一种自适应恒流装置的制作方法

本发明实施例涉及电子电路技术领域，尤其是一种自适应恒流装置。

背景技术：

在电子电路的控制系统中，当系统的外围参数发生改变的时候，如果自身的恒流阈值不变，电路中会出现明显的电流纹波。例如，在led调光领域，当线网电压发生改变，或滤波电容参数发生改变时，系统电流无法恒定地维持在预设的恒流值，系统的频闪指数会变高。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有技术中的问题，提供一种自适应恒流装置。

检测模块、储能模块、电压调节模块和恒流控制模块；

所述检测模块分别与发光二极管装置和所述储能模块连接，用于检测所述发光二极管装置中的电流为非恒流状态并发送储能控制信号给所述储能模块；

所述储能模块与所述电压调节模块连接，用于根据所述储能控制信号进行充放电并控制所述电压调节模块抽取电流；

所述电压调节模块与所述恒流控制模块连接，用于抽取基准电流源中的电流，以调整所述恒流控制模块的基准电压；

所述恒流控制模块与所述发光二极管装置连接，用于调节预设的所述发光二极管装置的电流的上限值使所述发光二极管的电流维持在恒定的范围之内。

可选地，所述检测模块包括：比较器；

所述比较器用于将正向输入端输入的电压与负向输入端输入的电压进行比较，输出有效电平电压信号；

所述储能模块包括：开关和电容；

所述开关与所述比较器连接，用于接收到所述有效电平电压信号后导通，以使所述电容器进行充电以控制所述电压调节模块抽取电流；

所述电压调节模块为压控电流源，用于从所述基准电流源中抽取电流，以降低所述恒流控制模块输入端的基准电压；

所述恒流控制模块，用于调节所述发光二极管装置中电流的上限值。

可选地，所述电容器充电的电压与所述有效电平电压信号的占空比成正比例关系。

可选地，所述恒流控制模块包括：运算放大器x、场效应晶体管m1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和电阻r0；

所述运算放大器x的正向输入端分别于所述第一电阻r1、第二电阻r2和所述电压调节模块连接，所述运算放大器x的负向输入端分别与所述检测模块、电阻r0的一端以及所述场效应晶体管m1的源级s连接，所述运算放大器的输出端与所述场效应晶体管m1的栅极g连接；

所述场效应晶体管m1的漏极d与所述发光二极管装置连接；

所述第一电阻r1的另一端输入基准源信号；

所述第二电阻r2的一端与所述第一电阻r1的一端连接，所述第二电阻r2的另一端分别与所述第三电阻r3的一端以及与所述检测模块连接。

可选地，r2<<r3。

可选地，所述电压调节模块为压控电流源q；

所述压控电流源q的控制端与所述储能模块连接，所述压控电流源q的输入端与所述运算放大器x的正向输入端连接。

可选地，所述检测模块包括：比较器y和上拉电阻r’；

所述比较器y的正向输入端分别与所述运算放大器x的负向输入端、所述电阻r0的一端以及所述场效应晶体管m1的源极连接，所述比较器y的负向输入端均与所述第二电阻r2的另一端、所述第三电阻r3的一端连接，所述比较器y的输出端与分别与所述储能模块和所述上拉电阻r’的一端连接；

所述上拉电阻的另一端与电源连接。

可选地，所述储能模块包括：开关m2、电容c1、第四电阻r4、第五电阻r5和第六电阻r6；

所述电容c1的一端分别与所述第五电阻r5的一端和所述开关m2的漏极d连接；

所述第四电阻r4的一端与所述开关m2的源极s连接，所述第四电阻r4的第二端与电源输入端连接；

所述第六电阻r6的一端与所述开关m2的栅极g连接，所述第六电阻r6的另一端与所述检测模块连接。

可选地，所述场效应晶体管为nmos管或者为npn三极管。

可选地，所述开关为pmos管、nmos管、pnp管或npn管。

本发明提供的自适应恒流装置，当发光二极管装置中由于系统外围参数发生改变时，通过改变电路中的电压，使得恒流控制模块调整发光二极管装置的电流的上限值，将发光二极管中的电流限制在一定的恒流范围之内，进而降低频闪指数。

