恒流驱动电路及相应的光电烟雾报警电路的制作方法

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及驱动电路，具体涉及一种恒流驱动电路及相应的光电烟雾报警电路。

背景技术

在一些电子设备中，往往需要保证给特定负载供电时，能够使流经负载的电流在一定电源电压变化范围内保持恒定，且对会随外界温度变化，其特性会发生变化的负载供电时，需保证该负载在全温度范围内其输出特性必须保持一致。

例如在烟雾报警器领域，对是否提供恒定电流存在要求。烟雾报警器可分为离子烟雾报警器和光电烟雾报警器，其中光电烟雾报警器内有一个光学迷宫，其结构如图1所示。该光学迷宫的工作原理为：给红外发光二极管d1提供不随电源电压、温度和时间变化的恒定电流i1，该恒定电流i1的由图中的第一端口1流入，第二端口2流出，使其产生恒定发光效率的红外光。无烟时光敏二极管d2接收不到红外发光二极管d1发出的红外光，当烟尘进入光学迷宫时，通过折射、反射，使光敏二极管d2接收到红外光，从而产生光电流i0。该光电流i0由第四端口4流入，第三端口3流出。光电流i0经过放大、转换和量化，最终通过报警电路判断是否超过了报警阈值，决定是否发出警报。为了保证光电烟雾报警器正确的工作，必须首先保证流经红外发光二极管d1的电流在一定电源电压变化范围内保持恒定。此外，由于红外发光二极管d1具有随温度的升高发光效率会降低的特性，全温度范围内红外发光管的发光强度必须保持一致。随着cmos工艺的普及，烟雾报警器的产品和芯片也往低功耗方向发展，烟雾报警器工作的电源电压也从9v电池供电变为3v电池供电，因此，对烟雾报警器中恒流红外发光模块的电压系数提出了更严的要求。

现有技术中主流的恒流驱动电路主要有三种：分别是采用“单片机+分立器件”的恒流驱动电路、采用“外置线性稳压器”的恒流驱动电路、采用“内部集成dc-dc升压模块”的恒流驱动电路。

采用“单片机+分立器件”进行恒流驱动的光电烟雾报警电路如图2所示。该方法单片机控制io口驱动三极管基极电流放大的方式，产生恒定的三极管电流。当io口输出为低时，q1、q2无基极电流，三极管截止，红外发光管不发光。当io口输出高时，下拉电流流经x点、y点，给三极管q1提供基极电流ib1，三极管q1导通后，y点电压上升，三极管q2基极流过基极电流使ice2的电流稳定，则ice1＝β1ib1也保持恒定，整理有等式(1)、(2)、(3)。

it＝ib1+ice2(2)

将上述等式(1)、(2)、(3)进行联列，得到等式(4)：

其中，r2、r3、r4分别为图2中电阻r2、电阻r3、电阻r4的阻值，it为流过图2中电阻r2的电流，vdd为芯片的电源电压，vbe1为三极管q1的基极和发射极的结电压，vbe2为三极管q2的基极和发射极的结电压；ib1、ib2分别为三极管q1、三极管q2的基极电流；ice1、ice2为流过三极管q1和三极管q2的集电极电流；β1、β2分别为三极管q1、三极管q2的电流放大增益。从上述等式(4)可看出，最终红外发光二极管d1的发射电流ice1仍然和vdd相关，当ice2不变时，vdd越小，ice1越小；同时，需要在pcb板上增加外设，所占面积较大。

采用“外置线性稳压器”进行恒流驱动的光电烟雾报警电路如图3所示。芯片和红外发光管正极的电压都维持稳定，不存在电压系数。电池通过线性稳压器产生恒定不变的vldo电压，芯片内部通过基准电压模块产生的iptat电流，经多次电流镜复制后，将偏置电流传至开漏管(opendrainmos，也就是一种n型场效应管)，从而产生恒定的电流。该方法有如下缺点：

1、恒流红外发光管目前每隔8s发射一次，持续时间为100～200us，烟雾报警器在绝大部分的时间里功耗只有5ua左右。所选用的线性稳压器的静态功耗需要非常小，成本较高；

