CN209448934U - 一种具备调压功能的新型开关电源电流调节电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种具备调压功能的新型开关电源电流调节电路，包括：开关电源电路、信号比较电路、电压转换电路、电流采集电路以及控制开关；所述电流采集电路的输出端电连接于电压转换电路的输入端，电压转换电路的输出端电连接于信号比较电路的输入端；其中：所述电流采集电路设置电流采集节点CS，信号比较电路设置输出电压反馈节点CV，信号比较电路设置控制信号反馈节点FB，且该控制信号反馈节点FB电连接于开关电源电路；所述控制开关的输入端连接于开关电源电路的电源输出端，控制开关的输出端out连接于所述输出电压反馈节点CV。以上技术利于提高电流调节级数。

Description

一种具备调压功能的新型开关电源电流调节电路

技术领域

本实用新型涉及一种具备调压功能的新型开关电源电流调节电路。

背景技术

恒压型开关电源电路常用于LED灯供电回路中，而恒压型开关电源电路出来的电压后往往接二级电路即调光驱动电路，其用于驱动LED灯，如图1为现有技术的调光驱动电路，从恒压型开关电源电路输出一个恒定的电压源，接入调光驱动电路中的端，通过IC芯片的控制（经PWM信号的控制），电路恒流输出电流给LED灯，通过调节进入IC芯片输出的PWM的值，LED灯上的电流也会发生变化。图2为在LED灯在PWM信号调节控制下IC芯片中SW端子的电压波形和LED灯上的电流波形，由图可以看出如下弊端：

调光级数不够高，如上图2所示， T2--T3时间内，PWM为0（即低电平），SW电压为0（即低电平），此时Iled（LED灯的电流）电流应为0，可因为图1电路中有电感Lo存在（流过电感的电流不能突变），使电流成线性下降，而无法立即响应PWM信号控制。T4--T5时间内，PWM为1（即高电平），SW电压为（高电平），此时Iled应为某一特定值电流（例如：700mA），可因为图1电路中有电感Lo存在，使电流成线性上升，而无法立即跟随PWM信号响应。T6--T7时间内，PWM为0，SW电压为，此时Iled为某一特定值电流（例如：700mA），没有变化，即Iled（LED灯的电流）的电流不受PWM信号的严格控制，现有技术的调光驱动电路未能及时响应PWM信号的控制，限制了其调光级数（因为基于以上的技术，如果强行增加调光级数，会出现调节失控，调级不起作用的弊端）。从上面三个时间段可以看出PWM的调节级数受限于SW的频率和Lo的电感量，所以调光级数会降低，或者调光质量变差。

基于以上弊端，在一些需要借用PWM调节灯光光线的拍摄场合，且要求拍摄质量较高的时候，PWM信号调节光线时，拍摄有条纹（暗纹），如上述各时间段介绍中得知，PWM信号调节的每个周期都会有上面三个时间段，为了降低光线对拍摄质量的影响，只能通过降低PWM的调光频率来实现。当PWM的频率低于拍摄机器的扫描频率时，出来的图相就会有条纹。

对于上述所提到的恒压型开关电源电路为现有技术，其一般包括用于调节PWM控制信号的IC芯片（可以使单片机芯片也可以是特制的用于产生PWM信号的芯片）和控制开关（例如场效应管），常常由PWM信号控制控制开关的启动和关闭，从而形成所需要的占空比，最终调节输出电流（或者电压）使其恒定在某个值。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种具备调压功能的新型开关电源电流调节电路。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：一种具备调压功能的新型开关电源电流调节电路，包括：开关电源电路、信号比较电路、电压转换电路、电流采集电路以及控制开关；所述电流采集电路的输出端电连接于电压转换电路的输入端，电压转换电路的输出端电连接于信号比较电路的输入端；其中：所述电流采集电路设置电流采集节点CS，信号比较电路设置输出电压反馈节点CV，信号比较电路设置控制信号反馈节点FB，且该控制信号反馈节点FB电连接于开关电源电路；所述控制开关的输入端连接于开关电源电路的电源输出端，控制开关的输出端接地。

