一种比例式电压跟随器及采用该跟随器的恒流电源

摘要

本发明公开一种比例式电压跟随器及采用该跟随器的恒流电源，电压跟随器包括电流取样模块、隔离电路模块、电压比例放大模块和输出控制模块，电流取样模块采样输入电流，并将采样结果输出给隔离电路模块，经过隔离电路模块的隔离后输出给电压比例放大模块，由电压比例放大模块进行放大后，由输出控制模块输出，比例式电压跟随器采样Buck电路恒流控制模块输出的正极电压并转换成控制信号输出给恒压反馈环路模块，由恒压反馈环路模块反馈给PWM驱动模块，PWM驱动模块控制脉冲开关降压模块调整电压。本发明电路结构简单，应用非常巧妙，通过本发明按正常情况Buck电路的效率能保持在95%以上。

说明书

 

技术领域

本发明公开一种电压跟随器及恒流电源，特别是一种比例式电压跟随器及采用该跟随器的恒流电源。

背景技术

随着LED在人们日常生活中的应用越来越多，LED的驱动也就成了人们研究的重点。目前的LED灯串都是采用Buck电路将市电转换成低压直流电进行供电的。现有技术中的Buck电路中，当输出端不接负载时，前级的恒压电源保持最高电压供给Buck电路，Buck电路同样以最高电压输出；当输出端接入负载LED灯时，因为Buck电路的恒流原理，输出端的电压会变低，低到能满足恒流的要求，如果接入的负载LED灯继续减少时，Buck电路同样也能保持恒定电流输出，但此时Buck电路因为输入与输出的电压差太大，脉冲开关占空比会变的很大，这样Buck电路的效率就会变的很低。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的恒流电源中的Buck电路部分的效率较低的缺点，本发明提供一种新的比例式电压跟随器电压跟随器，通过特殊的电路结构设计，解决上述问题。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种比例式电压跟随器电压跟随器，包括电流取样模块、隔离电路模块、电压比例放大模块和输出控制模块，电流取样模块采样输入电流，并将采样结果输出给隔离电路模块，经过隔离电路模块的隔离后输出给电压比例放大模块，由电压比例放大模块进行放大后，由输出控制模块输出。

一种采用上述的比例式电压跟随器的恒流电源，恒流电源包括AC/DC转换模块、脉冲开关降压模块、Buck电路恒流控制模块、PWM驱动模块、恒压反馈环路模块和比例式电压跟随器，交流市电输入AC/DC转换模块，经AC/DC转换模块转换成直流电后输出给脉冲开关降压模块，由脉冲开关降压模块进行降压后输出给Buck电路恒流控制模块转换成恒流源驱动LED灯串，比例式电压跟随器采样Buck电路恒流控制模块输出的正极电压并转换成控制信号输出给恒压反馈环路模块，由恒压反馈环路模块反馈给PWM驱动模块，PWM驱动模块控制脉冲开关降压模块调整电压。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的电流取样模块包括依次串联连接的电阻R18、电阻R19和电阻R20，采样电流有电阻R18输入，电阻R20接地，电阻R19和电阻R20的公共端上连接有电阻R15，经电阻R15输出采样结果给隔离电路模块。

所述的隔离电路模块包括电阻R13、电阻R16和三极管Q3，电阻R13、三极管Q3和电阻R16依次串联连接，电阻R13连接至+10V电源，电阻R16接地，三极管Q3的基极和集电极短接，三极管Q3的发射极为隔离电路模块的输入端，三极管Q3的集电极为隔离电路模块的输出端。

所述的三极管Q3采用PNP型三极管。

所述的电压比例放大模块包括电阻R14、电阻R17和三极管Q4，电阻R14、三极管Q4和电阻R17依次串联连接，电阻R14连接至+10V电源，电阻R17接地，三极管Q4的基极为电压比例放大模块的输入端，三极管Q4的集电极为电压比例放大模块的输出端。

所述的三极管Q4采用PNP型三极管。

所述的输出控制模块包括串接在电压比例放大模块的输出端上的限流电阻R10和跨接在电压比例放大模块的输出端与地之间的电容C10。

本发明的有益效果是：本发明电路结构简单，应用非常巧妙，可以通过本发明利用电压控制环路来控制PWM的占空比，实现第一级的输出根据负载的需求进行自动跟随。当输出电压要求高时，前级输出为高，当输出电压要求低时，前级输出为低。因为 Buck 恒流电路会因开关电路的占空比关系而对整机效率的降低，所以发明中利用前级输出的电压来适应Buck恒流电路的需求，使 Buck电路的占空比始终保持在40%——50%之间，保证Buck 电路的最高效率，按正常情况Buck电路的效率能保持在95%以上。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明电路方框图。

