交通控制燈恆流源電路的製作方法
2023-05-01 04:29:41 2
專利名稱：交通控制燈恆流源電路的製作方法
技術領域：
本發明屬於電路設計領域，涉及一種交通控制燈恆流源電路設計。
背景技術：
恆流源是一種能向負載提供恆定電流的電路。它既可以為各种放大 電路提供偏流以穩定其靜態工作點，又可以作為其有源負載，以提高放大 倍數.並且在差動放大電路、脈衝產生電路中得到了廣泛應用。
目前恆流源按照恆流源電路主要組成器件的不同，可分為三類晶體 管恆流源、場效應管恆流源、集成運放恆流源。
電晶體恆流源以晶體三極體為主要組成器件，利用晶體三極體集電
極電壓變化對電流影響小，並在電路中採用電流負反饋來提高輸出電流 之恆定性。由於電晶體參數易受溫度變化影響，導致電流輸出不穩定。
場效應管恆流源以場效應電晶體作為主要組成器件，較之電晶體恆 流源，其等效內阻較小，但增大電流負反饋電阻，場效應管恆流源會取得 更好的效果。且無需輔助電源，是一個純兩端網絡，這種工作方式十分有 用，可以用來代替任意一個歐姆電阻。通常，將場效應和電晶體配合使用， 其恆流效果會更佳。
集成運放恆流源由於溫度對集成運放參數影響不如對電晶體或場效 應管參數影響之顯著，由集成運放構成的恆流源具有穩定性更好，恆流性 能更高之優點。尤其在負載一端需接地，要求大電流的場合，獲得了廣泛 應用。
發明內容
本發明的目的是針對交通控制燈LED負載特性變化，設計了一種基 於集成運放的恆流源電路，提供交通控制燈穩定電流，以保證交通控制 燈亮度保持恆定。
本發明包括電源電路、穩壓源電路、V/I變換電路和輸出驅動電路。 電源電路包括插頭JP2、保護電容C1、變壓器TR、第一整流二極體 Dl、第二整流二極體D2、第三整流二極體D3、第四整流二極體D4、第一 濾波極性電容E1、第二濾波極性電容E2、濾波電容C2。保護電容C1的一端分別與插頭的一端和變壓器TR —次繞組的一端連接，保護電容CI的另一端分別與插頭的另一端、變壓器TR—次繞組的另一端連接；第四
整流二極體D4陽極分別與變壓器TR 二次繞組的一端、第一整流二極體Dl的陰極連接，第二整流二極體D2的陰極分別與變壓器TR 二次繞組的另一端、第三整流二極體D3的陽極連接，第一濾波電容El的負極分別與第一整流二極體Dl的陽極、第二整流二極體D2的陽極、第二濾波極性電容E2負極連接，第一濾波電容El的正極分別與第三整流二極體D3陰極、第四整流二極體D4陰極、第二濾波極性電容E2正極連接；濾波電容C2的一端與第二濾波極性電容E2負極連接，並接地；濾波電容C2的另一端與第二濾波極性電容E2正極連接，作為電源電路+24V電壓輸出。穩壓源電路包括穩壓電阻R1、穩壓二極體DZ、穩壓極性電容E3、穩壓電容C3。
穩壓電阻Rl —端與電源電路中濾波電容C2的另一端連接，穩壓電阻Rl的另一端分別與穩壓二極體DZ的陰極、穩壓極性電容E3的正極、穩壓電容C3的一端連接，作為電壓輸出；穩壓二極體DZ的陽極、穩壓極性電容E3的負極、穩壓電容C3的另一端接地。
V/I變換電路包括集成運放Q1、三極體P1、限幅二極體D5、第一分壓電阻R2、第二分壓電阻R3、第三分壓電阻R4、第四分壓電阻R5、第一保護電阻R6、第二保護電阻R7、反饋電阻R8、第一濾波電容C4、第二濾波電容C5、第三濾波電容C6、第四濾波電容C7。
