全文摘要
本实用新型提供了一种恒流源驱动电路，该恒流源驱动电路包括升压模块、恒流控制模块、微控制器和恒流监测模块；其中，升压模块的输出端与输入电源电连接，升压模块的输出端与恒流控制模块电连接，升压模块的控制端与微控制器的升压控制端电连接；恒流控制模块的输出端与负载电连接，恒流控制模块的控制端与微控制器的恒流控制端电连接；恒流监测模块的输入端与恒流控制模块的输出端电连接，恒流监测模块的输出端与微控制器的恒流监测端电连接。本实用新型提供的恒流源驱动电路能够动态调节升压模块对输入电源的电源电压的升压过程，提高恒流控制模块的工作效率，降低恒流控制模块的损耗，实现恒流源驱动电路的低功耗，以及负载的稳定工作。
主设计要求
1.一种恒流源驱动电路，其特征在于，包括：升压模块、恒流控制模块、微控制器和恒流监测模块；所述升压模块的输入端与输入电源电连接，所述升压模块的输出端与所述恒流控制模块的输入端电连接，所述升压模块的控制端与所述微控制器的升压控制端电连接；所述恒流控制模块的输出端与负载电连接，所述恒流控制模块的控制端与所述微控制器的恒流控制端电连接；所述恒流监测模块的输入端与所述恒流控制模块的输出端电连接，所述恒流监测模块的输出端与所述微控制器的恒流监测端电连接。
设计方案
1.一种恒流源驱动电路，其特征在于，包括：升压模块、恒流控制模块、微控制器和恒流监测模块；
所述升压模块的输入端与输入电源电连接，所述升压模块的输出端与所述恒流控制模块的输入端电连接，所述升压模块的控制端与所述微控制器的升压控制端电连接；
所述恒流控制模块的输出端与负载电连接，所述恒流控制模块的控制端与所述微控制器的恒流控制端电连接；
所述恒流监测模块的输入端与所述恒流控制模块的输出端电连接，所述恒流监测模块的输出端与所述微控制器的恒流监测端电连接。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述恒流控制模块包括：第一电阻、第二电阻、第一三极管、第二三极管和第三三极管；
所述第一三极管的控制端通过所述第一电阻与所述升压模块的输出端电连接，所述第一三极管的输入端与所述升压模块的输出端电连接，所述第一三极管的输出端与所述第二三极管的控制端电连接；
所述第二三极管的输入端通过所述第一电阻与所述升压模块的输出端电连接，所述第二三极管的输出端与所述负载电连接；
所述第三三极管的控制端与所述微控制器的恒流控制端电连接，所述第三三极管的输入端通过所述第二电阻与所述第二三极管的控制端电连接，所述第三三极管的输出端接地。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一三极管和所述第二三极管为PNP型三极管，所述第三三极管为NPN型三极管。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述升压模块包括：储能电感、储能电容、第一开关和第二开关；
所述储能电感的第一端与所述输入电源电连接，所述储能电感的第二端分别与所述第一开关的第一端和所述第二开关的第一端电连接；
所述第一开关的第二端接地，所述第二开关的第二端与所述恒流控制模块的输入端电连接；所述第一开关的控制端和所述第二开关的控制端均与所述微控制器的升压控制端电连接；
所述储能电容的第一端与所述第二开关的第二端电连接，所述储能电容的第二端接地。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一开关包括：MOS管、绝缘栅双极型晶体管IGBT的至少一种；
所述第二开关包括：MOS管、绝缘栅双极型晶体管IGBT的至少一种。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述恒流监测模块包括：第三电阻和第四电阻；
所述第三电阻的第一端与所述恒流源控制模块的输出端电连接，所述第三电阻的第二端与所述微控制器的恒流监测端电连接；
所述第四电阻的第一端与所述第三电阻的第二端电连接，所述第四电阻的第二端接地。
7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述负载包括至少两个LED灯珠。
8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述至少两个LED灯珠串联连接。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种恒流源驱动电路。
