專利名稱：高效率的恒流源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效率的恒流源。
背景技術(shù)：
恒流源是在很多場(chǎng)合都有應(yīng)用，其特點(diǎn)是通過它的電流為恒定值，不隨負(fù)載電阻大小的變化而變化，但做為有源電路，要正常工作必須有一定的供電電壓。通常給恒流源的供電電壓都要求在最大負(fù)載電阻下或最小輸入電源電壓能正常工作，相應(yīng)當(dāng)恒流源負(fù)載電阻相對(duì)小或輸入電壓較大時(shí)在恒流源電路上的壓降增大，引起恒流源的功耗增大，尤其是當(dāng)恒流源電流較大時(shí)，如果它的負(fù)載小，則會(huì)因其功耗大而帶來低效率和散熱的問題，如專利號(hào)為89101207.9的專利中所述的恒流源，當(dāng)其負(fù)載的電阻小時(shí)調(diào)整管上的壓降將增大，效率降低。為解決效率問題而采用斬波方式工作的恒流源雖然解決了效率問題，但其電流因斬波方式而帶有不可避免的電流脈動(dòng)，恒流效果不佳，不能滿足高性能的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種兼顧高效率的高效率恒流源，避免工作中出現(xiàn)電流脈動(dòng)，能滿足高性能要求。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是利用可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源為恒流源電路及負(fù)載電路提供電源，利用恒流源電路本身的電壓壓降做為開關(guān)電源輸出的控制信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)恒流源電路兩端電壓保持在恒流源電路所允許的最低范圍，不隨負(fù)載的變化而改變，實(shí)現(xiàn)高效率與高性能。
根據(jù)上述構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種高效率的恒流源，包括一個(gè)恒流源電路和與其相連得負(fù)載電路，其特征在于由可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源的輸出為恒流源電路及負(fù)載電路提供電源，即所述的恒流源電路與負(fù)載電路串聯(lián)，而共同組成所述的可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源電路的負(fù)載，其中負(fù)載電路的一端接可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源的輸出端，負(fù)載電路的另一端接恒流源電路的輸出端，恒流源電路的另一端接可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源的返回端，即地線端；還有一個(gè)反饋網(wǎng)絡(luò)與恒流源電路并聯(lián)，即其兩端分別與恒流源電路的輸入輸出并聯(lián)；采用反饋網(wǎng)絡(luò)輸出與恒流源電路兩端電壓成正比的反饋信號(hào)做為可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源的電壓控制信號(hào)，接到可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源的調(diào)整端，當(dāng)可調(diào)整開關(guān)電源工作時(shí)，它的輸出電壓由反饋調(diào)整端電壓控制，其自動(dòng)調(diào)整反饋過程使調(diào)整端電壓保持不變，從而實(shí)現(xiàn)恒流源電路兩端電壓保持在恒流源電路所允許的最低范圍，實(shí)現(xiàn)高效率。
上述的可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源可采用降壓式工作方式，其一種實(shí)現(xiàn)的電路結(jié)構(gòu)是一個(gè)型號(hào)為MC33063的開關(guān)電源芯片，其1腳接8腳；4腳經(jīng)一個(gè)電容接外部供電的地線；6腳同時(shí)并接電源20V陽極輸入端及經(jīng)一個(gè)電阻接7腳，20V陽極輸入端還并接一個(gè)電容后接地線；2腳同時(shí)接一個(gè)二極管的陰極及一個(gè)電感的一端，該二極管的陽極接地線并通過一個(gè)電容接所述電感的一端而構(gòu)成可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源的輸出端；而開關(guān)電源芯片的COMP腳外接構(gòu)成可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源的調(diào)整端。
上述的可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源也可采用升壓式工作方式，其一種實(shí)現(xiàn)的電路結(jié)構(gòu)是一個(gè)型號(hào)為MC33063的開關(guān)電源芯片，其1腳接一個(gè)二極管的陽極和一個(gè)電感的一端，該電感的另一端接6腳，該二極管的陰極接出為可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源的輸出端，并經(jīng)一個(gè)電容接2腳并接地；3腳經(jīng)一個(gè)電容和4腳一起接地，6腳并接一個(gè)電阻和5V電源，該電阻的7腳并經(jīng)另一個(gè)電阻接8腳；5V電路還經(jīng)一個(gè)電容外接構(gòu)成可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源的返回端，即地線端；開關(guān)電源芯片的5腳外接構(gòu)成可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源的調(diào)整端。
