一种基于pwm控制的电压输出电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种基于PWM控制的电压输出电路，用于连接在PWM控制信号和负载之间，其特征在于，包括滤波单元、驱动单元及运算放大器U1，所述滤波单元用以将PWM信号转换成直流电压后予以输出至所述运算放大器U1的反相输入端，所述运算放大器U1的正向输入端通过电阻R3接地且该运算放大器U1的输出端通过电阻R4连接至所述驱动单元；以及通过连接于所述驱动单元和运算放大器U1正向输入端之间的电阻R6来构成的反馈回路；本发明很好地解决了现有电压输出电路中在工作时输出低阻抗而不工作时输出高阻抗的问题。
【专利说明】—种基于PWM控制的电压输出电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及照明领域，主要通过电路来改善和优化照明的性能和稳定等，更具体地来将，特别是涉及一种基于PWM控制的电压输出电路。
【背景技术】
[0002]随着电子技术的发展，出现了多种PWM(是英文Pulse Width Modulation的缩写，简称脉宽调制)技术，其中包括:相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法，它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。
[0003]在照明领域，也常常利用PWM技术来控制电压输入，从而来达到有效控制照明灯具的效果。不过，目前的照明控制电路存在这样的问题，即在照明控制不工作时，控制电路的输出阻抗不高，一旦控制器失效，将影响照明灯具的亮度；另外，现有电压输出电路还存在由于输出电流过高而烧坏电路的情况，从而损坏照明灯具或者影响整个照明网络。
【发明内容】
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于PWM控制的电压输出电路，用于解决现有技术中电压输出电路工作时输出低阻抗，而不工作时输出阻抗不高的问题，同时还提供了输出电流过高时的保护电路，用于解决现有电压输出电路中由于输出电流过高而烧坏电路的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供以下技术方案:
[0006]一种基于PWM控制的电压输出电路，用于连接在PWM控制信号和负载之间，其特征在于，包括滤波单元、驱动单元及运算放大器Ul，所述滤波单元用以将PWM信号转换成直流电压后予以输出至所述运算放大器Ul的反相输入端，所述运算放大器Ul的正向输入端通过电阻R3接地且该运算放大器Ul的输出端通过电阻R4连接至所述驱动单元，该驱动单元用以将经所述运算放大器Ul运放后得到的电压信号进行扩流后予以输出；以及通过连接于所述驱动单元和运算放大器Ul正向输入端之间的电阻R6来构成的反馈回路。本技术方案的基本原理在于利用放大器的正相输入端的输入阻抗高于负向输入端阻抗，和外置三极管输出阻抗高于运放输出阻抗，同时切断与电源的回路。
[0007]在以上技术方案中，优选地，所述滤波单元包括电阻R1、电阻R2、电容Cl及电容C2，其中，所述电阻Rl和电阻R2依次串联连接于所述运算放大器Ul的反向输入端；所述电容Cl的一端连接于所述电阻Rl和电阻R2之间，另一端接地；所述电容C2的一端连接于所述电阻R2和所述运算放大器Ul的反向输入端之间，另一端接地。
[0008]进一步地，在以上技术方案中，所述驱动单元包括三极管Ql和电阻R5，所述三极管Ql的基极通过所述电阻R4连接于所述运算放大器Ul的输出端，所述三极管Ql的发射极通过连接电阻R5后接地，所述三极管Ql的集电极连接所述电阻R6的一端，且由所述三极管Ql的发射极和集电极构成电压输出端。
