本实用新型涉及恒流控制技术领域，具体涉及一种恒流控制电路与背光恒流控制系统。
背景技术：
常用的恒流控制电路，如图1所示，主要是由硬件模块和恒流输出模块等组成，其中恒流输出模块是通过一块外置的恒流控制芯片来控制输出，该恒流控制芯片利用自身内置的模块来完成对负载的采样、保护、驱动等运作。但如果需要对负载进行一些复杂的操作，则需要通过硬件模块内的控制器来改变驱动信号，然后将改变后的驱动信号发送至恒流控制芯片，进而使恒流控制芯片采取相对应的行动来改变对负载的输出。硬件模块内的控制器对恒流控制芯片来说是单线程的控制，只负责传递一个驱动信号，而不能有效地监控恒流部分的保护、采样、驱动等是否完成，这导致整个恒流控制电路的可靠性不高。另外，在这系统中对硬件模块内的控制器的使用率较低，硬件模块内的控制器本身是一款高性能、有多路复用I/O口的控制器，除了其本身需完成的任务外，还可以通过在它周边添加一些相关电路来完成控制输出的任务。并且同时使用两块功能类似的控制芯片也使得整个恒流控制电路的造价比较昂贵。
技术实现要素：
本实用新型的目的是，提供一种恒流控制电路与背光恒流控制系统，通过在硬件模块的控制器的周边添加一些相关电路来取代恒流控制芯片，不再需要独立的恒流控制芯片，降低成本。另外，硬件模块的控制器通过自身进行采样、保护、驱动的运作，有效地提高了整个恒流控制电路的稳定性。
为了达到上述目的，本实用新型实施例提供一种恒流控制电路,包括功率变换电路、采样电路、控制器、驱动电路、第一电压输入端、第二电压输入端；
所述功率变换电路的输入端与所述第一电压输入端连接；所述功率变换电路的功率输出端用于与负载的输入端连接；所述采样电路的输入端用于与所述负载的输出端连接；所述采样电路的输出端与所述控制器的采样信号输入端连接；所述驱动电路的输入端与所述控制器的驱动信号输出端连接；所述驱动电路的电源端与所述第二电压输入端连接；所述驱动电路的输出端与所述功率变换电路的功率控制端连接。
在一种可选的实施方式中，所述功率变换电路包括第一二极管、电感、场效应管；所述电感的第一端与所述第一电压输入端连接；所述电感的第二端与所述第一场效应管的漏极、所述第一二极管的阳极连接；所述第一二极管的阴极与所述负载的输入端连接，所述第一二极管的阴极作为所述功率变换电路的功率输出端；所述第一场效应管的栅极与所述驱动电路的输出端连接，所述第一场效应管的栅极作为所述功率变换电路的功率控制端；所述第一场效应管的源极接地，所述第一场效应管的源极作为所述功率变换电路的电流输出端。
在一种可选的实施方式中，所述恒流控制电路还包括保护电路，所述保护电路的输入端与所述功率变换电路的电流输出端连接；所述保护电路的输出端与所述控制器的保护信号输入端连接。
在一种可选的实施方式中，所述采样电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第一运算放大器；
所述第一电阻连接在所述差分运算放大器的同相输入端与所述负载的输出端之间；所述第二电阻与所述负载的输出端并联；所述第三电阻连接在所述第一运算放大器的反相输入端与信号地之间；所述第一运算放大器的输出端通过所述第四电阻与所述采样电路的输出端连接；所述第一电容连接在所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端之间。
在一种可选的实施方式中，所述采样电路还包括第五电阻、第六电阻、第二电容、第三电容；
所述第五电阻与所述第一电容并联；所述第六电阻连接在所述第一运算放大器的同相输入端与信号地之间；所述第二电容与所述第六电阻并联；所述第三电容的第一端与所述第四电阻和所述采样电路的输出端的连接点连接；所述第三电容的第二端接地。
在一种可选的实施方式中，所述采样电路还包括第二二极管与第三二极管；所述第二二极管的阳极接地；所述第二二极管的阴极与所述采样电路的输出端连接；所述第三二极管的阳极与所述采样电路的输出端连接；所述第三二极管的阴极与第一外接电源连接。
在一种可选的实施方式中，所述驱动电路包括推挽电路、第七电阻；
所述推挽电路包括第一三极管和第二三极管,所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的发射极相连接，所述推挽电路的共基极端与所述驱动电路的输入端连接；所述第一三极管的集电极与所述第二电压输入端连接；所述第二三极管的集电极接地；所述第七电阻的第一端与第一三极管发射极与所述第二三极管的发射极的连接点连接；所述第七电阻的第二端与所述驱动电路的输出端连接。
