CN214670295U - 一种可调恒流电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调恒流电路，包括：光耦模块、稳压模块、电流采样模块和光耦控制模块，所述光耦模块包括发光原边和受光副边；所述稳压模块与所述光耦模块的受光副边串联，以给所述光耦模块的受光副边提供安全工作电压；所述电流采样模块用于采集所述光耦模块的受光副边的电流信号，所述光耦控制模块的第一输入端与所述电流采样模块的输出端电连接，所述光耦控制模块的第二输入端与所述电流采样模块的输出端电连接，所述光耦控制模块的输出端与所述光耦模块的发光原边的非接地端电连接。本实用新型利用光耦的光电传输比范围宽且漏电流小的特点，可以实现宽范围的电流控制以及超低电流纹波的低电流稳定输出，特别适用于屏幕检测应用场景。

Description

一种可调恒流电路

技术领域

本实用新型属于电子器件技术领域，更具体地，涉及一种可调恒流电路。

背景技术

恒流源是指能够向负载提供恒定电流的电源。恒流源的应用领域非常广泛，如在电池的恒流充电、LED屏幕背光检测、LED照明和半导体测试领域都有应用。以半导体测试中的二极管V-I曲线测试为例，它需要一个高精度的恒流源输出连续可调的稳定电流，从而测试出不同电流值下的PN节压降。而在手机屏幕背光检测领域，手机息屏状态下要求屏幕呈现出“全黑屏”状态，此时需要提供一个微安(uA)甚至纳安(nA)级别的低纹波电流。

在目前可调恒流电源实现的技术领域中，常见的一种方式如图1所示：通过控制金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的门级电压，让其工作在线性放大区，对外表现出一个“可调电阻”，由于流过D1的电流是I＝V/R，通过调节R，就可以得到一个预想的电流值。

此种方式有2个难以克服的缺点：1)MOSFET常用于开关电源的功率变换中，本身是一个常见的开关器件，其线性工作区很窄，在宽范围电流输出条件下难以稳定控制；2)MOSFET存在漏电流，一般都是微安(uA)级别的，并且电压越高、温度越高，这个漏电流越大。基于以上2个方面的缺点，利用这种方式得到一个宽范围、10uA以下甚至是纳安(nA)级别的低纹波噪声电流就非常困难。

实用新型内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种可调恒流电路，利用光耦的光电传输比范围宽且漏电流小的特点，可以实现宽范围的电流控制，以及超低电流纹波的稳定电流输出，特别适用于屏幕检测等应用场景中。

为实现上述目的，按照本实用新型的第一方面，提供了一种可调恒流电路，包括：光耦模块、稳压模块、电流采样模块和光耦控制模块，所述光耦模块包括发光原边和受光副边；所述稳压模块与所述光耦模块的受光副边串联，以给所述光耦模块的受光副边提供安全工作电压；所述电流采样模块用于采集所述光耦模块的受光副边的电流信号，所述光耦控制模块的第一输入端与所述电流采样模块的输出端电连接，所述光耦控制模块的第二输入端与所述电流采样模块的输出端电连接，所述光耦控制模块的输出端与所述光耦模块的发光原边的非接地端电连接。

优选的，所述电流采样模块模块包括电流采样电阻和第一运算放大器，所述光耦控制模块包括第二运算放大器，所述电流采样电阻与所述光耦模块的受光副边串联，所述第一运算放大器的第一输入端与所述电流采样电阻的第一端电连接，所述第一运算放大器的第二输入端与所述电流采样电阻的第二端电连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第二运算放大器的第一输入端电连接，所述第二运算放大器的第二输入端用于输入信号参考值，所述第二运算放大器的输出端与所述光耦模块的发光原边的非接地端电连接。

优选的，所述光耦模块可包括一个或者多个并联的光耦。

优选的，所有光耦的发光原边串联，所有光耦的受光副边并联。

优选的，所述稳压模块为MOSFET。

优选的，所述稳压模块为三极管。

优选的，可调恒流电路还包括直流电源，所述直流电源与所述稳压模块串联。

总体而言，本实用新型与现有技术相比，具有有益效果：

(1)针对现有技术中“宽范围电流控制不稳定”、以及“难以实现超低电流纹波的恒流输出”两个缺点，本申请利用光耦模块的光电传输比范围宽且漏电流小的特点，通过光耦模块、控制模块和稳压模块三个模块的结合，可以实现宽范围的电流控制，以及超低电流纹波的稳定电流输出，特别适用于屏幕检测等应用场景中。一方面，由于恒流源产生的控制对象由现有技术的MOSFET变为光耦，克服了MOSFET漏电流的影响，即使在MOSFET漏电流大于1uA的情况，仍然可以通过控制光耦得到低于1uA的电流；另一方面，现有技术的MOSFET产生恒流源的原理是让MOSFET工作在线性区，而实际上该线性区比较窄，难以控制，改为控制光耦，消除了MOSFET在线性区难以稳定控制的问题。