使用的时候，开关电源电路（内设置PWM控制信号的IC芯片，其输出电压大小通过调解IC芯片输出的PWM控制信号实现）输出特定的电压后经过控制开关的二次减压调解后给负载供电，此处，控制开关的控制端经控制信号（PWM控制信号）控制其周期性的关断和开启实现占空比的调节，最终实现将从开关电源电路出来的电压实行二次降压后给负载（LED灯等）供电的目的。

将电流采集节点CS接入到负载（LED灯等）的某个点，则该点的电流就可以实时被采集反馈到电流采集电路上，该电流信号经过电压转换电路转换为电压信号后进入信号比较电路，与此同时，信号比较电路上的电压反馈节点CV实时采集控制开关的输出端out（实际上，该输出端连接负载）电压（即负载电压），即信号比较电路同时收集输出端out电压和负载电流后输出一个反馈信号经控制信号反馈节点FB反馈到开关电源电路内部的IC芯片（例如单片机）从而根据实际情况调节修正IC芯片输出的PWM的占空比，使其可以根据需要精密地调节输出电压恒定值，达到电路稳定的目的。

以上，二次调压功能，通过控制开关实现，一个周期内控制信号（PWM信号）控制该控制开关开启和关断的比例，相比于传统的恒压型开关电源电路的二级电路即调光驱动电路，本技术中的二级电路只采用了控制开关，再辅助输出电压和负载电流的反馈精密调节控制，在保证电路的稳定性和可靠性的前提下，可以任意设置通过控制开关的控制信号的占空比，从而得到多种电流调节级数，可以大大地提高电流调节级数，由于此处的二级电路没有采用IC芯片，不存在IC芯片的输出端 SW频率影响，电路也没有采用电感Lo，大大提高了调级响应速度和精度，可以根据需要将电流调节级数设置的比较高，更适用于一些需要借用PWM信号调节电流的场合，减小甚至消除暗条纹，提高拍摄质量。

在一些实施方式中，还包括过载保护电路，所述过载保护电路的输入端连接电流采集节点CS，过载保护电路的输出端设置过载信号反馈节点CB，所述过载信号反馈节点CB电连接于开关电源电路。过载信号反馈节点CB连接于开关电源电路内用于控制PWM占空比的IC芯片，当负载电流过大异常时候，可以反馈给IC芯片，从而停止PWM信号的输出，使开关电源电路输出的电压为零，电路停止工作，起到自我保护的作用。

在一些实施方式中，所述信号比较电路包括比较器U1，所述比较器U1的输出端作为控制信号反馈节点FB，电压转换电路的输出端电连接于比较器U1的正相输入端，比较器U1的反相输入端作为输出电压反馈节点CV。

其将电流采集节点CS采集的电流转换为电压后作为比较器U1的基准电压，该基准电压和输出电压比较，输出一个信号于控制信号反馈节点FB。

在一些实施方式中，所述电流采集电路包括运放器U3，所述运放器U3的反相端为电流采集节点CS，运放器U3的输出端电连接于电压转换电路的输入端。将负载的电流采集后放大，再进入电压转换电路的输入端。

在一些实施方式中，所述电压转换电路包括电阻，电阻串联于电流采集电路和信号比较电路之间。经电流采集电路出来的电流流过电阻后形成电压后输入信号比较电路。

在一些实施方式中，所述电压转换电路包括运放器U2，所述运放器U2的输出端连接于比较器U1的正相输入端。经电流采集电路出来的电流进入运放器U2后输出一电压。

在一些实施方式中，所述过载保护电路包括比较器U4，所述比较器U4的输出端为过载信号反馈节点CB，比较器U4的反相端连接电流采集节点CS。

在一些实施方式中，所述控制开关为场效应管，所述场效应管输入端连接于开关电源电路的电源输出端，场效应管的输出端设置反馈电阻Rcs，所述反馈电阻Rcs接地，所述电流采集节点CS连接于场效应管和反馈电阻Rcs之间的节点。