背景技术
恒流源因具有响应速度快、精度高、能长期稳定工作，适合各种性质负载(阻性、感性、容性)等优点，可应用于检测热继电器、塑壳断路器、小型短路器及需要设定额定电流、动作电流、短路保护电流等生产场合。
当前，众多敏感型电子元器件在应用过程中需要稳定的工作状态，以及采取相应的保护措施，以使其稳定的工作。例如，发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)就是一种特性敏感的半导体器件。当LED用作显示器或其他照明设备或背光源时，需要对其进行恒流驱动。例如，LED用于车用照明大灯时，由于要保证照明大灯的每一颗LED的亮度相同或接近，通常将LED颗粒串联连接，且使用恒流源驱动LED。然而，为保证LED亮度和恒流源驱动的能力，以及满足LED的最小驱动电压为恒流驱动的基础上，现有技术中LED恒流源驱动电路中增加了升压降压拓扑结构。通过采用前级DCDC升压，而后级DCDC恒流降压的方式对LED进行恒流源的控制。
但是，现有的升压降压的拓扑结构中设置两级的DCDC电路，若一级DCDC 电路的效率为93％，那么两级的DCDC电路的为86％，如此将会有14％的损耗，从而使得效率降低、成本升高。
实用新型内容
本实用新型提供一种恒流源驱动电路，能够解决现有技术中恒流源驱动成本高、效率低的技术问题。
本实用新型提供了一种恒流源驱动电路，包括：升压模块、恒流控制模块、微控制器和恒流监测模块；
所述升压模块的输入端与输入电源电连接，所述升压模块的输出端与所述恒流控制模块的输入端电连接，所述升压模块的控制端与所述微控制器的升压控制端电连接；
所述恒流控制模块的输出端与负载电连接，所述恒流控制模块的控制端与所述微控制器的恒流控制端电连接；
所述恒流监测模块的输入端与所述恒流控制模块的输出端电连接，所述恒流监测模块的输出端与所述微控制器的恒流监测端电连接。
可选的，所述恒流控制模块包括：第一电阻、第二电阻、第一三极管、第二三极管和第三三极管；
所述第一三极管的控制端通过所述第一电阻与所述升压模块的输出端电连接，所述第一三极管的输入端与所述升压模块的输出端电连接，所述第一三极管的输出端与所述第二三极管的控制端电连接；
所述第二三极管的输入端通过所述第一电阻与所述升压模块的输出端电连接，所述第二三极管的输出端与所述负载电连接；
所述第三三极管的控制端与所述微控制器的恒流控制端电连接，所述第三三极管的输入端通过所述第二电阻与所述第二三极管的控制端电连接，所述第三三极管的输出端接地。
可选的，所述第一三极管和所述第二三极管为PNP型三极管，所述第三三极管为NPN型三极管。
可选的，所述升压模块包括：储能电感、储能电容、第一开关和第二开关；
所述储能电感的第一端与所述输入电源电连接，所述储能电感的第二端分别与所述第一开关的第一端和所述第二开关的第一端电连接；
所述第一开关的第二端接地，所述第二开关的第二端与所述恒流控制模块的输入端电连接；所述第一开关的控制端和所述第二开关的控制端均与所述微控制器的升压控制端电连接；
所述储能电容的第一端与所述第二开关的第二端电连接，所述储能电容的第二端接地。
可选的，所述第一开关包括：MOS管、绝缘栅双极型晶体管IGBT的至少一种；
所述第二开关包括：MOS管、绝缘栅双极型晶体管IGBT的至少一种。
可选的，所述恒流监测模块包括：第三电阻和第四电阻；
所述第三电阻的第一端与所述恒流源控制模块的输出端电连接，所述第三电阻的第二端与所述微控制器的恒流监测端电连接；
所述第四电阻的第一端与所述第三电阻的第二端电连接，所述第四电阻的第二端接地。
可选的，所述负载包括至少两个LED灯珠。
可选的，所述至少两个LED灯珠串联连接。
本实用新型提供了一种恒流源驱动电路，该恒流源驱动电路包括升压模块、恒流控制模块、微控制器和恒流监测模块；其中，升压模块的输入端与输入电源电连接，升压模块的输出端与恒流控制模块的输入端电连接，升压模块的控制端与微控制器的升压控制端电连接；恒流控制模块的输出端与负载电连接，恒流控制模块的控制端与微控制器的恒流控制端电连接；恒流监测模块的输入端与恒流控制模块的输出端电连接，恒流监测模块的输出端与微控制器的恒流监测端电连接。本实用新型提供的恒流源驱动电路通过恒流监测模块检测恒流控制模块输出的第二恒流电压，并输入至微控制器，以使微控制器根据升压模块转换的第一恒流电压与第二恒流电源的比较结果，控制升压模块对电源电压的升压转换，从而能够控制恒流控制模块输入的第一恒流电压和输出的第二恒流电压的差值在预设范围内，从而能够动态调节升压模块对输入电源的电源电压的升压过程，提高恒流控制模块的工作效率，降低恒流控制模块的损耗，实现恒流源驱动电路的低功耗，以及负载的稳定工作。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种恒流源驱动电路的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的一种恒流控制模块的具体电路结构图；
