恒流驱动电路论文和设计-曾漳德

全文摘要

本实用新型的恒流驱动电路，包括：电压调整单元，所述电压调整单元的输入端与外接电源的输出端连接，所述电压调整单元的输出端与外接负载连接；电流检测单元，所述电流检测单元的检测端与外接负载连接，所述电流检测单元的输出端与所述电压调整单元的控制输入端连接；及过压保护单元，所述过压保护单元的第一输入端与外接电源的输出端连接，所述过压保护单元的第二输入端与所述电压调整单元的输出端连接，所述过压保护单元的输出端与所述电压调整单元的控制输入端连接。

主设计要求

1.一种恒流驱动电路，其特征在于，包括：电压调整单元，所述电压调整单元的输入端与外接电源的输出端连接，所述电压调整单元的输出端与外接负载连接；电流检测单元，所述电流检测单元的检测端与外接负载连接，所述电流检测单元的输出端与所述电压调整单元的控制输入端连接；及过压保护单元，所述过压保护单元的第一输入端与外接电源的输出端连接，所述过压保护单元的第二输入端与所述电压调整单元的输出端连接，所述过压保护单元的输出端与所述电压调整单元的控制输入端连接。

设计方案

1.一种恒流驱动电路，其特征在于，包括：

电压调整单元，所述电压调整单元的输入端与外接电源的输出端连接，所述电压调整单元的输出端与外接负载连接；

电流检测单元，所述电流检测单元的检测端与外接负载连接，所述电流检测单元的输出端与所述电压调整单元的控制输入端连接；及

过压保护单元，所述过压保护单元的第一输入端与外接电源的输出端连接，所述过压保护单元的第二输入端与所述电压调整单元的输出端连接，所述过压保护单元的输出端与所述电压调整单元的控制输入端连接。

2.根据权利要求1所述的恒流驱动电路，其特征在于，所述电压调整单元包括第二开关管Q2、第三开关管Q3、第一电阻R1和第五电阻R5，所述第三开关管Q3的源极作为所述电压调整单元的输入端，所述第三开关管Q3的漏极作为所述电压调整单元的输出端，所述第一电阻R1的一端与所述第三开关管Q3的漏极连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第二开关管Q2的基极连接，所述第二开关管Q2的基极作为所述电压调整单元的控制输入端，所述第二开关管Q2的发射极与所述第三开关管Q3的源极连接，所述第二开关管Q2的集电极分别与所述第三开关管Q3的栅极和所述第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R5的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的恒流驱动电路，其特征在于，所述电压调整单元还包括第三电阻R3和第一稳压二极管ZD1，所述第三电阻R3的一端与所述第二开关管Q2的发射极连接，所述第三电阻R3的另一端与所述第二开关管Q2的集电极连接，所述第一稳压二极管ZD1的阴极与所述第二开关管Q2的发射极连接，所述第一稳压二极管ZD1的阳极与所述第二开关管Q2的集电极连接。

4.根据权利要求1所述的恒流驱动电路，其特征在于，所述电流检测单元包括第十一电阻R11和第一开关管Q1，所述第十一电阻R11的一端作为所述电流检测单元的检测端，所述第十一电阻R11的另一端接地，所述第一开关管Q1的集电极作为所述电流检测单元的输出端，所述第一开关管Q1的集电极与所述第十一电阻R11的一端连接，所述第一开关管Q1的发射极接地。