图2应用本发明的电源电路方框图。

图3为本发明电路原理图。

图4为应用本发明的电压环路电路原理图。

图5为应用本发明的电源电路原理图。

具体实施方式

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

请参看附图1，本发明中主要为一种比例式电压跟随器，电压跟随器包括电流取样模块、隔离电路模块、电压比例放大模块和输出控制模块，电流取样模块采样输入电流，并将采样结果输出给隔离电路模块，经过隔离电路模块的隔离后输出给电压比例放大模块，由电压比例放大模块进行放大后，由输出控制模块输出。请结合参看附图3，本实施例中，电流取样模块包括依次串联连接的电阻R18、电阻R19和电阻R20，采样电流有电阻R18输入，电阻R20接地，电阻R19和电阻R20的公共端上连接有电阻R15，经电阻R15输出采样结果给隔离电路模块。本实施例中，隔离电路模块包括电阻R13、电阻R16和三极管Q3，电阻R13、三极管Q3和电阻R16依次串联连接，本实施例中，三极管Q3采用PNP型三极管，电阻R13连接至+10V电源，电阻R16接地，三极管Q3的基极和集电极短接，三极管Q3的发射极为隔离电路模块的输入端，与电阻R15连接，三极管Q3的集电极为隔离电路模块的输出端，输出给电压比例放大模块。本实施例中，电压比例放大模块包括电阻R14、电阻R17和三极管Q4，本实施例中，三极管Q4采用PNP型三极管，电阻R14、三极管Q4和电阻R17依次串联连接，电阻R14连接至+10V电源，电阻R17接地，三极管Q4的基极为电压比例放大模块的输入端，其与三极管Q3的集电极连接，三极管Q4的集电极为电压比例放大模块的输出端。本实施例中，输出控制模块包括串接在电压比例放大模块的输出端上的限流电阻R10和跨接在电压比例放大模块的输出端与地之间的电容C10，三极管Q4的集电极通过限流电阻R10直接输出控制信号。

请参看附图2、附图4和附图5，采用上述的比例式电压跟随器的恒流电源，主要包括AC/DC转换模块、脉冲开关降压模块、Buck电路恒流控制模块、PWM驱动模块、恒压反馈环路模块和比例式电压跟随器，交流市电输入AC/DC转换模块，经AC/DC转换模块转换成直流电后输出给脉冲开关降压模块，由脉冲开关降压模块进行降压后输出给Buck电路恒流控制模块转换成恒流源驱动LED灯串，比例式电压跟随器采样Buck电路恒流控制模块输出的正极电压并转换成控制信号输出给恒压反馈环路模块，由恒压反馈环路模块反馈给PWM驱动模块，PWM驱动模块控制脉冲开关降压模块调整电压。

本发明在使用时，电源前级以反激式准谐振的脉冲开关电源给后级Buck电路提供恒定的电压源，但可以在宽范围输出时能有较高的效率。同时，电源电路中提供一组10V的电源进行二次稳压后做为跟随电压器模块的基准源，这一组需在主电压宽范围波动时能稳定在10V。电源后级采用降压式Buck恒流源，降压式Buck恒流源电路部分采用常规设计。当接入本发明的电压跟随器模块后，整机效率能得到大大的提升。电本发明在负载LED灯正极进行电压取样，然后经过电阻R18、电阻R19和电阻R20分压进行比例缩小，经电阻R15后送入第二级比例缩放，即本发明中的由电阻R13、三极管Q3和电阻R16组成的缩放及隔离电路，使反馈更加稳定，本实施例中，三极管Q3将基极和集电极短接，接成二极管形式主要是垫高负极的电压，在比例缩放时，使负极始终会比正极大0.6V。隔离电路模块由三极管Q3的集电极输出后，经三极管Q4进行电流放大，当三极管Q4基极的电压升高时，三极管Q4的集电极的电流也增大，由于电阻R14和电阻R17的阻值比例关系，最后由三极管Q4的集电极输出，经过电容C10的滤波后输出控制信号，经电阻R10、电阻R11和电阻R12分压后，同时与电阻R7上的电流进行叠加后，与三端稳压器U2的基准脚电压进行比较后输出控制信息控制初级的PWM驱动模块，调整前级供给Buck电路的电压，从而缩小Buck电路上的输入与输出的电压比，达到节能的较果。

本发明电路结构简单，应用非常巧妙，可以通过本发明利用电压控制环路来控制PWM的占空比，实现第一级的输出根据负载的需求进行自动跟随。当输出电压要求高时，前级输出为高，当输出电压要求低时，前级输出为低。因为 Buck 恒流电路会因开关电路的占空比关系而对整机效率的降低，所以发明中利用前级输出的电压来适应Buck恒流电路的需求，使 Buck电路的占空比始终保持在40%——50%之间，保证Buck 电路的最高效率，按正常情况Buck电路的效率能保持在95%以上。