CN111417235A - 一种恒流输出控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种恒流输出控制***，涉及电子技术领域，电源的正极与稳压模块的输入端连接，稳压模块的输出端经过第八电阻R8与晶体管M1的栅极连接，晶体管M1的源极经过第三电阻R3接第一电源的负极，晶体管M1的源极经过第五电阻R5与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端经过第三十四电阻R34与晶体管M1的栅极连接，晶体管M1的漏极经过第十一电阻R11与电压监测模块的输入端连接，电压检测模块的输出端经过第一二极管D1接光耦元件，第一电源的正极与负载的正极连接，第十一电阻R11与晶体管M1的连接点与负载的负极连接。本发明优点在于：电路结构简单，成本低廉，效率高，而且无EMI干扰问题。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种恒流输出控制***。
背景技术
LED照明技术凭借其高效、节能，长寿特点而发展迅猛，但由于它的半导体特性而给其驱动电源带来了要求：其一，功率问题，欲加大光通量，需要给LED芯片注入足够的功率，但LED温升又不能过高，否则影响寿命和光效，又因为其本身就是个二极管，具有负温度特性，仅仅提供其稳定电压是不够的，必须给予恒流控制；其二，LED照明需要多个LED管串或并来完成。其离散性参数是个重要问题，制造商不可能做到一致，这就只能在驱动电源上来克服此问题，这就要求一灯配备一个电源或一个灯配备几个电源模块来满足要求；其三，LED无论是串或并，只要其中一个灯坏，就会影响到整个灯串的工作甚至熄灭，这就需要独自的保护电路；其四，成本高，由于其离散性及光效问题，需要独立电源或多个模块电源来控制(尤其是多路输出)，这给照明***增加了更高的成本。当然，对于多口恒流输出充电技术，也有相应的需求，且面临同样的问题。
图1为一款LED电源2路输出示意图，AC输入经过EMI滤波网，再依次经过PFC功率、DC/DC转换、BUCK电路后DC输出，控制电路与PFC功率、DC/DC转换连接，整个电源通过三级转换最后产生输出，前级是PFC功率因数校正电路，后级是LLC半桥谐振产生DC输出，第三级又采用BUCK电路来实现2路恒流输出，两路都输出31V 3A分别控制路灯的两个芯片。前级电路一般都没问题，主要是后面的BUCK电路，EMI问题令人头疼，受整个电源的尺寸所限，BUCK工作效率较高体型缩小，恒流方法是在输入母线上用电阻检流，又由于工作连续模式，开关管及二极管都都有开关损耗及反向恢复损耗，此级效率只能做到96％左右，而且EMI干扰相当严重，350KHz的开关频率使得辐射问题几乎无法解决，只能将整个电源放入路灯金属外壳内部才能解决，综上所述，BUCK电路的缺点：成本高，电路复杂，效率低，EMI问题严重，而采用新的方案。
发明内容
解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了恒流输出控制***，能够有效地解决现有应用于照明充电***的恒流输出电路的BUCK电路的效率低、成本高、电路复杂、EMI问题严重的问题。
技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种恒流输出控制***，包括：第一电源、稳压模块、第八电阻R8、第一晶体管M1、第三电阻R3、第五电阻R5、控制模块、第三十四电阻R34、第十一电阻R11、电压监测模块、第一二极管D1，所述第一电源的正极与稳压模块的输入端连接，稳压模块的输出端经过第八电阻R8与所述第一晶体管M1的栅极连接，所述第一晶体管M1的源极经过第三电阻R3接第一电源的负极，所述第一晶体管M1的源极经过第五电阻R5与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端经过第三十四电阻R34与第一晶体管M1的栅极连接，第一晶体管M1的漏极经过第十一电阻R11与电压监测模块的输入端连接，电压检测模块的输出端经过第一二极管D1接光耦元件，第一电源的正极与负载的正极连接，第十一电阻R11与第一晶体管M1的连接点与负载的负极连接。