5.根据权利要求4所述的恒流驱动电路，其特征在于，所述电流检测单元还包括第二电阻R2、第四电阻R4和第一电容C1，所述第二电阻R2与所述第一开关管Q1的集电极串联连接，所述第四电阻R4的一端与所述第一开关管Q1的基极连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第十一电阻R11的一端连接，所述第一电容C1的一端与所述第一开关管Q1的基极连接，所述第一电容C1的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的恒流驱动电路，其特征在于，所述过压保护单元包括第四开关管Q4、第五开关管Q5、第七电阻R7、第八电阻R8、第一二极管D1和第二稳压二极管ZD2，所述第四开关管Q4的集电极串联所述第七电阻R7作为所述过压保护单元的第一输入端，所述第四开关管Q4的基极与所述第二稳压二极管ZD2的阳极连接，所述第四开关管Q4的发射极接地，所述第二稳压二极管ZD2的阴极作为所述过压保护单元的第二输入端，所述第一二极管D1的阴极与所述第四开关管Q4的集电极连接，所述第一二极管D1的阳极作为所述过压保护单元的输出端，所述第五开关管Q5的集电极与所述第四开关管Q4的基极连接，所述第五开关管Q5的基极与所述第四开关管Q4的集电极连接，所述五开关管Q5的发射极与所述第八电阻R8的一端连接，所述第八电阻R8的另一端与所述第七电阻R7的一端连接。

7.根据权利要求6所述的恒流驱动电路，其特征在于，所述过压保护单元还包括第六电阻R6、第九电阻R9、第十电阻R10和第二电容C2，所述第六电阻R6的与所述第二稳压二极管ZD2的阳极串联连接，所述第九电阻R9的一端与所述第四开关管Q4的基极连接，所述第九电阻R9的另一端与所述第二稳压二极管ZD2的阳极连接，所述第十电阻R10与所述第二稳压二极管ZD2的阴极串联连接，所述第二电容C2的一端与所述第九电阻R9的另一端连接，所述第二电容C2的另一端接地。

8.根据权利要求6所述的恒流驱动电路，其特征在于，所述第四开关管Q4为NPN开关管。

9.根据权利要求6所述的恒流驱动电路，其特征在于，所述第五开关管Q5为PNP开关管。

10.根据权利要求1所述的恒流驱动电路，其特征在于，所述恒流驱动电路还包括滤波单元，所述滤波单元包括第三电容C3和第四电容C4，所述第三电容C3与所述电压调整单元的输出端连接，所述第三电容C3接地，所述第四电容C4的一端与所述电压调整单元的输出端连接，所述第四电容C4接地。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及恒流驱动技术领域，特别是涉及一种恒流驱动电路。

背景技术

目前，发光二极管简称为LED。由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成。当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压大于5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过二极管的电流。

由于LED灯受到伏安特性和温度稳定的影响，为了保证LED灯的使用寿命和光衰，现多数采用恒流电源驱动LED灯发光，依靠恒流电源输出额定的驱动电流来点亮LED灯，以此来延长LED灯的使用寿命。但现有的恒流驱动电路大多数电路结构负载，制造成本相对较高，导致企业的运营成本较高；再者，现有的恒流驱动电路并没有在内部配置相应的过压和电流保护功能，导致恒流驱动电路在实际的使用过程中，容易损坏LED灯，恒流驱动电路的稳定性不强。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种电路结构较为简单的，具备过压保护及电流检测功能的恒流驱动电路。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种恒流驱动电路，包括：

电压调整单元，所述电压调整单元的输入端与外接电源的输出端连接，所述电压调整单元的输出端与外接负载连接；

电流检测单元，所述电流检测单元的检测端与外接负载连接，所述电流检测单元的输出端与所述电压调整单元的控制输入端连接；及

在其中一个实施方式中，所述电压调整单元包括第二开关管Q2、第三开关管Q3、第一电阻R1和第五电阻R5，所述第三开关管Q3的源极作为所述电压调整单元的输入端，所述第三开关管Q3的漏极作为所述电压调整单元的输出端，所述第一电阻R1的一端与所述第三开关管Q3的漏极连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第二开关管Q2的基极连接，所述第二开关管Q2的基极作为所述电压调整单元的控制输入端，所述第二开关管Q2的发射极与所述第三开关管Q3的源极连接，所述第二开关管Q2的集电极分别与所述第三开关管Q3的栅极和所述第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R5的另一端接地。