2、烟雾报警器需要检测电池电量时，必须额外在电池正极增加电阻串分压，增加静态功耗，导致成本增加。

采用“内部集成dc-dc升压模块”进行恒流驱动的光电烟雾报警电路如图4所示。在光电烟雾报警器内部的恒流驱动电路中采用内部集成dc-dc升压模块的方式，消除了其在发射红外光时产生的电压系数的问题。在不发射的较长时间内，可以直接进行电池电量检测的功能。当进行烟雾检测时，dc-dc模块将输入电压升压至vboost，内部线性稳压器ldo，始终通过内部分压输出vldo，不受电池电量减小的影响。同时，基准电压提供的vo1给放大器a1，使开漏管(该开漏管指的是图中的nmos管m1，nmos管m1由于其漏端直接从芯片引脚输出，因此该引脚悬空时，漏端为开路，因此将该器件称为开漏管，即opendrainmos)开启产生电流。另一方面利用a2放大器监测开漏管源极的电压，通过启动电路调整a1放大器的同相端输入电压，最终使得开漏管(即图中的nmos管m1)栅源电压vgs稳定，达到恒流的目的。但该种光电烟雾报警电路仍有如下缺点：

1、内部集成dc-dc升压模块需要较大的面积，且开关频率较高，pcb布板时需要着重考虑emi效应(电磁干扰效应)；

2、开漏管(即图中的nmos管m1)为本征管，在使用时需要增加一层掩膜板，增加制版成本；

3、vo1、vo2和基准电压的温度系数相关，调整基准电压的trim值(即基准电压源的输出值)会改变vo1、vo2的温度系数，最终影响恒流特性。

技术实现要素：

本发明为了克服至少一个上述现有技术的缺点，提供了一种结构简单，恒流产生电路在一定电源电压范围内无电压系数，保证负载在全温度范围内输出特性可以保持一致的恒流驱动电路及相应的光电烟雾报警电路。

为了实现上述目的，本发明的恒流驱动电路及相应的光电烟雾报警电路具有如下构成：

该恒流驱动电路，其主要特点是，所述的恒流驱动电路包括基准电压源模块、线性稳压器模块、电平转换模块、电流镜模块以及第一nmos管；

所述的基准电压源模块的输入端以及线性稳压器模块的第二输入端均与外部电源相连接；

所述的基准电压源模块的输出端同时与所述的线性稳压器模块的第一输入端及所述的电平转换模块的输入端相连接；

所述的线性稳压器模块的输出端同时与所述的电平转换模块的电源端及电流镜模块的电源端相连接后作为所述的恒流驱动电路的输出端；

所述的电平转换模块的输出端与所述的电流镜模块的输入端相连接；

所述的电流镜模块的输出端与所述的第一nmos管的栅极相连接，该第一nmos管的源极接地，该第一nmos管的漏极作为所述的恒流驱动电路的输入端。

较佳地，所述的外部电源为恒定参考电压；

所述的恒流驱动电路的输出端与外部的负载的第一端口相连接；所述的恒流驱动电路的输入端与所述的负载的第二端口相连接。

较佳地，所述的基准电压源模块包括第一pmos管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管、第二三极管以及第一放大器，其中，所述的第三电阻为可调电阻；

所述的第一pmos管的源极作为所述的基准电压源模块的输入端，与所述的外部电源相连接；所述的第一pmos管的漏极与所述的第三电阻的第一端相连接；所述的第三电阻的第二端同时与所述的第二电阻及第四电阻相连接；

所述的第二电阻与所述的第一电阻串联后与所述的第一三极管的发射极相连接；所述的第一三极管的基极与集电极均接地；

所述的第四电阻与所述的第二三极管的发射极相连接；所述的第二三极管的基极与集电极均接地；

所述的第一放大器的同相输入端连接于所述的第二电阻与所述的第一电阻之间，所述的第一放大器的反相输入端连接于所述的第四电阻与所述的第二三极管的发射极之间，所述的第一放大器的输出端与所述的第一pmos管的栅极相连接；

