一种恒流控制电路的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种恒流控制电路。

背景技术：

恒流控制电路的作用是用来控制流过负载的电流，使负载电流工作保持在设计的电流上，恒定不变，主要应用在LED技术领域。LED作为照明电器的光源，由于LED器件本身是特性敏感的半导体器件，又具有负温度特性的属性，工作时需要恒定电流，因而必须采用恒流驱动方能保证其安全可靠正常工作。

如图1所述，其是现有技术提供的一种LED恒流电路的电路原理图。当MOS导通时，电流经过负载LED1和LED2流过电感L，再经过开关管MOS管及电阻R到地GND。通过控制芯片的片选端cs采集流过MOS管源极的电流，再经过换算就可以得到流过负载LED的电流，从而实现根据负载LED上的电流进行恒流控制；当流过MOS管源极的电流线性上升达到控制芯片事先设定的片选端cs的最大值时，控制芯片会关闭与MOS管栅极相连接的控制信号输出端gate，从而通过限制其峰值电流实现恒流控制。

然而，现有技术所采用的此种恒流方案具有恒流精度相对较低的缺点。由于开关管MOS管在截止时无电流流过，因此若通过控制芯片采集流过MOS管源极的电流，就只能采集到MOS管导通状态时流过的电流，由于反馈信息的不完整，恒流控制的精度也就没有这么准确。

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，能有效解决现有方案恒流精度相对较低的问题，采集到更完整的反馈信息，且该反馈信息即可以实现恒流控制，又能实现电路保护。

为了达到上述目的，本实用新型实施例提供了一种恒流控制电路，包括控制芯片、开关管、电流互感器、电阻和第一二极管；所述开关管的控制端连接所述控制芯片的控制信号输出端；所述开关管的公共端分别连接所述控制芯片的片选端和通过所述电阻接地；所述开关管的输出端分别连接所述第一二极管的阳极和所述电流互感器的原边绕组的一端，所述电流互感器的原边绕组的另一端分别连接数字地和负载的输出端，所述负载的输入端和所述第一二极管的阴极均连接电源电压输入端；所述控制芯片的反馈端连接所述电流互感器的副边绕组的一端，所述电流互感器的副边绕组的另一端和所述电流互感器的铁芯均接地；所述控制芯片的电源端连接所述电源电压输入端；所述控制芯片的接地端接地。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的一种恒流控制电路在现有恒流方案的基础上，在带铁芯电感中增加了一个小绕组，通过该耦合绕组来检测流过电感的电流，并将不共地的信号进行反馈从而实现恒流控制；具体来说，原电感与该耦合绕组构成了一个电流互感器，带铁芯电感线圈即为该电流互感器的原边绕组，增加的小绕组即为该电流互感器的副边绕组。通过电流互感器的副边绕组实现对流过原边绕组的电流的采样以及反馈，控制芯片再根据反馈信号调整输出脉冲频率和占空比，从而控制开关管的开通与关断，进而通过控制电压的升高与降低来实现恒流控制。由于电流互感器L1的副边绕组检测到的原边绕组上的电流是一个完整的周期，包括开关管开通和关断的过程，这样采集到的信息也就更加完整，从而提高了恒流精度；此外，这种反馈方式还包括了保护信号的采集，可以实现电路保护的反馈控制。

优选地，所述控制芯片的反馈端连接一第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极连接所述电流互感器的副边绕组的一端。

