專利名稱：可設定電流值的驅動電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及單組電流型負載或多組電流型負載的驅動電路，例如發(fā)光二極管 L. E. D.的驅動電路，電池的充電電路。
背景技術：
在很多應用中，使用經典的穩(wěn)壓開關電源供電，當需要同時驅動電壓型負載和電流型負載時，在經典穩(wěn)壓開關電源的基礎上，加上電流源電路，每個電流源電路驅動一組電流型負載。電壓型負載是工作電壓控制在設定值的負載，電流型負載是工作電流控制在設定值的負載。例如現有的發(fā)光二極管L.E.D.背光電視機，主板需要受控的電壓供電，發(fā)光二極管L. E. D.背光需要受控的電流驅動。參考圖1，圖1為現有的電流型負載驅動方式框圖，脈沖電源Vin可以是經典開關電源或商用的交流電，脈沖電源Vin的輸出連接整流電路，整流電路的輸出連接第九電容進行濾波，濾波后的直流電向電流源1供電，電流源1用來驅動第一組負載。電流源電路一般由傳統(tǒng)的boost升壓電路、buck降壓電路構成，這種方式的電流精度很好，但是存在損耗大，成本高的缺點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于提供降低損耗，降低成本的可設定電流值的驅動電路。為達上述目的，本發(fā)明提出，電流控制單元根據電流采樣單元的反饋信號，控制功率開關單元Ml的開通和關斷的時間，從而控制第一二極管Dl的整流過程，使負載的電流值是設定電流值。此電路包括第一二極管D1，第一電容Cl，第一組負載，電流采樣單元，功率開關單元M1，電流控制單元，脈沖電源Vin，其連接方式和特點敘述如下。本發(fā)明中，第一二極管Dl，第一電容Cl，功率開關單元Ml組成整流支路1，是串聯(lián)電路，根據串聯(lián)電路的特點，第一二極管D1，第一電容Cl，功率開關單元Ml包含多種串聯(lián)次序，包括:D1C1M1, D1M1C1, M1C1D1, M1D1C1, C1D1M1, C1M1D1，負載并聯(lián)在電容 Cl 兩端，電流采樣單元與負載串聯(lián)后，再與電流控制單元相連，電流控制單元連接功率開關單元Ml的控制端，脈沖電源Vin的輸出端連接整流支路1，電流控制單元還可以接收外部控制信號，以實現同步、開關、調整電流等功能。本發(fā)明中，第一二極管Dl用于把脈沖電壓和電流變換為波動的直流電壓和電流。本發(fā)明中，第一電容Cl用于將上述波動的直流電壓和電流濾波為平滑的直流電壓和電流。本發(fā)明中，該電流采樣單元既可以與負載串聯(lián)，也可以與整流支路1串聯(lián)，電流采樣單元用于采集工作電流值。本發(fā)明中，該功率開關單元Ml用于控制第一二極管Dl的整流過程，使負載的電流值達到設定值，當存在均流的多組整流濾波電路時，功率開關單元Ml只需與其中一組的整流濾波電路串聯(lián)，功率開關單元Ml由常用功率開關器件構成，例如可以由M0SFET、IGBT、三極管、可控硅組成。本發(fā)明中，該電流控制單元同時連接電流采樣單元和功率開關單元Ml的控制端， 該電流控制單元根據電流采樣單元的反饋信號，控制功率開關單元Ml的開通和關斷的時間，使負載的電流值是設定值。本發(fā)明中，該脈沖電源Vin的輸出端連接整流支路1，該脈沖電源Vin的輸出可以是直流脈沖，也可以是交流脈沖，該脈沖電源Vin可以是經典的穩(wěn)壓開關電源或商用的交流電，例如 boost, buck, buck-boost, sepic, cuk, zeta, Flyback 反激電路，Forward 正激電路，Half-Bridge半橋電路，Full-Bridge全橋電路，正反激電路等開關電源電路。本發(fā)明中，負載并聯(lián)在電容兩端，負載為電流型負載，即工作電流控制在設定值的負載，負載可以是一個電流型負載，也可以由多個電流型負載構成一組負載，當存在多組負載時，其驅動電流可以是正電流，也可以是負電流，也可以正負電流共存。


圖1為現有電流型負載的驅動方式框圖。圖2為本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的電路架構示意圖。圖3為本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的電路架構示意圖。圖4為本發(fā)明驅動兩組均流負載實施例電路架構示意圖。圖5為本發(fā)明驅動四組均流負載實施例電路架構示意圖。其中，附圖標記說明如下 Vin 脈沖電源
