【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子电路，具体涉及一种高转换效率线性电流源电路及其运行控制方法。
技术介绍
1、在半导体照明、半导体激光等领域，由于使用led、ld等用电负载作为光源或泵浦源，而且为了使输出的波长具有相对稳定度并产生不同的能量或功率，需要使用可编程恒流源作为led和ld的驱动电路。
2、线性电流源作为led、ld等的驱动电路，具有电磁干扰小的突出优点。基于技术专利《一种可编程电流源电路》(授权公告号cn 216210707 u)，可制作出拓扑结构简单、可测试性、安全性俱佳的led(ld)驱动装置。这类线性电流源中需要使用工作于恒流区的晶体管(如n-mosfet)作为电流调整管，在某一驱动电流值条件下，该晶体管会承受一定的管压降；在该晶体管与电源地之间放置一个低阻值电阻作为其中的电流采样元件；用电负载(即led或ld)则接入该晶体管与直流电压源之间。
3、与线性电压源输入电压必须大于输出电压类似，线性电流源所使用的直流电压源电压也必须大于用电负载在某一工作电流条件下的电压降、电流调整管工作在该电流值条件下的最低管压降和电流采样电阻的压降三者之和。如果电流调整管的管压降增大，则装置的电能转换效率就会降低。作为用电负载，考虑到led(ld)输出特性曲线与温度密切相关——同等工作电流条件下，环境温度(或结温)越高，led(ld)的pn结正向压降则越低，因此传统的线性电流源，在直流电源电压和led(ld)工作电流不变的前提下，由于高温环境时led(ld)电压降减小，会造成作为电流调整管的n-mosfet的管压降将比常
4、另一方面，为实现照明系统(或光电系统)所需的功率可调节(或泵浦能量可调节)功能，需要改变led(ld)的驱动电流。该功能虽然可以通过运用技术专利《一种可编程电流源电路》(授权公告号cn 216210707 u)来实现，但如果该电流源的输入电压不变，即使在常温环境(节温不变)条件下，电流调整管同样面临上述脱离恒流工作区(工作电流增大时)或脱离安全工作区(工作电流减小时)的问题。
5、为了解决上述问题，本专利技术提出一种可编程线性电流源电路及其运行控制方法，既能驱动诸如led(ld)等负载工作于不同恒定电流和不同环境温度，又能使晶体管安全可靠地工作在其恒流区，并尽量减小管压降，从而提高该电流源的电能转换效率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供一种高转换效率线性电流源电路及其运行控制方法，解决上述所提出的两个问题：一、当环境温度(结温)升高或降低时，能保证线性电流源以相同的工作电流驱动用电负载，并使电流调整管可靠地工作于恒流区；二、当需要调整用电负载所需的电流时，线性电流源仍然能提供新设置的电流，且使电流调整管可靠工作于恒流区。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供一种高转换效率线性电流源电路，该电路包括可编程线性电流源电路、输出直流电压可编程电源模块及其控制电路、电流调整管n-mosfet漏极电压采集电路和数字可编程芯片dpd及其外围接口电路；
4、输出直流电压可编程电源模块及其控制电路包括直流输出电压可编程电源模块和第二数模转换器dac2；第二数模转换器dac2与直流输出电压可编程电源模块的电压调整引脚相连，用于调整输出电压；
5、可编程线性电流源电路包括作为电流调整管的n-mosfet、用电负载、电流采样电阻、电流串联负反馈控制电路、第一数模转换器dac1和模拟开关；用电负载串接在直流输出电压可编程电源模块的正极和n-mosfet管的漏极之间，电流采样电阻串接在n-mosfet的源极与模拟地agnd之间；电流串联负反馈控制电路与n-mosfet的栅极和源极相连，用于稳定控制用电负载所需的电流iset；第一数模转换器dac1与电流串联负反馈控制电路相连，用于设置用电负载所需的电流iset；模拟开关与电流串联负反馈控制电路相连，用于启动和关闭该可编程线性电流源电路；
6、电流调整管n-mosfet漏极电压采集电路与n-mosfet的漏极相连，用于采集n-mosfet的漏极电压；
7、数字可编程芯片dpd及其外围接口电路包括数字可编程芯片dpd；数字可编程芯片dpd通过一个总线隔离器与第一数模转换器dac1相连，通过设置第一数模转换器dac1的输出电压从而设置用电负载所需的电流iset；数字可编程芯片dpd还通过一个总线隔离器与电流调整管n-mosfet漏极电压采集电路相连，用于获取在所设电流iset条件下n-mosfet管的漏极电压vd，并通过另一个总线隔离器与第二数模转换器dac2相连，以将直流输出电压可编程电源模块的输出电压调整至用电负载所需的电压，最终使前述所获取的电压vd略高于n-mosfet管维持电流iset对应其恒流区所需最低管压降与电流采样电阻上的电压降之和。
8、可选的，电流调整管n-mosfet漏极电压采集电路包括第一运算放大器opa1、第二运算放大器opa2、稳压管v2、限流电阻rz和模数转换器adc；第一运算放大器opa1的同相输入端与n-mosfet管的漏极相连，第一运算放大器opa1的反相输入端与第一运算放大器opa1的输出端相连，第一运算放大器opa1的输出端通过限流电阻rz和第二运算放大器opa2的同相输入端相连，第二运算放大器opa2的反相输入端与第二运算放大器opa2的输出端相连，第二运算放大器opa2的输出端通过模数转换器adc和数字隔离器与数字可编程芯片dpd相连，稳压管v2的负极与第二运算放大器opa2的同相输入端相连且正极接地。