图3是本实用新型实施例提供的一种升压模块的结构示意图；
图4是本实用新型实施例提供的一种升压模块的具体电路结构图；
图5是本实用新型实施例提供的一种恒流监测模块的具体电路结构图；
图6是本实用新型实施例提供的另一种恒流源驱动电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
图1是本实用新型实施例提供的一种恒流源驱动电路的结构示意图。如图 1，恒流源驱动电路100包括：升压模块10、恒流控制模块20、微控制器30和恒流监测模块40。升压模块10的输入端I10与输入电源VCC电连接，升压模块10的输出端O10与恒流控制模块20的输入端I20电连接，升压模块10的控制端G10与微控制器30的升压控制端P10电连接；恒流控制模块20的输出端 O20与负载50电连接，恒流控制模块20的控制端G20与微控制器30的恒流控制端P20电连接；恒流监测模块40的输入端I40与恒流控制模块20的输出端 O20电连接，恒流监测模块40的输出端O40与微控制器30的恒流监测端P40 电连接。
其中，升压模块10用于根据微控制器30的升压控制端P10输出的升压控制信号，控制输入电源VCC的电源电压Vc升压为第一恒流电压V1，并输入至恒流控制模块20；微控制器30用于向恒流控制模块20输出恒流控制信号，控制恒流控制模块20将第一恒流电压V1转变为第二恒流电压V2，并输出至负载 50；恒流监测模块40用于检测恒流控制模块20输出的第二恒流电压V2，并输入至微控制器30；此时，微控制器30还用于根据第一恒流电压V1与第二恒流电压V2的比较结果，控制升压模块10对电源电压VCC的升压转换。
本实施例中，负载50可以为任意的恒流驱动负载，当负载50接收到恒流控制模块20输出的第二恒流电压V2时，即可启动工作，且第二恒流电压V2 的大小影响负载50的工作状态。微控制器30根据负载50的工作电压控制升压模块10将输入电源VCC的电源电压Vc升压为第一恒流电压V1，并输入至恒流控制模块。当微控制器30控制升压模块10将输入电源VCC的电源电压升压至第一恒流电压V1时，微控制器30向恒流控制模块20发送恒流控制信号，使得第一恒流电压V1输入恒流控制模块20，并且恒流控制模块20向负载50 输出第二恒流电压V2，从而实现微控制器30对升压模块10和恒流控制模块 20的控制。
此外，恒流控制模块20输出的第二恒流电压V2的大小通过恒流监测模块40进行检测。即，恒流监测模块40检测恒流控制模块20输出的第二恒流电压 V2，并将所检测第二恒流电压V2输入至微控制器30。微控制器30将经升压模块10升压的第一恒流电压V1与第二恒流电压V2进行比较，并根据第一恒流电压V1与第二恒流电压V2的比较结果，控制升压模块10的输出电压，从而能够保证恒流控制模块20能够向负载50提供稳定的恒流源。
本实施例的恒流源驱动电路100能够通过恒流监测模块40检测恒流控制模块20输出的第二恒流电压V2，并输入至微控制器30，以使微控制器30根据升压模块10升压的第一恒流电压V1与第二恒流电源V2的比较结果，控制升压模块10对电源电压VCC的升压，从而能够控制恒流控制模块20输入的第一恒流电压V1和输出的第二恒流电压V2的差值在预设范围内。本实施例通过动态调节升压模块对输入电源的电源电压进行升压，能够提高恒流控制模块20的工作效率，降低恒流控制模块20的损耗，实现恒流源驱动电路100的低功耗，以及负载50的稳定工作。
在具体实现中，可选的，继续参考图1，微控制器30具体用于：在第一恒流电压V1与第二恒流电压V2的差值大于1V时，控制升压模块10停止对电源电压VCC的升压，直至第一恒流电压V1与第二恒流电压V2的差值等于1V；在第一恒流电压V1与第二恒流电压V2的差值小于1V时，控制升压模块10 继续对电源电压VCC进行升压，直至第一恒流电压V1与第二恒流电压V2的差值等于1V。
