專利名稱:一種微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及傳感器驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路。該驅(qū)動(dòng)電路包括基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路、跟隨電路、二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路、恒流電路。基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路可以獲得一個(gè)穩(wěn)定的電壓輸出；跟隨電路提高了電壓的驅(qū)動(dòng)能力和效率；二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路為恒流電路提供了更低的電壓；由于第二運(yùn)算放大器U3A正相輸入端輸入的電壓很低從而保證了該級(jí)電路的壓降僅為第二運(yùn)算放大器U3A正相輸入端與第二運(yùn)算放大器U3A的自身壓降之和。單片機(jī)控制信號(hào)經(jīng)過本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)電路后可以實(shí)現(xiàn)傳感器的低電壓、低壓降、低功耗恒流驅(qū)動(dòng)，使電池供電的儀表產(chǎn)品可以延長使用壽命，節(jié)約寶貴能源。
【專利說明】
一種微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及傳感器驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路。
【【背景技術(shù)】】
[0002]在很多數(shù)字化儀表設(shè)備開始走向微小化、低功耗化的同時(shí)，傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)和功耗已經(jīng)不能滿足今天對(duì)低功耗的要求;尤其是便攜式、低功耗的儀表上需要使用電池供電，電池的壽命和利用效率是儀表的一項(xiàng)重要指標(biāo)。因此，驅(qū)動(dòng)電路是否省電、所需的壓降大小就顯得非常重要。
[0003]目前市面上可以采購到的恒流驅(qū)動(dòng)芯片或元件具有以下特點(diǎn)，工作電壓高、工作電流大，工作壓降高，極大的限制了在低功耗傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用，同時(shí)在電池供電的儀表系統(tǒng)中導(dǎo)致系統(tǒng)的工作電流較大，降低了使用壽命，不利于能源的合理利用。比如美國TI公司的XTR101、XTR102、XTR105、XTR106和美國ADI公司的AD693等芯片，工作電壓需要24V，工作電流需要4-20mA，工作壓降大于7V。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是解決傳感器的微功耗設(shè)計(jì)，從而解決傳感器的低電壓、低壓降、低功耗恒流驅(qū)動(dòng)的難題，是電池供電的儀表產(chǎn)品可以延長使用壽命，節(jié)約寶貴能源。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0006]本實(shí)用新型的微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路包括單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路包括基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路、跟隨電路、二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路、恒流電路;所述單片機(jī)的1端接入基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路，基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路輸出電壓至跟隨電路，跟隨電路與二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路連接并輸出電壓至二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路，經(jīng)過串聯(lián)電阻分壓后輸出至恒流電路。
[0007]基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路包括開關(guān)輸出電壓+V、第一電阻Rl和基準(zhǔn)電源Ul。其中Ul為高精度、低溫漂的電源，可以選擇LM285系列、TL431系列、AD系列等。開關(guān)輸出電壓+V、第一電阻Rl和基準(zhǔn)電源Ul串聯(lián)，Ul的負(fù)極接地，構(gòu)成基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路。
[0008]跟隨電路包括第一運(yùn)算放大器U2A，第一運(yùn)算放大器U2A的3腳接Ul的正極，2腳與I腳連接，4腳接地，構(gòu)成跟隨電路。
[0009]二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路包括第二電阻R2和第三電阻R3。第一運(yùn)算放大器U2A的I腳輸出電壓經(jīng)第二電阻R2、第三電阻R3串聯(lián)并接地，獲得更低的基準(zhǔn)電壓。
[0010]恒流電路包括第二運(yùn)算放大器U3A、第四電阻R4和負(fù)載RL;所述第二運(yùn)算放大器U3A的I腳經(jīng)過負(fù)載RL、第四電阻R4串聯(lián)并接地，2腳一路接負(fù)載RL的負(fù)極，另一路與第四電阻R4連接，3腳分兩路分別與第二電阻R2和第三電阻R3連接，所述第二運(yùn)算放大器U3A的4腳接地。
[0011]第一運(yùn)算放大器U2A、第二運(yùn)算放大器U3A可以選擇TLV系列、LM系列、TLC系列、OPA系列等。