所述的第三电阻的可调端作为所述的基准电压源模块的输出端，同时与所述的线性稳压器模块的第一输入端及所述的电平转换模块的输入端相连接。

进一步地，所述的第四电阻为热敏电阻。

较佳地，所述的线性稳压器模块包括第二放大器、第二pmos管、第五电阻以及第六电阻；

所述的第二放大器的反相输入端作为所述的线性稳压器模块第一输入端，与所述的基准电压源模块的输出端相连接；所述的第二放大器的输出端与所述的第二pmos管的栅极相连接；所述的第二pmos管的源极作为所述的线性稳压器模块的第二输入端，与所述的外部电源相连接；所述的第二pmos管的漏极与所述的第五电阻的一端相连接，所述的第五电阻中的另一端与所述的第六电阻的一端相连接，所述的第六电阻的另一端接地；

所述的第二放大器的同相输入端连接于所述的第五电阻与所述的第六电阻之间；

所述的第二pmos管的漏极作为所述的线性稳压器模块的输出端，同时与所述的电平转换模块的电源端及电流镜模块的电源端相连接。

较佳地，所述的电平转换模块包括第三放大器、第三pmos管以及第七电阻；

所述的第三放大器的反相输入端作为所述的电平转换模块的输入端，与所述的基准电压源模块的输出端相连接；所述的第三放大器的输出端与所述的第三pmos管的栅极相连接；所述的第三pmos管的漏极与所述的第七电阻的一端相连接，所述的第七电阻的另一端接地；

所述的第三放大器的同相输入端连接于所述的第三pmos管的漏极与所述的第七电阻之间；

所述的第三放大器的电源端和第三pmos管的源极共同作为所述的电平转换模块的电源端，与所述的线性稳压器模块的输出端相连接；

所述的第三pmos管的栅极作为所述的电平转换模块的输出端，与所述的电流镜模块的输入端相连接。

更佳地，所述的电平转换模块用于将所述的基准电压源模块输出的带隙基准电压转换为一与电流镜模块相匹配的偏置电压，该偏置电压的温度系数与带隙基准电压的温度系数相关。

较佳地，所述的电流镜模块包括第四pmos管、第五pmos管、第六pmos管、第二nmos管、第三nmos管、第四nmos管、第五nmos管以及第六nmos管；

所述的第四pmos管的栅极作为所述的电流镜模块的输入端，与所述的电平转换模块的输出端相连接；

所述的第四pmos管的源极、第五pmos管的源极以及第六pmos管的源极共同构成所述的电流镜模块的电源端，并均与所述的线性稳压器模块的输出端相连接；

所述的第四pmos管的漏极与所述的第二nmos管的漏极相连接；所述的第二nmos管的源极同时与所述的第四nmos管的漏极、所述的第四nmos管的栅极以及第五nmos管的栅极相连接；

所述的第五pmos管的漏极与所述的第三nmos管的漏极相连接；所述的第三nmos管的源极与所述的第五nmos管的漏极相连接；

所述的第五pmos管的栅极同时与该第五pmos管的漏极以及第六pmos管的栅极相连接；

所述的第六pmos管的漏极同时与所述的第六nmos管的漏极以及第六nmos管的栅极相连接；

所述的第二nmos管的栅极与所述的第三nmos管的栅极均接一使能信号；

所述的第四nmos管的源极、第五nmos管的源极、第六nmos管的源极均接地；

所述的第六nmos管的栅极作为所述的电流镜模块输出端，与所述的第一nmos管的栅极相连接。

较佳地，所述的基准电压源模块、线性稳压器模块、电平转换模块、电流镜模块以及第一nmos管集成为一芯片，所述的基准电压源模块的输入端以及线性稳压器模块的第二输入端共同作为该芯片的电源端，所述的第一nmos管的源极作为该芯片的接地端，所述的线性稳压器模块的输出端、所述的电平转换模块的电源端以及电流镜模块的电源端共同连接后作为该芯片的输出端，所述的第一nmos管的漏极作为该芯片的输入端。