微控制器30通过对升压模块10的升压进行控制，将恒流控制模块20的输入端I20输入的第一恒流电压V1与恒流控制模块20的输出端O20输出的第二恒流电压的压差保持为1V。如此，恒流源驱动电路100中的功率损耗Pd<\/sub>如下：
其中，Pin<\/sub>为恒流源驱动电路100的输入功率，Pout<\/sub>为恒流源驱动电路100 的输出功率，η为恒流源驱动电路100的效率。若升压模块10的效率为η 1<\/sub>，恒流控制模块的效率为η2<\/sub>，则有：
当微控制器30将恒流控制模块20输入端I20输入的第一恒流电压V1与恒流控制模块20输出端O20输出的第二恒流电压V2的差值保持为1V时，则有：
其中，Iout<\/sub>为恒流控制模块20的输出电流。若没有微控制器30的控制和恒流监测模块40的检测，当输出功率为100W，升压模块10和恒流控制模块20 的效率η 1<\/sub>和η2<\/sub>均为0.93时，则根据上式可计算出功率损耗为16W。本实施例中，通过微控制器30将恒流控制模块20的输入和输出压差设置为1V，当输出电流为1A，输出功率为100W时，根据上式可计算出功率损耗为8.5W。由此可见，恒流源驱动电路100的功率损耗有明显的下降趋势，从而提高了恒流源驱动电路100工作效率，实现了恒流源驱动电路100的低功耗，进一步可以保证负载50稳定工作。
在上述技术方案的基础上，可选的，如图2恒流控制模块20包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3。第一三极管Q1的控制端通过第一电阻R1与升压模块的输出端O10电连接，第一三极管Q1的输入端与升压模块的输出端O10电连接，第一三极管Q1的输出端与第二三极管Q2的控制端电连接；第二三极管Q2的输入端通过第一电阻R1与升压模块的输出端O10电连接，第二三极管Q2的输出端与负载50电连接；第三三极管Q3的控制端与微控制器的恒流控制端P20电连接，第三三极管Q3的输入端通过第二电阻R2与第二三极管Q2的控制端电连接，第三三极管Q3的输出端接地。
本实施例中，第一三极管Q1的输入端可作为恒流控制模块20的输入端I20，第二三极管Q2的输出端可作为恒流控制模块20的输出端O20，第三三极管Q3 的控制端可作为恒流控制模块20的控制端G20。
在一个具体的实施例中，可选的，第一三极管Q1和第二三极管Q2可以为 PNP型三极管，第三三极管Q3可以为NPN型三极管。即，恒流控制模块20 的输入端I20输入的第一恒流电压V1可通过第一电阻R1分压，输入至第一三极管Q1的控制端，以使第一三极管Q1导通。此时，恒流控制模块20的输入端I20输入的第一恒流电压V1的部分，通过导通的第一三极管Q1的输出端输出至第二三极管Q2的控制端。由于第二三极管Q2为PNP型三极管，因此当微控制器30向第三三极管Q3的控制端输入高电平的电信号时，第三三极管Q3 导通。此时，导通的第三三极管Q3可将第二三极管Q2的控制端输入的电信号通过第二电阻R2拉低，以使PNP型的第二三极管Q2导通，如此恒流控制模块20的输入端I20输入的第一恒流电压V1通过第一电阻R1和导通的第二三极管Q2转换为第二恒流电压V2，并由恒流控制模块20的输出端O20输出。
本实施例通过微控制器的恒流控制端P20输出的恒流控制信号控制第三三极管Q3的导通与断开，以实现对第二三极管Q2导通与断开的控制，从而在微控制器控制第三三极管Q3导通时，恒流控制模块20的输入端I20输入的第一恒流电压V1才能由恒流控制模块20的输出端O20输出。
在上述技术方案的基础上，可选的，如图3，升压模块10包括：储能电感 L、储能电容C、第一开关11和第二开关12。其中，储能电感L的第一端与输入电源VCC电连接，储能电感L的第二端分别与第一开关11的第一端I11和第二开关12的第一端I12电连接；第一开关11的第二端O11接地，第二开关 12的第二端O12与恒流控制模块的输入端I20电连接；第一开关11的控制端 G11和第二开关12的控制端G12均与微控制器的升压控制端P10电连接；储能电容C的第一端与第二开关12的第二端O12电连接，储能电容C的第二端接地。
