專利名稱：一種虛地式高壓恒流電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開一種恒流電路，特別是一種虛地式高壓恒流電路。
背景技術(shù)：
隨著LED照明技術(shù)的發(fā)展，LED照明在人們生活中的應(yīng)用越來越多，目前的LED燈 驅(qū)動時，都是采用恒流電路進行驅(qū)動。目前的恒流電路的工作電壓范圍較窄，不能滿足寬電 壓輸出的要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述提到的現(xiàn)有技術(shù)中的恒流電路的工作電壓范圍較窄，不能滿足寬電壓輸 出的要求的缺點，本發(fā)明提供一種新的虛地式高壓恒流電路，利用虛地的結(jié)構(gòu)方式，結(jié)合常 規(guī)的拓撲電路，來提高工作電壓的范圍。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是一種虛地式高壓恒流電路，電路包括 浮地模塊、開關(guān)恒流模塊、電流取樣模塊和短路保護模塊，電源輸入浮地模塊輸出給開關(guān)恒 流模塊，并在浮地模塊內(nèi)產(chǎn)生浮地輸出，開關(guān)恒流模塊調(diào)整電源電壓大小，并輸出給負載供 電，電流取樣模塊連接在開關(guān)恒流模塊的輸入端上取樣開關(guān)恒流模塊的輸出電流，并將電 流取樣值反饋給開關(guān)恒流模塊，短路保護模塊連接在負載的輸入端上，開關(guān)恒流模塊的接 地端連接在浮地輸出上。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案進一步還包括
所述的浮地模塊包括穩(wěn)壓電容C3、穩(wěn)壓二極管ZD1、電阻R3和儲能電容C4，穩(wěn)壓電容 C3跨接在輸入電源的正極和負極之間，穩(wěn)壓二極管ZDl和電阻R3串聯(lián)連接在輸入電源的正 極和負極之間，穩(wěn)壓二極管ZDl連接在輸入電源的正極上，電阻R3連接在輸入電源的負極 上，穩(wěn)壓二極管ZDl和電阻R3的公共端輸出即為浮地輸出，儲能電容C4跨接在輸入電源的 正極和浮地輸出之間。所述的浮地模塊還包括保險管F1，保險管Fl串接在輸入電源的正極上。所述的開關(guān)恒流模塊包括電源芯片U1、三極管Q2、開關(guān)管Ql和電容C2，電源芯片 Ul的驅(qū)動輸出端與輸入電源的正極之間串聯(lián)連接有電阻Rl和電阻R2，電阻Rl和電阻R2 的公共端連接在三極管Q2的基極上，三極管Q2的集電極連接在輸入電源的正極上，三極管 Q2的發(fā)射極與電容C2連接，電容C2另一端連接在電源芯片Ul的開關(guān)信號輸出端上，開關(guān) 管Ql串聯(lián)在輸入電源的正極上，開關(guān)管Ql的柵極連接在三極管Q2的發(fā)射極上，電源芯片 Ul的接地端連接在浮地輸出上。所述的電流取樣模塊包括比較放大器U2A、電容C8、電阻R16、電阻8、電阻R18、電 阻R19、恒流基準(zhǔn)源U3、電阻R17、電容C10、電容C9和電阻R5，電容C9和電阻R5并聯(lián)連接 在比較放大器U2A的同相輸入端與輸出端之間，電容C8跨接在輸入電源的正極與比較放大器U2A的反相輸入端之間，電阻R16、電阻8、電阻R18和電阻R19依次串聯(lián)連接在輸入電源 的正極和負極之間，電阻R16和電阻8的公共端與比較放大器U2A的反相輸入端連接，恒流 基準(zhǔn)源U3連接在電阻8和電阻R18的公共端與輸入電源的正極之間，電阻R17和電容ClO 并聯(lián)連接，并連接在輸入電源的正極與比較放大器U2A的同相輸入端之間，比較放大器U2A 的正極連接在輸入電源的正極上，比較放大器U2A的負極連接在浮地輸出上，比較放大器 U2A的輸出端反饋給開關(guān)恒流模塊。 