9、可选的，稳压管v2的稳压值高于可编程线性电流源电路有负载电流通过n-mosfet管时漏极电压的最大值，且低于模数转换器adc所允许的最高输入模拟电压值。
10、可选的，第一运算放大器opa1和第二运算放大器opa2在高于n-mosfet管的漏极电压最大值的供电电压条件下可正常工作。
11、可选的，数字可编程芯片dpd还通过一个数字电平隔离器与模拟开关相连，通过模拟开关启动和关闭该可编程线性电流源电路。
12、可选的，数字可编程芯片dpd及其外围接口电路还包括上位机uc；上位机uc通过串行通信接口与数字可编程芯片dpd进行通信，以设置关键参数，关键参数包括电流iset，同时数字可编程芯片dpd将相关信息上传给上位机uc以实现监测，相关信息包括电压vd。
13、可选的，n-mosfet管的选型原则和特征如下：
14、(1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高转换效率线性电流源电路，其特征在于，该电路包括可编程线性电流源电路、输出直流电压可编程电源模块及其控制电路、电流调整管N-MOSFET漏极电压采集电路和数字可编程芯片DPD及其外围接口电路；
2.根据权利要求1所述的高转换效率线性电流源电路，其特征在于，电流调整管N-MOSFET漏极电压采集电路包括第一运算放大器OPA1、第二运算放大器OPA2、稳压管V2、限流电阻RZ和模数转换器ADC；第一运算放大器OPA1的同相输入端与N-MOSFET管的漏极相连，第一运算放大器OPA1的反相输入端与第一运算放大器OPA1的输出端相连，第一运算放大器OPA1的输出端通过限流电阻RZ和第二运算放大器OPA2的同相输入端相连，第二运算放大器OPA2的反相输入端与第二运算放大器OPA2的输出端相连，第二运算放大器OPA2的输出端与模数转换器ADC的模拟输入端相连，模数转换器ADC的数字端口与数字可编程芯片DPD通过总线隔离器相连，稳压管V2的负极与第二运算放大器OPA2的同相输入端相连且正极接地。
3.根据权利要求2所述的高转换效率线性电流源电路，其特征在于，稳压
4.根据权利要求2所述的高转换效率线性电流源电路，其特征在于，第一运算放大器OPA1和第二运算放大器OPA2在高于N-MOSFET管的漏极电压最大值的供电电压条件下可正常工作。
5.根据权利要求1所述的高转换效率线性电流源电路，其特征在于，数字可编程芯片DPD还通过一个数字电平隔离器与模拟开关相连，通过模拟开关启动和关闭该可编程线性电流源电路。
6.根据权利要求1所述的高转换效率线性电流源电路，其特征在于，数字可编程芯片DPD及其外围接口电路还包括上位机UC；上位机UC通过串行通信接口与数字可编程芯片DPD进行通信，以设置关键参数，关键参数包括电流ISET，同时数字可编程芯片DPD将相关信息上传给上位机UC以实现监测，相关信息包括电压VD。
7.根据权利要求1所述的高转换效率线性电流源电路，其特征在于，N-MOSFET管的选型原则和特征如下：
8.根据权利要求1所述的高转换效率线性电流源电路，其特征在于，用数字变阻器代替第二数模转换器DAC2，从而同样实现对直流输出电压可编程电源模块进行输出电压调节的功能。
9.一种权利要求1至8中任意一项所述的高转换效率线性电流源电路的运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的高转换效率线性电流源电路的运行控制方法，其特征在于，预设范围根据N-MOSFET维持电流ISET对应其恒流区所需最低管压降与电流采样电阻上的电压降之和确定。
...【技术特征摘要】
1.一种高转换效率线性电流源电路，其特征在于，该电路包括可编程线性电流源电路、输出直流电压可编程电源模块及其控制电路、电流调整管n-mosfet漏极电压采集电路和数字可编程芯片dpd及其外围接口电路；
2.根据权利要求1所述的高转换效率线性电流源电路，其特征在于，电流调整管n-mosfet漏极电压采集电路包括第一运算放大器opa1、第二运算放大器opa2、稳压管v2、限流电阻rz和模数转换器adc；第一运算放大器opa1的同相输入端与n-mosfet管的漏极相连，第一运算放大器opa1的反相输入端与第一运算放大器opa1的输出端相连，第一运算放大器opa1的输出端通过限流电阻rz和第二运算放大器opa2的同相输入端相连，第二运算放大器opa2的反相输入端与第二运算放大器opa2的输出端相连，第二运算放大器opa2的输出端与模数转换器adc的模拟输入端相连，模数转换器adc的数字端口与数字可编程芯片dpd通过总线隔离器相连，稳压管v2的负极与第二运算放大器opa2的同相输入端相连且正极接地。
3.根据权利要求2所述的高转换效率线性电流源电路，其特征在于，稳压管v2的稳压值高于可编程线性电流源电路有负载电流通过n-mosfet管时漏极电压的最大值，且低于模数转换器adc所允许的最高输入模拟电压值。
4.根据权利要求2所述的高转换效率线性电流源电路，其特征在于，第一运...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵翔，郭晓东，郭磊，葛浩山，黄雄，白云昌，林兴泰，
申请(专利权)人：湖北久之洋信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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