CN204065891U - 一种电感负载恒流电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电感负载恒流电路，包括RS触发器及依次连接在一起的开关、电感和采样电阻；开关和采样电阻的另一端均与电源端连接；采样电阻连接电源端与开关之间并联有一个二极管；采样电阻连接电感端与第一比较器CA的反相输入端连接，用于给第一比较器CA一个反馈信号VFB；RS触发器分别与第一比较器CA的输出端、定时器和开关连接；第一比较器CA的输出端与定时器连接。当电感负载的电流大于设定值时，RS触发器就控制开关断开，断开的同时，定时器就对开关时间进行计时，当断开的时间达到设定时间后，RS触发器就控制开关开通，这样周而复始控制电流时不会出现震荡，从而保证了电流被稳定在设定值附近。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电感负载恒流电路。
背景技术
在很多大电感（大于5H）的作为负载的应用场合，很多大电感负载场合要求不论输入电压变化，还是电感负载本身发生变化时，均需要控制电感负载恒流工作。图1为现有技术中常见的电感负载恒流电路，其中，LO、CO为滤波电路，Lload为大电感负载，R为大电感寄生电阻与电流限流电阻的总称，（由于大电感负载往往绕组很多，故线路阻抗已经不可忽略，常可达几百欧姆）Rs为采样电阻，电流过采样电阻Rs两端电压VFB，与参考值做差积分，再经过三角波调制输出脉冲。由于负载为大电感负载，电流变化缓慢；而电感负载恒流电路采用平均电流控制，这样很容易震荡：
当第一个放大器检测到电流比参考值小，那么误差放大器积分误差，使得输出开关管驱动脉冲变宽，由于大电感电流变化缓慢，误差放大器积分误差继续增大，直到满占空比，这样就导致输出电流出现过调，等到检测到输出电流比参考值大，误差放大器又需要减小驱动管脉宽，由于电感电流下降缓慢，误差放大器很快积分误差，很快使得开关管减小驱动脉宽直到全部关断开关管，等到大电感负载电路减小到参考值以下，又开始上面的一轮循环，这样周而复始出现震荡，导致电流很难实现稳定，电感电流纹波大，具体可参考图2。
实用新型内容
针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供了一种电感电流稳定在设置值附近的电感负载恒流电路。
本实用新型提供的电感负载恒流电路采用的技术方案为：包括RS触发器及依次连接在一起的开关、电感和采样电阻；开关和采样电阻的另一端均与电源端连接；采样电阻连接电源端与开关之间并联有一个二极管；采样电阻连接电感端与第一比较器CA的反相输入端连接，用于给第一比较器CA一个反馈信号VFB；RS触发器分别与第一比较器CA的输出端、定时器和开关连接；第一比较器CA的输出端与定时器连接。
本实用新型的有益效果为：当电感负载的电流大于设定值时，RS触发器就控制开关断开，断开的同时，定时器就对开关时间进行计时，当断开的时间达到设定时间后，RS触发器就控制开关开通，这样周而复始控制电流时不会出现震荡，从而保证了电流被稳定在设定值附近。
由于本电感负载恒流电路的开关关断的时间最小值是固定的，开关频率比较稳定，不会失控。
附图说明
图1为现有技术中的大电感负载恒流电路的电路图；
图2为图1所示恒流电路的电流波形示意图；
图3为本实用新型电感负载恒流电路一个实施例的电路图；
图4为图3所示恒流电路的电流波形示意图；
图5为本实用新型电感负载恒流电路另一个实施例的电路图；
图6为纹波检测模块一个实施例的原理框图；
图7为比较模块采用或门电路的示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
参考图3，图3示出了本实用新型电感负载恒流电路的电路图；如图3所示，本实施例的技术方案为：
包括RS触发器及依次连接在一起的开关、电感Lload和采样电阻Rs；开关S1和采样电阻Rs的另一端均与电源端连接；采样电阻Rs连接电源端与开关S1之间并联有一个二极管；采样电阻Rs连接电感端与第一比较器CA的反相输入端连接，用于给第一比较器CA一个反馈信号VFB；RS触发器分别与第一比较器CA的输出端、定时器和开关S1连接；第一比较器CA的输出端与定时器连接。