场效应管栅极为控制端，控制信号控制场效应管的启闭时间比例（占空比），实现控制调节电流的效果。

附图说明

图1为现有技术中连接于开关电源电路的调光驱动电路示意图；

图2为采用图1所示调光驱动电路后PWM控制信号与LED电流关系示意图；

图3为本实用新型的具备调压功能的新型开关电源电流调节电路示意图；

图4为图3中的具备调压功能的新型开关电源电流调节电路的另一实施方式示意图；

图5为图4中的控制开关工作原理示意图；

图6为采用本实用新型的技术后的PWM控制信号与输出电流关系示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

需要说明的是，开关电源电路为现有技术中极为成熟的电路，其共性都是通过IC芯片（可以采用单片机或者特定的IC芯片）发出并控制PWM信号的占空比来控制输出电压大小。

如图3~6所示，一种具备调压功能的新型开关电源电流调节电路，包括：开关电源 电路40、信号比较电路10、电压转换电路20、电流采集电路30以及控制开关50；所述电流采集电路30的输出端电连接于电压转换电路20的输入端，电压转换电路20的输出端电连接于信号比较电路10的输入端；其中：所述电流采集电路30设置电流采集节点CS，信号比较电路10设置输出电压反馈节点CV，信号比较电路10设置控制信号反馈节点FB，且该控制信号反馈节点FB电连接于开关电源电路40；所述控制开关50的输入端连接于开关电源电路40的电源输出端，控制开关50的输出端接地。

使用的时候，开关电源电路（内设置PWM控制信号的IC芯片，其输出电压大小通过调解IC芯片输出的PWM控制信号实现）输出特定的电压后经过控制开关的二次减压调解后给负载供电，此处，控制开关的控制端经控制信号（PWM控制信号）控制其周期性的关断和开启实现占空比的调节，最终实现将从开关电源电路出来的电压实行二次降压后给负载（LED灯）供电的目的。

将电流采集节点CS接入到负载（LED灯）的某个点，则该点的电流就可以实时被采集反馈到电流采集电路上，该电流信号经过电压转换电路转换为电压信号后进入信号比较电路，与此同时，信号比较电路上的电压反馈节点CV实时采集控制开关的输出端out（实际上，该输出端连接负载）电压（即负载电压），即信号比较电路同时收集输出端out电压和负载电流后输出一个反馈信号经控制信号反馈节点FB反馈到开关电源电路内部的IC芯片从而根据实际情况调节修正IC芯片输出的PWM的占空比，使其可以根据需要精密地调节输出电压恒定值，达到电路稳定的目的。

以上，二次调压功能，通过控制开关实现，控制信号（PWM信号）控制该控制开关开启和关断的比例周期，相比于传统的恒压型开关电源电路的二级电路即调光驱动电路，本技术中的二级电路只采用了控制开关，在辅助输出电压和负载电流的反馈精密调节控制，在保证电路的稳定性和可靠性的前提下，可以任意设置通过控制开关的控制信号的占空比，从而得到多种调节级数，可以大大地提高调节电流级数，由于此处的二级电路没有采用IC芯片，不存在IC芯片的输出端 SW频率影响，电路也没有采用电感Lo，大大提高了调级响应速度和精度，如图6所示，可以根据需要将调节级数设置的比较高，更适用于一些需要借用灯光调和光线的拍摄场合，减小甚至消除暗条纹，提高拍摄质量。

更优地，还包括过载保护电路60，所述过载保护电路60的输入端连接电流采集节点CS，过载保护电路60的输出端设置过载信号反馈节点CB，所述过载信号反馈节点CB电连接于开关电源电路40。过载信号反馈节点CB连接于开关电源电路内用于控制PWM占空比的IC芯片，当负载电流过大异常时候，可以反馈给IC芯片，从而停止PWM信号的输出，使开关电源电路输出的电压为零，电路停止工作，起到自我保护的作用。