第一分壓電阻R2的一端接地，另一端分別與第三分壓電阻R4的一端、集成運放Ql的反相端連接；第二分壓電阻R3的一端與穩壓源電路的穩壓極性電容E3的正極連接，另一端分別與第四分壓電阻R5的一端、集成運放Q1的同相端連接；集成運放Q1的輸出端與三極體P1的基極連接，三極體P1的集電極、第一保護電阻R6的一端、第二保護電阻R7的一端與電源電路中濾波電容C2的另一端連接，第三分壓電阻R4的另一端、第一保護電阻R6的另一端、第二保護電阻R7的另一端、反饋電阻R8的一端與三極體Pl的發射極連接；反饋電阻R8的另一端、第四分壓電阻R5的另一端分別限幅二極體D5的陽極連接，限幅二極體D5的陰極為電流輸出端；第一濾波電容C4、第二濾波電容C5、第三濾波電容C6、第四濾波電容C7並聯後一端與電源連接，另一端接地。輸出驅動電路包括第一跳線器J1、第二跳線器J2、第三跳線器J3、
第四跳線器J4、電流輸出接口JP1。
第一跳線器J1、第二跳線器J2、第三跳線器J3、第四跳線器J4的一端與各自相關的V/I變換電路中限壓二極體的陰極連接；第一跳線器Jl、第二跳線器J2、第三跳線器J3、第四跳線器J4的另一端與電流輸出接口 JP1的一端連接，電流輸出接口 JP1的另一端接地。
本發明充分考慮了 LED負載的特性、工作電壓範圍以及工作安全性，其中穩壓源電路採用5%精度穩壓管產生，輸出電壓保證在11. 4-12. 6V之間，V/I變換電路具有良好的恆流性能和較強的驅動能力，而且輸出端通過負載接地，其電流穩定度、溫度漂移和可靠性等技術指標，均有較大提高，集成運算放大器Q1 (LM258)提高了恆流源電路的輸入阻抗，系統輸出電流值為I =VREPR3/R4R8與負載無關，從而實現恆流源輸出。恆流源驅動電流可通過反饋電阻值加以調整，電源功率可達20W，最大驅動LED數目可達270個，最多提供四路恆流源驅動電路，可通過跳線器進行選擇以滿足不同的需要。
圖l為本發明的電路框圖2為電源電路圖3為穩壓源電路圖4為V/1變換電路圖5為恆流源選擇輸出電路圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述。
如圖1所示，交通控制燈恆流源電路包括電源電路1、穩壓源電路2、V/I變換電路3和輸出驅動電路4。
如圖2所示，電源電路1包括插頭JP2、保護電容C1、變壓器TR、第一整流二極體D1、第二整流二極體D2、第三整流二極體D3、第四整流二極體D4、第一濾波極性電容E1、第二濾波極性電容E2、濾波電容C2。保護電容Cl的一端分別與插頭的一端和變壓器TR—次繞組的一端連接，保護電容C1的另一端分別與插頭的另一端、變壓器TR—次繞組的另一端連接；第四整流二極體D4陽極分別與變壓器TR二次繞組的一端、第一整流二極體Dl的陰極連接，第二整流二極體D2的陰極分別與變壓器TR 二次繞組的另一端、第三整流二極體D3的陽極連接，第一濾波電容El的負極分別與第一整流二極體Dl的陽極、第二整流二極體D2的陽極、第二濾波極性電容E2負極連接，第一濾波電容El的正極分別與第三整流二極體D3陰極、第四整流二極體D4陰極、第二濾波極性電容E2正極連接；濾波電容C2的一端與第二濾波極性電容E2負極連接，並接地；濾波電容C2的另一端與第二濾波極性電容E2正極連接，作為電源電路+24V電壓輸出。
本電路的保護電容C1提供限幅保護的作用，第一整流二極體D1、第二整流二極體D2、第三整流二極體D3、第四整流二極體D4形成了全橋整流電路，將交流電變成直流。第一濾波極性電容El、第二濾波極性電容E2、濾波電容C2，濾除有害的高頻成分。
如圖3所示，穩壓源電路2包括穩壓電阻R1、穩壓二極體DZ、穩壓極性電容E3、穩壓電容C3。
穩壓電阻Rl —端與電源電路中濾波電容C2的另一端連接，穩壓電阻Rl的另一端分別與穩壓二極體DZ的陰極、穩壓極性電容E3的正極、穩壓電容C3的一端連接，作為電壓輸出；穩壓二極體DZ的陽極、穩壓極性電容E3的負極、穩壓電容C3的另一端接地。
穩壓電阻R1、穩壓二極體DZ、穩壓極性電容E3、穩壓電容C3形成了一個穩壓電路，使電壓維持在11. 4-12. 6V。