该包含上述恒流驱动电路的光电烟雾报警电路，其主要特点是，所述的光电烟雾报警电路还包括电容及一光学迷宫模块；

所述的光学迷宫模块包括红外发光二极管以及光敏二极管；

所述的电容和红外发光二极管共同作为负载；

所述的电容的一端与所述的红外发光二极管的阳极共同作为所述的负载的第一端口，均与所述的恒流驱动电路的输出端相连接；

所述的电容的另一端接地；

所述的红外发光二极管的阴极作为所述的负载的第二端口，与所述的第一nmos管的漏极相连接；

所述的光敏二极管由所述的红外发光二极管驱动工作。

采用该恒流驱动电路，可单独控制线性稳压器模块的的打开和关闭，对于一些周期性使用的设备而言，可以有效减少电能损耗；可将基准电压源模块、线性稳压器模块、电平转换模块、电流镜模块以及第一nmos管集成在同一芯片中，使得恒流驱动电路结构更加紧凑，减少pcb板的占用面积；在一定的电源电压范围内无电压系数；能满足一定时序要求，不工作时无待机功耗。采用包含该恒流驱动电路的光电烟雾报警电路，恒流产生电流温度系数和红外发光二级管的温度系数部分抵消，使得流经红外发光二级管的电流在一定电源电压变化范围内保持恒定，且全温度范围内红外发光二级管的发光强度保持一致。

附图说明

图1为现有技术中的光学迷宫结构原理图。

图2为现有技术中的采用“单片机+分立器件”进行恒流驱动的光电烟雾报警电路的局部结构示意图。

图3为现有技术中的采用“外置线性稳压器”进行恒流驱动的光电烟雾报警电路的局部结构示意图。

图4为现有技术中的采用“内部集成dc-dc升压模块”进行恒流驱动的光电烟雾报警的局部电路结构示意图。

图5为本发明的一实施例中的具有恒流驱动电路的光电烟雾报警电路的功能模块示意图。

图6为本发明的一实施例中的具有恒流驱动电路的光电烟雾报警电路的局部电路结构示意图。

图7为本发明的红外发光二极管的温度系数图。

图8为本发明的具有恒流驱动电路的光电烟雾报警电路的应用时序图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明公开的一种恒流驱动电路及相应的光电烟雾报警电路，其中，所述的恒流驱动电路能够使流经负载的电流在一定电源电压变化范围内保持恒定，且可以保证该负载在全温度范围内其输出特性保持一致，同时该恒流驱动电路在一定电源电压范围内无电压系数，满足一定时序要求，不工作时无待机功耗。

参阅图5所示，图5为本发明的一实施例中的具有恒流驱动电路的光电烟雾报警电路的功能模块示意图，该光电烟雾报警电路包括了电容c1、光学迷宫模块以及恒流驱动电路；

所述的光学迷宫模块包括红外发光二极管d1以及光敏二极管d2；

所述的电容c1和红外发光二极管d1共同作为负载；

所述的电容c1的一端与所述的红外发光二极管d1的阳极共同作为负载的第一端口，均与所述的恒流驱动电路的输出端相连接；

所述的电容c1的另一端接地；

所述的红外发光二极管d1的阴极作为所述的负载的第二端口，与所述的第一nmos管mn1的漏极相连接；

所述的光敏二极管d2由所述的红外发光二极管d1驱动工作；所述的光学迷宫和现有技术中的光电烟雾报警器中的光学迷宫是一致的，即当红外发光二极管d1放光时，所述的光敏二极管d2产生光电流。

其中，所述的恒流驱动电路包括基准电压源模块1、线性稳压器模块3、电平转换模块2、电流镜模块4以及第一nmos管mn1；

各个模块的功能如下：

所述的基准电压源模块1，用于给所述的电平转换模块2提供带隙基准电压vref；

线性稳压器模块3，为电平转换模块2和电流镜模块4提供稳定的、不随外部电源vdd变化的供电电压，同时也作为红外发光二级管d1的供电电压；

所述的电平转换模块2，由于基准电压源模块1和电流镜模块4的供电电源不同，因此，所述的基准电压源模块1中产生的偏置电压(即带隙基准电压vref)不能直接提供给电流镜模块4，而电平转换模块2的作用就是将基准电压源模块1提供的带隙基准电压vref进行转换，重新产生一个与电流镜模块4匹配的偏置电压，且该重新产生的偏置电压的温度系数必须与原基准偏置电压(指基准电压源模块1产生的带隙基准电压vref)的温度系数相关；