如图4所示，所述信号比较电路10包括比较器U1，所述比较器U1的输出端作为控制信号反馈节点FB，电压转换电路20的输出端电连接于比较器U1的正相输入端，比较器U1的反相输入端作为输出电压反馈节点CV。所述电流采集电路30包括运放器U3，所述运放器U3的反相端为电流采集节点CS，运放器U3的输出端电连接于电压转换电路20的输入端。所述电压转换电路20包括电阻，电阻串联于电流采集电路30和信号比较电路10之间。所述电压转换电路20也可以包括运放器U2的电路，所述运放器U2的输出端连接于比较器U1的正相输入端。所述过载保护电路60包括比较器U4，所述比较器U4的输出端为过载信号反馈节点CB，比较器U4的反相端连接电流采集节点CS。

更具体地，如图5所示，所述控制开关50为场效应管，所述场效应管输入端连接于开关电源电路40的电源输出端，场效应管的输出端设置反馈电阻Rcs，所述反馈电阻Rcs接地，所述电流采集节点CS连接于场效应管和反馈电阻Rcs之间的节点；工作的时候，场效应管导通时刻，则电源接地，关闭时刻，电源输出给负载，通过周期性的接通和关闭，可以二次调节输出给负载的电压，电压的大小取决于一个周期内，接通和关闭的时间比，即占空比。

图中，描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具备调压功能的新型开关电源电流调节电路，包括：开关电源电路（40），其特征在于，还包括：信号比较电路（10）、电压转换电路（20）、电流采集电路（30）以及控制开关（50）；

所述电流采集电路（30）的输出端电连接于电压转换电路（20）的输入端，电压转换电路（20）的输出端电连接于信号比较电路（10）的输入端；其中：

所述电流采集电路（30）设置电流采集节点CS，信号比较电路（10）设置输出电压反馈节点CV，信号比较电路（10）设置控制信号反馈节点FB，且该控制信号反馈节点FB电连接于开关电源电路（40）；

所述控制开关（50）的输入端连接于开关电源电路（40）的电源输出端out，控制开关（50）的输出端接地。

2.根据权利要求1所述的具备调压功能的新型开关电源电流调节电路，其特征在于，还包括过载保护电路（60），所述过载保护电路（60）的输入端连接电流采集节点CS，过载保护电路（60）的输出端设置过载信号反馈节点CB，所述过载信号反馈节点CB电连接于开关电源电路（40）。

3.根据权利要求1所述的具备调压功能的新型开关电源电流调节电路，其特征在于，所述信号比较电路（10）包括比较器U1，所述比较器U1的输出端作为控制信号反馈节点FB，电压转换电路（20）的输出端电连接于比较器U1的正相输入端，比较器U1的反相输入端作为输出电压反馈节点CV。

4.根据权利要求3所述的具备调压功能的新型开关电源电流调节电路，其特征在于，所述电流采集电路（30）包括运放器U3，所述运放器U3的反相端为电流采集节点CS，运放器U3的输出端电连接于电压转换电路（20）的输入端。

5.根据权利要求4所述的具备调压功能的新型开关电源电流调节电路，其特征在于，所述电压转换电路（20）包括电阻，电阻串联于电流采集电路（30）和信号比较电路（10）之间。

6.根据权利要求4所述的具备调压功能的新型开关电源电流调节电路，其特征在于，所述电压转换电路（20）包括运放器U2，所述运放器U2的输出端连接于比较器U1的正相输入端。

7.根据权利要求2所述的一种具备调压功能的新型开关电源电流调节电路，其特征在于，所述过载保护电路（60）包括比较器U4，所述比较器U4的输出端为过载信号反馈节点CB，比较器U4的反相端连接电流采集节点CS。

8.根据权利要求1~7中任一项所述的具备调压功能的新型开关电源电流调节电路，其特征在于，所述控制开关（50）为场效应管，所述场效应管输入端连接于开关电源电路（40）的电源输出端，场效应管的输出端设置反馈电阻Rcs，所述反馈电阻Rcs接地，所述电流采集节点CS连接于场效应管和反馈电阻Rcs之间的节点。