优选地，所述控制芯片的反馈端还通过一第一电容接地。

优选地，所述第一二极管的阴极和电源电压输入端还通过一第二电容接地；所述第二电容为电解电容。

优选地，所述第一二极管的阴极和负载的输入端还通过一第三电容接数字地；所述第三电容为电解电容。

进一步地，所述开关管为NMOS管，所述开关管的控制端、公共端和输出端分别对应所述NMOS管的栅极、源极和漏极。

进一步地，所述开关管为PMOS管，所述开关管的控制端、公共端和输出端分别对应所述PMOS管的栅极、漏极和源极。

进一步地，所述负载主要由多个发光二极管串联构成，所述负载的输入端、输出端分别对应所述多个发光二极管的阳极、阴极。

附图说明

图1是现有技术提供的一种LED恒流电路的电路原理图；

图2是本实用新型实施例1提供的一种恒流控制电路的电路原理图；

图3是本实用新型实施例2提供的一种恒流控制电路的电路原理图；

图4是本实用新型实施例3提供的一种恒流控制电路的电路原理图。

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。

实施例1

参见图3，其是本实用新型实施例1提供的一种恒流控制电路的电路原理图。

本实施例1提供的一种恒流控制电路包括控制芯片U1、开关管Q1、电流互感器L1、电阻R1和第一二极管D1；其中，所述开关管Q1的控制端连接所述控制芯片U1的控制信号输出端gate；所述开关管Q1的公共端分别连接所述控制芯片U1的片选端cs和通过所述电阻R1接地GND；所述开关管Q1的输出端分别连接所述第一二极管D1的阳极A和所述电流互感器L1的原边绕组的一端(电流互感器L1的2脚)，所述电流互感器L1的原边绕组的另一端(电流互感器L1的4脚)分别连接数字地SGND和负载的输出端，所述负载的输入端和所述第一二极管D1的阴极K均连接电源电压输入端Uin；所述控制芯片U1的反馈端fb连接所述电流互感器L1的副边绕组的一端(电流互感器L1的5脚)，所述电流互感器L1的副边绕组的另一端(电流互感器L1的6脚)和所述电流互感器L1的铁芯均接地GND；所述控制芯片U1的电源端连接所述电源电压输入端Uin；所述控制芯片U1的接地端接地GND。

下面将结合附图对本实施例1的工作原理进行详细阐述：

当开关管开通时，一方面，在流过开关管Q1的电流线性上升达到控制芯片U1事先设定的片选端cs的最大值时，控制芯片U1会关闭与开关管Q1的控制端相连接的控制信号输出端gate，从而通过限制其峰值电流实现恒流控制；另一方面，电流互感器L1的副边绕组(电流互感器L1的5脚～6脚)依据电磁感应原理将产生感应电流，且原、副边电流成一定的比例，因此该副边绕组(电流互感器L1的5脚～6脚)可以检测流过原边绕组(电流互感器L1的2脚～4脚)的电流，只要采集到原边绕组(电流互感器L1的2脚～4脚)上的电流，那么就可以实现对流过负载的电流的换算，从而实现根据负载上的电流进行恒流控制；将副边绕组(电流互感器L1的5脚～6脚)上的感应电流输入到控制芯片U1的反馈端fb，控制芯片U1将根据采集到的反馈信号调整控制信号输出端gate的输出脉冲频率和占空比，控制开关管Q1的开通和关断，从而实现升压或降压恒流。而当开关管关断时，开关管上无电流流过，此时仍然可以继续通过副边绕组(电流互感器L1的5脚～6脚)来采集原边绕组(电流互感器L1的2脚～4脚)上的电流，并实时反馈给控制芯片U1，控制芯片U1也将根据该反馈信号持续实现恒流控制。

此外，因为电流互感器L1的原边绕组(电流互感器L1的2脚～4脚)上的电流的大小可以体现负载输出电流的大小，因此通过副边绕组(电流互感器L1的5脚～6脚)将不共地的信号进行反馈，还可以有效实现包括电路保护在内的反馈控制，例如，当负载开路时，流过原边绕组(电流互感器L1的2脚～4脚)的电流会非常低，那么副边绕组(电流互感器L1的5脚～6脚)感应到的电流也会很低，进而可以根据该反馈信息进行电路保护。