[0009]更进一步地，在以上所述技术方案的基础上，优选地，所述运算放大器Ul的输出端和所述驱动单元之间还设有一过流保护单元，该过流保护单元一端连接所述电阻R4，另一端连接所述驱动单元。具体地，所述过流保护单元至少包括一三极管Q2，该三极管Q2的基极连接于所述三极管Ql的发射极和电阻R5之间，三极管Q2的集电极连接于电阻R4和三极管Ql的基极之间，三极管Q2的发射极接地。
[0010]通过以上技术方案，本发明解决了现有技术中电压输出控制电路在工作时输出低阻抗而不工作时输出阻抗不高的问题，同时还通过增加输出过流保护单元来进一步保护了整个电路由于输入电流过高而烧坏电路的问题，从而降低了灯具的故障率，也间接提供了照明灯具的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1a显不为本发明一种基于PWM控制的电压输出电路在实施例一中的电路结构图。
[0012]图1b显不为发明一种基于PWM控制的电压输出电路在实施例一中另一电路结构图。
[0013]图2显示为一种基于PWM控制的电压输出电路在实施例二中的电路结构图。
[0014]图3显示为一种基于PWM控制的电压输出电路在实施例三中的电路结构图。
[0015]图4a显示为一种基于PWM控制的电压输出电路在实施例四中的电路结构图。
[0016]图4b显不为一种基于PWM控制的电压输出电路在实施例四中的另一电路结构图。
[0017]附图标号说明
[0018]10滤波单元
[0019]20驱动单元
[0020]30反馈回路
【具体实施方式】
[0021]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0022]请参阅图1至图4，需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0023]本发明的目的在于提供一种基于PWM控制的电压输出电路，用于解决现有技术中电压输出电路工作时输出低阻抗，而不工作时输出阻抗不高的问题，同时还提供了输出电流过高时的保护电路，由于解决现有电压输出电路中由于输出电流过高而烧坏电路的问题，与现有技术相比，本发明优化了电路，使电压输出精度高、驱动能力强，且具有输出过流保护、断电输出呈高阻态的特点，从而提高了路灯的整体质量，有效地保障安全运行。
[0024]下面将以具体实施例的方式来详细地阐述本发明的技术方案，以使本领域的技术人员能更好地实施本发明。
[0025]实施例一
[0026]见图la，示出了一种基于PWM控制的电压输出电路的整体结构图，据图可知，该电路包括滤波单元、驱动单元及运算放大器U1，所述滤波单元用以将PWM信号转换成直流电压后予以输出至所述运算放大器Ul的反相输入端，所述运算放大器Ul的正向输入端通过电阻R3接地且该运算放大器Ul的输出端通过电阻R4连接至所述驱动单元，该驱动单元用以将经所述运算放大器Ul运放后得到的电压信号进行扩流后予以输出，以驱动负载?’另外，该电路还包括通过连接于所述驱动单元和运算放大器Ul正向输入端之间的电阻R6来构成的反馈回路。
[0027]在以上实施一的技术方案中，首先让PWM信号通过滤波单元，该滤波单元用以将该PWM信号转换成直流电压信号，然后再将该直流电压信号接入所述运算放大器Ul的反向输入端，而所述运算放大器Ul的正向输入端则接地，即所述运算放大器Ul对由该PWM信号转换得到的直流电压信号进行运算放大，经所述运算放大器Ul放大后的直流电压信号再经过电阻R6后去驱动所述驱动单元，其中该驱动单元用以将所述直流电压信号运放后输出的电压信号进行扩流后输出，以便驱动负载。
[0028]具体地，在以上实施例一的技术方案中所述滤波单元包括电阻R1、电阻R2、电容Cl及电容C2，其中，所述电阻Rl和电阻R2依次串联连接于所述运算放大器Ul的反向输入端；所述电容Cl的一端连接 于所述电阻Rl和电阻R2之间，另一端接地；所述电容C2的一端连接于所述电阻R2和所述运算放大器Ul的反向输入端之间，另一端接地。
