一种负载驱动电源电路的制作方法

文档序号:13341874阅读:150来源:国知局

本实用新型涉及电子电路技术领域,具体涉及一种负载驱动电源电路。



背景技术:

负载驱动电源是把交流电源供应转换为特定电压、电流以驱动负载工作的电源转换器,其性能往往影响着负载的使用寿命。很多负载,例如LED负载,对电流都有要求,当电流大于其最大电流限制值时,容易损坏负载,因此,在常见的负载驱动电源电路中,往往需要通过环路负反馈使负载的电流稳定在一定范围,避免电流过大损坏负载。

然而,在电源开机瞬间,由于此时的电路处于不稳定状态,电流持续急速增大,直到当电路中的电流值超过电路设定的恒定电流值后,因此时电路的电流值大于电路设定的恒定电流,电路通过负反馈作用把电路中的电流稳定在设定的恒定电流值,由于电流的持续增大过程急速,其电流峰值会比设定的恒定电流值高出一定值,存在过冲,且其电流峰值往往会超过负载的最大电流限制值,存在损坏负载的风险。

现有技术是通过单片机解决负载驱动电源电路在开机时的电流过冲问题,保证负载的电流在最大电流限制值内,以保护负载,但由此产生的成本将提高,电路也复杂。



技术实现要素:

本实用新型要解决的技术问题是,提供一种负载驱动电源电路,能够克服在电源开机时负载的电流最大值超出负载的最大电流限制值的问题,使负载的电流值始终保持在限制值内,保护负载,电路简单,成本低。

为解决以上技术问题,本实用新型实施例提供一种负载驱动电源电路,包括开关电源电路、负载、基准电压电源、电压比较模块、电压反馈模块、三极管以及第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻;所述开关电源电路具有负载连接端及电压反馈端;

所述开关电源电路的负载连接端与所述负载的阳极连接,所述负载的阴极与所述第一电阻的第一端连接,所述第一电阻的第二端接地;

所述第一电阻的第一端通过所述第二电阻连接到所述电压比较模块的第一输入端,所述电压比较模块的第二输入端与所述第三电阻的第一端连接,所述第三电阻的第二端与所述基准电压电源连接;

所述电压比较模块的输出端与所述电压反馈模块的输入端连接;所述电压反馈模块的输出端与所述开关电源电路的电压反馈端连接;

所述三极管的基极用于与开机信号输入端连接;所述三极管的集电极与所述电压比较模块的第二输入端连接,所述三极管的发射极接地;所述三极管的基极通过所述第四电阻接地。

进一步地,所述负载驱动电源电路还包括第一电容;所述第一电容的第一端与所述三极管的基极连接,所述第一电容的第二端用于与所述开机信号输入端连接。

进一步地,所述负载驱动电源电路还包括第五电阻;所述第五电阻的第一端与所述第一电容的第二端连接,所述第五电阻的第二端用于与所述开机信号输入端连接。

进一步地,所述负载驱动电源电路还包括第二电容;所述第二电容的第一端与所述三极管的基极连接,所述第二电容的第二端接地。

进一步地,所述电压比较模块包括电压比较器,所述电压比较器的同相输入端与所述电压比较模块的第二输入端连接,所述电压比较器的反相输入端与所述电压比较模块的第一输入端连接,所述电压比较器的输出端与所述电压比较模块的输出端连接。

进一步地,所述电压比较模块还包括第六电阻、第三电容及第四电容;所述第三电容的第一端与所述电压比较器的反相输入端连接,所述第三电容的第二端与所述电压比较器的输出端连接;所述第四电容的第一端与所述电压比较器的反相输入端连接,所述第四电容的第二端通过所述第六电阻连接到所述电压比较器的输出端。

进一步地,所述电压反馈模块包括第七电阻及光耦合器;所述光耦合器包括发光二极管及光敏三极管;所述发光二极管的阳极与所述第七电阻的第一端连接,所述第七电阻的第二端用于与直流电压电源输入端连接,所述发光二极管的阴极与所述电压反馈模块的输入端连接;所述光敏三极管的发射极接地,所述光敏三极管的集电极与所述电压反馈模块的输出端连接。

进一步地,所述负载驱动电源电路还包括第八电阻及第五电容;所述第八电阻的第一端通过所述第五电容接地,所述第八电阻的第二端与所述第三电阻的第一端连接;所述第八电阻的第一端与所述电压比较模块的第二输入端连接。