与现有技术相比，本实用新型实施例1提供的一种恒流控制电路在现有恒流方案的基础上，在带铁芯电感中增加了一个小绕组，通过该耦合绕组来检测流过电感的电流，并将不共地的信号进行反馈从而实现恒流控制；具体来说，原电感与该耦合绕组构成电流互感器L1，带铁芯电感线圈即为电流互感器L1的原边绕组(电流互感器L1的2脚～4脚)，增加的小绕组即为电流互感器L1的副边绕组(电流互感器L1的5脚～6脚)。通过副边绕组(电流互感器L1的5脚～6脚)实现对流过原边绕组(电流互感器L1的2脚～4脚)的电流的采样以及反馈，控制芯片U1再根据反馈信号调整输出脉冲频率和占空比，从而控制开关管Q1的开通与关断，进而通过控制电压的升高与降低来实现恒流控制。由于副边绕组(电流互感器L1的5脚～6脚)检测到的原边绕组(电流互感器L1的2脚～4脚)上的电流是一个完整的周期，包括开关管Q1开通和关断的过程，这样采集到的信息也就更加完整，从而提高了恒流精度；此外，此种反馈方式还包括了保护信号的采集，可以实现电路保护的反馈控制。

实施例2

参见图3，其是本实用新型实施例2提供的一种恒流控制电路的电路原理图。

本实施例2提供的一种恒流控制电路包括控制芯片U1、NMOS管Q1、电流互感器L1、电阻R1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容E1和第三电容E2；其中，所述NMOS管Q1的栅极G连接所述控制芯片U1的控制信号输出端gate；所述NMOS管Q1的源极S分别连接所述控制芯片U1的片选端cs和通过所述电阻R1接地GND；所述NMOS管Q1的漏极D分别连接所述第一二极管D1的阳极A和所述电流互感器L1的原边绕组的一端(电流互感器L1的2脚)，所述电流互感器L1的原边绕组的另一端(电流互感器L1的4脚)分别连接数字地SGND和负载的输出端，所述负载的输入端和所述第一二极管D1的阴极K均连接电源电压输入端Uin；所述第一二极管的阴极K和电源电压输入端Uin还通过所述第二电容E1接地GND；所述第一二极管的阴极K和负载的输入端还通过一第三电容E2接数字地SGND；所述第二电容E1和第三电容E2为电解电容；所述控制芯片U1的反馈端fb连接所述第二二极管D2的阴极K，所述第二二极管D2的阳极A连接所述电流互感器L1的副边绕组的一端(电流互感器L1的5脚)，所述电流互感器L1的副边绕组的另一端(电流互感器L1的6脚)和所述电流互感器L1的铁芯均接地GND；所述控制芯片U1的反馈端fb还通过所述第一电容C1接地GND；所述控制芯片U1的电源端连接所述电源电压输入端Uin；所述控制芯片U1的接地端接地GND。

本实用新型实施例2提供的一种恒流控制电路的工作原理可参考本实用新型实施例1提供的一种恒流控制电路的工作原理，在此不再赘述。

可以理解的，本实施例2的开关管为NMOS管Q1，所述NMOS管Q1的栅极G与控制芯片U1的控制信号输出端gate，通过电流互感器L1的副边绕组(电流互感器L1的5脚～6脚)实现对流过原边绕组(电流互感器L1的2脚～4脚)电流的采样以及反馈，通过控制芯片U1输出的控制信号来控制NMOS管Q1的导通与截止，从而通过控制电压的升高与降低来实现恒流控制。但是，本实施例仅以NMOS管Q1为例对技术方案进行描述，本实用新型提供的一种恒流控制电路中的开关管并不限于NMOS管Q1。因此，在其它实施例中，所述开关管还可以是PMOS管、三极管、IGBT、晶闸管等三端控制器件或其派生器件。其中，开关管的控制端、公共端和输出端，可以分别对应于PMOS管的栅极、漏极和源极。