上述的恒流源電路的電路一種實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)是一個(gè)型號(hào)為L(zhǎng)M337的集成穩(wěn)壓電路芯片，其1腳接負(fù)載電路，同時(shí)經(jīng)一個(gè)電阻接2腳、經(jīng)一個(gè)電容接3腳，3腳并接可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源的返回端，即地線端；而2腳并接反饋網(wǎng)絡(luò)。
上述的反饋網(wǎng)絡(luò)的電路結(jié)構(gòu)是兩個(gè)串聯(lián)的電阻，其一端連接恒流源電路中集成穩(wěn)壓電路芯片的2腳。另一端連接該芯片的3腳，而該兩電阻的串聯(lián)連線連接可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源的調(diào)整端。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯而易見的突出特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)利用通常的高性能恒流源電路提供所需要的電流，實(shí)現(xiàn)高性能，利用可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源為恒流源電路提供電源，保證恒流源電路工作的電壓保持在允許的最低值，實(shí)現(xiàn)高效率。本發(fā)明可應(yīng)用于任何采用恒流源電路的場(chǎng)合。
本發(fā)明的工作原理如下1.當(dāng)可調(diào)整開關(guān)電源(1)工作時(shí)，它的輸出電壓(VCC)由反饋調(diào)整端(ADJ)電壓控制，其自動(dòng)調(diào)整反饋過程使調(diào)整端(ADJ)電壓保持不變；2.設(shè)反饋網(wǎng)絡(luò)(2)的傳輸系數(shù)為K，則(ADJ)端電壓大小與恒流源電路兩端電壓(FB)關(guān)系如下ADJ＝FB×K3.當(dāng)恒流源電路的負(fù)載(4)發(fā)生改變時(shí)，相應(yīng)會(huì)導(dǎo)致(FB)電壓的改變，從而使(ADJ)的電壓發(fā)生變化，可調(diào)整開關(guān)電源(1)根據(jù)(ADJ)的變化調(diào)整輸出電壓，使其輸出電壓(VCC)發(fā)生變化，重新使FB電壓回到原來大小。
4.反饋網(wǎng)絡(luò)傳遞系數(shù)K的確定方法恒流源電路保持正常工作的兩端最小電壓為FB，開關(guān)電源正常工作時(shí)調(diào)整端電壓為ADJ，則有ADJ＝FB×K，即得K＝ADJ/FB本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯而易見的突出特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)利用通常的高性能恒流源電路提供所需要的電流，實(shí)現(xiàn)高性能，利用可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源為恒流源電路提供電源，保證恒流源電路工作的電壓保持在允許的最低值，實(shí)現(xiàn)高效率。本發(fā)明可應(yīng)用于任何采用恒流源電路的場(chǎng)合。


圖1是本發(fā)明的原理框圖。
圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖；圖3是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的電路原理具體實(shí)施例方式實(shí)施例一參見圖1和圖2，本高效恒流源中采用降壓式可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源工作方式。下面詳述其電路結(jié)構(gòu)和工作原理圖2中，系統(tǒng)的供電電壓為20伏，兩個(gè)供電端分別為20v及地線，結(jié)構(gòu)組成如下開關(guān)電源芯片MC33063為圖2中的U1，圖2中的U2為集成穩(wěn)壓電路LM337。U1的1腳接8腳，U1的4腳接外部供電的地線；U1的6腳同時(shí)并接電源20V陽極輸入端及電阻R2的一端，R2的另一端接到U1的7腳；U1的3腳接電容C1的一端，C1的另一端接地線；U1的2腳同時(shí)接D1的陰極及電感L1一端，D1的陽極接地線，L1的另一端同時(shí)并接C2的正極端及R1的一端，R1的另一端接到U2的1腳，C2的負(fù)極端接地線；R5的一端接LM337的1腳，另一端接U2的2腳；C4的一端接U2的1腳，另一端接地線；R3一端接U2的2腳，另一端同時(shí)并接U1的5腳及R4的一端，R4的另一端接地線；U2的3腳接地線。