所述的短路保護模塊包括穩(wěn)壓二極管 ZD2、開關(guān)管Q4、三極管Q3、電容C11、電 阻R7、電阻R9、電阻R10、電阻Rll和電阻R12，電阻R7、電阻R9、電阻RlO和穩(wěn)壓二極管ZD2 依次串聯(lián)連接在輸入電源的正極和負極之間，開關(guān)管Q4跨接在負載的負極輸入和輸入電 源的負極之間，開關(guān)管Q4的柵極連接在電阻RlO和穩(wěn)壓二極管ZD 2的公共端上，三極管Q3 的集電極通過電容Cll連接在輸入電源的正極上，三極管Q3的發(fā)射極接地，三極管Q3的基 極通過串聯(lián)連接的電阻Rll和電阻R12連接在負載的負極輸入上，三極管Q3的集電極與開 關(guān)管Q4的柵極短接。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用虛地的結(jié)構(gòu)方式，結(jié)合常規(guī)的拓撲電路，來提高 工作電壓的范圍，而且虛地的處理方式非常巧妙，其利用電容的儲能來實現(xiàn)浮地，電路的基 準(zhǔn)是以輸入電源的正極確定，輸入電源電壓的高低來決定浮地的電位，也可以說是以負壓 的方式來進行工作；本發(fā)明中，由于是以輸入電源電壓正極為基準(zhǔn)，所以電流取樣只能在電 源的正極進行取樣，本發(fā)明中采用一個獨立的比較器來做電流取樣，可以做到取樣精準(zhǔn)，提 高效率。加上本發(fā)明中的特殊的輸出保護電路，使兩部份電路完美結(jié)合，從而提高了電路的 可靠性。本發(fā)明以普通的拓撲電路為基礎(chǔ)，對高電壓驅(qū)動實現(xiàn)多個串聯(lián)LED所需的恒流驅(qū) 動源，實用性強、效率高、可控性好，本發(fā)明具有輸出短路保護靈敏的優(yōu)點，當(dāng)輸出短路后， 電路完全處于空載狀態(tài)，不打隔，使電路始終處于最節(jié)能的狀態(tài)，當(dāng)輸出負載兩端等于OV 時電路進入保護狀態(tài)，需斷開輸入電源才能解除保護。采用本發(fā)明可實現(xiàn)驅(qū)動5顆到80顆 LED燈時，達到恒流效果，當(dāng)大幅度調(diào)整輸出時，只要調(diào)整輸入的電壓即可，以便電路工作于 的最佳狀態(tài)。下面將結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明。


圖1為本發(fā)明最簡電路方框圖。圖2為本發(fā)明電路方框圖。圖3為本發(fā)明電路原理圖。圖4為本發(fā)明浮地模塊電路原理圖。圖5為本發(fā)明開關(guān)恒流模塊電路原理圖。圖6為本發(fā)明電流取樣模塊電路原理圖。圖7為本發(fā)明短路保護模塊電路原理圖。
具體實施例方式本實施例為本發(fā)明優(yōu)選實施方式，其他凡其原理和基本結(jié)構(gòu)與本實施例相同或近 似的，均在本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
請參看附圖1和附圖2，本發(fā)明主要包括浮地模塊、開關(guān)恒流模塊、電流取樣模塊 和短路保護模塊，電源輸入浮地模塊輸出給開關(guān)恒流模塊，并在浮地模塊內(nèi)產(chǎn)生浮地輸出， 關(guān)恒流模塊調(diào)整電源電壓大小，并輸出給負載供電，電流取樣模塊連接在開關(guān)恒流模塊 的輸入端上取樣開關(guān)恒流模塊的輸出電流，并將電流取樣值反饋給開關(guān)恒流模塊，短路保 護模塊連接在負載的輸入端上，開關(guān)恒流模塊的接地端連接在浮地輸出上。請結(jié)合參看附圖3和附圖4，本實施例中，浮地模塊主要包括穩(wěn)壓電容C3、穩(wěn)壓二 極管ZD1、電阻R3和儲能電容C4，穩(wěn)壓電容C3跨接在輸入電源的正極和負極之間，可對直 流輸入電源進行穩(wěn)壓及尖峰脈沖濾除等。穩(wěn)壓二極管ZDl和電阻R3串聯(lián)連接在輸入電源的 正極和負極之間，形成簡單的穩(wěn)壓電路，其中，穩(wěn)壓二極管ZDl連接在輸入電源的正極上， 電阻R3連接在輸入電源的負極上，穩(wěn)壓二極管ZDl和電阻R3的公共端輸出即為浮地輸出 (或稱虛地輸出端)，從而組成拓撲電路的供電系統(tǒng)。