线性恒流电路制造技术

公开了一种线性恒流电路，包括第一和第二功率开关、输出电容、电流采样电阻、运算放大器、及第二功率开关的控制电路，其中：输出电容的正端与电路负载的正电压端连接，第一功率开关的漏极与电路负载的负电压端连接，第一功率开关的源极经由电流采样电阻连接到系统大地，第一功率开关的栅极与运算放大器的输出端连接，第二功率开关的漏级与第一功率开关的漏级连接，第二功率开关的源极与输出电容的负端连接并作为控制电路的参考地，第二功率开关的栅极与控制电路的输出端连接，控制电路基于表征电路负载或输出电容两端的输出电压的输出表征电压、第二和第三参考电压，生成用于控制第二功率开关的导通与关断的第二开关控制信号。

Linear constant current circuit

A linear constant current circuit is disclosed, which includes a control circuit of the first and second power switches, output capacitors, current sampling resistors, operational amplifiers and second power switches, in which the positive end of the output capacitor is connected to the positive voltage end of the circuit load, and the drain end of the first power switch is connected to the negative voltage end of the circuit load. The source of the first power switch is connected to the earth of the system through current sampling resistance, the gate of the first power switch is connected to the output terminal of the operational amplifier, the leakage stage of the second power switch is connected to the leakage stage of the first power switch, and the source of the second power switch is connected to the negative end of the output capacitor as a reference of the control circuit. The gate of the second power switch is connected with the output terminal of the control circuit, and the control circuit generates a second switch control signal for controlling the turn-on and turn-off of the second power switch based on the output voltage representing the output voltage at both ends of the circuit load or output capacitor, and the second and third reference voltages.

