一种恒流源制造技术

本发明专利技术公开了一种恒流源。该恒流源由电压稳定器、驱动元件、恒流反馈单元及负载自适应反馈单元组成。恒流反馈单元控制恒流源向负载提供恒定电流，负载自适应反馈单元控制恒流源输出电压随负载的变化而变化，实现了负载自适应功能，提高了恒流源使用的灵活性及电能利用效率，降低了系统热设计复杂程度。

A constant current source

The invention discloses a constant current source. The constant current source voltage stabilizer, driving device, constant current feedback unit and load adaptive feedback unit. Constant current feedback unit control constant current source provides a constant current to the load, the load adaptive feedback control unit of constant current source output voltage changes with the load change, realize the function of adaptive load, improve the flexibility of constant current source and the energy use efficiency, reduce the complexity of system thermal design.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电源
，特别涉及恒流源

技术介绍
固体激光器通常以激光二极管作为其泵浦光源，泵浦光源的稳定与否直接影响激 光的性能，因此为激光二极管供电的电源必须是恒流源。传统的恒流源，采用电压稳定器提 供驱动电压，通过驱动元件连接负载即激光二极管，同时加入反馈环，对负载电流与外部设 定电流进行比较，根据该比较结果调整反馈环给驱动元件的驱动信号，通过驱动元件的调 解实现恒流。该恒流源虽然能够满足负载电流恒定的要求，但是对于不同的负载，需要定制 不同的恒流源，使用灵活性差。为了能够适应负载的变化，设计该恒流源时通常给定一个较 大的驱动电压，但是其电能利用效率往往比较低，当恒流源所带负载较小时，大部分电能会 转换为热能，由此又会加大系统热设计的复杂程度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种恒流源，该恒流源具备负载自适应的功能， 可以提高使用时的灵活性及电能利用效率，降低系统热设计复杂程度。 为解决上述技术问题，本专利技术提供一种恒流源，包括电压稳定器、驱动元件及恒流 反馈单元，所述电压稳定器向所述驱动元件与负载的串联电路提供驱动电压，所述恒流反 馈单元检测负载电流，并根据检测结果向所述驱动元件提供驱动信号，还包括负载自适应 反馈单元，所述负载自适应反馈单元检测负载电压，并根据检测结果向所述电压稳定器提 供调整信号。 作为本专利技术的一种优选技术方案，所述电压稳定器与所述串联电路连接方式为 所述电压稳定器通过所述驱动元件与负载连接。 作为本专利技术的一种优选技术方案，所述电压稳定器与所述串联电路连接方式为 所述电压稳定器通过负载与所述驱动元件连接。 作为本专利技术的一种优选技术方案，所述负载自适应反馈单元包括加法器及第二运 算放大器，所述加法器将所述负载电压与预设电压相加得到负载设置电压，所述第二运算 放大器对所述负载设置电压与所述驱动电压进行比较，向所述电压稳定器提供所述调整信 号。 作为本专利技术的一种优选技术方案，所述负载自适应反馈单元包括减法器、加法器 及第二运算放大器，所述减法器将负载两端电压相减得到负载电压，所述加法器将所述负 载电压与预设电压相加得到负载设置电压，所述第二运算放大器对所述负载设置电压与所 述驱动电压进行比较，向所述电压稳定器提供所述调整信号。 作为本专利技术的一种优选技术方案，所述恒流反馈单元包括检流元件及第一运算放 大器，所述检流元件与所述串联电路串联，所述第一运算放大器对检流元件电压与外部设 定恒流电压进行比较，向所述驱动元件提供所述驱动信号。 作为本专利技术的一种优选技术方案，所述电压稳定器为具有输出电压可调功能的直流转换模块或直流转换芯片。 作为本专利技术的一种优选技术方案，所述驱动元件为双极型晶体管或MOSFET管。 作为本专利技术的一种优选技术方案，所述检流元件为电阻或霍尔传感器。 作为本专利技术的一种优选技术方案，所述预设电压大于所述驱动元件的工作电压。 本专利技术恒流源在上述反馈单元的控制下，不仅实现输出电流恒定的功能，而且其输出电压也可以随负载的变化而变化，实现负载自适应的功能，从而提高了其使用的灵活性及电能利用效率，降低了系统热设计复杂程度。附图说明 下面结合附图详细描述本专利技术的具体实施方式。图1为本专利技术恒流源实施例一原理图； 图2为本专利技术恒流源实施例二原理图； 图3为本专利技术恒流源与传统恒流源电能利用效率对比图。具体实施例方式如图1、2所示，本专利技术恒流源由电压稳定器1、驱动元件2、恒流反馈单元3及负载自适应反馈单元4组成。