CN106998150A - 一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源及实现方法，当电源接通或断电时，软启动电路模块控制完成软启动，使得二极管逐渐发光，同时瞬态抑制电路模块提供泻放电路，使得瞬间启动或断电时整个电路正常工作，恒流电路模块则保持流过恒流负载的电流恒定不变。本发明的一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源及实现方法与现有技术相比，能够抑制恒流负载的瞬态波动，做到平缓启动，稳定恒流输出，满足用户的使用需求，并基于不同的需求，可提供不同的解决方案，实用性强，适用范围广泛，具有很好的推广应用价值。

Description

一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源及实现方法
技术领域
本发明涉及电子产品技术领域，具体地说是一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源及实现方法。
背景技术
当前很多电子产品尤其是灯具、视频设备、电池充电设备中，稳定的恒流源至关重要，关系到设备是否能够正常工作，能否更好的满足用户的使用感受。基于此，本发明针对于这种需求，提出了一种简单可实现的设计方法，且根据不同的需求，制定了不同的解决方案。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源及实现方法。
一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源，其电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5，其中二极管D1的正极与二极管D3的负极相连并构成恒流源的一端，该端连接有保护电阻R0；二极管D2的正极与二极管D4的负极相连并构成恒流源的另一端，二极管D1的负极与二极管D2的负极汇成一条通路并连接到二极管D5的正极，该二极管D5的负极接入恒流电路模块、软启动电路模块和瞬态抑制电路模块，所述软启动电路模块用于在接通电源时整个电路软启动，瞬态电路抑制模块通过提供泄放电路，使得瞬间启动或断电时整个电路正常工作，恒流电路模块则保持流过恒流负载的电流恒定不变；最后瞬态抑制电路模块的输出端连接到二极管D3、二极管D4的正极，从而形成闭合回路。
所述恒流电路模块包括三极管Q1、电阻R3、采样电阻R4、稳压二极管IC1，其中上述二极管D5的负极分成三条支路，一条经电容C2接地；一条经负载RL后连接到三极管Q1的c极，三极管Q1的e极连接采样电阻R4和稳压二极管IC1的输入端，该采样电阻R4的输出端也连接稳压二极管IC1的输入端；第三条经过电阻R3后与三极管Q1的b极、稳压二极管IC1的输出端汇成一条通路并连接到软启动电路模块；此外，在三极管Q1的c极和e极之间设置有电容C5，e极与b极之间设置有电容C4，来吸收瞬态电压冲击。
所述软启动电路模块包括三极管Q2、电容C3，其中三极管Q2的e极连接上述经过电阻R3后与三极管Q1的b极、稳压二极管IC1的输出端汇成的通路，三极管Q2的c极连接在采样电阻R4的输出端与稳压二极管IC1的输入端之间，该三极管Q2的b极与c极之间设置有电容C3，且三极管Q2的b极与c极均连接到瞬态抑制电路模块。
所述瞬态抑制电路模块包括电阻R1、电阻R2、三极管Q3，其中电阻R1的输入端连接二极管D1的负极与二极管D2的负极汇成的通路输出端，该电阻R1的输出端与三极管Q3的b极汇成一条通路连接到电阻R2的输入端，所述三极管Q3的e极连接到三极管Q2的b极和电容C3的负极，三极管Q3的c极连接到采样电阻R4的输出端，该采样电阻R4的输出端还与电阻R2的输出端汇成一条通路连接到二极管D3、二极管D4的正极。
所述三极管Q1为NPN型三极管，三极管Q2、三极管Q3为PNP型三极管。
所述电容C1、C2、C5均选用耐压400V以上的电容，电容C3选用无极电容，耐压16v以上，所有电阻均用1w电阻，且采样电阻R4的阻值在125Ω～140Ω之间。
一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源实现方法，基于上述电路，其实现过程为：当电源接通或断电时，软启动电路模块控制完成软启动，使得二极管逐渐发光，同时瞬态抑制电路模块提供泻放电路，使得瞬间启动或断电时整个电路正常工作，恒流电路模块则保持流过恒流负载的电流恒定不变。