进一步地,所述负载驱动电源电路还包括第九电阻;所述第九电阻的第一端与所述第三电阻的第一端连接,所述第九电阻的第二端接地。

进一步地,所述负载驱动电源电路还包括第十电阻;所述第十电阻的第一端与所述电压比较模块的第二输入端;所述第十电阻的第二端与所述三极管的集电极连接。

相比于现有技术,本实用新型的一种负载驱动电源电路的有益效果在于:本实用新型能克服在电源开机时负载的电流最大值超出负载的最大电流限制值的问题,通过在开机瞬间拉低输入到电压比较模块的第二输入端电压,致使电压比较模块先以被拉低的基准电压为参考电压,通过电路的负反馈作用把负载的电流限制在较小值,再将输入到电压比较模块的第二输入端的电压恢复为基准电压电源提供的基准电压,电压比较模块的参考电压升高为基准电压电源提供的基准电压,通过电路的负反馈作用把负载的电流上升至根据基准电压电源的电压设定的负载电流值,避免了负载的电流因开机瞬间持续急速增大而导致电流最大值超出负载的最大电流限制值,且不影响负载的正常开启,保护负载,电路简单,成本低。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种负载驱动电源电路的结构示意图。

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的一部分实施例,而不是全部实施例。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1,其是本实用新型实施例的一种负载驱动电源电路的结构示意图。本实用新型实施例的负载驱动电源电路包括开关电源电路101、负载102、基准电压电源103、电压比较模块104、电压反馈模块105、三极管Q1以及第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4;所述开关电源电路101具有负载连接端11及电压反馈端12;

所述开关电源电路101的负载连接端11与所述负载102的阳极连接,所述负载102的阴极与所述第一电阻R1的第一端连接,所述第一电阻R1的第二端接地;

所述第一电阻R1的第一端通过所述第二电阻R2连接到所述电压比较模块104的第一输入端,所述电压比较模块104的第二输入端与所述第三电阻R3的第一端连接,所述第三电阻R3的第二端与所述基准电压电源103连接;

所述电压比较模块104的输出端与所述电压反馈模块105的输入端连接;所述电压反馈模块105的输出端与所述开关电源电路101的电压反馈端12连接;

所述三极管Q1的基极用于与开机信号输入端VDD1连接;所述三极管Q1的集电极与所述电压比较模块104的第二输入端连接,所述三极管Q1的发射极接地;所述三极管Q1的基极通过所述第四电阻R4接地。

在本实施例中,所述电压比较模块104用于比较所述第一输入端的电压值与所述第二输入端的电压值,当所述第一输入端的电压值大于或等于所述第二输入端的电压值时,所述电压比较模块104输出信号控制所述电压反馈模块105对所述开关电源电路101的电压反馈端12输出低电平,使所述开关电源电路101中的PWM控制芯片降低输出的PWM信号的占空比,降低所述开关电源电路101的输出功率,进而减小所述负载102的电流,使输入到所述第一输入端的电压值减小;当所述第一输入端的电压值小于所述第二输入端的电压值时,所述电压比较模块104输出信号控制所述电压反馈模块105对所述开关电源电路101的电压反馈端12输出高电平,使所述开关电源电路101中的PWM控制芯片提高输出的PWM信号的占空比,提高所述开关电源电路101的输出功率,进而增大所述负载102的电流,使输入到所述第一输入端的电压值增大;通过上述机制形成负反馈,使所述电压比较模块104的第一输入端的电压值稳定在所述第二输入端的电压值。

在本实施例中,所述三极管Q1用于在电源开机,所述开机信号输入端VDD1输入直流电时,拉低输入到所述电压比较模块104的第二输入端的电压,其原理是:当开机信号输入端VDD1输入直流电,所述三极管Q1导通,由于所述三极管Q1的发射极接地,所述三极管Q1的集电极的电压被拉低,使所述电压比较模块104的第二输入端的电压被拉低;当开机信号输入端VDD1停止输入直流电后,由于所述三极管Q1的基极通过所述第四电阻R4接地,所述三极管Q1的基极的电压被拉低,所述三极管Q1截止,所述电压比较模块104的第二输入端的电压恢复为所述基准电压电源103通过所述第三电阻R3后的电压。所述三极管Q1的导通与截止,为所述电压比较模块104的第二输入端提供了两种不同的电压值,先在开机瞬间,所述开机信号输入端VDD1输入直流电时,把输入到所述电压比较模块104的第二输入端的电压拉低,通过电路的负反馈作用把负载102的电流限制在较小值,再在所述开机信号输入端VDD1停止输入直流电后,把输入到所述电压比较模块104的第二输入端的电压恢复为所述基准电压电源103提供的电压,使负载102的电流上升,直到到达根据所述基准电压电源103设定的恒定值,避免了负载102的电流在开机瞬间急速上升至根据所述基准电压电源103设定的恒定值而造成负载102的电流峰值超过负载的最大电流限制值。