电流镜模块4，用于多次复制偏置电流，最终传给开漏管(即第一nmos管mn1)产生电流。同时保证开漏管(即第一nmos管mn1)的栅源电压vgs和源漏电压vds不变，则红外发光二极管d1的发射电流可以保持恒定。

各个模块的连接关系如下：

所述的基准电压源模块1的输入端以及线性稳压器模块3的第二输入端均与外部电源vdd相连接；

所述的基准电压源模块1的输出端同时与所述的线性稳压器模块3的第一输入端及所述的电平转换模块2的输入端相连接；

所述的线性稳压器模块3的输出端同时与所述的电平转换模块2的电源端及电流镜模块4的电源端相连接后作为所述的恒流驱动电路的输出端；

所述的电平转换模块2的输出端与所述的电流镜模块4的输入端相连接；

所述的电流镜模块4的输出端与所述的第一nmos管mn1的栅极相连接，该第一nmos管mn1的源极接地，该第一nmos管mn1的漏极作为所述的恒流驱动电路的输入端。

所述的外部电源为恒定参考电压；所述的恒流驱动电路的输出端与外部的负载的第一端口相连接；所述的恒流驱动电路的输入端与所述的负载的第二端口相连接。

在该实施例中，所述的基准电压源模块1、线性稳压器模块3、电平转换模块2、电流镜模块4以及第一nmos管mn1集成在一芯片内，所述的基准电压源模块1的输入端以及线性稳压器模块3的第二输入端共同作为该芯片的电源端，所述的第一nmos管mn1的源极作为该芯片的接地端，所述的线性稳压器模块3的输出端、所述的电平转换模块的电源端以及电流镜模块的电源端共同连接后作为该芯片的输出端，所述的第一nmos管mn1的漏极作为该芯片的输入端。由于各个模块均在芯片内部，节约了pcb板的占用面积，使得结构更为紧凑，无需增加额外的外部器件。

与现有技术相比，这种将各个模块均集成于同一芯片的方式，不仅可以使恒流驱动电路结构更紧凑，同时也因为线性稳压器模块3也在芯片内部，其可以实现单独控制所述的线性稳压器模块3的打开和关闭的目的。在光电烟雾报警电路(也可以为其它类似的不连续工作的电路，不局限于该种光电烟雾报警电路)中，由于恒流驱动电路并非是需要常开的结构，只周期性的使能，这种将线性稳压器模块3设于芯片内部的方式，可以更好的节约能量的消耗。而不同于现有技术中将线性稳压器模块3设于芯片外部的方式，现有技术中由于线性稳压器模块3设于芯片外部，线性稳压器模块3需要常开，会消耗一定的静态电流。

在烟雾探头标准中(gb20517)要求整个芯片需要对光电烟雾报警器中的电池的当前电量进行检测，低于设定的电压后，探头需产生区别于烟雾声光报警的低压报警信号。若采用将线性稳压器模块3设于芯片外部的话，外置线性稳压器模块3将整个芯片保持在低于电池电压的某个电平上，芯片无法检测当前电池的电压并发出低压报警信号。

因此，采用本技术方案既可以减少电池电量的消耗，还同时具备低电压检测功能。

如图6所示，图6为本发明的一实施例中的具有恒流驱动电路的光电烟雾报警电路的局部电路结构示意图。

在该实施例中，所述的基准电压源模块1包括第一pmos管mp1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第一三极管q1、第二三极管q2以及第一放大器a1，其中，所述的第三电阻r3为可调电阻，所述的第四电阻r4为热敏电阻，在该实施例中，该热敏电阻为负温度系数的电阻，在该实施例中，第一三极管q1与第二三极管q2均为pnp型的三极管；

所述的第一pmos管mp1的源极作为所述的基准电压源模块1的输入端，与所述的外部电源相连接；所述的第一pmos管mp1的漏极与所述的第三电阻r3的第一端相连接；所述的第三电阻r3的第二端同时与所述的第二电阻r2及第四电阻r4相连接；