所有以R為標(biāo)識(shí)的元件為電阻，單位為歐姆，以C為標(biāo)識(shí)的為電容，L1為儲(chǔ)能電感，D1為高速整流二極管，在這里起續(xù)流作用；U1為可調(diào)整升壓/降壓型直流輸出開關(guān)電源芯片MC33063，在這里使用降壓工作方式(當(dāng)輸入電壓低，恒流源負(fù)載電阻高時(shí)，可應(yīng)用MC33063的升壓工作模式給恒流源電路供電，如圖3所示)；R2為限流電阻，作用是保護(hù)MC33063，U2為常用的三端負(fù)可調(diào)整穩(wěn)壓電源LM337，在這里用作恒流源，需要的恒流電流大小等于它的調(diào)整端電壓與輸出端電壓的差值(固定為1.25伏)除以電阻R5；C1控制開關(guān)電源MC33063工作頻率，這里使MC33063工作頻率在100KHz；C2、C3為濾波電容，C4為去耦電容，它使LM337工作穩(wěn)定。U2正常工作時(shí)要求輸入輸出壓差至少為3伏，為保證在開關(guān)電源輸出有一定波動(dòng)情況下正常工作，取壓差為3.5伏。恒流源電路的電流由電阻R5決定，大小為1.25V/R5，這里取R5為125歐姆，則電流I為100mA，R1為恒流源的負(fù)載。
當(dāng)MC33063正常工作時(shí)調(diào)整端電壓保持在1.25伏，因此取反饋系數(shù)K＝1.25/3.5，這里取反饋電阻R4＝18K，R3＝10K，得到反饋端電壓ADJ＝K×3.5＝R3/(R3+R4)×3.5＝1.25(伏)，則當(dāng)恒流源電路LM337正常工作時(shí)，其輸入輸出壓差為3.5伏。在這里R3、R4的取值應(yīng)使通過R3、R4的電流小于恒流源電路工作電流的1/10，減少對(duì)恒流源電流的影響。通過R3、R4的電流等于FB/(R3+R4)。FB為L(zhǎng)M337輸入輸出壓差。
電路中系統(tǒng)供電電壓為20伏，由于可調(diào)整開關(guān)電源MC33063的作用，當(dāng)恒流源負(fù)載R1取0至最大150歐姆負(fù)載時(shí)，LM337的輸入輸出壓差保持在3.5伏，從而實(shí)現(xiàn)電路始終保持在高性能與高效率的工作狀態(tài)下。
此電路中R1也可使用具有電抗性的的負(fù)載如電感型負(fù)載。
實(shí)施例二參見圖1和圖3，本高效恒流源中采用升壓式可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源工作方式。下面詳述其電路結(jié)構(gòu)和工作原理圖3中系統(tǒng)供電電壓為5伏，當(dāng)負(fù)載電阻為100歐姆，如要求恒流電流I為100毫安，則要求恒流源供電電壓大于14伏，需采用MC33063的升壓工作方式，其原理與圖2所述相同，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如下系統(tǒng)的供電電壓為5伏，兩個(gè)供電端分別為5v端及地線端。開關(guān)電源芯片MC33063為圖3中的U1，圖3中的U2為集成穩(wěn)壓電路LM337。U1的1腳接D1的陽極及L1的一端，L1的另一端接U1的6腳，D1的陰極接R1的一端及C2的陽極，R1的另一端接U2的1腳，C2的陰極接地線；U1的2腳及4腳接外部供電的地線；C1的一端接U1的3腳，C1的另一端接地線；R6的一端接U1的8腳，另一端接U1的7腳；R2的一端接U1的6腳，另一端接U1的7腳；C3的陽極接5V供電端，C3的陰極接地線；R4的一端接U1的5腳，另一端接地線；R3的一端接U1的5腳，另一端接U2的2腳；R5的一端接U2的2腳，另一端接U2的1腳；C4的一端接U2的1腳，另一端接地線；U2的3腳接地線。
上述兩實(shí)施例電路中除已經(jīng)說明的以外對(duì)所有元件沒有特殊要求。實(shí)施例中恒流源電路及可調(diào)直流輸出開關(guān)電源電路可采用其它類似產(chǎn)品。
MC33063為on semiconductor公司產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種高效率的恒流源，包括一個(gè)恒流源電路(3)和與其相連的負(fù)載電路(4)，其特征在于由可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源(1)的輸出為恒流源電路(3)及負(fù)載電路(4)提供電源，即所述的恒流源電路(3)與負(fù)載電路(4)串聯(lián)，而共同組成所述的可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源電路(1)的負(fù)載，其中負(fù)載電路(4)的一端接可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源(1)的輸出端，負(fù)載電路(4)的另一端接恒流源電路(3)的輸出端，恒流源電路(3)的另一端接可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源(1)的返回端，即地線端；還有一個(gè)反饋網(wǎng)絡(luò)(2)與恒流源電路(3)并聯(lián)，即其兩端分別與恒流源電路(3)的輸入輸出并聯(lián)；采用反饋網(wǎng)絡(luò)(2)輸出與恒流源電路(3)兩端電壓成正比的反饋信號(hào)做為可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源(1)的電壓控制信號(hào)，接到可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