在电源接通时，电容C3等效于短路，电源经电阻R3、三极管Q2的b极与e极、电容C3到地，这时三极管Q2饱和导通，三极管Q1因没有基极电流而截止，LED不发光；经过一段时间的充电后，电容C3两端电压慢慢升高，三极管Q2基极电流逐渐减小直到截止，这时三极管Q1逐渐导通，LED灯慢慢发光，完成软启动过程。
所述瞬态抑制电路模块中，当电源接通时，负载RL两端与电容C5共同吸收冲击；当电路正常工作时突然停电后又马上来电或者刚把电源关断后又马上打开时，由于电容C3两端电压不能突变，软启动电路失效，这时通过瞬态抑制电路模块为电容C3提供泻放通路，使三极管Q3也会饱和导通，将电容C3上的电压泻放掉，从而保证电路的正常工作。
当LED的电流增大或减小时，采样电阻R4两端的电压降也跟着升高或降低，稳压二极管IC1的输入端电压也随之变化，从而控制三极管Q1基极的电位，保持流过恒流负载的电流恒定不变。
本发明的一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源及实现方法和现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明的一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源及实现方法，能够抑制恒流负载的瞬态波动，做到平缓启动，稳定恒流输出，满足用户的使用需求，并基于不同的需求，可提供不同的解决方案，实用性强，适用范围广泛，具有很好的推广应用价值。
附图说明
附图1为本发明的实现电路图。
附图2为本发明的另一实施例的扩展电路图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
当前很多电子产品尤其是灯具、视频设备、电池充电设备中，稳定的恒流源至关重要，关系到设备是否能够正常工作，能否更好的满足用户的使用感受。本设计针对于这种需求，提出了一种简单可实现的设计，且根据不同的需求，制定了不同的解决方案。
如附图1所示，一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源，其电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5，其中二极管D1的正极与二极管D3的负极相连并构成恒流源的一端，该端连接有保护电阻R0；二极管D2的正极与二极管D4的负极相连并构成恒流源的另一端，二极管D1的负极与二极管D2的负极汇成一条通路并连接到二极管D5的正极，该二极管D5的负极接入恒流电路模块、软启动电路模块和瞬态抑制电路模块，所述软启动电路模块用于在接通电源时整个电路软启动，瞬态电路抑制模块通过提供泄放电路，使得瞬间启动或断电时整个电路正常工作，恒流电路模块则保持流过恒流负载的电流恒定不变；最后瞬态抑制电路模块的输出端连接到二极管D3、二极管D4的正极，从而形成闭合回路。
所述恒流电路模块包括三极管Q1、电阻R3、采样电阻R4、稳压二极管IC1，其中上述二极管D5的负极分成三条支路，一条经电容C2接地；一条经负载RL后连接到三极管Q1的c极，三极管Q1的e极连接采样电阻R4和稳压二极管IC1的输入端，该采样电阻R4的输出端也连接稳压二极管IC1的输入端；第三条经过电阻R3后与三极管Q1的b极、稳压二极管IC1的输出端汇成一条通路并连接到软启动电路模块；此外，在三极管Q1的c极和e极之间设置有电容C5，e极与b极之间设置有电容C4，来吸收瞬态电压冲击。
所述软启动电路模块包括三极管Q2、电容C3，其中三极管Q2的e极连接上述经过电阻R3后与三极管Q1的b极、稳压二极管IC1的输出端汇成的通路，三极管Q2的c极连接在采样电阻R4的输出端与稳压二极管IC1的输入端之间，该三极管Q2的b极与c极之间设置有电容C3，且三极管Q2的b极与c极均连接到瞬态抑制电路模块。
所述瞬态抑制电路模块包括电阻R1、电阻R2、三极管Q3，其中电阻R1的输入端连接二极管D1的负极与二极管D2的负极汇成的通路输出端，该电阻R1的输出端与三极管Q3的b极汇成一条通路连接到电阻R2的输入端，所述三极管Q3的e极连接到三极管Q2的b极和电容C3的负极，三极管Q3的c极连接到采样电阻R4的输出端，该采样电阻R4的输出端还与电阻R2的输出端汇成一条通路连接到二极管D3、二极管D4的正极。