附图说明

图1为本发明实施例提供的自适应恒流装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的自适应恒流装置的电路连接示意图；

图3为本发明实施例提供的自适应恒流调节示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种自适应恒流装置的结构示意图，其中，自适应恒流装置包括：检测模块11、储能模块12、电压调节模块13和恒流控制模块14；

检测模块11分别与发光二极管装置和储能模块12连接，用于检测发光二极管装置中的电流为非恒流状态并发送储能控制信号给储能模块12；

储能模块12与电压调节模块13连接，用于根据储能控制信号进行充放电并控制所述电压调节模块抽取电流；

电压调节模块13与恒流控制模块14连接，用于抽取基准电流源中的电流，以调整所述恒流控制模块的基准电压；

恒流控制模块14与发光二极管装置连接，用于调节预设的发光二极管装置的电流的上限值使发光二极管的电流维持在恒定的范围之内。

上述自适应恒流装置，当发光二极管装置中由于系统外围参数发生改变时，通过改变电路中的电压，使得恒流控制模块调整发光二极管装置的电流的上限值，将发光二极管中的电流限制在一定的恒流范围之内，进而降低频闪指数。

具体地，检测模块11包括：比较器；

比较器用于将正向输入端输入的电压与负向输入端输入的电压进行比较，输出有效电平电压信号；

储能模块12包括：开关和电容；

开关与比较器连接，用于接收到有效电平电压信号后导通，使电容器进行充电以控制电压调节模块13抽取电流；

电压调节模块13为压控电流源，用于从基准电流源中抽取电流，以降低恒流控制模块14输入端的基准电压；

恒流控制模块14，用于调节发光二极管装置中电流的上限值。

有效的电平电压信号可以为低电平电压信号或高电平电压信号，在一个实施例中，led装置与比较器的正向输入端连接，当正向输入端输入的电压小于负向输入端输入的电压，即led装置电压低于预设的电压值，比较器输出低电平时，需要储能模块12中的开关导通使电容器充电以达到调节led装置电流的作用时，此时的有效电平电压信号为低电平电压信号。

在一个实施例中，led装置与比较器的负向输入端连接，当正向输入端输入的电压大于负向输入端输入的电压，即预设的电压值高于led装置电压，比较器输出高电平时，同理，需要开关导通使电容器充电，此时的有效电平电压信号为高电平电压信号。

需要解释的是，如图2所示，根据电路的连接关系可知，v2的电压波形可以反映led灯上的电流波形，在外围参数或者线网变化时，其电压值会出现与图2所示的情况，即，led电流不能一直保持恒流状态。其中，恒流控制模块14中的运算放大器和场效应晶体管m1以及电压调节模块13的共同作用可以将led装置的电压限定在v1(上限)和v3(下限)的范围之内，即v1用于限制v2电压的最大幅值，v3电压用于限制v2电压的最小幅值。

本实施例中恒流调节的原理为：将v2接比较器正向输入端，v3接比较器负向输入端，储能模块12中的开关选取pmos管，当检测模块11中的比较器输出电压v4为低电平时，储能模块12充电，获取当前的储能模块12电压值u1，其中，电压控制模块13选取压控电流源，其电流值i1＝k*u1。由图2所示的电路连接关系可知，v1＝vref-k*r1*u1(其中，vref为基准电流源)，如图3所示，图3为本发明实施例提供的自适应恒流调节示意图，通过调整u1的大小来调节v1的大小，若系统在v1经过调整后仍无法将led装置的电流限定在恒流范围之内，即v1和v3之间，会继续重复上述过程，直至系统保持恒流。

在其它实施方式中，场效应晶体管m1可以用npn三极管代替。需要注意的是，k值的设定，因为u1的最大值为vcc*r5/(r4+r5)，i1的最大值为k*vcc*r5/(r4+r5),所以v1的最小值为：vref-k*vcc*r1*r5/(r4+r5)，因为v1＞0，所以可以得到：0＜k＜vref*(r4+r5)/(vcc*r1*r5)。