[0012]基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路可以獲得一個(gè)穩(wěn)定的電壓輸出；跟隨電路提高了電壓的驅(qū)動(dòng)能力和效率;二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路為恒流電路提供了更低的電壓；由于第二運(yùn)算放大器U3A正相輸入端接入的電壓很低從而保證了該級(jí)電路的壓降僅為第二運(yùn)算放大器U3A正相輸入端與第二運(yùn)算放大器U3A的自身壓降之和。
[0013]單片機(jī)控制信號(hào)經(jīng)過本實(shí)用新型微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路后可以實(shí)現(xiàn)傳感器的低電壓、低壓降、低功耗恒流驅(qū)動(dòng)，是電池供電的儀表產(chǎn)品可以延長使用壽命，節(jié)約寶貴能源。使用單片機(jī)作為控制芯片，電路可以工作在休眠狀態(tài)，進(jìn)一步降低了電路的功耗，提高了能源的使用效率。
[0014]為了達(dá)到更好的技術(shù)效果，可以在單片機(jī)控制信號(hào)與基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路之間串聯(lián)一個(gè)開關(guān)電路，該開關(guān)電路可以是三極管組成的放大電路，或者集成開關(guān)電路，用于獲得最小的開關(guān)電壓降及保護(hù)單片機(jī)的1驅(qū)動(dòng)能力。
[0015]進(jìn)一步的，該開關(guān)電路為包括第十二電阻R12、第十五電阻R15、NPN三極管06和卩溝道MOS管Q7的放大電路，所述NPN三極管Q6的發(fā)射極接地、基級(jí)串聯(lián)第十二電阻Rl 2連接所述單片機(jī)的1端;所述NPN三極管Q6的集電極串聯(lián)第十五電阻R15連接外部電源，并與所述P溝道MOS管Q7的柵極連接;所述P溝道MOS管Q7的源極與外部電源連接，漏極接入所述的基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路。
[0016]進(jìn)一步的，開關(guān)電路為包括第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、NPN三極管Q6和PNP三極管Q8的第一放大電路;所述NPN三極管Q6的發(fā)射極接地、基級(jí)串聯(lián)電阻第十二電阻R12連接所述單片機(jī)的1端;所述NPN三極管Q6的集電極串聯(lián)第十三電阻R13連接所述PNP三極管Q8的基級(jí)；所述PNP三極管Q8的發(fā)射極連接外部供電并串聯(lián)第十四電阻R14連接所述PNP三極管Q8的基級(jí);所述PNP三極管Q8的集電極接入所述的基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路。
[0017]進(jìn)一步的，開關(guān)電路為包括第十二電阻R12和NPN三極管Q6的第二放大電路，所述NPN三極管Q6的基級(jí)串聯(lián)第十二電阻R12連接所述單片機(jī)的1端，集電極連接外部供電，發(fā)射極接入所述的基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路。
[0018]進(jìn)一步的，開關(guān)電路為集成開關(guān)電路或者其他開關(guān)電路，連接單片機(jī)1端、外部供電、基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路，由單片機(jī)1端信號(hào)控制外部供電往基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路供電的通斷。
[0019]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益效果:本實(shí)用新型可以將驅(qū)動(dòng)電路的工作電壓降低到3.0V，工作電流降低到2.0mA，同時(shí)系統(tǒng)的壓降可以控制在0.4V以內(nèi)。該技術(shù)應(yīng)用到儀表儀器上將會(huì)產(chǎn)生明顯的技術(shù)效果。
【【附圖說明】
】
[0020]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的電路圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例二的電路圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例三的電路圖；
[0023]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例四的電路圖；
[0024]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例五的電路圖；
[0025]圖中，91基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路，92跟隨電路，93二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路，94恒流電路，15第一放大電路，25第二放大電路，35集成開關(guān)電路，45放大電路?！尽揪唧w實(shí)施方式】】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0027]實(shí)施例一:
[0028]參見圖1，本實(shí)施例微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路包括基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路91、跟隨電路92、二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路93、恒流電路94。
[0029]基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路91包括開關(guān)輸出電壓+V、第一電阻Rl和基準(zhǔn)電源Ul。其中Ul為高精度、低溫漂的電源，可以選擇LM285系列、TL431系列、AD系列等。開關(guān)輸出電壓+V、第一電阻Rl和基準(zhǔn)電源Ul串聯(lián)，Ul的負(fù)極接地，構(gòu)成基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路91。