电压稳定器1为具有输出电压可调功能的直流转换模块或直流转换芯片，驱动元件2为双极型晶体管或M0SFET管。电压稳定器l向驱动元件2与负载5组成的串联电路6提供驱动电压Vdd，恒流反馈单元3检测负载电流，并根据检测结果向驱动元件2提供驱动信号，调整驱动元件2的输出信号，自适应反馈单元4检测负载电压，并根据检测结果向电压稳定器1提供调整信号，调整电压稳定器1的输出信号。 如图1所示，当驱动元件2为PNP型双极型晶体管或P沟道型MOSFET管时，电压稳定器1通过驱动元件2接负载5 ;如图2所示，当驱动元件2为NPN型双极型晶体管或N沟道型MOSFET管时，电压稳定器1通过负载5接驱动元件2。 如图1、2所示，恒流反馈单元3包括检流元件7及第一运算放大器8。检流元件7为电阻或霍尔传感器。检流元件7与串联电路6串联，负载电流通过检流元件7产生一个对应于其电流大小的电压值Vl，恒流源恒流的大小由外部设定恒流电压V2设定，VI、 V2分别作为第一运算放大器8的两个输入信号，第一运算放大器8的输出信号作为驱动元件2的驱动信号。VI、 V2通过第一运算放大器7进行比较，当VI大于V2时，第一运算放大器8自动减小输出给驱动元件2的驱动信号，当V1小于V2时，第一运算放大器8自动增大输出给驱动元件2的驱动信号，驱动元件2输出信号随驱动信号的减小或增大而相应变化，由此实现恒流。 如图1所示，当驱动元件2为PNP型双极型晶体管或P沟道型MOSFET管时，自适应反馈单元4包括加法器9及第二运算放大器10，由于检流元件7的阻值远远小于负载5的阻值，因此检流元件7上的压降可忽略不计，驱动元件2与负载5连接处的电压即可作为负载电压Vload。如图2所示，当驱动元件2为NPN型双极型晶体管或N沟道型MOSFET管时，自适应反馈单元4还包括减法器11，负载5两端的电压通过减法器11相减得到负载电压Vload。 如图1、2所示，给定一个预设电压Vx，以保证驱动元件2的正常工作，Vx值大于驱动元件2的工作电压，具体数值根据不同的应用需求进行设定。负载电压Vload和预设电压Vx通过加法器9相加，产生负载设置电压Vload+Vx，该电压与驱动电压Vdd分别作为第二运算放大器10的两个输入信号，第二运算放大器10的输出信号作为电压稳定器1的调整信号。Vload+Vx与Vdd通过第二运算放大器10进行比较，当Vdd大于Vload+Vx时，第二运算放大器10自动减小输出给电压稳定器l的调整信号，从而减小Vdd，当Vdd小于Vload+Vx时，第二运算放大器10自动增大输出给电压稳定器l的调整信号，从而增大Vdd，由此保证Vdd总是等于Vload+Vx，实现负载自适应功能。 恒流源电能利用效率E =负载电压Vload/驱动电压Vdd。设定传统恒流源负载电压为Vloadl，驱动电压为Kl，电能利用效率为E1，则E1 = Vloadl/Kl。设定本专利技术恒流源负载电压为Vload2，预设电压Vx = K2，驱动电压《Kl，则Vload2+K2《Kl，即Vload2+K2-Kl《O，设定其电能利用效率为E2，则E2 = Vload2/(Vload2+K2)。当两种恒流源驱动同样的负载时，即Vloadl = Vload2 = V0时，计算可得E1_E2 = VOX (V0+K2-K1)/(K1XV0+K1XK2)，V0、K1、K2均为大于零的数值，而V0+K2-K1《0，因此E1-E2《0，即传统恒流源的电能利用效率要低于本专利技术恒流源的电能利用效率。 参考图3，为传统恒流源与本专利技术恒流源就电能利用效率进行实验对比后得出的曲线图。取传统恒流源驱动电压=10V，本专利技术恒流源驱动电压《10V，Vx = IV。实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种恒流源，包括电压稳定器、驱动元件及恒流反馈单元，所述电压稳定器向所述驱动元件与负载的串联电路提供驱动电压，所述恒流反馈单元检测负载电流，并根据检测结果向所述驱动元件提供驱动信号，其特征在于，还包括：负载自适应反馈单元，所述负载自适应反馈单元检测负载电压，并根据检测结果向所述电压稳定器提供调节所述驱动电压的调整信号。

【技术特征摘要】
一种恒流源，包括电压稳定器、驱动元件及恒流反馈单元，所述电压稳定器向所述驱动元件与负载的串联电路提供驱动电压，所述恒流反馈单元检测负载电流，并根据检测结果向所述驱动元件提供驱动信号，其特征在于，还包括负载自适应反馈单元，所述负载自适应反馈单元检测负载电压，并根据检测结果向所述电压稳定器提供调节所述驱动电压的调整信号。2. 根据权利要求1所述的恒流源，其特征在于，所述电压稳定器与所述串联电路连接 方式为所述电压稳定器通过所述驱动元件与负载连接。3. 根据权利要求1所述的恒流源，其特征在于，所述电压稳定器与所述串联电路连接 方式为所述电压稳定器通过负载与所述驱动元件连接。4. 根据权利要求2所述的恒流源，其特征在于，所述负载自适应反馈单元包括加法器 及第二运算放大器，所述加法器将所述负载电压与预设电压相加得到负载设置电压，所述 第二运算放大器对所述负载设置电压与所述驱动电压进行比较，向所述电压稳定器提供所 述调整信号。5. 根据权利要求3所述的恒流源，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：高云峰，赵恒，
申请(专利权)人：深圳市大族激光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]