测与反馈电路、开关电源、LED驱动电路，所述电流检测与反馈电路、开关电源、LED驱动电路设置有一运算放大器和运放组成的一同相加法电路；所述运算放大器与同相加法电路串联。本实用新型主要用于开关电源、LED驱动电路等对输出电流有高稳定性要求的设备中，解决了现有电路的输出信号与检测信号不具有很强线性度的问题；减缓了被检测电流的纹波对输出信号的影响，用于检测直流电流输出。本实用新型能在20mA‑3A的范围内实现输出电压线性地随检测电流变化，且电路具有结构简单、易调试、温飘小、能抑制纹波干扰等诸多优点，是一种简单、高效、高稳定性的电流测量电路。

Description

一种电流检测与反馈电路、开关电源、LED驱动电路
技术领域
本实用新型属于电流检测与反馈技术领域，尤其涉及一种电流检测与反馈电路、开关电源、LED驱动电路。
背景技术
目前，在LED驱动电路、便携式通信终端、充电器、笔记本电脑等各个领域中，都对输出电流或者电压有很高的稳定性要求。而电流检测与反馈控制是提高电路稳定性的一项核心技术。在没有检测反馈的电路中，无法对输出进行监测，当负载发生变化时，无法对输出进行调整，这将使输出的电流或者电压发生难以预测的变化，甚至对电路本身及负载造成毁坏。为了方便管理电路，现今的许多产品中都存在电源管理芯片，为了达到稳定输出的目的，电流检测与反馈控制是必不可少的。
而现有的许多电流检测与反馈电路、开关电源、LED驱动电路无法在大范围内实现输出电压与检测电流之间的线性关系，且电路设计复杂，难以调整。
发明内容
本实用新型为解决现有的许多电流检测与反馈电路、开关电源、LED驱动电路无法在大范围内实现输出电压与检测电流之间的线性关系，且电路设计复杂难以调试的技术问题而提供一种结构简单、安装使用方便、提高工作效率的电流检测与反馈电路、开关电源、LED驱动电路。
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
本实用新型的电流检测与反馈电路、开关电源、LED驱动电路，所述电流检测与反馈电路、开关电源、LED驱动电路设置有一运算放大器和运放组成的一同相加法电路；
所述运算放大器与同相加法电路串联。
进一步，设置有一采样电阻，采样电阻与运算放大器串联。
进一步，设置有一10mΩ～5Ω采样电阻、四个色环电阻、两个可调电位器、两个独石电容、一个电解电容和两个放大器组成。
进一步，电容C3与运算放大器的正极连接，运算放大器的正极与负极之间并联有电容C1，运算放大器的负极连接GND端，运算放大器的负极并联有电阻Rsense，运算放大器的输出与同相加法器的正极之间串联有电阻R5，电阻R3与电阻R5并联，并联后与电阻R4的一端串联，电阻R4的另一端连接GND端；同相加法器的负极与电阻R2与电阻R1串联，电阻R2与电阻R1并联，电阻R1与电容C2串联，同相加法器的输入端与电阻R7和电阻R6并联，电阻R7和电阻R6串联。
本实用新型的另一目的在于提供一种安装有所述电流检测与反馈电路、开关电源、LED驱动电路的开关电源，所述开关电源设置有一运算放大器和运放组成的一同相加法电路；
所述运算放大器与同相加法电路串联。
进一步，设置有一采样电阻，采样电阻与运算放大器串联。
设置有一10mΩ～5Ω采样电阻、四个色环电阻、两个可调电位器、两个独石电容、一个电解电容和两个放大器组成。
进一步，电容C3与运算放大器的正极连接，运算放大器的正极和负极并联有电容C1，运算放大器的负极连接GND端，运算放大器的负极并联有电阻Rsense，运算放大器的输出与同相加法器的正极之间串联有电阻R5，电阻R3与电阻R5并联，并联后与电阻R4的一端串联，电阻R4的另一端连接GND端；同相加法器的负极与电阻R2和电阻R1串联，电阻R2与电阻R1并联，电阻R1与电容C2串联，同相加法器的输入端与电阻R7和电阻R6并联，电阻R7和电阻R6串联。
本实用新型的另一目的在于提供一种安装有所述电流检测与反馈电路、开关电源、LED驱动电路的LED驱动电路，所述开关电源设置有一运算放大器和运放组成的一同相加法电路；
所述运算放大器与同相加法电路串联。
进一步，设置有一采样电阻，采样电阻与运算放大器串联；
设置有一10mΩ～5Ω采样电阻、四个色环电阻、两个可调电位器、两个独石电容、一个电解电容和两个放大器组成。