源(1)的調(diào)整端，當(dāng)可調(diào)整開關(guān)電源(1)工作時(shí)，它的輸出電壓由反饋調(diào)整端電壓控制，其自動(dòng)調(diào)整反饋過程使調(diào)整端電壓保持不變，從而實(shí)現(xiàn)恒流源電路(3)兩端電壓保持在恒流源電路所允許的最低范圍，實(shí)現(xiàn)高效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率的恒流源，其特征在于，可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源(1)可采用降壓式工作方式，其電路結(jié)構(gòu)是一個(gè)型號(hào)為MC33063的開關(guān)電源芯片(U1)，其1腳接8腳；4腳經(jīng)一個(gè)電容(C1)接外部供電的地線；6腳同時(shí)并接電源20V陽極輸入端及經(jīng)一個(gè)電阻(R2)接7腳，20V陽極輸入端還并接一個(gè)電容(C3)后接地線；2腳同時(shí)接一個(gè)二極管(D1)的陰極及一個(gè)電感(L1)的一端，該二極管(D1)的陽極接地線并通過一個(gè)電容(C2)接所述電感(L1)的一端而構(gòu)成可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源(1)的輸出端；而開關(guān)電源芯片(U1)的COMP腳外接構(gòu)成可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源(1)的調(diào)整端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率的恒流源，其特征在于，可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源(1)還可采用升壓式工作方式，其電路結(jié)構(gòu)是一個(gè)型號(hào)為MC33063的開關(guān)電源芯片(U1)，其1腳接一個(gè)二極管(D1)的陽極和一個(gè)電感(L1)的一端，該電感(L1)的另一端接6腳，該二極管(D1)的陰極接出為可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源(1)的輸出端，并經(jīng)一個(gè)電容(C2)接2腳并接地；3腳經(jīng)一個(gè)電容(C1)和4腳一起接地，6腳并接一個(gè)電阻(R2)和5V電源，該電阻(R2)的7腳并經(jīng)另一個(gè)電阻(R6)接8腳；5V電路還經(jīng)一個(gè)電容(C3)外接構(gòu)成可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源(1)的返回端，即地線端；開關(guān)電源芯片(U1)的5腳外接構(gòu)成可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源(1)的調(diào)整端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率的恒流源，其特征在于，恒流源電路(3)的電路結(jié)構(gòu)是一個(gè)型號(hào)為L(zhǎng)M337的集成穩(wěn)壓電路芯片(U2)，其1腳接負(fù)載電路(4，即R1)，同時(shí)經(jīng)一個(gè)電阻(R5)接2腳、經(jīng)一個(gè)電容(C4)接3腳，3腳并接可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源(1)的返回端，即地線端；而2腳并接反饋網(wǎng)絡(luò)(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效率的恒流源，其特征在于，反饋網(wǎng)絡(luò)(2)的電路結(jié)構(gòu)是兩個(gè)串聯(lián)的電阻(R3、R4)，其一端連接恒流源電路(3)中集成穩(wěn)壓電路芯片(U2)的2腳。另一端連接該芯片(U2)的3腳，而該兩電阻(R3、R4)的串聯(lián)連線連接可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源(1)的調(diào)整端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效率恒流源電路，它利用可調(diào)整直流輸出開關(guān)電源為恒流源電路及負(fù)載電路提供電源，利用恒流源電路本身的電壓壓降做為開關(guān)電源輸出電壓的控制信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)恒流源電路兩端電壓保持在恒流源電路所允許的最低范圍，不隨負(fù)載的變化而改變，實(shí)現(xiàn)高效率與高性能。本發(fā)明適用于任何使用恒流源的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)G05F1/46GK1684015SQ20051002428
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2005年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月10日
發(fā)明者李斌, 曹金亮, 王佳承 申請(qǐng)人:上海大學(xué)