【技术实现步骤摘要】
线性恒流电路
本专利技术涉及电路领域，更具体地涉及一种线性恒流电路。
技术介绍
图1示出了传统的线性恒流电路的工作原理图。在图1所示的线性恒流电路中，输出电容Co的正端和负端分别与负载的两端连接；功率开关S1的漏极与输出电容Co的负端连接；功率开关S1的源极经由电流采样电阻Rcs连接到系统大地；功率开关S1的栅极与运算放大器(EA)的输出端连接，其中：电流采样电阻Rcs对流过负载的输出电流Io进行采样，生成电流采样电压Vcs；运算放大器(EA)基于电流采样电压Vcs和参考电压Vref，生成用于控制功率开关S1的导通与关断的开关控制信号Out1，以在输出电压Vin波动时通过对功率开关S1的控制来实现对输出电流Io的恒流控制。图2示出了图1所示的线性恒流电路中的一些关键点的电压和电流的波形图，其中：Vin表示通过对交流电压进行整流得到的输入电压，Vo表示负载或输出电容Co两端的输出电压，Vcs表示电流采样电阻Rcs上的电流采样电压，Vref表示参考电压，Io表示流过负载的输出电流。如图2所示，当输入电压Vin大于输出电压Vo时，功率开关S1工作于放大区，以控制电流采样电阻Rcs上的电流采样电压Vcs与参考电压Vref相等，输入电压Vin在给负载提供输出电流Io的同时对输出电容Co充电；当输入电压Vin小于输出电压Vo时，功率开关S1处于导通状态，但是输入电压Vin无法给负载提供输出电流Io，电流采样电阻Rcs上的电流采样电压Vcs为零，流过负载的输出电流Io由输出电容Co提供(即，输出电容Co对负载放电)。因此，在图1所示的线性恒流电路中，当输入电压Vin低频波动时，输出电流Io也随之低频波动。具体地，在每个低频周期内，输入电压Vin小于输出电压Vo的时间为Tdis，输出电容Co两端的电压的波纹大小(即，输出电压Vo的波纹大小)为△V＝Io*Tdis/Co；输出电容Co的容量越小，输出电压Vo的纹波越大，输出电流Io的纹波也越大；输出电容Co的容量越大，输出电压Vo的纹波越小，输出电流Io的纹波也越小。在某些应用场景中，要求输出电流Io的低频纹波尽可能小，这就需要输出电容Co的容量较大，但是输出电容Co一般都是电解电容，容量越大，体积也会大很多，这样就无法实现电源体积的小型化。
技术实现思路
鉴于以上所述的一个或多个问题，本专利技术提供了一种新颖的线性恒流电路。根据本专利技术实施例的线性恒流电路，包括第一功率开关、第二功率开关、输出电容、电流采样电阻、运算放大器、以及第二功率开关的控制电路，其中：输出电容的正端与电路负载的正电压端连接，第一功率开关的漏极与电路负载的负电压端连接，第一功率开关的源极经由电流采样电阻连接到系统大地，第一功率开关的栅极与运算放大器的输出端连接，第二功率开关的漏级与第一功率开关的漏级连接，第二功率开关的源极与输出电容的负端连接并作为控制电路的参考地，第二功率开关的栅极与控制电路的输出端连接，电流采样电阻对流过电路负载的输出电流进行采样以生成电流采样电压，运算放大器基于电流采样电压和第一参考电压生成用于控制第一功率开关的导通与关断的第一开关控制信号，控制电路基于表征电路负载或所述输出电容两端的输出电压的输出表征电压、第二参考电压、以及第三参考电压，生成用于控制第二功率开关的导通与关断的第二开关控制信号。在一些实施例中，上述线性恒流电路还包括分压网络，该分压网络的一端与输出电容的负端连接、另一端与第一功率开关的源极连接，输出表征电压是由分压网络对控制电路的参考地与系统大地之间的电压进行分压得到的。在一些实施例中，当线性恒流电路的输入电压大于输出电压时，第一功率开关工作于放大区，第二功率开关处于导通状态，输入电压在对电路负载提供输出电流的同时对输出电容充电。在一些实施例中，当线性恒流电路的输入电压下降至无法给输出电容充电但是仍然大于输出电压时，控制电路基于输出表征电压和第二参考电压控制第二功率开关从导通状态变为关断状态，以切断输出电容对电路负载放电的通路。在一些实施例中，当线性恒流电路的输入电压下降到小于输出电压从而无法给电路负载提供输出电流时，第一功率开关处于导通状态，控制电路基于输出表征电压和第三参考电压控制第二功率开关从关断状态变为导通状态，以使输出电容给电路负载提供输出电流。在一些实施例中，当输出表征电压大于第二参考电压时，控制电路输出低电平的第二开关控制信号，以控制第二功率开关从导通状态变为关断状态。在一些实施例中，当输出表征电压大于第三参考电压时，控制电路输出高电平的第二开关控制信号，以控制第二功率开关从关断状态变为导通状态，第三参考电压大于第二参考电压。根据本专利技术实施例的线性恒流电路可以降低每个工频周期中输出电流的峰值附近的电流平均值，从而减小输出电流的低频纹波。附图说明从下面结合附图对本专利技术的具体实施方式的描述中可以更好地理解本专利技术，其中：图1示出了传统的线性恒流电路的工作原理图；图2示出了图1所示的线性恒流电路中的一些关键点的电压和电流的波形图；图3示出了根据本专利技术实施例的线性恒流电路的工作原理图；图4示出了图2所示的线性恒流电路中的一些关键点的电压和电流的波形图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术的更好的理解。本专利技术决不限于下面所提出的任何具体配置，而是在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本专利技术造成不必要的模糊。图3示出了根据本专利技术实施例的线性恒流电路的工作原理图。如图3所示，根据本专利技术实施例的线性恒流电路除了包括与图1所示的线性恒流电路完全相同的电路部分以外，还包括功率开关S2及其控制电路。在图3所示的线性恒流电路中，功率开关S2的漏级与功率开关S1的漏级连接；功率开关S2的源极与输出电容Co的负端连接，并作为功率开关S2的控制电路的参考地；功率开关S2的栅极与其控制电路的输出端连接；电阻R1和R2组成的分压网络对功率开关S2的控制电路的参考地与系统大地之间的电压进行分压，生成表征输出电压Vo的输出表征电压VFB；功率开关S2的控制电路基于输出表征电压VFB、参考电压Vref1、以及参考电压Vref2生成用于控制功率开关S2的导通与关断的开关控制信号Out2，以减小在输入电压Vin低频波动时输出电流Io的纹波的大小。在图3所示的线性恒流电路中，当输入电压Vin大于输出电压Vo时，功率开关S1工作于放大区，以控制流过电流采样电阻Rcs的电流采样电压Vcs恒定；当输入电压Vin小于输出电压Vo时，功率开关S1处于导通状态，输入电压Vin无法给负载提供输出电流Io，电流采样电阻Rcs上的电流采样电压Vcs为零，流过负载的输出电流Io由输出电容Co提供(即，输出电容Co对负载放电)。图4示出了图2所示的线性恒流电路中的一些关键点的电压和电流的波形图，其中：Vin表示通过对交流电压进行整流得到的输入电压，Vo表示负载两端的输出电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线性恒流电路，包括第一功率开关、第二功率开关、输出电容、电流采样电阻、运算放大器、以及第二功率开关的控制电路，其中：所述输出电容的正端与电路负载的正电压端连接，所述第一功率开关的漏极与所述电路负载的负电压端连接，所述第一功率开关的源极经由所述电流采样电阻连接到系统大地，所述第一功率开关的栅极与所述运算放大器的输出端连接，所述第二功率开关的漏级与所述第一功率开关的漏级连接，所述第二功率开关的源极与所述输出电容的负端连接并作为所述控制电路的参考地，所述第二功率开关的栅极与所述控制电路的输出端连接，所述电流采样电阻对流过所述电路负载的输出电流进行采样以生成电流采样电压，所述运算放大器基于所述电流采样电压和第一参考电压生成用于控制所述第一功率开关的导通与关断的第一开关控制信号，所述控制电路基于表征所述电路负载或所述输出电容两端的输出电压的输出表征电压、第二参考电压、以及第三参考电压，生成用于控制所述第二功率开关的导通与关断的第二开关控制信号。