[0029]以上滤波单元也即是一个二级低通滤波单元，通过该二级低通滤波单元，将输入的PWM信号转换为直流电压信号，其具体实现原理为:通过包括电阻Rl和电容Cl的第一级滤波，将PWM信号换为脉动直流信号，再经过包括电阻R2和电容C2的第二级滤波，将该脉动直流信号转换为直流电压信号，也即将PWM信号转换为直流电压信号输出。
[0030]进一步地，所述驱动单元包括三极管Ql和电阻R5，所述三极管Ql的基极通过所述电阻R4连接于所述运算放大器Ul的输出端，所述三极管Ql的发射极通过连接电阻R5后接地，所述三极管Ql的集电极连接所述电阻R6的一端，且由所述三极管Ql的发射极和集电极构成电压输出端。
[0031]以上的驱动单元的作用是用以将经运放后输出的电压信号进行扩流后予以输出，其实现原理为:经运放后输出的电压信号经电阻R4分压后控制器三极管Ql，通过三极管Q2的放大来弥补经运放后输出的电压信号的电流驱动能力不足的问题。另外，见图lb，在以上实施例一技术方案的基础上，再增加一电阻R7,该电阻R7的一端连接于电阻R4和驱动单兀(也即在三极管基极)之间，另一端接地，通过增加电阻R7来配合电阻R4用以对经运放后输出的电压信号进行分压，以此来满足驱动单元中三极管对基极电压的要求。
[0032]实施例二
[0033]为了进一步优化或丰富本发明，下面将对本发明作一些优选设计，以使本发明能更好地应用于本【技术领域】。见图2，示出了本发明在实施例二中的结构图，具体地，本实施例二中的技术方案是在实施一中的技术方案上的进一步优化，故除了包括实施例一中的所有技术方案外，本实施二与实施一所不同的是:所述运算放大器Ui的输出端和所述驱动单元之间还设有一过流保护单元，该过流保护单元一端连接所述电阻R4，另一端连接所述驱动单元。
[0034]具体地，所述过流保护单元至少包括一三极管Q2，该三极管Q2的基极连接于所述三极管Ql的发射极和电阻R5之间，三极管Q2的集电极连接于电阻R4和三极管Ql的基极之间，三极管Q2的发射极接地。
[0035]在以上实施例二的技术方案中，所述过流保护单元用于当驱动模块中的三极管Ql的输出电流超过设定值时，连接于所述三极管Ql发射极上的电阻R5上的电压将升高，从而使得三极管Ql饱和导通，以拉低三极管Q2基极上电压，使得三极管Q2截止，到达保护三极管Q2不因电流过大而烧毁的目的，也即起到过流保护的作用。
[0036]实施三
[0037]在实施例一或者二的基础，还可以对本发明作进一步优化，见图3，示出了本发明在实施例三中具体电路结构示意图，据图来看，本实施例三除了具有与实施例一或实施例二中相同的技术方案外(图3中为在实施例二基础上的优化，由于在实施一上的优化即为去掉过流保护单元，本领域的技术人员可以很清楚地了解，故此处省略不予具体示出)，所不同的是本实施三还添加了两个电容C3和电容C4，其中，所述电容C3的一端连接于所述运算放大器Ul和电阻R4之间，另一端连接于所述电阻R6和运算放大器Ul的正向输入端之间；所述电容C4的一端连接于所述电阻R6和所述驱动单元之间，另一端连接于所述电阻R5和所述驱动单元之间。
[0038]具体地，通过在具有三极管Ql和三极管Q2的情况下，将该电容C4的一端连接于电阻R4和三极管Ql基极之间，另一端连接于电阻R6和三极管Ql集电极之间；利用电容C4和电容C3来消除负反馈放大电路的自激振荡，增加电路的稳定裕度，从而提高电路的稳定性。
[0039]实施例四
[0040]进一步地，在以上实施例一、实施例二及实施例三的基础上，还可对本发明作更进一步的优化，见图4a，示出了本发明在实施例四中的一电路结构图，据图来看，与以上所有实施例不同的是，本实施四中还添加了一个电容C5，该电容C5并联连接于本发明基于PWM控制的电压输出电路的输出一端上，具体到实施一中即将该电容C5并联于三极管Ql的集电极和发射极之间。