在其中一个实施方式中，所述电压调整单元还包括第三电阻R3和第一稳压二极管ZD1，所述第三电阻R3的一端与所述第二开关管Q2的发射极连接，所述第三电阻R3的另一端与所述第二开关管Q2的集电极连接，所述第一稳压二极管ZD1的阴极与所述第二开关管Q2的发射极连接，所述第一稳压二极管ZD1的阳极与所述第二开关管Q2的集电极连接。

在其中一个实施方式中，所述电流检测单元包括第十一电阻R11和第一开关管Q1，所述第十一电阻R11的一端作为所述电流检测单元的检测端，所述第十一电阻R11的另一端接地，所述第一开关管Q1的集电极作为所述电流检测单元的输出端，所述第一开关管Q1的集电极与所述第十一电阻R11的一端连接，所述第一开关管Q1的发射极接地。

在其中一个实施方式中，所述电流检测单元还包括第二电阻R2、第四电阻R4和第一电容C1，所述第二电阻R2与所述第一开关管Q1的集电极串联连接，所述第四电阻R4的一端与所述第一开关管Q1的基极连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第十一电阻R11的一端连接，所述第一电容C1的一端与所述第一开关管Q1的基极连接，所述第一电容C1的另一端接地。

在其中一个实施方式中，所述过压保护单元包括第四开关管Q4、第五开关管Q5、第七电阻R7、第八电阻R8、第一二极管D1和第二稳压二极管ZD2，所述第四开关管Q4的集电极串联所述第七电阻R7作为所述过压保护单元的第一输入端，所述第四开关管Q4的基极与所述第二稳压二极管ZD2的阳极连接，所述第四开关管Q4的发射极接地，所述第二稳压二极管ZD2的阴极作为所述过压保护单元的第二输入端，所述第一二极管D1的阴极与所述第四开关管Q4的集电极连接，所述第一二极管D1的阳极作为所述过压保护单元的输出端，所述第五开关管Q5的集电极与所述第四开关管Q4的基极连接，所述第五开关管Q5的基极与所述第四开关管Q4的集电极连接，所述五开关管Q5的发射极与所述第八电阻R8的一端连接，所述第八电阻R8的另一端与所述第七电阻R7的一端连接。

在其中一个实施方式中，所述过压保护单元还包括第六电阻R6、第九电阻R9、第十电阻R10和第二电容C2，所述第六电阻R6的与所述第二稳压二极管ZD2的阳极串联连接，所述第九电阻R9的一端与所述第四开关管Q4的基极连接，所述第九电阻R9的另一端与所述第二稳压二极管ZD2的阳极连接，所述第十电阻R10与所述第二稳压二极管ZD2的阴极串联连接，所述第二电容C2的一端与所述第九电阻R9的另一端连接，所述第二电容C2的另一端接地。

在其中一个实施方式中，所述第四开关管Q4为NPN开关管。

在其中一个实施方式中，所述第五开关管Q5为PNP开关管。

在其中一个实施方式中，所述恒流驱动电路还包括滤波单元，所述滤波单元包括第三电容C3和第四电容C4，所述第三电容C3与所述电压调整单元的输出端连接连接，所述第三电容C3接地，所述第四电容C4的一端与所述电压调整单元的输出端连接连接，所述第四电容C4接地。

本实用新型相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本实用新型的恒流驱动电路，通过设置电压调整单元、电流检测单元、过压保护单元，在实际的使用过程中，电压调整单元用于输出电压至外接负载进行供电；电流检测单元用于检测电流，当电流大于或者小于预设电流值时，电流检测单元输出信号至电压调整单元中控制电压调整单元减小或者增大输出电压，起到电流调整的作用；过压保护单元用于检测输出电压，当输出电压大于预设电压值时，过压保护单元输出控制信号至电压调整单元中控制电压调整单元减小输出电压。本实用新型的电路结构较为简单的，具备过压保护、电流检测功能，电路稳定性较强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型的一实施方式中的恒流驱动电路的电路原理示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及\/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，恒流驱动电路10包括电压调整单元100、电流检测单元200及过压保护单元300；