在一种可选的实施方式中，所述保护电路包括前级放大比较电路与后级光耦隔离电路；
所述前级放大比较电路包括第八电阻、第九电阻、第十电阻、第四电容、第二运算放大器、比较器；所述第八电阻连接在所述第二运算放大器的同相输入端与所述功率变换电路的电流输出端之间；所述第二运算放大器的输出端通过所述第九电阻与所述比较器的反相输入端连接；所述第十电阻连接在所述第二运算放大器的同相输入端与信号地之间；所述第四电容连接在所述第二运算放大器的反相输入端与所述第二运算放大器的输出端之间；所述比较器的同相输入端与所述第一外接电源连接；所述比较器的输出端为短路反馈信号端；所述比较器的正电源端与第二外接电源连接；所述比较器的负电源端接地；
所述后级光耦隔离电路包括光电耦合器、第十三电阻、第十四电阻；所述光电耦合器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端；其中所述第一输入端与所述第二外接电源连接；所述第二输入端与所述比较器的输出端连接；所述第一输出端分为两路，一路通过所述第十三电阻与所述第一外接电源连接；另一路通过所述第十四电阻与所述后级光耦隔离电路的输出端连接。
在一种可选的实施方式中，所述前级放大比较电路还包括第十一电阻、第十二电阻、第五电容、第六电容；所述第十一电阻与所述第四电容并联；所述第十二电阻连接在所述第二运算放大器的同相输入端与信号地之间；所述第五电容与所述第十二电阻并联；所述第六电容的第一端与所述第九电阻和所述比较器的反相输入端的连接点连接；所述第六电容的第二端接地；
所述后级光耦隔离电路还包括第十五电阻、第七电容；所述第一输出端通过所述第十五电阻与所述第二外接电源连接；所述第七电容的第一端与所述后级光耦隔离电路的输出端相连；所述第七电容的第二端接地；所述第二输出端接地。
为了达到上述相同的目的，本实用新型还提供了一种背光恒流控制系统，包括开关电源电路、LED背光以及上述的恒流控制电路；所述开关电源电路具有第一电压输出端与第二电压输出端；所述第一电压输出端与所述恒流控制电路中的第一电压输入端连接；所述第二电压输出端与所述恒流控制电路中的第二电压输入端连接；所述LED背光的输入端与所述恒流控制电路中的功率变换电路的功率输出端连接；所述LED背光的输出端与所述恒流控制电路中的采样电路的输入端连接。
相比于现有技术，本实用新型提供的一种恒流控制电路的有益效果在于：所述恒流控制电路包括第一电压输入端、第二电压输入端、功率变换电路、采样电路、控制器、驱动电路；所述功率变换电路的输入端与所述第一电压输入端连接；所述功率变换电路的功率输出端用于与负载的输入端连接；所述采样电路的输入端用于与所述负载的输出端连接；所述采样电路的输出端与所述控制器的采样信号输入端连接；所述驱动电路的输入端与所述控制器的驱动信号输出端连接；所述驱动电路的电源端与所述第二电压输入端连接；所述驱动电路的输出端与所述功率变换电路的功率控制端连接。通过以上的结构，在硬件模块的控制器的周边添加一些相关电路来取代恒流控制芯片，从而不再需要独立的恒流控制芯片，降低成本。另外，硬件模块的控制器通过自身进行采样、保护、驱动的运作，有效地提高了整个恒流控制电路的稳定性。
附图说明
图1是现有技术提供的一种恒流控制电路的电路原理示意图；
图2是本实用新型实施例一提供的一种恒流控制电路的电路原理示意图；
图3是本实用新型实施例二提供的一种优选的恒流控制电路的电路原理示意图；
图4是本实用新型实施例二提供的恒流控制电路中的功率变换电路的结构示意图；
图5是本实用新型实施例二提供的一种恒流控制电路中的采样电路的结构示意图；
图6是本实用新型实施例二提供的一种恒流控制电路中的驱动电路的结构示意图；
图7是本实用新型实施例二提供的一种恒流控制电路中的保护电路中的前级放大比较电路的结构示意图；
图8是本实用新型实施例二提供的一种恒流控制电路中的保护电路中的后级光耦隔离电路的结构示意图；