图3中的电阻R为电感Lload的寄生电阻与电流限流电阻的总称，由于电感Lload的电感值比较大时，其绕组很多，此时线路阻抗已经不可忽略，常可达几百欧姆；本方案的电感Lload是电感值为大于5H的电感。
本方案的工作原理为：采样电阻Rs采集流过电感Lload的电流Iload，并产生一个反馈信号VFB给第一比较器CA，该反馈信号VFB表征流过电感Lload的电流大小。第一比较器CA将反馈信号VFB与第一比较器CA正相输入端输入的参考信号VREF进行比较，参考信号VREF表征预设恒定电流值。当开关S1导通时，电感Lload流过的电流Iload逐渐增大，当电流Iload增大到参考信号VREF时，第一比较器CA反转，RS触发器的复位端R输出高电平信号控制开关S1关断。此刻定时器，接收第一比较器CA反转信号后，开始计时，当定时器计时到Toff（预先设定时间）时，发出脉冲驱动RS触发器控制开关S1导通，开关S1导通后电流Iload又开始上升。关于电流Iload的波形图可以参考图4，从图4可以看出，Toff始终保持不变，随着输入电压波动调整开通时间， 以确保电感Lload的电流Iload被恒定在设定值附近。
如图5所示，在恒流电路的设计过程中，电流不仅仅需要稳定在给定值，还需要满足用户提出的电流纹波要求，在本实用新型的一个实施例中，电感负载恒流电路还可以包括用于检测并控制纹波的峰值，并产生一个开关固定关断时间Toff1的纹波检测模块和一个用于将纹波检测模块产生的时间Toff1与定时器内设定值进行比较的比较模块；纹波检测模块的输入端与采样电阻的输入端连接，比较模块分别与纹波检测模块、定时器和RS触发器连接。
增加纹波检测模块之后，电路中的纹波可以通过纹波检测模块来控制电流纹波的大小。其中比较模块可以为一个比较器，也可以采用或门电路（见附图7）组成。
如图6所示，在恒流电路设计过程，纹波检测模块可以选用连接在一起的运算放大器EA、整流电路和第二比较器CA的电路结构；其中运算放大器EA的反相输入端与采样电阻Rs连接电感端连接，第二比较器CA的输出端与所述比较模块连接。
电感负载恒流电路增加纹波检测模块后，开关S1关断时间就由纹波检测模块产生的Toff1与定时器内部设定Toff共同决定。纹波检测模块的运算放大器EA检测采样电阻Rs电压后，通过整流模块整流成为直流电压，直流电压就可以代表纹波电压，纹波电压与三角波比较产生一个开关S1固定关断时间Toff1，比较模块选择Toff1与Toff两者中最大值，即定时器收到第一比较器CA反转信号后，开始计时，计时到Toff1与Toff两者中最大值时，比较模块发出脉冲驱动RS触发器控制开关S1导通。
电感负载恒流电路增加纹波检测模块电路后，使电路的纹波更小，纹波的大小可以通过纹波检测模块进行调节。
Claims (4)
1.一种电感负载恒流电路，其特征在于：包括RS触发器及依次连接在一起的开关、电感和采样电阻；所述开关和采样电阻的另一端均与电源端连接；所述采样电阻连接电源端与开关之间并联有一个二极管；所述采样电阻连接电感端与第一比较器CA的反相输入端连接，用于给第一比较器CA一个反馈信号VFB；所述RS触发器分别与所述第一比较器CA的输出端、定时器和开关连接；所述第一比较器CA的输出端与定时器连接。
2.根据权利要求1所述的电感负载恒流电路，其特征在于：还包括用于检测并控制纹波峰值，并产生一个开关固定关断时间Toff1的纹波检测模块和一个用于将纹波检测模块产生的时间Toff1与定时器内设定值进行比较的比较模块；所述纹波检测模块的输入端与所述采样电阻的输入端连接，所述比较模块分别与所述纹波检测模块、定时器和RS触发器连接。
3.根据权利要求2所述的电感负载恒流电路，其特征在于：所述纹波检测模块包括连接在一起的运算放大器EA、整流电路和第二比较器CA；所述运算放大器EA的反相输入端与所述采样电阻连接电感端连接，所述第二比较器CA的输出端与所述比较模块连接。
4.根据权利要求1-3任一所述的电感负载恒流电路，其特征在于：所述电感的电感值大于5H。
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