进一步地,所述负载102为LED负载。

进一步地,所述三极管Q1为NPN型三极管。

进一步地,所述负载驱动电源电路还包括第一电容C1;所述第一电容C1的第一端与所述三极管Q1的基极连接,所述第一电容C1的第二端用于与所述开机信号输入端VDD1连接。当所述开机信号输入端VDD1持续输入直流电时,通过所述第一电容C1控制所述三极管Q1的导通,其原理是:当所述开机信号输入端VDD1输入直流电时,为所述第一电容C1充电,充电期间把所述三极管Q1的基极电压升高,所述三极管Q1导通;经过(2πR4C1)1/2后,所述第一电容C1充满电,所述第一电容C1隔断了所述开机信号输入端VDD1与所述三极管Q1的基极之间的连接,所述三极管Q1截止。因而,所述第一电容C1能通过所述开机信号输入端VDD1的直流电持续输入,控制所述三极管Q1在所述第一电容C1充电时导通以及在所述第一电容C1充满电后截止,有效地控制电路,且避免了因所述开机信号输入端VDD1的不稳定导致所述三极管Q1的误触发。

进一步地,所述负载驱动电源电路还包括第五电阻R5;所述第五电阻R5的第一端与所述第一电容C1的第二端连接,所述第五电阻R5的第二端用于与所述开机信号输入端VDD1连接。所述第五电阻R5用于限流,保护所述第一电容C1,提高所述第一电容C1使用的安全性和可靠性。

进一步地,所述负载驱动电源电路还包括第二电容C2;所述第二电容C2的第一端与所述三极管Q1的基极连接,所述第二电容C2的第二端接地。所述第二电容C2用于滤除杂讯信号,提高所述三极管Q1的稳定性。

进一步地,所述电压比较模块104包括电压比较器U,所述电压比较器U的同相输入端与所述电压比较模块104的第二输入端连接,所述电压比较器U的反相输入端与所述电压比较模块104的第一输入端连接,所述电压比较器U的输出端与所述电压比较模块104的输出端连接。所述电压比较器U的工作原理是:当所述反相输入端的电压小于所述同相输入端的电压时,所述电压比较器U的输出端输出高电平;当所述输入反相输入端的电压大于或等于所述同相输入端的电压时,所述电压比较器U的输出端输出低电平。

优选地,所述电压比较模块104还包括第六电阻R6、第三电容C3及第四电容C4;所述第三电容C3的第一端与所述电压比较器U的反相输入端连接,所述第三电容C3的第二端与所述电压比较器U的输出端连接;所述第四电容C4的第一端与所述电压比较器U的反相输入端连接,所述第四电容C4的第二端通过所述第六电阻R6连接到所述电压比较器U的输出端。所述电压比较器U、所述第六电阻R6、所述第三电容C3以及所述第四电容C4组成了PID调节电路,实现对所述负载驱动电源电路环路的比例、积分、微分控制,能够快速、精确、稳定地实现调节作用。

进一步地,所述电压反馈模块105包括第七电阻R7及光耦合器OC;所述光耦合器OC包括发光二极管D及光敏三极管Q2;所述发光二极管D的阳极与所述第七电阻R7的第一端连接,所述第七电阻R7的第二端用于与直流电压电源输入端VDD2连接,所述发光二极管D的阴极与所述电压反馈模块105的输入端连接;所述光敏三极管Q2的发射极接地,所述光敏三极管Q2的集电极与所述电压反馈模块105的输出端连接。所述电压反馈模块105的工作原理是:所述发光二极管D的阳极通过所述第七电阻R7与所述直流电压电源输入端VDD2连接,始终保持高电平,当所述电压比较模块104输出低电平时,所述光耦合器OC导通,因所述光敏三极管Q2的发射极接地,所述光敏三极管Q2的集电极的电压被拉低,所述电压反馈模块105的输出端电压被拉低,使得所述开关电源电路101的电压反馈端12的电压也被拉低;当所述电压比较模块104输出高电平时,所述光耦合器OC截止,所述光敏三极管Q2的集电极的电压升高,所述电压反馈模块105的输出端电压升高,使得所述开关电源电路101的电压反馈端12的电压也升高。所述光耦合器OC的优点是抗干扰能力强,隔离了电路中其他部分的电气信号,能有效减少产生误动作,提高电路的稳定性和准确性。