【技术特征摘要】
1.一种线性恒流电路，包括第一功率开关、第二功率开关、输出电容、电流采样电阻、运算放大器、以及第二功率开关的控制电路，其中：所述输出电容的正端与电路负载的正电压端连接，所述第一功率开关的漏极与所述电路负载的负电压端连接，所述第一功率开关的源极经由所述电流采样电阻连接到系统大地，所述第一功率开关的栅极与所述运算放大器的输出端连接，所述第二功率开关的漏级与所述第一功率开关的漏级连接，所述第二功率开关的源极与所述输出电容的负端连接并作为所述控制电路的参考地，所述第二功率开关的栅极与所述控制电路的输出端连接，所述电流采样电阻对流过所述电路负载的输出电流进行采样以生成电流采样电压，所述运算放大器基于所述电流采样电压和第一参考电压生成用于控制所述第一功率开关的导通与关断的第一开关控制信号，所述控制电路基于表征所述电路负载或所述输出电容两端的输出电压的输出表征电压、第二参考电压、以及第三参考电压，生成用于控制所述第二功率开关的导通与关断的第二开关控制信号。2.如权利要求1所述的线性恒流电路，还包括分压网络，该分压网络的一端与所述输出电容的负端连接、另一端与所述第一功率开关的源极连接，所述输出表征电压是由所述分压网络对所述控制电路的参考地与系统大地之间的电压进行分压得到的。3.如权利要求1所述的线性恒流电路，其中，当所述线性恒...

【专利技术属性】
技术研发人员：方倩，周俊，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31