请再次参阅图1，所述电压调整单元100的输入端与外接电源的输出端连接，所述电压调整单元100的输出端与外接负载连接；

如此，需要说明的是，电压调整单元100用于输出电压至外接负载进行供电。

请再次参阅图1，所述电流检测单元200的检测端与外接负载连接，所述电流检测单元200的输出端与所述电压调整单元100的控制输入端连接；

如此，需要说明的是，电流检测单元200用于检测电流，当电流大于或者小于预设电流值时，电流检测单元200输出信号至电压调整单元中控制电压调整单元100减小或者增大输出电压，起到电流调整的作用。请再次参阅图1，所述过压保护单元300的第一输入端与外接电源的输出端连接，所述过压保护单元300的第二输入端与所述电压调整单元100的输出端连接，所述过压保护单元300的输出端与所述电压调整单元100的控制输入端连接；

如此，需要说明的是，过压保护单元300输出控制信号至电压调整单元100中控制电压调整单元100减小输出电压。

进一步地，请再次参阅图1，在一实施方式中，所述电压调整单元100包括第二开关管Q2、第三开关管Q3、第一电阻R1和第五电阻R5，所述第三开关管Q3的源极作为所述电压调整单元100的输入端，所述第三开关管Q3的漏极作为所述电压调整单元100的输出端，所述第一电阻R1的一端与所述第三开关管Q3的漏极连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第二开关管Q2的基极连接，所述第二开关管Q2的基极作为所述电压调整单元100的控制输入端，所述第二开关管Q2的发射极与所述第三开关管Q3的源极连接，所述第二开关管Q2的集电极分别与所述第三开关管Q3的栅极和所述第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R5的另一端接地；

如此，需要说明的是，当电压调整单元100启动工作时，通过控制第二开关管Q2的导通程度，进而控制第三开关管Q3的导通程度，依靠第二开关管Q2和第三开关管Q3的导通程度，来让电压调整单元100输出不同的电压为外界负载供电；第一电阻R1为偏置电阻；第五电阻R5起到保护第三开关管Q3的作用。

进一步地，请再次参阅图1，在一实施方式中，所述电压调整单元100还包括第三电阻R3和第一稳压二极管ZD1，所述第三电阻R3的一端与所述第二开关管Q2的发射极连接，所述第三电阻R3的另一端与所述第二开关管Q2的集电极连接，所述第一稳压二极管ZD1的阴极与所述第二开关管Q2的发射极连接，所述第一稳压二极管ZD1的阳极与所述第二开关管Q2的集电极连接；

如此，需要说明的是，第三电阻R3起到分压的作用，保护第三开关管Q3；第一稳压二极管ZD1起到同样起到保护第一稳压二极管ZD1的作用。

进一步地，请再次参阅图1，在一实施方式中，所述电流检测单元200包括第十一电阻R11和第一开关管Q1，所述第十一电阻R11的一端作为所述电流检测单元200的检测端，所述第十一电阻R11的另一端接地，所述第一开关管Q1的集电极作为所述电流检测单元200的输出端，所述第一开关管Q1的集电极与所述第十一电阻R11的一端连接，所述第一开关管Q1的发射极接地；

如此，需要说明的是，当电流检测单元200启动工作时，电流检测单元200的检测端检测电流，当电流大于预设电流值时，流进第一开关管Q1的基极电流增加，促使第一开关管Q1的集电极电流增加，即第二开关管Q2的基极电流增加，增大第二开关管Q2的导通程度，减小第三开关管Q3的栅极与源极的电压，促使第三开关管Q3的导通程度减小，进而控制输出电压减小，从而减小流入外界负载电流的电流；当电流小于预设电流值时，流进第一开关管Q1的基极电流减小，使第一开关管Q1的集电极电流减小，即第二开关管Q2的基极电流减小，减小第二开关管Q2的导通程度，增加第三开关管Q3的栅极与源极的导通电压，增大第三开关管Q3的导通程度；第十一电阻R11起到电流采样的作用。

