CN217183512U - 一种可调恒流驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了恒流电源领域的一种可调恒流驱动电路，包括开关稳压器、处理器；还包括线性稳压器、负载电流反馈电路、开关稳压器的输出端与线性稳压器的输入端连接，线性稳压器的输出端与负载连接而反馈调节端与负载电流反馈电路的输出端连接，负载电流反馈电路的输入端连接处理器；线性稳压器的输出电压跟随负载电流反馈电路的输出而改变时，处理器调节开关稳压器的输出，使线性稳压器的输入输出压差大于其自身失稳电压的值在预设范围内。本实用新型通过开关稳压器和线性稳压器的结合，利用线性稳压器纹波抑制的特性，实现了低纹波的优点，同时通过维持开关稳压器和线性稳压器的电压差，使本实用新型具备较高的电源效率。

Description

一种可调恒流驱动电路

技术领域

本实用新型涉及恒流电源领域，具体是一种可调恒流驱动电路。

背景技术

LED(Light Emitted Diode，发光二极管)光源在机器视觉领域有广泛应用。LED光源有 3种驱动方式，分别是恒压驱动、恒流驱动和频闪驱动。频闪驱动方式是指通过控制电源的通断时间来调节LED光源的亮度，但在机器视觉领域中会导致相机拍摄的图像闪烁或出现条纹。LED光源亮度与电流成线性关系，而LED光源的伏安特性会随温度变化，因此使用恒压电源驱动LED光源，当出现温度变化时，LED光源的电流发生变化，会导致亮度也随之变化。而使用恒流电源驱动LED光源，可以使其亮度不随温度变化。

目前主流的恒流驱动方案是通过基于开关稳压器的LED驱动芯片实现，驱动芯片内部集成电流反馈电路，通过输入一个电压值或PWM信号，实现输出电流调节。这种方案电源效率高，但由于开关稳压器输出电压不稳定，纹波较大，因此会导致LED光源亮度抖动，从而影响相机成像的质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高功率、高精度的可调恒流电源电路，用于驱动LED光源，在保持电源高效率的同时，实现低纹波的输出电压，使LED光源输出稳定，亮度可调。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种可调恒流驱动电路，包括开关稳压器、处理器；还包括线性稳压器、负载电流反馈电路、所述开关稳压器的输出端与线性稳压器的输入端连接，所述线性稳压器的输出端与负载连接而反馈调节端与所述负载电流反馈电路的输出端连接，负载电流反馈电路的输入端连接所述处理器；所述线性稳压器的输出电压跟随负载电流反馈电路的输出而改变时，处理器调节所述开关稳压器的输出，使所述线性稳压器的输入输出压差大于其自身失稳电压的值在预设范围内。

在一些实施例中，所述预设范围为0.5V～1V。

在一些实施例中，所述线性稳压器的输入输出压差通过电压监控模块检测，所述电压监控模块包括分压电阻及放大电路，所述分压电阻的取样端连接放大电路的输入端，放大电路的输出端连接所述处理器的输入端。

在一些实施例中，所述负载电流反馈电路包括电流传感器、运算放大器，所述电流传感器连接在线性稳压器与负载之间，用于采集负载电流并输出到所述运算放大器的第一输入端，所述处理器与运算放大器的第二输入端连接；所述运算放大器的输出端连接所述线性稳压器的反馈调节端。

在一些实施例中，所述线性稳压器替换为PNP晶体管，所述PNP晶体管的发射极连接所述开关稳压器的输出端，基极连接所述运算放大器的输出端，集电极连接所述电流传感器。

有益效果：本实用新型通过开关稳压器和线性稳压器的结合，利用线性稳压器纹波抑制的特性，实现了低纹波的优点，同时通过维持开关稳压器和线性稳压器的电压差，使本实用新型具备较高的电源效率。

附图说明

图1为本实用新型的模块框图；

图2为本实用新型的电流传感器的应用示意图；

图3为本实用新型的电压监控模块的示意图；

图4为本实用新型的第二电压控制模块与开关稳压器的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，一种可调恒流驱动电路，包括开关稳压器、线性稳压器、负载电流反馈电路、处理器；线性稳压器的输出端与负载连接而反馈调节端与负载电流反馈电路连接。

在一些实施例中，负载电流反馈电路包括电流传感器、运算放大器。如图2所示，电流传感器可包括差分放大器U1与取样电阻R1，负载电流经过取样电阻R1，在取样电阻R1的两端形成电压差，差分放大器U1将其放大K倍后输出到运算放大器的第一输入端(反相输入端)。取样电阻R1的阻值通常较小，用于降低自身上的功耗损耗。差分放大器U1的输出电压Vcurr＝Io*R1*K，其中Io为线性稳压器的输出电流，也是负载电流。