所述三极管Q1为NPN型三极管，三极管Q2、三极管Q3为PNP型三极管。
所述电容C1、C2、C5均选用耐压400V以上的电容，电容C3选用无极电容，耐压16v以上，所有电阻均用1w电阻，且采样电阻R4的阻值在125Ω～140Ω之间。
一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源实现方法，基于上述电路，其实现过程为：当电源接通或断电时，软启动电路模块控制完成软启动，使得二极管逐渐发光，同时瞬态抑制电路模块提供泻放电路，使得瞬间启动或断电时整个电路正常工作，恒流电路模块则保持流过恒流负载的电流恒定不变。
在电源接通时，电容C3等效于短路，电源经电阻R3、三极管Q2的b极与e极、电容C3到地，这时三极管Q2饱和导通，A点被拉到低电位，三极管Q1因没有基极电流而截止，LED不发光；经过一段时间的充电后，电容C3两端电压慢慢升高，三极管Q2基极电流逐渐减小直到截止，A点的电位会慢慢升高，这时三极管Q1逐渐导通，LED灯慢慢发光，完成软启动过程。
所述瞬态抑制电路模块中，冲击电压来自两方面，一是刚接通电源时，即使有软启动电路的存在，负载两端还是存在瞬间冲击，此现象可以通过观察负载启动状态发现明显变化。负载RL两端与电容C5共同吸收冲击；当电路正常工作时突然停电后又马上来电或者刚把电源关断后又马上打开时，由于电容C3两端电压不能突变，软启动电路失效，这时通过瞬态抑制电路模块为电容C3提供泻放通路，使三极管Q3也会饱和导通，将电容C3上的电压泻放掉，从而保证电路的正常工作。
当由于某种原因导致流过LED的电流增大或减小时，采样电阻R4两端的电压降也跟着升高或降低，稳压二极管IC1的输入端电压也随之变化，从而控制三极管Q1基极的电位，保持流过恒流负载的电流恒定不变。
上述LED即为电路图中的二极管D1-D5。
另一实施例：此外，本发明的电路还可以设计成另外一种结构来满足大负载电流设备的需求，这里通过两只三极管构成的恒流源可驱动大负载电流设备。附图2是用两只PNP晶体三极管和四个电阻组成的恒流源电路，通过选用大功率晶体三极管和散热片可以使恒流电流达到1A以上。
其电路结构如附图2所示，该图2中的电路输入端连接图1中的D1、D2的负极，输出端连接图1中D3、D4的正极，在该附图2中，晶体管Q1和电阻R1、R4、R2组成主电路，R2与R4串联后组成晶体管Tr1基极的上偏置电阻。当电源接通之后，由于在基极中有电流流动，Tr1中就会有集电极电流流过，发射极电流流过R1后在R1两端会产生电压降。当R1两端的电压降达到0.6V时，Q2会随之导通，Q2的集电极电流流经R2.对Q1的基极电流形成分流.Tr1的基极电流会随之减小，集电极电流也随之减小。因此Tr2导通之后会对Tr1的基极电流产生限制作用，使电路的输出电流稳定于某一个电流值。恒流电流的大小由R1的电阻值和Q2的Vbe决定，设Q2的Vbe等于0.6V，电路的输出电流I可用I=Vbe/R1来计算。
对于晶体三极管来说，Vbe的温度系数约为-1mV/℃，Vbe的数值会随温度的变化出现较大的变动，所以这种电路不能用于对恒流源精度要求很高的场合，故该扩展内容非本专利的最佳选择。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (10)

1.一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源，其特征在于，其电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5，其中二极管D1的正极与二极管D3的负极相连并构成恒流源的一端，该端连接有保护电阻R0；二极管D2的正极与二极管D4的负极相连并构成恒流源的另一端，二极管D1的负极与二极管D2的负极汇成一条通路并连接到二极管D5的正极，该二极管D5的负极接入恒流电路模块、软启动电路模块和瞬态抑制电路模块，所述软启动电路模块用于在接通电源时整个电路软启动，瞬态电路抑制模块通过提供泄放电路，使得瞬间启动或断电时整个电路正常工作，恒流电路模块则保持流过恒流负载的电流恒定不变；最后瞬态抑制电路模块的输出端连接到二极管D3、二极管D4的正极，从而形成闭合回路。