[0041]另外，在图4b中，示出了本发明在本实施例四的另一电路结构图，据图来看，其主要是在驱动单元具体为三极管Ql的基础上，在三极管Ql的集电极上再外接一直流电源VCC,同时还在该直流电源VCC和三极管Ql的集电极之间依次串接电阻R8和二极管D1，该二极管Dl的正极连接该电阻R8，负极连接该三极管Ql的集电极，通过在该三极管Ql外界一直流电源VCC来调节三极管的静态点。在该电源VCC和三极管Ql的集电极之间增加一电阻R8的目的在于通过电阻R8来对电源VCC进行分压和限流的作用，因为如果不增加电阻R8，那么在实际调试过程中，输出端电压值将被电源VCC限定，从而使得电路不能实现电压放大的目的。
[0042]综上所述，本发明解决了现有技术中电压输出控制电路在工作时输出低阻抗而不工作时输出阻抗不高的问题，同时还通过增加输出过流保护单元来进一步保护了整个电路由于输入电流过高而烧坏电路的问题，从而降低了灯具的故障率，也间接提供了照明灯具的使用寿命。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0043]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种基于PWM控制的电压输出电路，用于连接在PWM控制信号和负载之间，其特征在于，包括: 运算放大器Ui ； 滤波单元，以将PWM信号转换成直流电压后予以输出至所述运算放大器Ul的反相输入端，所述运算放大器Ul的正向输入端通过电阻R3接地； 驱动单元，通过一电阻R4连接至所述运算放大器Ul的输出端，该驱动单元用以将经所述运算放大器Ul运放后得到的电压信号进行扩流后予以输出；以及 通过连接于所述驱动单元和运算放大器Ul正向输入端之间的电阻R6来构成的反馈回路。
2.根据权利要求1所述的基于PWM控制的电压输出电路，其特征在于，所述滤波单元包括电阻R1、电阻R2、电容Cl及电容C2，其中，所述电阻Rl和电阻R2依次串联连接于所述运算放大器Ul的反向输入端；所述电容Cl的一端连接于所述电阻Rl和电阻R2之间，另一端接地；所述电容C2的一端连接于所述电阻R2和所述运算放大器Ul的反向输入端之间，另一端接地。
3.根据权利要求1所述的基于PWM控制的电压输出电路，其特征在于，所述驱动单元包括三极管Ql和电阻R5，所述三极管Ql的基极通过所述电阻R4连接于所述运算放大器Ul的输出端，所述三极管Ql的发射极通过连接电阻R5后接地，所述三极管Ql的集电极连接所述电阻R6的一端，且由所述三极管Ql的发射极和集电极构成电压输出端。
4.根据权利要求3所述的基于PWM控制的电压输出电路，其特征在于，所述三极管Ql的发射极和集电极还并联连接一电容C5。
5.根据权利要求1至3任一所述的基于PWM控制的电压输出电路，其特征在于，所述运算放大器Ul的输出端和所述驱动单元之间还设有一过流保护单元，该过流保护单元一端连接所述电阻R4，另一端连接所述驱动单元。
6.根据权利要求5所述的基于PWM控制的电压输出电路，其特征在于，所述过流保护单元至少包括一三极管Q2，该三极管Q2的基极连接于所述三极管Ql的发射极和电阻R5之间，三极管Q2的集电极连接于电阻R4和三极管Ql的基极之间，三极管Q2的发射极接地。
7.根据权利要求1所述的基于PWM控制的电压输出电路，其特征在于，还包括电容C3和电容C4，其中，所述电容C3的一端连接于所述运算放大器Ul和电阻R4之间，另一端连接于所述电阻R6和运算放大器Ul的正向输入端之间；所述电容C4的一端连接于所述电阻R6和所述驱动单元之间，另一端连接于所述电阻R4和所述驱动单元之间。
8.根据权利要求1所述的基于PWM控制的电压输出电路，其特征在于，所述运算放大器Ul的正向输入端通过连接一电阻R3后接地。
9.根据权利要求1所述的基于PWM控制的电压输出电路，其特征在于，还包括电阻R7，该电阻R7的一端连接于所述电阻R6和所述驱动单元之间，另一端接地。
【文档编号】H02M3/155GK103944381SQ201410119320
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】彭智利, 王小兵, 耿晓明, 胡玄, 李向林 申请人:重庆四联光电科技有限公司