可以理解的，本实施例2的第一电容C1一端连接控制芯片U1的反馈端fb，另一端接地GND，第二二极管D2的阳极A连接电流互感器L1的副边绕组的一端(电流互感器L1的5脚)，第二二极管D2的阴极K连接控制芯片U1的反馈端fb，所述第一电容C1和第二二极管D2主要用于整流滤波，使反馈更稳定；本实施例的第二电容E1一端连接电源电压输入端Uin，另一端接地GND，为输入滤波电容；本实施例的第三电容E2一端连接负载输入端，另一端接数字地SGND，为输出滤波电容。但是，加入第一电容C1、第二二极管D2、第二电容E1和第三电容E2只是作为该实用新型的较优实施方式，在其它实施例中可以不采用第一电容C1、第二二极管D2、第二电容E1和第三电容E2。

实施例3

参见图4，其是本实用新型实施例3提供的一种恒流控制电路的电路原理图。

本实施例3提供的一种恒流控制电路包括电流控制型脉宽调制芯片U1、NMOS管Q1、电流互感器L1、电阻R1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容E1和第三电容E2；本实施例3提供的一种恒流控制电路连接的负载包括第一发光二极管LED1第二发光二极管LED2；其中，所述NMOS管Q1的栅极G连接所述电流控制型脉宽调制芯片U1的GATE引脚；所述NMOS管Q1的源极S分别连接所述电流控制型脉宽调制芯片U1的CS引脚和通过所述电阻R1接地GND；所述NMOS管Q1的漏极D分别连接所述第一二极管D1的阳极A和所述电流互感器L1的原边绕组的一端(电流互感器L1的2脚)，所述电流互感器L1的原边绕组的另一端(电流互感器L1的4脚)分别连接数字地SGND和同向串联后的所述第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2的阴极K，所述第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2的阳极A和所述第一二极管D1的阴极K均连接电源电压输入端Uin；所述第一二极管的阴极K和电源电压输入端Uin还通过所述第二电容E1接地GND；所述第一二极管的阴极K和第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2的阳极A还通过一第三电容E2接数字地SGND；所述第二电容E1和第三电容E2为电解电容；所述电流控制型脉宽调制芯片U1的VIN引脚连接所述电源电压输入端Uin；所述电流控制型脉宽调制芯片U1的GND引脚接地GND；所述电流控制型脉宽调制芯片U1的REF引脚通过第四电容C2接地；所述电流控制型脉宽调制芯片U1的FB引脚连接所述第二二极管D2的阴极K，所述第二二极管D2的阳极A连接所述电流互感器L1的副边绕组的一端(电流互感器L1的5脚)，所述电流互感器L1的副边绕组的另一端(电流互感器L1的6脚)和所述电流互感器L1的铁芯均接地GND；所述电流控制型脉宽调制芯片U1的FB引脚还通过所述第一电容C1接地GND；所述电流控制型脉宽调制芯片U1的COMP引脚通过第二电阻R2连接第五电容C3的一端，第五电容C3的另一端接地GND。

本实用新型实施例3提供的一种恒流控制电路的工作原理可参考本实用新型实施例2提供的一种恒流控制电路的工作原理，在此不再赘述。

可以理解的，本实施例3的控制芯片为电流控制型脉宽调制芯片U1，优选采用型号包括UC3842等。该控制芯片主要的作用是实现对反馈信号的采集，并且对输出脉冲频率和占空比做出相应的调整。但是，本实施例仅以电流控制型脉宽调制芯片U1为例对技术方案进行描述，本实用新型提供的一种恒流控制电路中的控制芯片还可以使用其它PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制芯片来完成反馈信号的采集以及输出占空比的调整；在开关电源领域，相关的控制芯片已经较为成熟，相关应用电路也较多。因此，在其它实施例中，可以根据实际电路结构来选择控制芯片和设置其引脚的连接关系。

可以理解的，本实施例3的负载为发光二极管，本实施例3的负载主要第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2同向串联构成，但是负载并不限于2个串联的发光二极管，也可以只包括1个发光二极管或更多发光二极管串联构成。因此，在其它实施例中可以根据实际应用和需求确定负载的构成，且所述多个发光二极管的阳极、阴极分别对应负载的输入端、输出端。

以上仅是本实用新型的较佳实施方式，应当指出的是，上述较佳实施方式不应视为对本实用新型的限制。本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。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的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。