进一步，电容C3与运算放大器的正极连接，运算放大器的正极和负极之间并联有电容C1，运算放大器的负极连接GND端，运算放大器的负极并联有电阻Rsense，运算放大器的输出与同相加法器的正极之间串联有电阻R5，电阻R3与电阻R5并联，并联后与电阻R4的一端串联，电阻R4的另一端连接GND端；同相加法器的负极与电阻R2与电阻R1串联，电阻R2与电阻R1并联，电阻R1与电容C2串联，同相加法器的输入端与电阻R7和电阻R6并联，电阻R7和电阻R6串联。
本实用新型具有的优点和积极效果是：由于本实用新型主要用于开关电源、LED驱动电路等对输出电流有高稳定性要求的设备中，解决了现有电流检测与反馈电路、开关电源、LED驱动电路的输出信号与检测信号不具有很强线性度的问题；减缓了被检测电流的纹波对输出信号的影响，可用于检测大纹波直流电流输出。本实用新型能在20mA-3A的范围内实现输出电压线性跟随检测电流变化，同时具有电路结构简单、易于调试、温度稳定性好、抗被监测电流纹波干扰力强等特点，是一种简单、高效、高稳定性的电路。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的同相加法电路示意图。
图2是本实用新型实施例提供的电容滤波电路的输入电流输出电压之间的响应示意图。
图3是本实用新型实施例提供的电流检测与反馈电路、开关电源、LED驱动电路示意图。
图4是本实用新型实施例提供的检测电流从0A-1.5A范围内变化时输出电压与检测电流之间的关系示意图。
图5是本实用新型实施例提供的输出对输入冲激的响应示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本实用新型的结构作详细的描述。
本实用新型能在20mA-3A的范围内实现输出电压线性跟随被检测电流的变化，易于调试、温度稳定性好、抗被监测电流纹波干扰力强等特点，是一种简单、高效、高稳定性的电路。图1所示为本实用新型使用的同相加法电路。同相加法器的输入都加在运放的同相输入端，其输出Uo为Ui1和Ui2的输入比值，经过加法器之后按照R3与RF的比值再次进行放大。通过调整各电阻的阻值，可达到按比例放大输入信号Ui1与Ui2的和的功能。输出电压与各参数的关系为
其中，Uo为输出电压，R1||R2||R为R1、R2、R的并联电阻，Ui1和Ui2分别为不同的输入电压。选取共模抑制比高的运放，并使电路处于深度负反馈状态下，从而有效减小非线性失真，通过调节R3与RF的阻值，使1+AF>>1，即可使同相加法器的线性度有效提升。即在加法电路中，使RF>>R3，则可以完成高线性度的加法运算。
图2为电容滤波电路的输入电流与输出电压之间的响应关系，当输入电流发生突变时，电容两端电压的变化幅度明显比较小，这是由于突变的电流通过对电容进行充放电的形式被电容吸收与释放，电容进行充放电，使其两端电压变化变得缓慢，达到滤波的效果。
电流检测与反馈电路、开关电源、LED驱动电路对输入与输出信号的线性度要求很高，并且要求电路能对被测试对象的纹波拥有一定的抗干扰能力。本实用新型能很好的达成以上目的。本实用新型涉及一种电流检测与反馈电路、开关电源、LED驱动电路，使用MAX4372和LM6171芯片对直流电流进行检测并输出线性变化的电压信号。
图3所示为本实用新型电路图，检测电流通过50mΩ采样电阻Rsense与0.1μF滤波电容C1经过MAX4372检测放大，使用LM6171和R1-R5组成同相加法电路，将MAX4372的输出电压信号进行处理，再与12V的分压电路R6和R7组成电压输出端，同时使用100μF电容C2对输出进行滤波，其中C3为0.1μF的稳压电容。C1作为输入滤波电容，可以滤除检测电流中的高频纹波及小的冲激干扰，C2作为输出滤波电容，可以将大冲激信号和低频纹波所造成的输出响应变得平缓。使R2>>R1，使LM6171处于深度负反馈状态，增加输出的线性度，另R1||R2＝R3||R4||R5，能有效减小电路温飘。R2与R6为可调电阻，调节R2能在牺牲小的温度特性的情况下换来灵敏度的极大提升，调节R6的阻值可以调整输出范围。
电容C3与运算放大器的正极连接，运算放大器的正极和负极并联有电容C1，运算放大器的负极连接GND端，运算放大器的负极并联有电阻Rsense，运算放大器与同相加法器串联有电阻R5，电阻R5与同相加法器的正极连接，电阻R3与电阻R5并联，并联后与电阻R4的一端串联，电阻R4的另一端连接GND端；同相加法器的负极与电阻R2与电阻R1串联，电阻R2与电阻R1并联，电阻R1与电容C2串联，同相加法器的输入端与电阻R7和电阻R6并联，电阻R7和电阻R6串联。
本实用新型的工作原理：