所述的第二电阻r2与所述的第一电阻r1串联后与所述的第一三极管q1的发射极相连接；所述的第一三极管q1的基极与集电极均接地；

所述的第四电阻r4与所述的第二三极管q2的发射极相连接；所述的第二三极管q2的基极与集电极均接地；

所述的第一放大器a1的同相输入端连接于所述的第二电阻r2与所述的第一电阻r1之间，所述的第一放大器a1的反相输入端连接于所述的第四电阻与所述的第二三极管的发射极之间,所述的第一放大器a1的输出端与所述的第一pmos管mp1的栅极相连接；

所述的第三电阻r3的可调端作为所述的基准电压源模块1的输出端，同时与所述的线性稳压器模块3的第一输入端及所述的电平转换模块2的输入端相连接。

在该实施例中，该基准电压源模块1采用寄生三极管作为vbe，利用负反馈方式，使第一放大器a1的同相输入端和反向输入端的电压相等，通过第一三极管q1、第二三极管q2的vbe之差与第一电阻r1的阻值相除，得到ptat电流(ptat是指proportionaltoabsolutetemperature，ptat电流指的是输出电流大小与绝对稳定成正比例关系的电流)。ptat电流流过第三电阻r3，得到基准电压值，其关系式如等式(5)：

其中，公式中vref是带隙基准电压输出值，k为波耳兹曼常数，t为热力学温度，即绝对温度300k，q是电子电荷，n为流过第一三极管q1，第二三极管q2的比例系数，vbe2是第二三极管q2的基极和发射极的结电压，r1是第一电阻r1的电阻值，r2是第二电阻r2的电阻值，r3是第三电阻r3的电阻值。

在该实施例中，所述的线性稳压器模块3包括第二放大器a2、第二pmos管mp2、第五电阻r5以及第六电阻r6；

所述的第二放大器a2的反相输入端作为所述的线性稳压器模块3第一输入端，与所述的基准电压源模块1的输出端相连接；所述的第二放大器a2的输出端与所述的第二pmos管mp2的栅极相连接；所述的第二pmos管mp2的源极作为所述的线性稳压器模块3的第二输入端，与所述的外部电源vdd相连接；所述的第二pmos管mp2的漏极与所述的第五电阻r5的一端相连接，所述的第五电阻r5的另一端与所述的第六电阻r6的一端相连接，所述的第六电阻r6的另一端接地；

所述的第二放大器a2的同相输入端连接于所述的第五电阻r5与所述的第六电阻r6之间；

所述的第二pmos管mp2的漏极作为所述的线性稳压器模块3的输出端，同时与所述的电平转换模块2的电源端及电流镜模块4的电源端相连接。

该线性稳压器模块3，利用基准电压源模块1提供的恒定的带隙基准电压vref，通过第二放大器a2、第二pmos管mp2和电阻网络(包括第五电阻r5和第六电阻r6)的负反馈，得到具有带负载能力的恒定电压vldo，供给电平转换模块2和电流镜模块4正常工作。vldo的电压值的计算表达式如等式(6)：

其中，vldo为线性稳压器模块3的输出电压的电压值，vref为带隙基准电压输出值，r5为第五电阻r5的阻值，r6为第六电阻r6的阻值。

在该实施例中，所述的电平转换模块2包括第三放大器a3、第三pmos管mp3以及第七电阻r7；

所述的第三放大器a3的反相输入端作为所述的电平转换模块2的输入端，与所述的基准电压源模块1的输出端相连接；所述的第三放大器a3的输出端与所述的第三pmos管mp3的栅极相连接；所述的第三pmos管mp3的漏极与所述的第七电阻r7的一端相连接，所述的第七电阻的另一端接地；

所述的第三放大器a3的同相输入端连接于所述的第三pmos管mp3的漏极与所述的第七电阻r7之间；

所述的第三放大器a3的电源端和第三pmos管mp3的源极共同作为所述的电平转换模块2的电源端，与所述的线性稳压器模块3的输出端相连接；

所述的第三pmos管mp3的栅极作为所述的电平转换模块2的输出端，与所述的电流镜模块4的输入端相连接。

在上述实施例中，该电平转换模块2的功能效果为将整个恒流驱动电路(包括电流镜模块4在内)的供电电源稳定到低于电池电压的某个电压值，使得在电池电压在降低后的一定范围内，能够保持给红外发光二极管d1提供的电流的恒定性。与现有技术的dc-dc升压模块相比，电平转化模块所占芯片的面积小，且不必占用芯片引脚资源。