进一步地，电容器充电的电压与有效电平电压信号的占空比成正比例关系。

需要说明的是，电平电压信号包括两种，即低电平和高电平，有效电平电压信号可以通过设置电路来自定义设置高电平或低电平。本实施例中，开关为pmos，设置有效的电平为低电平，有效电平时长即为开关模块开启的时长，其中设置电容的电压是与有效时长呈正比例变化关系是因为有效电平时长代表周期内不恒流的时长，即，如果系统周期内不恒流的时长越长，电容上的电压即越高，电容上的电压可以反映周期内不恒流的时长，呈正比例关系。

在其它实施例中，开关还可以为、nmos管、pnp管或npn管。

请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种自适应恒流装置的电路连接结构示意图。

具体地，如图2所示，恒流控制模块14包括：运算放大器x、场效应晶体管m1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和电阻r0。

其中，运算放大器x的正向输入端分别于第一电阻r1、第二电阻r2和电压调节模块13连接，运算放大器x的负向输入端分别与检测模块11、电阻r0的一端以及场效应晶体管的源级s连接，运算放大器x的输出端与场效应晶体管的栅极g连接；场效应晶体管m1的漏极d与发光二极管装置连接；第一电阻r1的另一端输入基准源信号；第二电阻r2的一端与第一电阻r1的一端连接，第二电阻r2的另一端分别与第三电阻r3的一端以及与检测模块11连接。

需要说明的是，运算放大器x的正向输入端与电压调节模块中的压块电流源q的控制端连接，运算放大器x的负向输入端分别与检测模块中的比较器y的正向输入端连接，第二电阻r2的另一端与检测模块11中比较器y的负向输入端连接。

具体地，场效应晶体管m1为nmos管。

为了达到理想的恒流效果，本实施例中r2<<r3。由电路图可知v3＝v1*r3/(r2+r3)，比较器中当正向输入端的电压高于负向输入端时，输出高电平，反之则输出低电平，本方案中有效电平为低电平，即低电平为控制电容充电的控制信号，同时，即需要负向输入端的电压v3小于v1的电压值，也就是说，比较器输出的低电平时长反映的是v2电压低于v3电压的时长。由于v1限制v2电压的最大幅值，v3电压限制v2电压的最小幅值，因此，可以选取比v1略小的一个电压值，例如，5％或者2％。为了达到理想的恒流效果，可以设置v1与v3的值尽可能的接近，即r2＜＜r3。

在实际应用中，为了在初始情况下，使v1的初始值接近预设的阈值vref1，可以设置r1<<r3。

具体地，如图2所示，电压调节模块13为压控电流源q；

压控电流源q的控制端1与储能模块12连接，压控电流源q的输入端2与运算放大器x的正向输入端连接。

其中，压控电流源q的控制端1与储能模块电容c1的一端以及第五电阻的一端连接。

具体地，如图2所示，检测模块11包括：比较器y和上拉电阻r’；

本发明的一个实施例，比较器y的正向输入端分别与运算放大器x的负向输入端、电阻r0的一端以及场效应晶体管m1的源极连接，比较器y的负向输入端均与第二电阻r2的另一端、第三电阻r3的一端连接，比较器y的输出端与分别与储能模块12和上拉电阻r’的一端连接；上拉电阻r’的另一端与电源连接。

需要说明的是，比较器y的输出端与储能模块12中的第六电阻的一端连接。此时，比较器y输出低电平信号为有效电平信号。

本实施例中，当led装置中的电压发生变化时，会出现场效应晶体管中的vds小于当前的恒流拐点，即导致不恒流的状态出现，比较器y通过将正向输入端的电压v2(即led装置电压)与v3进行比较，当小于v3时，说明led装置电压为不恒流状态，输出有效电平电压信号给储能模块12。

具体地，如图2所示，储能模块12包括：开关m2、电容c1、第四电阻r4、第五电阻r5和第六电阻r6；

其中，电容c1的一端分别与第五电阻r5的一端和开关m2的漏极d连接；第四电阻r4的一端与开关m2的源极s连接，第四电阻r4的第二端与电源输入端连接；第六电阻r6的一端与开关m2的栅极g连接，第六电阻r6的另一端与检测模块11连接。

需要说明的是，第六电阻r6的另一端与检测模块11中比较器y的输出端连接。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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