CO 均流電路
Cl 第一電容
C2 第二電容
C3 第三電容
C4 第四電容
C9 第九電容
Dl 第一二極管
D2 第二二極管
D3 第三二極管
D4 第四二極管
GND 電路零點
Ml 功率開關單元
a、b 功率開關單元Ml的兩個端點
e 整流支路1
k:功率開關單元Ml的控制端。
具體實施例方式體現本發(fā)明特征與優(yōu)點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應理解的是本發(fā)明能夠在不同的方案中具有各種變化，其均不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及附圖在本質上當作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。請參閱圖2，為本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的電路架構示意圖，如圖2所示，此可設定電流值的驅動電路包括第一二極管D1，第一電容Cl，電流采樣單元，功率開關單元M1，電流控制單元，脈沖電源Vin，第一組負載，其連接方式為脈沖電源Vin的輸出端連接第一二極管Dl的陽極，第一二極管Dl的陰極連接功率開關單元Ml的a端，功率開關單元Ml的b 端連接第一電容Cl的正端，第一電容Cl的負端連接脈沖電源Vin的另一輸出端，形成整流支路1，即DlMlCl的串聯(lián)次序，功率開關單元Ml的控制端k連接電流控制單元，電流控制單元連接電流采樣單元，接收電流采樣單元的反饋信號，第一組負載和電流采樣單元串聯(lián)后并聯(lián)在第一電容Cl的正端和負端。圖2所示本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的電路架構示意圖的工作原理為脈沖電源Vin 的輸出為脈沖電壓，當脈沖電源Vin的輸出為高電平電壓時，高電平電壓通過第一二極管 D1、功率開關單元Ml、第一電容Cl，在第一電容Cl兩端形成平穩(wěn)的直流電壓，此直流電壓通過電流采樣單元及第一組負載形成正電流，此正電流在電流采樣單元產生反饋信號，電流控制單元根據電流采樣單元的反饋信號來控制功率開關單元Ml的開通關斷的時間，使負載的電流值是設定電流值，即達到通過功率開關單元Ml控制第一二極管Dl的整流過程，從而控制第一組負載的工作電流的目的，使負載的電流值是設定值；當脈沖電源Vin的輸出為低電平電壓時，第一二極管Dl承受反向電壓，第一電容Cl持續(xù)對第一組負載放電，維持第一組負載的正常工作，這種模式為正電流工作模式。圖2實施例中的第一二極管Dl可以反向連接，構成負電流工作模式，其原理與上述正電流工作模式的原理相同。圖2中電流控制單元可以接受外部控制信號，完成同步、開關、調整電流等功能。圖3為本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的電路架構示意圖，相比圖2所示的電路架構，圖3 改變了功率開關單元Ml和電流采樣單元在電路中的位置，其連接方式為脈沖電源Vin的輸出端連接第一二極管Dl的陽極，第一二極管Dl的陰極連接第一電容Cl的正端，第一電容Cl的負端與功率開關單元Ml的a端連接，功率開關單元Ml的b端連接電流采樣單元， 即DlClMl的串聯(lián)次序，功率開關單元Ml的控制端k連接電流控制單元，電流控制單元連接電流采樣單元，接收電流采樣單元的反饋信號，第一組負載并聯(lián)在第一電容Cl的正端和負端。圖3所示本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的電路架構示意圖的工作原理同圖2所示本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的電路架構示意圖的正電流模式的工作原理相同，差異之處為電流采樣單元串聯(lián)在整流支路中，其反饋信號中包含了第一組負載和第一電容的電流。圖3實施例中的第一二極管Dl可以反向連接，構成負電流工作模式，其原理與正電流工作模式的原理相同。圖3中電流控制單元可以接受外部控制信號，完成同步、開關、調整電流等功能。