更进一步地，所述稳压模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一三极管Q1、第二电源、第一稳压管Z1、第一电容C1，第一三极管Q1的基极通过所述第一电阻R1与第一电源的正极连接，第一三极管Q1的发射极通过所述第二电阻R2与第一电源的正极连接，第一稳压管Z1的阴极与第一三极管Q1的基极连接，第一稳压管Z1的阳极经过第三十二电阻R32接地，第一三极管Q1的发射极通过第八电阻R8与第一晶体管M1的栅极连接，所述第一电容C1的一端与第一三极管Q1的发射极连接，第一电容C1的另一端接地，所述第一三极管Q1的发射极为所述稳压模块的输出端。
更进一步地，所述控制模块包括第一运算放大器A、第七电阻R7、第二电容C2、第四电阻R4、第六电阻R6、第十七电阻R17，所述第七电阻R7与第二电容C2串联，第二电容C2的非串联端与第一运算放大器A的反相端连接，第七电阻R7的非串联端与第一运算放大器A的输出端连接，第一运算放大器A的反相端通过第五电阻R5与第一晶体管M1的源极连接，第一运算放大器A的同相端与第四电阻R4的一端、第六电阻R6的一端、第十七电阻R17的一端连接，第四电阻R4的另一端接地，第六电阻R6、第十七电阻R17的另一端经过接第二电源，第一运算放大器A的输出端经过第三十四电阻R34与第一晶体管M1的栅极连接，所述第一运算放大器A的反相端为控制模块的输入端，所述第一运算放大器A的输出端为控制模块的输出端。
更进一步地，所述电压监测模块包括第二运算放大器B、第十六电阻R16、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第三电容C3、第十二电阻R12、第二稳压管Z2，第一晶体管M1的漏极通过第十一电阻R11与第二运算放大器B的反相端连接，第二运算放大器B的输出端经过第一二极管D1与光耦元件连接，第二运算放大器B的同相端通过并联的第十六电阻R16、第十三电阻R13接第二电源，第十四电阻R14与第三电容C3串联，第三电容C3的非串联端与第二运算放大器B的反相端连接，第十四电阻R14的非串联端与第二运算放大器B的输出端连接，所述第十二电阻R12的一端与第二运算放大器B的同相端连接，第二稳压管Z2的阴极与第二运算放大器B的反相端、第十一电阻R11的串联点连接，所述第十二电阻R12的另一端、第二稳压管Z2的阳极接地，所述第二运算放大器B的反相端为电压监测模块的输入端，所述第二运算放大器B的输出端为电压监测模块的输出端。
更进一步地，还包括第十电阻R10、第十五电阻R15、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、第二晶体管M2、第三十三电阻R33、第九电阻R9，第十五电阻R15的两端分别与第一晶体管M1的源极、漏极两端连接，第二晶体管M2的漏极与第一晶体管M1的栅极连接，第二晶体管M2的栅极经过第三十六电阻36与第一晶体管M1的源极连接，第十电阻R10的两端分别与第一晶体管的栅极、源极连接，第三十七电阻R37的两端分别与第二晶体管M2的栅极、源极连接，第九电阻R9的一端与第二电源连接，第九电阻R9的另一端与稳压模块的输出端连接，第三十三电阻R33的两端接地。
更进一步地，所述第三电阻R3为恒流检测电阻。
更进一步地，所述第一晶体管M1选用N型MOS管。
更进一步地，所述第一运算放大器A选用LM2904芯片。
更进一步地，所述第一电源为36V。