本实用新型通过采样电阻对直流电流及直流冲激进行采样，通过运算放大器对采样电阻上的电压进行处理并转化为电压信号输出；采样电流经过10至5Ω的采样电阻转化为电压信号，经运算放大器放大后，由另一运放组成的加法电路处理，最终输出电压信号；主要元件有：1个10至5Ω采样电阻、4个高精度色环电阻、2个高精度可调电位器、2个独石电容、1个电解电容和两个放大器组成；可以用于检测20mA-5A范围内的电流；可通过更换采样电阻阻值来调节输出电压对采样电流的灵敏度。可以通过调整其中一个可调电位器来调节输出电压对采样电流的灵敏度。可以通过调整另一可调电位器来调节输出电压范围。采用12V芯片供电，供电端同时为电位器提供电位以调整输出范围。可以通过改变4个高精度色环电阻的阻值来使电路适用于不同的供电电压。但供电电压范围须在3-15V以内。
下面结合测试对本实用新型的应用效果作详细的描述。
对此，将电路在不同的检测电流条件下，对输出电压进行了测试，且对冲激响应响应进行了仿真。图4为检测电流从0A-1.5A范围内变化时输出电压与检测电流之间的关系，图5是输出对输入冲激的响应。
以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电流检测与反馈电路，其特征在于，所述电流检测与反馈电路设置有一运算放大器和运放组成的一同相加法电路；
所述运算放大器与同相加法电路串联。
2.如权利要求1所述的电流检测与反馈电路，其特征在于，设置有一采样电阻，采样电阻与运算放大器串联。
3.如权利要求1所述的电流检测与反馈电路，其特征在于，设置有一个10mΩ～5Ω采样电阻、四个色环电阻、两个可调电位器、两个独石电容、一个电解电容、两个放大器。
4.如权利要求1所述的电流检测与反馈电路，其特征在于，电容C3与运算放大器的正极连接，运算放大器的正极和负极并联有电容C1，运算放大器的负极连接GND端，运算放大器的负极并联有电阻Rsense，运算放大器的输出与同相加法器之间串联有电阻R5，电阻R5与同相加法器的正极连接，电阻R3与电阻R5并联，然后再与电阻R4的一端串联，电阻R4的另一端连接GND端；同相加法器的负极与电阻R2和电阻R1串联，电阻R2与电阻R1并联，电阻R1与电容C2串联，同相加法器的输入端与电阻R7和电阻R6并联，电阻R7和电阻R6串联。
5.一种开关电源，其特征在于，所述开关电源设置有一运算放大器和运放组成的一同相加法电路；
所述运算放大器与同相加法电路串联。
6.如权利要求5所述的开关电源，其特征在于，设置有一采样电阻，采样电阻与运算放大器串联；
设置有一个10mΩ～5Ω采样电阻、四个色环电阻、两个可调电位器、两个独石电容、一个电解电容、两个放大器。
7.如权利要求5所述的开关电源，其特征在于，电容C3与运算放大器的正极连接，运算放大器的正极和负极并联有电容C1，运算放大器的负极连接GND端，运算放大器的负极并联有电阻Rsense，运算放大器与同相加法器串联有电阻R5，电阻R5与同相加法器的正极连接，电阻R3与电阻R5并联，并联后与电阻R4的一端串联，电阻R4的另一端连接GND端；同相加法器的负极与电阻R2与电阻R1串联，电阻R2与电阻R1并联，电阻R1与电容C2串联，同相加法器的输入端与电阻R7和电阻R6并联，电阻R7和电阻R6串联。
8.一种LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路设置有一运算放大器和运放组成的一同相加法电路；
所述运算放大器与同相加法电路串联。
9.如权利要求8所述的LED驱动电路，其特征在于，设置有一采样电阻，采样电阻与运算放大器串联；
设置有一个10mΩ～5Ω采样电阻、四个色环电阻、两个可调电位器、两个独石电容、一个电解电容、两个放大器。
10.如权利要求8所述的LED驱动电路，其特征在于，电容C3与运算放大器的正极连接，运算放大器的正极与负极并联有电容C1，运算放大器的负极连接GND端，运算放大器的负极并联有电阻Rsense，运算放大器的输出与同相加法器之间串联有电阻R5，电阻R5与同相加法器的正极连接，电阻R3与电阻R5并联，然后再与电阻R4的一端串联，电阻R4的另一端连接GND端；同相加法器的负极与电阻R2和电阻R1串联，电阻R2与电阻R1并联，电阻R1与电容C2串联，同相加法器的输入端与电阻R7和电阻R6并联，电阻R7和电阻R6串联。
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