进一步地，请再次参阅图1，在一实施方式中，所述电流检测单元200还包括第二电阻R2、第四电阻R4和第一电容C1，所述第二电阻R2与所述第一开关管Q1的集电极串联连接，所述第四电阻R4的一端与所述第一开关管Q1的基极连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第十一电阻R11的一端连接，所述第一电容C1的一端与所述第一开关管Q1的基极连接，所述第一电容C1的另一端接地；

如此，需要说明的是，第二电阻R2起到调节第二开关管Q2的集电极的电流的作用，保护第二开关管W2；第四电阻R4和第一电容C1组成RC滤波网络，起到滤波的作用。

进一步地，请再次参阅图1，在一实施方式中，所述过压保护单元300包括第四开关管Q4、第五开关管Q5、第七电阻R7、第八电阻R8、第一二极管D1和第二稳压二极管ZD2，所述第四开关管Q4的集电极串联所述第七电阻R7作为所述过压保护单元300的第一输入端，所述第四开关管Q4的基极与所述第二稳压二极管ZD2的阳极连接，所述第四开关管Q4的发射极接地，所述第二稳压二极管ZD2的阴极作为所述过压保护单元300的第二输入端，所述第一二极管D1的阴极与所述第四开关管Q4的集电极连接，所述第一二极管D1的阳极作为所述过压保护单元300的输出端，所述第五开关管Q5的集电极与所述第四开关管Q4的基极连接，所述第五开关管Q5的基极与所述第四开关管Q4的集电极连接，所述五开关管Q5的发射极与所述第八电阻R8的一端连接，所述第八电阻R8的另一端与所述第七电阻R7的一端连接；

如此，需要说明的是，当过压保护单元300启动工作时，当电路中的电压大于预设电压值时，第四开关管Q4导通，然后使第二开关管Q2导通，使第三开关管Q3截止，第四开关管Q4导通同时使第五开关管Q5导通，达到过压保护锁死的功能；第七电阻R7和第八电阻R8均为偏置电阻；第一二极管D1为隔离二极管；第二稳压二极管ZD2起到设定电压上限值的作用。具体地，所述第四开关管Q4为NPN开关管；所述第五开关管Q5为PNP开关管。

进一步地，请再次参阅图1，在一实施方式中，所述过压保护单元300还包括第六电阻R6、第九电阻R9、第十电阻R10和第二电容C2，所述第六电阻R6的与所述第二稳压二极管ZD2的阴极串联连接，所述第九电阻R9的一端与所述第四开关管Q4的基极连接，所述第九电阻R9的另一端与所述第二稳压二极管ZD2的阳极连接，所述第十电阻R10与所述第二稳压二极管ZD2的阴极串联连接，所述第二电容C2的一端与所述第九电阻R9的另一端连接，所述第二电容C2的另一端接地；

如此，需要说明的是，第六电阻R6起到限流的作用；第九电阻R9起到限流的作用；第十电阻R10起到设定电压上限值的作用；第二电容C2起到滤波的作用。

进一步地，请再次参阅图1，在一实施方式中，所述恒流驱动电路10还包括滤波单元400，所述滤波单元400包括第三电容C3和第四电容C4，所述第三电容C3与所述电压调整单元的输出端连接连接，所述第三电容C3接地，所述第四电容C4的一端与所述电压调整单元100的输出端连接连接，所述第四电容C4接地；

如此，需要说明的是第三电容C3和第四电容C4均起到滤波的作用。

以上所述实施方式仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

设计图

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