圖4為本發(fā)明驅動兩組負載實施例電路架構示意圖，相比較圖2，圖3增加了均流電路CO、第二二極管D2、第二電容C2、第二組負載，其連接方式為脈沖電源Vin的輸出端連接均流電路CO的輸入端，均流電路CO的輸出端連接第一二極管Dl的陽極，第一二極管 Dl的陰極連接第一電容Cl的正端，第一電容Cl的負端與功率開關單元Ml的a端連接，功率開關單元Ml的b端連接電路零點GND，功率開關單元Ml的控制端k連接電流控制單元，第一組負載并聯(lián)在第一電容Cl的正端和負端；均流電路CO的輸出端還與第二二極管D2的陰極連接，第二二極管D2的陽極與第二電容C2的負端連接，第二電容C2的正端連接電路零點GND，第二組負載與電流采樣單元串聯(lián)后，并聯(lián)在第二電容C2的負端和正端，上述二極管和電容串聯(lián)后構成各自的整流支路，電流控制單元連接電流采樣單元和功率開關單元Ml 的控制端k。圖4所示本發(fā)明驅動兩組負載實施例電路架構示意圖的工作原理為脈沖電源 Vin的輸出為脈沖電壓，當脈沖電源Vin的輸出為高電平電壓時，此高電平電壓通過均流電路CO、第一二極管D1、第一電容Cl、第一組負載及功率開關單元M1，形成正電流，此正電流在均流電路CO兩端產生直流電壓；當脈沖電源Vin的輸出為低電平電壓時，此低電平電壓加上均流電路CO兩端的直流電壓，通過第二二極管D2、第二電容C2、第二組負載、電流采樣單元，形成負電流，所以控制均流電路CO兩端的直流電壓，就可以同時控制兩組負載的工作電流，當正電流變大時，均流電路CO兩端的直流電壓變大，這導致負電流也變大，當正電流變小時，均流電路CO兩端的直流電壓變小，這導致負電流也變小。電流控制單元根據電流采樣單元的反饋信號，控制功率開關單元Ml的開通和關斷時間，即通過功率開關單元Ml 控制第一二極管Dl的整流過程，調整均流電路CO、第一電容Cl和第二電容C2兩端的電壓， 使第一組負載和第二組負載的工作電流保持在同一設定值。圖4中電流控制單元可以接受外部控制信號，完成同步、開關、調整電流等功能。圖4實施例中，功率開關單元Ml可以串聯(lián)在任意整流支路，電流采樣單元也可以與任意一組負載或整流支路串聯(lián)，熟悉本專業(yè)的人員可做出多種變形。圖5為本發(fā)明驅動四組負載實施例電路架構示意圖，包括脈沖電源Vin，均流電路⑶，第一二極管D1，第二二極管D2，第三二極管D3，第四二極管D4，第一電容Cl，第二電容C2，第三電容C3，第四電容C4，第一組負載，第二組負載，第三組負載，第四組負載，功率開關單元M1，電流采樣單元，電流控制單元。其連接方式為脈沖電源Vin的輸出端連接均流電路CO的輸入端，均流電路CO的輸出端連接第一二極管Dl的陽極，第一二極管Dl的陰極與第一電容Cl的正端連接，第一電容Cl的負端與功率開關單元Ml的a端連接，功率開關單元Ml的b端連接電路零點GND，功率開關單元Ml的控制端k連接電流控制單元，電流控制單元連接電流采樣單元，第一組負載并聯(lián)在第一電容Cl的正端和負端，電路零點GND 與第三電容C3的正端連接，第三電容C3的負端連接第三二極管D3的陽極，第三二極管D3 的陰極和脈沖電源Vin的另一輸出端連接，形成一個回路，第三組負載并聯(lián)在第三電容C3 的負端和正端；均流電路CO的輸出端還與第四二極管D4的陰極相連，第四二極管D4的陽極與第四電容C4的負端連接，第四電容C4的正端連接電路零點GND，電路零點GND連接第二電容C2的負端，第二電容C2的正端連接第二二極管D2的陰極，第二二極管D2的陽極連接脈沖電源Vin的另一輸出端，形成另一個回路，第四組負載和電流采樣單元串聯(lián)后并聯(lián)在第四電容C4的負端和正端，第二組負載并聯(lián)在第二電容C2的正端和負端。圖5所示本發(fā)明驅動四組負載實施例電路架構示意圖的工作原理同圖4的工作原理相同，電流控制單元根據電流采樣單元的反饋信號來控制功率開關單元Ml的開通和關斷的時間，以此控制第一二極管Dl和第三二極管D3的整流過程，從而控制均流電路CO 和第一電容Cl、第三電容C3兩端的電壓，使第一組負載和第三組負載的電流值是設定電流值，因均流電路CO兩端的電壓影響第二電容C2、第四電容C4兩端的電壓，所以控制第一二