图9是本实用新型实施例二提供的一种背光恒流控制系统的电路原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图2，其是本实用新型实施例一所提供的一种恒流控制电路的电路原理示意图，所述恒流控制电路1包括功率变换电路11、采样电路12、控制器13、驱动电路14、第一电压输入端Vin、第二电压输入端Vdd；所述功率变换电路11的输入端与所述第一电压输入端Vin连接；所述功率变换电路11的功率输出端用于与负载的输入端Vout连接；所述采样电路12的输入端用于与所述负载的输出端S1连接；所述采样电路12的输出端S2与所述控制器13的采样信号输入端连接；所述驱动电路14的输入端S3与所述控制器13的驱动信号输出端连接；所述驱动电路14的电源端与所述第二电压输入端Vdd连接；所述驱动电路14的输出端S4与所述功率变换电路11的功率控制端连接。
本实用新型实施例一的工作原理如下：
所述采样电路12通过所述负载采集所述功率变换电路11的输出电流信号，并将该电流信号发送至所述控制器13，当所述控制器13获取到电流信号后，将该电流信号进行PID控制运算，确定并更新要输出的PWM占空比信号，并将该PWM占空比信号发送至所述驱动电路14，所述驱动电路14依据PWM占空比信号控制所述功率变换电路11的输出电流来进行调制，从而实现恒流的控制。
请参阅图3，其是本实用新型实施例二所提供的一种优选的恒流控制电路的电路原理示意图。
可以理解的是，为了对所述恒流控制电路1进行更好的保护，相对于上一实施例一提供的恒流控制电路1，本实施例二提供的恒流控制电路还包括保护电路15，所述保护电路15的输入端与所述功率变换电路11的电流输出端S5连接；所述保护电路15的输出端S8与所述控制器13的保护信号输入端连接。
请同时参阅图4、图5、图6、图7、图8，其中图4是本实用新型实施例二所提供的一种恒流控制电路中的功率变换电路的结构示意图；图5是本实用新型实施例二所提供的一种恒流控制电路中的采样电路的结构示意图；图6是本实用新型实施例二所提供的一种恒流控制电路中的驱动电路的结构示意图；图7是本实用新型实施例二所提供的一种优选的恒流控制电路中的保护电路中的前级放大比较电路的结构示意图；图8是本实用新型实施例二所提供的一种优选的恒流控制电路中的保护电路中的后级光耦隔离电路的结构示意图；图9是本实用新型实施例二提供的一种背光恒流控制系统的电路原理示意图。
在本实施例中，所述功率变换电路11包括第一二极管D1、电感L、场效应管Q1；所述电感L的第一端与所述第一电压输入端Vin连接；所述电感L的第二端与所述第一场效应管Q1的漏极、所述第一二极管D1的阳极连接；所述第一二极管D1的阴极与所述负载的输入端Vout连接，所述第一二极管D1的阴极作为所述功率变换电路11的功率输出端；所述第一场效应管D1的栅极与所述驱动电路14的输出端S4连接，所述第一场效应管Q1的栅极作为所述功率变换电路11的功率控制端；所述第一场效应管Q1的源极接地，所述第一场效应管Q1的源极作为所述功率变换电路11的电流输出端S5。
在一种可选的实施方式中，所述恒流控制电路还包括保护电路15，所述保护电路15的输入端S5与所述功率变换电路11的电流输出端连接；所述保护电路15的输出端S6与所述控制器13的保护信号输入端连接。
在一种可选的实施方式中，所述采样电路12包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第一运算放大器A1；
所述第一电阻R1连接在所述差分运算放大器的同相输入端与所述负载的输出端S1之间；所述第二电阻R2与所述负载的输出端S1并联；所述第二电阻R2主要由多个电阻并联构成；所述第三电阻R3连接在所述第一运算放大器A1的反相输入端与信号地之间；所述第一运算放大器A1的输出端通过所述第四电阻R4与所述采样电路12的输出端S2连接；所述第一电容C1连接在所述第一运算放大器A1的反相输入端与所述第一运算放大器A1的输出端之间。其中，所述第二电阻R2为精密取样电阻器，用于将电流信号转换成电压信号再进入到差分放大电路，最后进行调理，形成所述控制器13可以识别的数字信号；所述第一电容C1和所述第三电阻R3构成一个积分电路，其输入输出的关系是对输入电压信号进行一个积分运算，将采集到的脉冲信号转换成阶跃信号，以使控制器13可以更好地确定采集到的电压信号大小，具有对信号保持的作用。