有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明本发明中将第一电源通过第一三极管Q1以及稳压管Z1、电阻R1、R2进行稳压后产生15V左右的电压，同时通过电阻R8驱动晶体管M1，晶体管M1导通，若OUT1+、OUT1-接LED负载，那么就有电流流过LED负载通过晶体管M1、电阻R3到第一电源的负极，形成完整回路；当有电流流过电阻R3，在电阻R3上产生电压，通过电阻R5送人第一运算放大器A的反相端，并与来自稳压后15V的参考电压经过电阻R6、电阻R4分压后作比较，第一运算放大器A的输出端控制晶体管M1的栅极，通过控制使晶体管M1的导通压降Vds电压变化起到分压负载电压的效果，从而维持LED负载电流恒定，并在晶体管M1的漏极上加电压监测信号，送往光耦元件去控制初级工作频率来调整恒流控制***的输出电压，若晶体管M1的导通压降上升Vds，Vds电压通过电阻R11使得第二运算放大器B的反相端电压升高，当第二运算放大器B的反相端超过同相端时，第二运算放大器的输出端输出低电位去拉动光耦，使输出电压降低，从而通过LED负载后Vds下降，从而维持Vds不变，达到控制目的；通过将监测调整信号取得反馈给初级边的光耦元件端，使得负载不管怎么变化，晶体管M1上的电压会跟着这个变化反馈到初级边，使得晶体管M1的压降都不会超过所限定的值，从而实现恒流的功能，同时该***的电路结构简单、成本低，效率高，且无EMI干扰问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的一种恒流输出控制***的原理图；
图2为为本发明实施例的一种恒流输出控制***的电路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例
如图2所示，一种恒流输出控制***，包括：第一电源Vf、稳压模块、电阻R8、晶体管M1、电阻R3、电阻R5、控制模块、电阻R34、电阻R11、电压监测模块、二极管D1，电源的正极Vf+与稳压模块的输入端连接，稳压模块的输出端经过电阻R8与晶体管M1的栅极G连接，晶体管M1的源极S经过电阻R3接电源的负极Vf-，晶体管M1的源极S经过电阻R5与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端经过电阻R34与晶体管M1的栅极G连接，晶体管M1的漏极D经过电阻R11与电压监测模块的输入端连接，电压检测模块的输出端经过二极管D1接光耦元件P，电源的正极Vf+与LED负载的正极连接，电阻R11与晶体管M1的连接点与LED负载的负极连接，其中耦合元件P对应恒流控制***的初级边。
具体的，稳压模块包括电阻R1、电阻R2、三极管Q1、第二电源、稳压管Z1、电容C1，三极管Q1的基极通过电阻R1与电源的正极Vf+连接，三极管Q1的发射极通过电阻R2与电源的正极Vf+连接，稳压管Z1的阴极与三极管Q1的基极连接，稳压管Z1的阳极经过电阻R32接地，三极管Q1的发射极通过电阻R8与晶体管M1的栅极G连接，电容C1的一端与三极管Q1的发射极连接，电容C1的另一端接地，三极管Q1的发射极为稳压模块的输出端。
控制模块包括运算放大器A、电阻R7、电容C2、电阻R4、电阻R6、电阻R17，电阻R7与电容C2串联，电容C2的非串联端与运算放大器A的反相端连接，电阻R7的非串联端与运算放大器A的输出端连接，运算放大器A的反相端通过电阻R5与晶体管M1的源极S连接，运算放大器A的同相端与电阻R4的一端、电阻R6的一端、电阻R17的一端连接，电阻R4的另一端接地，电阻R6、电阻R17的另一端经过接第二电源，运算放大器A的输出端经过电阻R34与晶体管M1的栅极G连接，运算放大器A的反相端为控制模块的输入端，运算放大器A的输出端为控制模块的输出端。其中，第二电源为2.5V。
电压监测模块包括运算放大器B、电阻R16、电阻R13、电阻R14、电容C3、电阻R12、稳压管Z2，晶体管M1的漏极通过电阻R11与运算放大器B的反相端连接，运算放大器B的输出端经过二极管D1与光耦元件P连接，运算放大器B的同相端通过并联的电阻R16、电阻R13接第二电源，电阻R14与电容C3串联，电容C3的非串联端与运算放大器B的反相端连接，电阻R14的非串联端与运算放大器B的输出端连接，电阻R12的一端与运算放大器B的同相端连接，稳压管Z2的阴极与运算放大器B的反相端、电阻R11的串联点连接，电阻R12的另一端、稳压管Z2的阳极接地，运算放大器B的反相端为电压监测模块的输入端，运算放大器B的输出端为电压监测模块的输出端。