6極管Dl和第三二極管D3的整流過程即可同時控制第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、 第四電容C4兩端的電壓，這樣就使四組負載，即第一組負載和第二組負載、第三組負載、第四組負載的工作電流保持在同一設定值，第一組負載和第二組負載是正電流，第三組負載和第四組負載是負電流。功率開關單元Ml與第一二極管D1、第一電容Cl包含多種串聯(lián)方式，包括: D1C1M1，D1M1C1，M1C1D1，M1D1C1，C1D1M1，ClMlDl ；功率開關單元Ml可以串聯(lián)在任意整流支路，電流采樣單元也可以與任意一組負載或整流支路串聯(lián)，熟悉本專業(yè)的人員可做出多種變形。圖5中電流控制單元可以接受外部控制信號，完成同步、開關、調整電流等功能。綜上所述，本發(fā)明所述的電路利用不同于傳統(tǒng)的驅動方式，使得負載的電流值是設定的電流值，既可以驅動單組電流型負載，也可以驅動多組電流型負載，使得電路功率損耗小，使用相對較少的元件，可以大幅地降低成本。應該理解到的是上述實施例只是對本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明可由本領域技術人員進行各種修改與變形，任何不超出本發(fā)明實質精神范圍內的發(fā)明創(chuàng)造，均不脫離所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.可設定電流值的驅動電路，用以提供受控的輸出電流，驅動電流型負載，上述可設定電流值的驅動電路包含第一二極管Dl 用于把脈沖電壓和電流變換為波動的直流電壓和電流；第一電容Cl 用于將上述波動的直流電壓和電流濾波為平滑的直流電壓和電流；電流采樣單元用于采集工作電流值；功率開關單元Ml 用于控制第一二極管Dl的整流過程，使負載的電流值是設定電流值；電流控制單元根據電流采樣單元的反饋信號控制功率開關單元Ml的開通和關斷的時間，使負載的電流值是設定電流值；脈沖電源Vin 用于供給所有元器件和負載能源；負載負載為電流型負載，即工作電流控制在設定值的負載；上述可設定電流值的驅動電路之特征在于第一二極管Dl，第一電容Cl，功率開關單元Ml組成整流支路1，是串聯(lián)電路，根據串聯(lián)電路的特點，第一二極管D1，第一電容Cl，功率開關單元 Ml 具有多種串聯(lián)次序，包括D1C1M1，D1M1C1，M1C1D1，M1D1C1，C1D1M1，C1M1D1，負載并聯(lián)在電容Cl兩端，電流采樣單元與負載串聯(lián)后，再與電流控制單元相連，電流控制單元連接功率開關單元Ml的控制端。
2.根據權利要求1所述的可設定電流值的驅動電路，其中電流采樣單元的特征在于， 其既可以與負載串聯(lián)，也可以與整流支路1串聯(lián)。
3.根據權利要求1所述的可設定電流值的驅動電路，其中功率開關單元Ml的特征在于，其與第一二極管D1、第一電容Cl串聯(lián)，當存在均流的多組整流濾波電路時，功率開關單元Ml只需與其中一組的整流濾波電路串聯(lián)，功率開關單元Ml由已知的功率開關器件構成。
4.根據權利要求1所述的可設定電流值的驅動電路，其中的電流控制單元的特征在于，其同時與電流采樣單元和功率開關單元Ml連接，電流控制單元根據電流采樣單元的反饋信號調整功率開關單元Ml的開通和關斷的時間，使負載電流值是設定值。
5.根據權利要求1所述的可設定電流值的驅動電路，其中脈沖電源Vin的特征在于， 其輸出端與上述整流支路1連接，其輸出可以是直流脈沖，也可以是交流脈沖，脈沖電源 Vin是已知的開關電源電路和商用交流電。
6.根據權利要求1所述的可設定電流值的驅動電路，其中負載的特征在于，其并聯(lián)在電容兩端，負載為電流型負載，即工作電流控制在設定值的負載，負載可以是一個電流型負載，也可以由多個電流型負載串聯(lián)并聯(lián)構成一組負載，當存在多組負載時，其驅動電流可以是正電流，也可以是負電流，也可以正負電流共存。
全文摘要
本發(fā)明的主要目的在于提供降低損耗，降低成本的可設定電流值的驅動電路。為達上述目的，本發(fā)明提出，電流控制單元根據電流采樣單元的反饋信號，控制功率開關單元M1的開通和關斷的時間，從而控制第一二極管D1的整流過程，使負載的電流值是設定電流值。電流控制單元還可以接收外部控制信號，以實現同步、開關、調整電流等功能。
文檔編號H02M3/10GK102176640SQ20111006700
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月21日 優(yōu)先權日2011年2月22日
發(fā)明者馬麗娟 申請人:馬麗娟