[0030]跟隨電路92包括第一運(yùn)算放大器U2A。第一運(yùn)算放大器U2A的3腳接Ul的正極，2腳與I腳連接，4腳接地，構(gòu)成跟隨電路92。
[0031]二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路93包括第二電阻R2、第三電阻R3。第一運(yùn)算放大器U2A的I腳輸出電壓經(jīng)第二電阻R2、第三電阻R3串聯(lián)并接地，獲得更低的基準(zhǔn)電壓。
[0032]恒流電路94包括第二運(yùn)算放大器U3A、第四電阻R4和負(fù)載RL;所述第二運(yùn)算放大器U3A的I腳經(jīng)過負(fù)載RL、第四電阻R4串聯(lián)并接地，2腳一路接負(fù)載RL的負(fù)極，另一路與第四電阻R4連接，3腳分兩路分別與第二電阻R2和第三電阻R3連接，所述第二運(yùn)算放大器U3A的4腳接地。
[0033]第一運(yùn)算放大器U2A、第二運(yùn)算放大器U3A可以選擇TLV系列、LM系列、TLC系列、OPA
系列等。
[0034]單片機(jī)信號(hào)M⑶-1O直接輸入基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路91。
[0035]實(shí)施例二:
[0036]參見圖2，本實(shí)施例微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路包括開關(guān)電路、基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路91、跟隨電路92、二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路93、恒流電路94。
[0037]所述開關(guān)電路為包括第十二電阻R12、第十五電阻R15、NPN三極管Q6和P溝道MOS管Q7的放大電路45，NPN三極管Q6的發(fā)射極接地、基級(jí)串聯(lián)第十二電阻Rl 2連接所述單片機(jī)的1端;NPN三極管Q6的集電極串聯(lián)第十五電阻R15連接外部電源，并與P溝道MOS管Q7的柵極連接;P溝道MOS管Q7的源極與外部電源連接;P溝道MOS管Q7的漏極接入所述的基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路91。
[0038]基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路91、跟隨電路92、二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路93、恒流電路94與實(shí)施一相同。
[0039]單片機(jī)信號(hào)M⑶-1O輸入放大電路45。
[0040]實(shí)施例三:
[0041]參見圖3，本實(shí)施例微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路包括開關(guān)電路、基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路91、跟隨電路92、二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路93、恒流電路94。
[0042]所述開關(guān)電路為三極管組成的第一放大電路15，第一放大電路15包括第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、NPN三極管Q6和PNP三極管Q8JPN三極管Q6的發(fā)射極接地、基級(jí)串聯(lián)第十二電阻Rl 2連接所述單片機(jī)的1端;NPN三極管Q6的集電極串聯(lián)第十三電阻R13連接PNP三極管Q8的基級(jí);PNP三級(jí)管Q8的發(fā)射極連接外部供電并串聯(lián)第十四電阻R14連接PNP三極管Q8的基級(jí);PNP三極管Q8的集電極接入所述的基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路91。
[0043]基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路91、跟隨電路92、二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路93、恒流電路94與實(shí)施一相同。
[0044]單片機(jī)信號(hào)M⑶-1O輸入第一放大電路15。
[0045]實(shí)施例四:
[0046]參見圖4，本實(shí)施例微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路包括開關(guān)電路、基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路91、跟隨電路92、二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路93、恒流電路94。
[0047]所述開關(guān)電路為包括第十二電阻R12和NPN三極管Q6的第二放大電路25，NPN三極管Q6的基級(jí)串聯(lián)第十二電阻R12連接單片機(jī)的1端，集電極連接外部供電，發(fā)射極接入所述的基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路91。
[0048]基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路91、跟隨電路92、二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路93、恒流電路94與實(shí)施一相同。
[0049]單片機(jī)信號(hào)M⑶-1O輸入第二放大電路25。
[0050]實(shí)施例五:
[0051]參見圖5，本實(shí)施例微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路包括開關(guān)電路、基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路91、跟隨電路92、二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路93、恒流電路94。