儲能電容C4跨接在輸入電源的正極和 浮地輸出之間，儲能電容C4主要用于消除因拓撲電路在開關(guān)狀態(tài)時所產(chǎn)生的動態(tài)影響，使 浮地輸出處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。本實施例中，浮地模塊中還包括保險管F1，保險管Fl串接 在輸入電源的正極上，用于短路保護。請結(jié)合參看附圖3和附圖5，本實施例中，開關(guān)恒流模塊主要包括電源芯片U1、三 極管Q2、開關(guān)管Ql和電容C2，電源芯片Ul進行PWM產(chǎn)生開關(guān)信號及恒流控制。電源芯片 Ul的驅(qū)動輸出端與輸入電源的正極之間串聯(lián)連接有電阻Rl和電阻R2，電阻Rl和電阻R2 的公共端連接在三極管Q2的基極上，三極管Q2的集電極連接在輸入電源的正極上，三極管 Q2的發(fā)射極與電容C2連接，電容C2另一端連接在電源芯片Ul的開關(guān)信號輸出端上，開關(guān) 管Ql串聯(lián)在輸入電源的正極上，開關(guān)管Ql的柵極連接在三極管Q2的發(fā)射極上，電源芯片 Ul的接地端連接在浮地輸出上。電源芯片Ul的第8腳(drive引腳)，即驅(qū)動輸出端為PWM 驅(qū)動，其輸出PWM信號，在開關(guān)狀態(tài)下通過三極管Q2加速開關(guān)管Ql進行截止，從而降低PWM 關(guān)斷時的斜率，電容C2可用于修正PWM波形，從而提高整機效率。本模塊中的其它元件為 電源芯片Ul的的基本應(yīng)用配套電路器件，其采用常規(guī)的連接方式。請結(jié)合參看附圖3和附圖6，本實施例中，電流取樣模塊主要包括比較放大器U2A、 電容C8、電阻R16、電阻8、電阻R18、電阻R19、恒流基準(zhǔn)源U3、電阻R17、電容C10、電容C9 和電阻R5，電容C9和電阻R5并聯(lián)連接在比較放大器U2A的同相輸入端與輸出端之間，可 以降低比較放大器的翻轉(zhuǎn)頻率，電容C8跨接在輸入電源的正極與比較放大器U2A的反相輸 入端之間，電阻R16、電阻8、電阻R18和電阻R19依次串聯(lián)連接在輸入電源的正極和負極之 間，電阻R16和電阻8的公共端與比較放大器U2A的反相輸入端連接，恒流基準(zhǔn)源U3連接 在電阻8和電阻R18的公共端與輸入電源的正極之間，電阻R17和電容ClO并聯(lián)連接，能加 快高頻電壓通過，并連接在輸入電源的正極與比較放大器U2A的同相輸入端之間，比較放 大器U2A的正極連接在輸入電源的正極上，比較放大器U2A的負極連接在浮地輸出上，比較 放大器U2A的輸出端反饋給開關(guān)恒流模塊。本實例中，控制部份及電流取樣電路是以正極 為基準(zhǔn)，所以取樣電路必需是在正極，當(dāng)電源輸入電壓高時，虛地會同時的升高，正極與虛 地之間的電位始終是保持在IC的工作電壓12V，確保比較放大器U2A及周邊供電正常，因為 虛地是一變量，它會隨著輸入電源的變化而變化。但虛地對正極的電位是一常量，同樣，本 發(fā)明中的恒流基準(zhǔn)也是一個變量，基準(zhǔn)點會隨著LED數(shù)量的增加或減少的變化而變化，但， 基準(zhǔn)點與LED正極的電位始終是保持在2. 5V，而且誤差只有1%，只有這樣才能確保電流控制的精度。由于基準(zhǔn)點是可變的，使本發(fā)明對輸出要求很靈活，LED的接入數(shù)量在寬范圍中 不受限制，只需考慮元器件的功率問題就行了。請 結(jié)合參看附圖3和附圖7，本實施例中，短路保護模塊主要包括穩(wěn)壓二極管ZD2、 開關(guān)管Q4、三極管Q3、電容C11、電阻R7、電阻R9、電阻R10、電阻Rll和電阻R12，電阻R7、 電阻R9、電阻RlO和穩(wěn)壓二極管ZD2依次串聯(lián)連接在輸入電源的正極和負極之間，開關(guān)管 Q4跨接在負載的負極輸入和輸入電源的負極之間，開關(guān)管Q4的柵極連接在電阻RlO和穩(wěn)壓 二極管ZD 2的公共端上，三極管Q3的集電極通過電容Cll連接在輸入電源的正極上，三極 管Q3的發(fā)射極接地，三極管Q3的基極通過串聯(lián)連接的電阻Rll和電阻R12連接在負載的 負極輸入上，三極管Q3的集電極與開關(guān)管Q4的柵極短接。