2.根据权利要求1所述的一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源，其特征在于，所述恒流电路模块包括三极管Q1、电阻R3、采样电阻R4、稳压二极管IC1，其中上述二极管D5的负极分成三条支路，一条经电容C2接地；一条经负载RL后连接到三极管Q1的c极，三极管Q1的e极连接采样电阻R4和稳压二极管IC1的输入端，该采样电阻R4的输出端也连接稳压二极管IC1的输入端；第三条经过电阻R3后与三极管Q1的b极、稳压二极管IC1的输出端汇成一条通路并连接到软启动电路模块；此外，在三极管Q1的c极和e极之间设置有电容C5，e极与b极之间设置有电容C4，来吸收瞬态电压冲击。
3.根据权利要求2所述的一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源，其特征在于，所述软启动电路模块包括三极管Q2、电容C3，其中三极管Q2的e极连接上述经过电阻R3后与三极管Q1的b极、稳压二极管IC1的输出端汇成的通路，三极管Q2的c极连接在采样电阻R4的输出端与稳压二极管IC1的输入端之间，该三极管Q2的b极与c极之间设置有电容C3，且三极管Q2的b极与c极均连接到瞬态抑制电路模块。
4.根据权利要求3所述的一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源，其特征在于，所述瞬态抑制电路模块包括电阻R1、电阻R2、三极管Q3，其中电阻R1的输入端连接二极管D1的负极与二极管D2的负极汇成的通路输出端，该电阻R1的输出端与三极管Q3的b极汇成一条通路连接到电阻R2的输入端，所述三极管Q3的e极连接到三极管Q2的b极和电容C3的负极，三极管Q3的c极连接到采样电阻R4的输出端，该采样电阻R4的输出端还与电阻R2的输出端汇成一条通路连接到二极管D3、二极管D4的正极。
5.根据权利要求4所述的一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源，其特征在于，所述三极管Q1为NPN型三极管，三极管Q2、三极管Q3为PNP型三极管。
6.根据权利要求4所述的一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源，其特征在于，所述电容C1、C2、C5均选用耐压400V以上的电容，电容C3选用无极电容，耐压16v以上，所有电阻均用1w电阻，且采样电阻R4的阻值在125Ω～140Ω之间。
7.一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源实现方法，其特征在于，基于上述电路，其实现过程为：当电源接通或断电时，软启动电路模块控制完成软启动，使得二极管逐渐发光，同时瞬态抑制电路模块提供泻放电路，使得瞬间启动或断电时整个电路正常工作，恒流电路模块则保持流过恒流负载的电流恒定不变。
8.根据权利要求7所述的一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源实现方法，其特征在于，在电源接通时，电容C3等效于短路，电源经电阻R3、三极管Q2的b极与e极、电容C3到地，这时三极管Q2饱和导通，三极管Q1因没有基极电流而截止，LED不发光；经过一段时间的充电后，电容C3两端电压慢慢升高，三极管Q2基极电流逐渐减小直到截止，这时三极管Q1逐渐导通，LED灯慢慢发光，完成软启动过程。
9.根据权利要求7所述的一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源实现方法，其特征在于，所述瞬态抑制电路模块中，当电源接通时，负载RL两端与电容C5共同吸收冲击；当电路正常工作时突然停电后又马上来电或者刚把电源关断后又马上打开时，由于电容C3两端电压不能突变，软启动电路失效，这时通过瞬态抑制电路模块为电容C3提供泻放通路，使三极管Q3也会饱和导通，将电容C3上的电压泻放掉，从而保证电路的正常工作。
10.根据权利要求7所述的一种基于瞬态抑制和软启动的恒流源实现方法，其特征在于，当LED的电流增大或减小时，采样电阻R4两端的电压降也跟着升高或降低，稳压二极管IC1的输入端电压也随之变化，从而控制三极管Q1基极的电位，保持流过恒流负载的电流恒定不变。
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