在一种可选的实施方式中，所述采样电路12还包括第五电阻R5、第六电阻R6、第二电容C2、第三电容C3；
所述第五电阻R5与所述第一电容C1并联；所述第六电阻R6连接在所述第一运算放大器A1的同相输入端与信号地之间；所述第二电容C2与所述第六电阻R6并联；所述第三电容C3的第一端与所述第四电阻R4和所述采样电路12的输出端S2的连接点连接；所述第三电容C3的第二端接地。其中，所述第二电容C2与所述第六电阻R6构成低通滤波器；所述第五电阻R5的作用是为了防止低频信号增益过大；所述第三电容C3用于滤波。
在一种可选的实施方式中，所述采样电路12还包括第二二极管D2与第三二极管D3；所述第二二极管D2的阳极接地；所述第二二极管D2的阴极与所述采样电路12的输出端S2连接；所述第三二极管D3的阳极与所述采样电路12的输出端S2连接；所述第三二极管D3的阴极与第一外接电源V1连接。其中，所述第一外接电源V1为所述控制器13接过来的3.3V上拉电路；所述第二二极管D2与所述第三二极管D3起钳位作用，用于限制进入到所述控制器13中的电压信号不低于0V且不高于3.3V。
本实用新型实施例中的所述采样电路12的工作原理如下：
所述采样电路12实际上为一个A/D转换器，用于将模拟信号转换成所述控制器13可以识别的数字信号的电路。所述第二电压输入的电压值作为参考电压经过所述第一电阻R1、第二电阻R2和所述第二电容C2与所述第六电阻R6构成的低通滤波器后将信号传入到所述第一运算放大器A1。所述第一运算放大器A1除了有差分放大的作用外，还可以将信号进行限幅。所述第一运算放大器A1的输出端接有所述控制器13接过来的3.3V上拉电路，能将输出信号控制在0-3.3V，使所述控制器13的A/D接口可以有效识别。
在一种可选的实施方式中，所述驱动电路14包括推挽电路、第七电阻R7；
所述推挽电路包括第一三极管Q2和第二三极管Q3,所述第一三极管Q2的发射极与所述第二三极管Q3的发射极相连接，所述推挽电路的共基极端与所述驱动电路14的输入端S3连接；所述第一三极管Q2的集电极与所述第二电压输入端Vdd连接；所述第二三极管Q3的集电极接地；所述第七电阻R7的第一端与第一三极管Q2发射极与所述第二三极管Q3的发射极的连接点连接；所述第七电阻R7的第二端与所述驱动电路14的输出端S4连接；其中，所述第二电压输入端Vdd为+12V直流电压。
在一种可选的实施方式中，所述驱动电路14还包括第四二极管D4，所述第四二极管D4的第一端与所述第七电阻R7和所述驱动电路14的输出端S4的连接点连接；所述第四二极管D4的第二端接地；其中，所述第四二极管D4用于稳压。
本实用新型实施例中的所述驱动电路14的工作原理如下：
所述推挽电路利用所述第二电压输入端Vdd所输入的电压将驱动波形的功率增大，使所述控制器13输出的较小驱动波形放大成驱动能力较高的驱动波形，从而实现所述控制器13通过所述功率变换电路11中的所述第一场效应管Q1对所述负载的驱动控制。
在一种可选的实施方式中，所述保护电路15包括前级放大比较电路与后级光耦隔离电路；
所述前级放大比较电路包括第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第四电容C4、第二运算放大器A2、比较器A3；所述第八电阻R8连接在所述第二运算放大器A2的同相输入端与所述功率变换电路11的电流输出端S5之间；所述第二运算放大器A2的输出端通过所述第九电阻R9与所述比较器A3的反相输入端连接；所述第十电阻R10连接在所述第二运算放大器A2的同相输入端与信号地之间；所述第四电容C4连接在所述第二运算放大器A2的反相输入端与所述第二运算放大器A2的输出端之间；所述比较器A3的同相输入端与所述第一外接电源V1连接；所述比较器A3的输出端为短路反馈信号端S6；所述比较器A3的正电源端与第二外接电源V2连接；所述比较器A3的负电源端接地；其中，所述第二外接电源V2为+5V直流电压；所述第四电容C4和所述第十电阻R10构成一个积分电路，其输入输出的关系是对输入电压信号进行一个积分运算，将采集到的脉冲信号转换成阶跃信号，以使控制器13可以更好地确定采集到的电压信号大小，具有对信号保持的作用；