本實施例中，短路保護部分接于 負載的負極，當(dāng)輸出正常時，開關(guān)管Q4導(dǎo)通；當(dāng)輸出發(fā)生短路時，開關(guān)管Q4因為沒有柵極電 壓而截止，開關(guān)管Q4截止時，開關(guān)管Q4的D極電壓等于LED+ (即負載的正極電壓)，三極管 Q3導(dǎo)通，開關(guān)管Q4繼續(xù)維持截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)輸出正常后，三極管Q3則由于沒有導(dǎo)通電壓而進 入截止?fàn)顟B(tài)，開關(guān)管Q4導(dǎo)通。本發(fā)明利用虛地的結(jié)構(gòu)方式，結(jié)合常規(guī)的拓撲電路，來提高工作電壓的范圍，而且 虛地的處理方式非常巧妙，其利用電容的儲能來實現(xiàn)浮地，電路的基準(zhǔn)是以輸入電源的正 極確定，輸入電源電壓的高低來決定浮地的電位，也可以說是以負壓的方式來進行工作；本 發(fā)明中，由于是以輸入電源電壓正極為基準(zhǔn)，所以電流取樣只能在電源的正極進行取樣，本 發(fā)明中采用一個獨立的比較器來做電流取樣，可以做到取樣精準(zhǔn)，提高效率。加上本發(fā)明中 的特殊的輸出保護電路，使兩部份電路完美結(jié)合，從而提高了電路的可靠性。本發(fā)明以普 通的拓撲電路為基礎(chǔ)，對高電壓驅(qū)動實現(xiàn)多個串聯(lián)LED所需的恒流驅(qū)動源，實用性強、效率 高、可控性好，本發(fā)明具有輸出短路保護靈敏的優(yōu)點，當(dāng)輸出短路后，電路完全處于空載狀 態(tài)，不打隔，使電路始終處于最節(jié)能的狀態(tài)，當(dāng)輸出負載兩端等于OV時電路進入保護狀態(tài)， 需斷開輸入電源才能解除保護。采用本發(fā)明可實現(xiàn)驅(qū)動5顆到80顆LED燈時，達到恒流效 果，當(dāng)大幅度調(diào)整輸出時，只要調(diào)整輸入的電壓即可，以便電路工作于的最佳狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種虛地式高壓恒流電路，其特征是所述的電路包括浮地模塊、開關(guān)恒流模塊、電 流取樣模塊和短路保護模塊，電源輸入浮地模塊輸出給開關(guān)恒流模塊，并在浮地模塊內(nèi)產(chǎn) 生浮地輸出，開關(guān)恒流模塊調(diào)整電源電壓大小，并輸出給負載供電，電流取樣模塊連接在開 關(guān)恒流模塊的輸入端上取樣開關(guān)恒流模塊的輸出電流，并將電流取樣值反饋給開關(guān)恒流模 塊，短路保護模塊連接在負載的輸入端上，開關(guān)恒流模塊的接地端連接在浮地輸出上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛地式高壓恒流電路，其特征是所述的浮地模塊包括穩(wěn)壓 電容C3、穩(wěn)壓二極管ZD1、電阻R3和儲能電容C4，穩(wěn)壓電容C3跨接在輸入電源的正極和負 極之間，穩(wěn)壓二極管ZDl和電阻R3串聯(lián)連接在輸入電源的正極和負極之間，穩(wěn)壓二極管ZDl 連接在輸入電源的正極上，電阻R3連接在輸入電源的負極上，穩(wěn)壓二極管ZDl和電阻R3的 公共端輸出即為浮地輸出，儲能電容C4跨接在輸入電源的正極和浮地輸出之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的虛地式高壓恒流電路，其特征是所述的浮地模塊還包括保 