运算放大器的第二输入端(同相输入端)连接处理器，运算放大器的输出端连接线性稳压器的反馈调节端。处理器主要用于提供基准电压V1。处理器通过内部自带的DAC(数模转换器)或者外置独立的DAC芯片，如DAC7512，将基准电压提供到运算放大器。

线性稳压器的输出电流是由运算放大器决定，输出电压是由输出电流和负载决定，对于LED光源负载，其电压和电流满足一定关系。当运算放大器处于稳定状态下，其第一输入端、第二输入端的电压相等，即V1＝Vcurr，则线性稳压器的输出电流为Io＝V1/(K*R1)，因此当基准电压V1改变时，线性稳压器的输出电流随之改变，实现对LED的电流调节。

为了避免线性稳压器输出电压不稳定，开关稳压器的输出端与线性稳压器的输入端连接，线性稳压器的输出电压跟随负载电流反馈电路的输出而改变时，开关稳压器控制其自身的输出电压，保证线性稳压器的输入输出压差大于失稳电压(器件规定的最小输入输出压差)的值在预设范围内。例如，预设范围为0.5V～1V，在该范围值下，输入输出压差与失稳电压接近，线性稳压器既能具备较高的电源效率，又能进行纹波抑制，使得LED亮度稳定。

具体地，如图3所示，线性稳压器的输入输出压差通过电压监控模块检测，电压监控模块包括分压电阻R2、R3及放大电路，分压电路对线性稳压器的输入输出压差取样，使被测电压降低到ADC芯片可测量的范围，分压电阻的取样端连接放大电路的输入端，放大电路的输出端通过ADC转换后连接处理器的输入端。放大电路通常配置为运算放大器，使ADC(模数转换器)芯片测量更加准确，ADC可以是独立的芯片，也可以是处理器自带的芯片。

如图4所示，开关稳压器的输出通过处理器调节，并与处理器之间连接有第二电压模块，第二电压控制模块的输出端经过电阻R6串联接到开关稳压器的反馈引脚，即可调节开关稳压器的输出电压。同上，第二电压控制模块为数模转换器(DAC)，可以是处理器自带的DAC，也可以是独立的芯片，可实施型号如DAC7512。

在一些实施例中，线性稳压器还可以替换为大功率的PNP晶体管，PNP晶体管的发射极连接到开关稳压器输出，基极连接到运算放大器的输出，集电极连接到电流传感器。此时PNP 晶体管工作在可变电阻区，通过运算放大器的反馈控制，可以调节PNP晶体管的电阻，从而实现电流调节的功能。

本实用新型通过开关稳压器和线性稳压器的结合，利用线性稳压器纹波抑制的特性，实现了低纹波的优点，同时通过维持开关稳压器和线性稳压器的电压差，使本实用新型具备较高的电源效率。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种可调恒流驱动电路，包括开关稳压器、处理器；其特征在于，还包括线性稳压器、负载电流反馈电路、所述开关稳压器的输出端与线性稳压器的输入端连接，所述线性稳压器的输出端与负载连接而反馈调节端与所述负载电流反馈电路的输出端连接，负载电流反馈电路的输入端连接所述处理器；所述线性稳压器的输出电压跟随负载电流反馈电路的输出而改变时，处理器调节所述开关稳压器的输出，使所述线性稳压器的输入输出压差大于其自身失稳电压的值在预设范围内。

2.根据权利要求1所述的一种可调恒流驱动电路，其特征在于，所述预设范围为0.5V～1V。

3.根据权利要求1或2所述的一种可调恒流驱动电路，其特征在于，所述线性稳压器的输入输出压差通过电压监控模块检测，所述电压监控模块包括分压电阻及放大电路，所述分压电阻的取样端连接放大电路的输入端，放大电路的输出端连接所述处理器的输入端。

4.根据权利要求1或2所述的一种可调恒流驱动电路，其特征在于，所述负载电流反馈电路包括电流传感器、运算放大器，所述电流传感器连接在线性稳压器与负载之间，用于采集负载电流并输出到所述运算放大器的第一输入端，所述处理器与运算放大器的第二输入端连接；所述运算放大器的输出端连接所述线性稳压器的反馈调节端。

5.根据权利要求4所述的一种可调恒流驱动电路，其特征在于，所述线性稳压器替换为PNP晶体管，所述PNP晶体管的发射极连接所述开关稳压器的输出端，基极连接所述运算放大器的输出端，集电极连接所述电流传感器。

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