进一步地,所述负载驱动电源电路还包括第八电阻R8及第五电容C5;所述第八电阻R8的第一端通过所述第五电容C5接地,所述第八电阻R8的第二端与所述第三电阻R3的第一端连接;所述第八电阻R8的第一端与所述电压比较模块104的第二输入端连接。所述第八电阻R8及所述第五电容C5组成RC滤波电路,滤除杂讯信号,保证输入到所述电压比较模块104的第二输入端的电压信号平滑、稳定。

进一步地,所述负载驱动电源电路还包括第九电阻R9;所述第九电阻R9的第一端与所述第三电阻R3的第一端连接,所述第九电阻R9的第二端接地。所述第九电阻R9的作用是:所述第九电阻R9与所述第三电阻R3共同对所述基准电压电源103提供的电压进行分压;能在不改变所述基准电压电源103的基础上,通过改变所述第九电阻R9的阻值,调整输入到所述电压比较模块104的第二输入端的电压,从而改变所述开关电源电路101的输出功率。

进一步地,所述负载驱动电源电路还包括第十电阻R10;所述第十电阻R10的第一端与所述电压比较模块104的第二输入端;所述第十电阻R10的第二端与所述三极管Q1的集电极连接。所述第十电阻R10用于限流。

本实用新型实施例的工作原理如下:

所述负载驱动电源电路开机时,所述开机信号输入端VDD1输入直流电使所述三极管Q1导通,所述电压比较模块104的第二输入端的电压被拉低,由于电路是根据所述电压比较模块104的第二输入端的电压设定流经所述负载102的电流值,因此此时电路设定的负载电流较小,使得所述负载102的电流在开机瞬间上升到比此时电路设定的负载电流稍高时,所述电压比较模块104输出低电平,使所述电压反馈模块105输出低电平,所述开关电源电路101的电压反馈端12的电压降低,从而降低所述开关电源电路101中PWM控制芯片输出的PWM信号的占空比,使所述开关电源电路101的输出功率降低,进而减小所述负载102的电流,将开机时流经所述负载102的电流值限制在较小值;

当所述负载驱动电源电路完成开机后,所述开机信号输入端VDD1停止输入直流电,所述三极管Q1截止,所述电压比较模块104的第二输入端的电压恢复为所述基准电压电源103通过所述第三电阻R3后的电压,该电压用于设定电路正常工作时流经所述负载102的电流值,因而当所述负载102的电流小于设定的电流值时,所述电压比较模块104的第一输入端的电压值小于第二输入端的电压值,所述电压比较模块104输出高电平,使所述电压反馈模块105输出电压升高,所述开关电源电路101的电压反馈端12的电压升高,从而提高所述开关电源电路101中PWM控制芯片输出的PWM信号的占空比,使所述开关电源电路101的输出功率提高,进而增大所述负载102的电流;当所述负载102的电流大于设定的电流值时,所述电压比较模块104的第一输入端的电压值大于第二输入端的电压值,所述电压比较模块104输出低电平,使所述电压反馈模块105输出低电平,所述开关电源电路101的电压反馈端12的电压降低,使所述开关电源电路101的输出功率降低,进而减小所述负载102的电流;通过上述机制形成负反馈,在所述负载驱动电源电路完成开机后,所述负载102的电流维持在根据基准电压电源的电压设定的负载电流值,实现恒流。

相比于现有技术,本实用新型的一种负载驱动电源电路的有益效果在于:本实用新型能克服在电源开机时负载的电流最大值超出负载的最大电流限制值的问题,通过在开机瞬间拉低输入到电压比较模块的第二输入端电压,致使电压比较模块先以被拉低的基准电压为参考电压,通过电路的负反馈作用把负载的电流限制在较小值,再将输入到电压比较模块的第二输入端的电压恢复为基准电压电源提供的基准电压,电压比较模块的参考电压升高为基准电压电源提供的基准电压,通过电路的负反馈作用把负载的电流上升至根据基准电压电源的电压设定的负载电流值,避免了负载的电流因开机瞬间持续急速增大而导致电流最大值超出负载的最大电流限制值,且不影响负载的正常开启,保护负载,电路简单,成本低。

以上所述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。

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