(2)进一步地，通过并联光耦的方式可以增大恒流源的电流输出能力，扩展了该电路的应用范围，解决了大电流的需求场景。

附图说明

图1是现有技术的可调恒流电路的电路图；

图2是本申请实施例的可调恒流电路的电路图；

图3是本申请另一实施例的可调恒流电路的电路图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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用以解释本申请，并不用于限定本申请。此外，下面所描述的本申请各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本申请实施例的一种可调恒流电路，包括：光耦模块、稳压模块、电流采样模块和光耦控制模块，光耦模块包括发光原边和受光副边；稳压模块与光耦模块的受光副边串联，以给光耦模块的受光副边提供安全工作电压，保护光耦模块不因为高压输入而损坏；电流采样模块用于采集所述光耦模块的受光副边的电流信号；光耦控制模块的第一输入端与电流采样模块的输出端电连接，控制模块的第二输入端用于输入信号参考值，控制模块的输出端与光耦模块的发光原边的非接地端电连接。光耦控制模块的第一输入端用于接收电流回路的电流采样信号，通过与第二输入端输入的信号参考值进行比较，根据比较结果控制光耦模块的发光原边的导通程度，从而来控制光耦模块的受光副边的电流，也即可调恒流电路的电流输出值。

光耦具有光电传输比范围宽的特点，通过光耦模块、电流采样模块、光耦控制模块和稳压模块四个模块的结合，可以实现宽范围的电流控制，以及超低电流纹波的稳定电流输出。一方面，由于恒流源产生的控制对象由现有技术的MOSFET变为光耦，克服了MOSFET漏电流的影响，即使在MOSFET漏电流大于1uA的情况，仍然可以通过控制光耦得到低于1uA的电流；另一方面，现有技术的MOSFET产生恒流源的原理是让MOSFET工作在线性区，而实际上该线性区比较窄，难以控制，改为控制光耦，消除了MOSFET在线性区难以稳定控制的问题。

电流采样模块具有多种实现方式。例如霍尔电流传感器或电流采样电阻的方式，其中电流采样电路的采样精度更高，更有利于提高恒流电路的电流控制精度。

如图2所示，进一步地，可调恒流电路还包括直流电源(DC)。进一步地，电流采样模块包括电流采样电阻(R1)、第一运算放大器(Amp1)，光耦控制模块包括第二运算放大器(Amp2)。进一步地，稳压模块为MOSFET(Q2)。

以二极管(D1)作为负载为例。直流电源DC的正极连接到二极管D1的正极，二极管D1的负极连接到MOSFET Q2的漏极(1脚)，MOSFET Q2的栅极接控制电平(IO_H)，MOSFET Q2的源极(2脚)连接到光耦的4脚，光耦的3脚连接到电流采样电阻的1脚，电流采样电阻的2脚连接到直流电源DC的负极，此部分形成了恒流源的电流回路。

运算放大器Amp1通过采集电流采样电阻R1两端的电压，通过一定的放大倍数调理后送到运算放大器Amp2的一端，运算放大器Amp2另外一端接收数模转换器给定的目标值(DA)，通过与Amp1的输出信号进行积分运算后，其输出信号控制光耦的1脚，最终通过控制光耦原边的导通程度来控制流过副边的电流。

MOSFET在此电路所起到的作用是为光耦副边提供一个安全的工作电压，例如当直流电源的输出电压为50V以上，甚至是1000V的时候，通过选择不同的MOSFET，让光耦副边4脚的电压始终维持在3V左右，这样的好处是能够在DC输出超过光耦工作安全电压条件下，仍然可以通过控制光耦输出一个稳定可靠的电流源。

需要说明的是，直流电源可以是任何可以提供直流的模块，例如采用交流电源和整流模块。

稳压模块可以是任何给光耦受光副边提供安全工作电压的模块，例如三极管。

另外，可调恒流电路中，还可以包括一些为了实现最佳效果的一些配套元件，例如电阻、电容等，不再具体说明。

进一步地，光耦模块包括一个或多个并联的光耦。图3是光耦模块包括多个并联的光耦的示例，通过并联光耦的方式可以增大恒流源电流的输出能力，扩展了该电路的应用范围，解决了大电流的需求场景。具体地，所有光耦的发光原边串联，所有光耦的受光副边并联。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可调恒流电路，其特征在于，包括：光耦模块、稳压模块、电流采样模块和光耦控制模块，所述光耦模块包括发光原边和受光副边；所述稳压模块与所述光耦模块的受光副边串联，以给所述光耦模块的受光副边提供安全工作电压；所述电流采样模块用于采集所述光耦模块的受光副边的电流信号，所述光耦控制模块的第一输入端与所述电流采样模块的输出端电连接，所述光耦控制模块的第二输入端与所述电流采样模块的输出端电连接，所述光耦控制模块的输出端与所述光耦模块的发光原边的非接地端电连接。

2.如权利要求1所述的一种可调恒流电路，其特征在于，所述电流采样模块模块包括电流采样电阻和第一运算放大器，所述光耦控制模块包括第二运算放大器，所述电流采样电阻与所述光耦模块的受光副边串联，所述第一运算放大器的第一输入端与所述电流采样电阻的第一端电连接，所述第一运算放大器的第二输入端与所述电流采样电阻的第二端电连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第二运算放大器的第一输入端电连接，所述第二运算放大器的第二输入端用于输入信号参考值，所述第二运算放大器的输出端与所述光耦模块的发光原边的非接地端电连接。

3.如权利要求1所述的一种可调恒流电路，其特征在于，所述光耦模块可包括一个或者多个并联的光耦。

4.如权利要求3所述的一种可调恒流电路，其特征在于，所有光耦的发光原边串联，所有光耦的受光副边并联。

5.如权利要求1所述的一种可调恒流电路，其特征在于，所述稳压模块为MOSFET。

6.如权利要求1所述的一种可调恒流电路，其特征在于，所述稳压模块为三极管。

7.如权利要求1所述的一种可调恒流电路，其特征在于，还包括直流电源，所述直流电源与所述稳压模块串联。

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