所述后级光耦隔离电路包括光电耦合器OC、第十三电阻R13、第十四电阻R14；所述光电耦合器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端；其中所述第一输入端与所述第二外接电源V2连接；所述第二输入端S7与所述比较器A3的输出端S6连接；所述第一输出端分为两路，一路通过所述第十三电阻R13与所述第一外接电源V1连接；另一路通过所述第十四电阻R14与所述后级光耦隔离电路的输出端连接。
在一种可选的实施方式中，所述前级放大比较电路还包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第五电容C5、第六电容C6；所述第十一电阻R11与所述第四电容C4并联；所述第十二电阻R12连接在所述第二运算放大器A2的同相输入端与信号地之间；所述第五电容C5与所述第十二电阻R12并联；；所述第六电容C6的第一端与所述第九电阻R9和所述比较器A3的反相输入端的连接点连接；所述第六电容C6的第二端接地；其中，所述第五电容C5与所述第十二电阻R12构成低通滤波器；所述第十一电阻R11的作用是为了防止低频信号增益过大；所述第六电容C6用于滤波；
所述后级光耦隔离电路还包括第十五电阻R15、第七电容C7；所述第一输出端通过所述第十五电阻R15与所述第二外接电源V2连接；所述第七电容C7的第一端与所述后级光耦隔离电路的输出端S8相连；所述后级光耦隔离电路的输出端作为所述保护电路的输出端；所述第七电容C7的第二端接地；所述第二输出端接地。其中，所述第十五电阻R15用于限流；所述第七电容C7与所述第十四电阻R14组成低通滤波器。
本实用新型实施例中的所述保护电路15的工作原理如下：
所述前级放大比较电路部分：所述第二运算放大器A2的输出为所述比较器A3的反向输入端；所述第一外接电源+3.3V作为参考电压进入到所述比较器A3的正向输入端。当电路中出现过流现象时，所述功率变换电路11的电流输出端会产生一个比较大的电压差，经过所述第二运算放大器A2会进入到所述比较器A3中，所述比较器A3反向输入端会高于其正向输入端的参考电压从而使所述比较器A3输出低电平；若电路中未出现过流现象，所述比较器A3输出高电平。
所述后级光耦隔离电路部分：
所述光电耦合器OC包括光电二极管与光耦三极管；当所述比较器A3的输出为高电平时，即电路没有发生过流，所述光电二极管阳极和阴极均为高电平，不触发所述光耦三极管，所述光耦隔离器输出为3.3V的高电平。当所述比较器A3的输出时，即电路发生过流，所述发光二极管触发所述光耦三极管，使所述光耦隔离器OC拉到地而输出为低电平，从而所述控制器13会接受到该信号从而关闭PWM波输出，停止正常工作，产生告警。
同时，本实用新型还提供了一种背光恒流控制系统，如图9所示，包括开关电源电路2、LED背光3以及上述的恒流控制电路1；所述开关电源电路2具有第一电压输出端与第二电压输出端；所述第一电压输出端与所述恒流控制电路中的第一电压输入端连接；所述第二电压输出端与所述恒流控制电路中的第二电压输入端连接；所述LED背光3的输入端与所述恒流控制电路中的功率变换电路11的功率输出端连接；所述LED背光3的输出端与所述恒流控制电路中的采样电路12的输入端连接。
相比于现有技术，本实用新型提供的一种恒流控制电路的有益效果在于：所述恒流控制电路包括第一电压输入端Vin、第二电压输入端Vdd、功率变换电路11、采样电路12、控制器13、驱动电路14；所述功率变换电路11的输入端与所述第一电压输入端Vin连接；所述功率变换电路11的功率输出端用于与负载的输入端Vout连接；所述采样电路12的输入端用于与所述负载的输出端S1连接；所述采样电路12的输出端S2与所述控制器13的采样信号输入端连接；所述驱动电路14的输入端S3与所述控制器13的驱动信号输出端连接；所述驱动电路14的电源端与所述第二电压输入端Vdd连接；所述驱动电路14的输出端S4与所述功率变换电路11的功率控制端连接。通过以上的结构，在硬件模块的控制器13的周边添加一些相关电路来取代恒流控制芯片，从而不再需要独立的恒流控制芯片，降低成本。另外，硬件模块的控制器13通过自身进行采样、保护、驱动的运作，有效地提高了整个恒流控制电路的稳定性。
以上是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。