其工作原理是该电平转换模块2利用基准电压源模块1提供的恒定的带隙基准电压vref，第三放大器a3形成负反馈环路，使得第三放大器a3的同相输入端将第七电阻r7上的电压钳位，产生恒定的电流。因此第三pmos管mp3的栅端电压，也就是第三放大器a3输出端的电压可以保持不变，给电流镜模块4提供恒定的偏置电压。其中，所述的电平转换模块用于将基准电压源模块输出的带隙基准电压转换为一与电流镜模块相匹配的偏置电压，该偏置电压的温度系数与带隙基准电压的温度系数相关。在其他实施例中，该偏置电压的温度系数除了与带隙基准电压的温度系数相关之外，还与第七电阻r7的温度系数相关。在其他实施例中，温度系数相关是指重新产生的偏置电压的温度系数必须与原基准偏置电压(带隙基准电压)的温度系数一致。

在该实施例中，所述的电流镜模块4包括第四pmos管mp4、第五pmos管mp5、第六pmos管mp6、第二nmos管mn2、第三nmos管mn3、第四nmos管mn4、第五nmos管mn5以及第六nmos管mn6；

所述的第四pmos管mp4的栅极作为所述的电流镜模块4的输入端，与所述的电平转换模块2的输出端相连接；

所述的第四pmos管mp4的源极、第五pmos管mp5的源极以及第六pmos管mp6的源极共同作为所述的电流镜模块4的电源端，并均与所述的线性稳压器模块3的输出端相连接；

所述的第四pmos管mp4的漏极与所述的第二nmos管mn2的漏极相连接；所述的第二nmos管mn2的源极同时与所述的第四nmos管mn4的漏极、所述的第四nmos管mn4的栅极以及第五nmos管mn5的栅极相连接；

所述的第五pmos管mp5的漏极与所述的第三nmos管mn3的漏极相连接；所述的第三nmos管mn3的源极与所述的第五nmos管mn5的漏极相连接；

所述的第五pmos管mp5的栅极同时与该第五pmos管mp5的漏极以及第六pmos管mp6的栅极相连接；

所述的第六pmos管mp6的漏极同时与所述的第六nmos管mn6的漏极以及第六nmos管mn6的栅极相连接；

所述的第二nmos管mn2的栅极与所述的第三nmos管mn3的栅极均接一使能信号；

所述的第四nmos管mn4的源极、第五nmos管mn5的源极、第六nmos管mn6的源极均接地；

所述的第六nmos管mn6的栅极作为所述的电流镜模块4输出端，与所述的第一nmos管mn1的栅极相连接。

该电流镜模块4，电流镜模块4的偏置与电平转换模块2中第三放大器a3的输出端相连接。当接收到en信号(使能信号)使能后，在保证电流镜模块4中各mos管(包括第四pmos管mp4、第五pmos管mp5、第六pmos管mp6、第二nmos管mn2、第三nmos管mn3、第四nmos管mn4、第五nmos管mn5以及第六nmos管mn6)都处在饱和区的情况下，通过多次电流镜复制，最终开漏管获得的栅源电压保持恒定，不受电源电压影响。

该恒流驱动电路在该光电烟雾报警电路中应用时，恒流驱动电路与光学迷宫模块及电容c1连接上，红外发光二级管的阳极与线性稳压器模块3输出端连接。这样可以保证在相同的发射电流情况下，开漏管(第一nmos管mn1)的所获得的漏源电压vds基本一致。

由mos管的i-v特性曲线得到公式(7)：

式中，ids为mos管的源漏电流，μn为电子的迁移率，cox为栅氧化物的厚度，w为mos管多晶硅的宽度，l为mos管沟道的长度，vgs为mos管的栅源电压，vth为mos管开启的阈值电压，λ为mos管的沟道长度调制系数，vds为mos管的漏源电压。