[0052]所述開關(guān)電路為集成開關(guān)電路35或者其他開關(guān)電路，連接單片機(jī)1端、外部供電、基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路91，由單片機(jī)1端信號(hào)控制外部供電往基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路91供電的通斷。
[0053]基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路91、跟隨電路92、二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路93、恒流電路94與實(shí)施一相同。
[0054]單片機(jī)信號(hào)M⑶-1O輸入集成開關(guān)電路35。
[0055]本實(shí)用新型基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路可以獲得一個(gè)穩(wěn)定的電壓輸出；跟隨電路提高了電壓的驅(qū)動(dòng)能力和效率;二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路為恒流電路提供了更低的電壓；由于第二運(yùn)算放大器U3A正相輸入端接入的電壓很低從而保證了該級(jí)電路的壓降僅為第二運(yùn)算放大器U3A正相輸入端與第二運(yùn)算放大器U3A的自身壓降之和。單片機(jī)控制信號(hào)經(jīng)過本實(shí)用新型微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路后可以實(shí)現(xiàn)傳感器的低電壓、低壓降、低功耗恒流驅(qū)動(dòng)，是電池供電的儀表產(chǎn)品可以延長使用壽命，節(jié)約寶貴能源。使用單片機(jī)作為控制芯片，電路可以工作在休眠狀態(tài)，進(jìn)一步降低了電路的功耗，提高了能源的使用效率;開關(guān)電路可以保護(hù)單片機(jī)的1驅(qū)動(dòng)能力，同時(shí)獲得最小的開關(guān)電壓降。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路，包括單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述單片機(jī)的1端口與驅(qū)動(dòng)電路之間設(shè)有開關(guān)電路，所述開關(guān)電路為包括第十二電阻(R12)、第十五電阻(R15)、NPN三極管(Q6)和P溝道MOS管(Q7)的放大電路(45)，所述NPN三極管(Q6)的發(fā)射極接地、基級(jí)串聯(lián)第十二電阻(R12)連接所述單片機(jī)的1端;所述NPN三極管(Q6)的集電極串聯(lián)第十五電阻(R15)連接外部電源，并與所述P溝道MOS管(Q7)的柵極連接;所述P溝道MOS管(Q7)的源極與外部電源連接，漏極接入所述的驅(qū)動(dòng)電路。2.如權(quán)利要求1所述的微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)電路包括基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路(91)、跟隨電路(92)、二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路(93)、恒流電路(94);所述P溝道MOS管(Q7)的漏極接入基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路(91)，基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路(91)輸出電壓至跟隨電路(92)，跟隨電路(92)與二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路(93)連接并輸出電壓至二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路(93)，經(jīng)過串聯(lián)電阻分壓后輸出至恒流電路(94)。3.如權(quán)利要求2所述的微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路(91)包括開關(guān)輸出電壓+V、第一電阻(Rl)和基準(zhǔn)電源(Ul);所述開關(guān)輸出電壓+V、第一電阻(Rl)和基準(zhǔn)電源(Ul)串聯(lián)，基準(zhǔn)電源(Ul)的負(fù)極接地。4.如權(quán)利要求3所述的微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:跟隨電路(92)包括第一運(yùn)算放大器(U2A)，第一運(yùn)算放大器(U2A)的3腳接基準(zhǔn)電源(Ul)的正極，2腳與I腳連接，4腳接地。5.如權(quán)利要求4所述的微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:二級(jí)基準(zhǔn)電壓電路(93)包括第二電阻(R2)和第三電阻(R3)，所述第一運(yùn)算放大器(U2A)的I腳輸出電壓經(jīng)第二電阻(R2)、第三電阻(R3)串聯(lián)并接地。6.如權(quán)利要求5所述的微功耗低壓降傳感器恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:恒流電路(94)包括第二運(yùn)算放大器(U3A)、第四電阻(R4)和負(fù)載(RL);所述第二運(yùn)算放大器(U3A)的I腳經(jīng)過負(fù)載(RL)、第四電阻(R4)串聯(lián)并接地，2腳一路接負(fù)載(RL)的負(fù)極，另一路與第四電阻(R4)連接，3腳分兩路分別與第二電阻(R2)和第三電阻(R3)連接，所述第二運(yùn)算放大器(U3A)的4腳接地。
【文檔編號(hào)】H02M3/156GK205725455SQ201620348020
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】王士興, 朱偉寧, 劉濤
【申請(qǐng)人】西安安森智能儀器有限公司