还包括电阻R10、电阻R15、电阻R36、电阻R37、晶体管M2、电阻R33、电阻R9，电阻R15的两端分别与晶体管M1的源极、漏极两端连接，晶体管M2的漏极与晶体管M1的栅极连接，晶体管M2的栅极经过电阻36与晶体管M1的源极连接，电阻R10的两端分别与晶体管M1的栅极、源极连接，电阻R37的两端分别与晶体管M2的栅极、源极连接，电阻R9的一端与第二电源连接，电阻R9的另一端与稳压模块的输出端连接，电阻R33的两端接地。
其中，电阻R3为恒流检测电阻，晶体管M1选用N型MOS管，运算放大器A、运算放大器B选用LM2904芯片，电源Vf为36V，第二电源为2.5V。
具体的工作原理：电源Vf通过三极管Q1以及稳压管Z1、电阻R1、R2进行稳压后产生15V左右的电压，同时通过电阻R8驱动晶体管M1，晶体管M1导通，若OUT1+、OUT1-接LED负载，那么就有电流流过LED负载通过晶体管M1、电阻R3到电源的负极Vf-，形成完整回路；当有电流流过电阻R3，在电阻R3上产生电压，通过电阻R5送入运算放大器A的反相端，并与来自稳压后15V的参考电压经过电阻R6、电阻R4分压后作比较，运算放大器A的输出端控制晶体管M1的栅极，通过控制使晶体管M1的导通压降Vds电压变化起到分压负载电压的效果，从而维持LED负载电流恒定，并在晶体管M1的漏极上加电压监测信号，送往光耦元件去控制初级工作频率来调整恒流控制***的输出电压，若晶体管M1的导通压降上升Vds，Vds电压通过电阻R11使得运算放大器B的反相端电压升高，当运算放大器的反相端超过同相端时，运算放大器B的输出端输出低电位去拉动光耦，使输出电压降低，从而通过LED负载后Vds下降，从而维持Vds不变，达到控制目的；通过将监测调整信号取得反馈给初级边的光耦元件端，使得负载不管怎么变化，晶体管M1上的电压会跟着这个变化反馈到初级边，使得晶体管M1的压降都不会超过所限定的值，从而实现恒流的功能，同时该***的电路结构简单、成本低，效率高，且无EMI干扰问题。
输入电压为100V-240V，功率因数要求0.95，两路输出31V 3A，输入230V额定载效率在90％以上，符合照明技术安规要求。采用新的方案，在115V输入条件下，总效率接近90％；而且光效好，恒流特性受温度影响小。
本恒流控制***能够控制多路恒流输出，DC转DC采用双管正激工作方式，在储能电感前面***磁放大技术或同步开关管，将晶体管的反馈信号用来直接控制运算放大器或同步开关管，可以实现多路恒流控制，通过在稳压模块输出端增加其它电阻驱动晶体管控制控制模块，并通过电压监测模块反馈到耦合元件P，即反馈到恒流电路的初边级，其中，通过DC转DC采用双管正激工作方式，不会受到负载离散影响。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种恒流输出控制***，其特征在于，包括：第一电源、稳压模块、第八电阻R8、第一晶体管M1、第三电阻R3、第五电阻R5、控制模块、第三十四电阻R34、第十一电阻R11、电压监测模块、第一二极管D1，所述第一电源的正极与稳压模块的输入端连接，稳压模块的输出端经过第八电阻R8与所述第一晶体管M1的栅极连接，所述第一晶体管M1的源极经过第三电阻R3接第一电源的负极，所述第一晶体管M1的源极经过第五电阻R5与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端经过第三十四电阻R34与第一晶体管M1的栅极连接，第一晶体管M1的漏极经过第十一电阻R11与电压监测模块的输入端连接，电压检测模块的输出端经过第一二极管D1接光耦元件，第一电源的正极与负载的正极连接，第十一电阻R11与第一晶体管M1的连接点与负载的负极连接。