从上式可知，mos管的电流同时与栅源电压和漏源电压有关。由此可知，本实施例中的第一nmos管mn1的电流同时与栅源电压vgs和漏源电压vds有关，若能保持栅源电压vgs和漏源电压vds恒定不变，则电流也能保持恒定。因此，本技术方案本质上通过电流镜模块4获得恒定的栅源电压vgs，通过线性稳压器模块3获得恒定的漏源电压vds，最终可以在较大的电源电压变化范围内，保持电流恒定不变。

在本发明的该实施例中，由于红外发光二级管具有随温度的升高发光效率会降低的特性，因此除了要考虑输出稳定电流，还要考虑光学迷宫中红外发射管的温度系数。红外发光二极管d1的温度系数的特性如图7所示，图7为红外发光二极管的温度系数图，图中横轴代表环境温度，单位：摄氏度，纵轴表示正向电流，单位：毫安。从图中可以看出，温度越高，红外发光二极管的发射电流越小。因此需要在高温时，需要补偿一定的发射电流，即发射电流须为正温度系数。因此，本发明中，基准电压源模块1产生的恒定的参考电压的温度系数需要调整略微偏正，当温度升高时，流过第四电阻r4的电流变大(这是由于第四电阻为负温度系数的电阻)，第一pmos管mp1的栅极电压变小，电流镜模块4复制到第一nmos管mn1输出端的发射电流才会为正温度系数，即当温度升高，第四电阻r4的阻值变小，基准电压随温度升高而增大，此时的基准电压源模块1产生的恒定的带隙基准电压vref除以第四电阻r4的阻值，得到的偏置电流随温度升高而增大。

在本发明的该实施例中，将恒流驱动电路用于光电烟雾报警电路中，在该光电烟雾报警电路中由于红外发光二级管不会长时间连续工作，待机功耗小，因此在应用中需要上述几个模块配合，满足一定时序要求。该具有恒流驱动电路的光电烟雾报警电路的应用时序如图8所示，从图中可以看出红外发光二极管d1的发射阶段仅仅只有一会，并非是连续工作的。图中第一行的波形是基准电压源的使能信号的波形，第二行是线性稳压器模块3的使能信号的波形，第三行以ldo的电压为2.4v为例的一个电压的波形，第四行为红外发光二极管的电流波形。在第四行的波形中可以看出低电平为上电阶段，高电平为放射阶段。图中线性稳压器模块3(ldo模块)的充电时间tcharge1、tcharge2与线性稳压器模块3(ldo)的最大输出负载电流能力，电容c1的容值相关，负载电流能力越大，电容c1容值越大，线性稳压器模块3(ldo)跌落电压越小，但充电时间越长，需要根据实际情况进行调节。

上述实施例中的具有恒流驱动电路的光电烟雾报警电路，恒流驱动电路集成在一芯片内部，恒流产生电路在一定电源电压范围内(其中，该电源电压范围可通过调节第五电阻r5和第六电阻r6的比值来进行调整，该电源电压的取值范围为保证输出电压恒定的最小值到芯片工艺能够承受的最大电压值之间，例如，在本实施例中，可将该电源电压的范围设定为2.4v～5.5v)无电压系数，恒流产生电流温度系数和红外发光二极管温度系数部分抵消，使得红外发光二极管可以在全温度范围内产生恒定发光效率的红外光，满足一定时序要求，不工作时无待机功耗，减少了不必要的电能损耗。

同时由于本技术方案中采用的mos管均采用标准cmos工艺，不需要增加额外的光刻板。

采用该恒流驱动电路，可单独控制线性稳压器模块的的打开和关闭，对于一些周期性使用的设备而言，可以有效减少电能损耗；可将基准电压源模块、线性稳压器模块、电平转换模块、电流镜模块以及第一nmos管集成在同一芯片中，使得恒流驱动电路结构更加紧凑，减少pcb板的占用面积；同在一定的电源电压范围内无电压系数；能满足一定时序要求，不工作时无待机功耗，采用包含该恒流驱动电路的光电烟雾报警电路，恒流产生电流温度系数和红外发光二级管的温度系数部分抵消，使得流经红外发光二级管的电流在一定电源电压变化范围内保持恒定，且全温度范围内红外发光二级管的发光强度保持一致。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。