險管F1，保險管Fl串接在輸入電源的正極上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛地式高壓恒流電路，其特征是所述的開關(guān)恒流模塊包括 電源芯片U1、三極管Q2、開關(guān)管Ql和電容C2，電源芯片Ul的驅(qū)動輸出端與輸入電源的正極 之間串聯(lián)連接有電阻Rl和電阻R2，電阻Rl和電阻R2的公共端連接在三極管Q2的基極上， 三極管Q2的集電極連接在輸入電源的正極上，三極管Q2的發(fā)射極與電容C2連接，電容C2 另一端連接在電源芯片Ul的開關(guān)信號輸出端上，開關(guān)管Ql串聯(lián)在輸入電源的正極上，開關(guān) 管Ql的柵極連接在三極管Q2的發(fā)射極上，電源芯片Ul的接地端連接在浮地輸出上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛地式高壓恒流電路，其特征是所述的電流取樣模塊包括 比較放大器U2A、電容C8、電阻R16、電阻8、電阻R18、電阻R19、恒流基準(zhǔn)源U3、電阻R17、電 容C10、電容C9和電阻R5，電容C9和電阻R5并聯(lián)連接在比較放大器U2A的同相輸入端與輸 出端之間，電容C8跨接在輸入電源的正極與比較放大器U2A的反相輸入端之間，電阻R16、 電阻8、電阻R18和電阻R19依次串聯(lián)連接在輸入電源的正極和負極之間，電阻R16和電阻 8的公共端與比較放大器U2A的反相輸入端連接，恒流基準(zhǔn)源U3連接在電阻8和電阻R18 的公共端與輸入電源的正極之間，電阻R17和電容ClO并聯(lián)連接，并連接在輸入電源的正極 與比較放大器U2A的同相輸入端之間，比較放大器U2A的正極連接在輸入電源的正極上，比 較放大器U2A的負極連接在浮地輸出上，比較放大器U2A的輸出端反饋給開關(guān)恒流模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛地式高壓恒流電路，其特征是所述的短路保護模塊包括 穩(wěn)壓二極管 ZD2、開關(guān)管Q4、三極管Q3、電容C11、電阻R7、電阻R9、電阻R10、電阻Rll和 電阻R12，電阻R7、電阻R9、電阻RlO和穩(wěn)壓二極管ZD2依次串聯(lián)連接在輸入電源的正極和 負極之間，開關(guān)管Q4跨接在負載的負極輸入和輸入電源的負極之間，開關(guān)管Q4的柵極連接 在電阻RlO和穩(wěn)壓二極管ZD 2的公共端上，三極管Q3的集電極通過電容Cll連接在輸入 電源的正極上，三極管Q3的發(fā)射極接地，三極管Q3的基極通過串聯(lián)連接的電阻Rll和電阻 R12連接在負載的負極輸入上，三極管Q3的集電極與開關(guān)管Q4的柵極短接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種虛地式高壓恒流電路，電路包括浮地模塊、開關(guān)恒流模塊、電流取樣模塊和短路保護模塊，電源輸入浮地模塊輸出給開關(guān)恒流模塊，并在浮地模塊內(nèi)產(chǎn)生浮地輸出，開關(guān)恒流模塊調(diào)整電源電壓大小，并輸出給負載供電，電流取樣模塊連接在開關(guān)恒流模塊的輸入端上取樣開關(guān)恒流模塊的輸出電流，并將電流取樣值反饋給開關(guān)恒流模塊，短路保護模塊連接在負載的輸入端上，開關(guān)恒流模塊的接地端連接在浮地輸出上。本發(fā)明利用虛地的結(jié)構(gòu)方式，結(jié)合常規(guī)的拓撲電路，來提高工作電壓的范圍，本發(fā)明以輸入電源電壓正極為基準(zhǔn)，所以電流取樣只能在電源的正極進行取樣，本發(fā)明實用性強、效率高、可控性好。
文檔編號H02H3/08GK102137534SQ20111002812
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者徐兵, 蘇周, 董潔, 顧永德 申請人:深圳茂碩電源科技股份有限公司