2.根据权利要求1所述的一种恒流输出控制***，其特征在于，所述稳压模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一三极管Q1、第二电源、第一稳压管Z1、第一电容C1，第一三极管Q1的基极通过所述第一电阻R1与第一电源的正极连接，第一三极管Q1的发射极通过所述第二电阻R2与第一电源的正极连接，第一稳压管Z1的阴极与第一三极管Q1的基极连接，第一稳压管Z1的阳极经过第三十二电阻R32接地，第一三极管Q1的发射极通过第八电阻R8与第一晶体管M1的栅极连接，所述第一电容C1的一端与第一三极管Q1的发射极连接，第一电容C1的另一端接地，所述第一三极管Q1的发射极为所述稳压模块的输出端。
3.根据权利要求1所述的一种恒流输出控制***，其特征在于，所述控制模块包括第一运算放大器A、第七电阻R7、第二电容C2、第四电阻R4、第六电阻R6、第十七电阻R17，所述第七电阻R7与第二电容C2串联，第二电容C2的非串联端与第一运算放大器A的反相端连接，第七电阻R7的非串联端与第一运算放大器A的输出端连接，第一运算放大器A的反相端通过第五电阻R5与第一晶体管M1的源极连接，第一运算放大器A的同相端与第四电阻R4的一端、第六电阻R6的一端、第十七电阻R17的一端连接，第四电阻R4的另一端接地，第六电阻R6、第十七电阻R17的另一端经过接第二电源，第一运算放大器A的输出端经过第三十四电阻R34与第一晶体管M1的栅极连接，所述第一运算放大器A的反相端为控制模块的输入端，所述第一运算放大器A的输出端为控制模块的输出端。
4.根据权利要求1所述的一种恒流输出控制***，其特征在于，所述电压监测模块包括第二运算放大器B、第十六电阻R16、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第三电容C3、第十二电阻R12、第二稳压管Z2，第一晶体管M1的漏极通过第十一电阻R11与第二运算放大器B的反相端连接，第二运算放大器B的输出端经过第一二极管D1与光耦元件连接，第二运算放大器B的同相端通过并联的第十六电阻R16、第十三电阻R13接第二电源，第十四电阻R14与第三电容C3串联，第三电容C3的非串联端与第二运算放大器B的反相端连接，第十四电阻R14的非串联端与第二运算放大器B的输出端连接，所述第十二电阻R12的一端与第二运算放大器B的同相端连接，第二稳压管Z2的阴极与第二运算放大器B的反相端、第十一电阻R11的串联点连接，所述第十二电阻R12的另一端、第二稳压管Z2的阳极接地，所述第二运算放大器B的反相端为电压监测模块的输入端，所述第二运算放大器B的输出端为电压监测模块的输出端。
5.根据权利要求1所述的一种恒流输出控制***，其特征在于，还包括第十电阻R10、第十五电阻R15、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、第二晶体管M2、第三十三电阻R33、第九电阻R9，第十五电阻R15的两端分别与第一晶体管M1的源极、漏极两端连接，第二晶体管M2的漏极与第一晶体管M1的栅极连接，第二晶体管M2的栅极经过第三十六电阻36与第一晶体管M1的源极连接，第十电阻R10的两端分别与第一晶体管的栅极、源极连接，第三十七电阻R37的两端分别与第二晶体管M2的栅极、源极连接，第九电阻R9的一端与第二电源连接，第九电阻R9的另一端与稳压模块的输出端连接，第三十三电阻R33的两端接地。
6.根据权利要求1所述的一种恒流输出控制***，其特征在于，所述第三电阻R3为恒流检测电阻。
7.根据权利要求1所述的一种恒流输出控制***，其特征在于，所述第一晶体管M1选用N型MOS管。
8.根据权利要求3所述的一种恒流输出控制***，其特征在于，所述第一运算放大器A选用LM2904芯片。
9.根据权利要求1所述的一种恒流输出控制***，其特征在于，所述第一电源为36V。
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