本实施例中，微控制器的升压控制端P10输出的电信号分别控制第一开关 11和第二开关12的导通和断开。当微控制器的升压控制端P10输出的电信号控制第一开关11导通，且控制第二开关12断开时，输入电源VCC输入的电源电压Vc经储能电感L存储。当微控制器的升压控制端P10输出的电信号控制第一开关11断开，第二开关12导通时，储能电感L存储的电信号，开始给储能电容C进行充电，以使储能电容C中的电压逐步增加。当储能电容C中的电压达到预设电压，即第一恒流电压V1时，开始保持动态平衡状态，向恒流控制模块的输入端I20输入第一恒流电压V1，从而实现升压模块对输入电源VCC 的电源电压Vc的升压。
在一个具体的实施例中，可选的，第一开关可以为MOS管、绝缘栅双极型晶体管IGBT的至少一种，第二开关也可以为MOS管、绝缘栅双极型晶体管 IGBT的至少一种。
如图4，第一开关M1可以为P沟道增强型MOS管，第二开关M2可以为 N沟道增强型MOS管。当微控制器的升压控制端P10输出低电平信号时，第一开关M1导通，第二开关M2断开，此时输入电源VCC的电源电压Vc的电能存储至储能电感L中；当微控制器的升压控制端P10输出低电平信号时，第一开关M1断开，第二开关M2导通，此时储能电感L中存储的电能释放，为储能电容C进行充电，直至储能电容C中的存储的电压达到预设电压，开始保持动态的平衡过程，并向恒流控制模块的输入端I20输入第一恒流电压V1。
此外，当第一恒流电压V1与恒流监测模块检测的恒流控制模块的输出端输出的第二恒流电压V2的压差不等于预设压差时，微控制器的升压控制端P10 输出的升压控制信号可通过控制第一开关M1或第二开关M2的导通或关断，对第一恒流电压V1与第二恒流电压V2的压差进行调整，直至该压差等于预设压差。
在上述技术方案的基础上，可选的，如图5，恒流监测模块40包括：第三电阻R3和第四电阻R4；第三电阻R3的第一端与恒流源控制模块的输出端O20 电连接，第三电阻R3的第二端与微控制器的恒流监测端P40电连接；第四电阻R4的第一端与第三电阻R3的第二端电连接，第四电阻R4的第二端接地。
本实施例中，恒流监测模块40的输入端I40即为第三电阻R3的第一端，恒流监测模块40的输出端即为第三电阻R3的第二端。恒流控制模块的输出端 O20输出的第二恒流电压V2通过恒流监测模块40的第三电阻R3和第四电阻 R4分压后输入至微控制器的恒流监测端P40，以使微控制器能够实时获取恒流控制模块输出的第二恒流电压V2，并根据第一恒流电压V1与第二恒流电压V2 的压差控制升压模块的升压。
在上述技术方案的基础上，可选的，如图6，负载50可选为包括至少两个 LED灯珠D。该至少两个LED灯珠D可选为串联连接。
在具体实现中，该恒流源驱动电路100可选为车载灯的驱动电路。由于车载灯通常由多个LED灯珠D串联组成，该多个串联的LED灯珠D需要较大的驱动电压才能使其发光，但是车载电源的电压较小，例如车载电源的电源为 9V～15V，而多个串联的LED灯珠D发光所需的电压为60V左右。若使多个串联的LED灯珠D能够正常发光，则需对车载电源的电压进行升压。本实施例的恒流源驱动电路100能够实现对车载电源VCC的电压进行升压，同时能够保证输入至负载50的电压恒定，以使负载50的多个串联的LED灯珠D稳定发光。其中，LED灯珠D的个数为多个，例如LED灯珠D的个数为大于等于2的整数。
本实用新型实施例提供的恒流源驱动电路，通过恒流监测模块检测恒流控制模块输出的第二恒流电压，并输入至微控制器，以使微控制器根据升压模块转换的第一恒流电压与第二恒流电源的比较结果，控制升压模块对电源电压的升压转换，从而能够控制恒流控制模块输入的第一恒流电压和输出的第二恒流电压的差值在预设范围内。本实施例通过动态调节升压模块对输入电源的电源电压进行升压，能够提高恒流控制模块的工作效率，降低恒流控制模块的损耗，实现恒流源驱动电路的低功耗，以及负载的稳定工作。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920086885.X
申请日:2019-01-18
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:11(北京)
授权编号:CN209627766U
授权时间:20191112
主分类号:H05B 33/08
专利分类号:H05B33/08
范畴分类:39D;35A;
申请人:北京经纬恒润科技有限公司
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