如圖4所示，V/I變換電路3包括集成運放Q1、三極體P1、限幅二極體D5、第一分壓電阻R2、第二分壓電阻R3、第三分壓電阻R4、第四分壓電阻R5、第一保護電阻R6、第二保護電阻R7、反饋電阻R8、第一濾波電容C4、第二濾波電容C5、第三濾波電容C6、第四濾波電容C7。
第一分壓電阻R2的一端接地，另一端分別與第三分壓電阻R4的一端、集成運放Ql的反相端連接；第二分壓電阻R3的一端與穩壓源電路的穩壓極性電容E3的正極連接，另一端分別與第四分壓電阻R5的一端、集成運放Q1的同相端連接；集成運放Q1的輸出端與三極體P1的基極連接，三極體P1的集電極、第一保護電阻R6的一端、第二保護電阻R7的一端與電源電路中濾波電容C2的另一端連接，第三分壓電阻R4的另一端、第一保護電阻R6的另一端、第二保護電阻R7的另一端、反饋電阻
7R8的一端與三極體Pl的發射極連接；反饋電阻R8的另一端、第四分壓
電阻R5的另一端分別限幅二極體D5的陽極連接，限幅二極體D5的陰極 為電流輸出端;第一濾波電容C4、第二濾波電容C5、第三濾波電容C6、 第四濾波電容C7並聯後一端與電源連接，另一端接地。
V/I變換電路中各個濾波電容、二極體主要是為了吸收來自外部供電 電源的諧波、脈衝和其他幹擾信號，減少這些幹擾信號對產品的影響， 提高產品的可靠性和環境適應性。R2、 R3、 R4、 R5構成同相負反饋系統， 起到分壓的作用，R6、 R7構成三極體的保護電阻，防止三極體擊穿。
如圖5所示，輸出驅動電路4包括第一跳線器J1、第二跳線器J2、 第三跳線器J3、第四跳線器J4、電流輸出接口JP1。
第一跳線器J1、第二跳線器J2、第三跳線器J3、第四跳線器J4的 一端與各自相關的V/I變換電路中限壓二極體的陰極連接；第一跳線器 Jl、第二跳線器J2、第三跳線器J3、第四跳線器J4的另一端與電流輸 出接口 JP1的一端連接，電流輸出接口 JP1的另一端接地。
該輸出驅動電路能同時提供四路恆流源驅動電路，通過跳線器Jl， J2， J3， J4進行選擇以滿足不同的需要。
權利要求
1、交通控制燈恆流源電路，包括電源電路、穩壓源電路、V/I變換電路和輸出驅動電路，其特徵在於所述的電源電路包括插頭JP2、保護電容C1、變壓器TR、第一整流二極體D1、第二整流二極體D2、第三整流二極體D3、第四整流二極體D4、第一濾波極性電容E1、第二濾波極性電容E2、濾波電容C2；保護電容C1的一端分別與插頭的一端和變壓器TR一次繞組的一端連接，保護電容C1的另一端分別與插頭的另一端、變壓器TR一次繞組的另一端連接；第四整流二極體D4陽極分別與變壓器TR二次繞組的一端、第一整流二極體D1的陰極連接，第二整流二極體D2的陰極分別與變壓器TR二次繞組的另一端、第三整流二極體D3的陽極連接，第一濾波電容E1的負極分別與第一整流二極體D1的陽極、第二整流二極體D2的陽極、第二濾波極性電容E2負極連接，第一濾波電容E1的正極分別與第三整流二極體D3陰極、第四整流二極體D4陰極、第二濾波極性電容E2正極連接；濾波電容C2的一端與第二濾波極性電容E2負極連接，並接地；濾波電容C2的另一端與第二濾波極性電容E2正極連接，作為電源電路+24V電壓輸出；所述的穩壓源電路包括穩壓電阻R1、穩壓二極體DZ、穩壓極性電容E3、穩壓電容C3；穩壓電阻R1一端與電源電路中濾波電容C2的另一端連接，穩壓電阻R1的另一端分別與穩壓二極體DZ的陰極、穩壓極性電容E3的正極、穩壓電容C3的一端連接，作為電壓輸出；穩壓二極體DZ的陽極、穩壓極性電容E3的負極、穩壓電容C3的另一端接地；所述的V/I變換電路包括集成運放Q1、三極體P1、限幅二極體D5、第一分壓電阻R2、第二分壓電阻R3、第三分壓電阻R4、第四分壓電阻R5、第一保護電阻R6、第二保護電阻R7、反饋電阻R8、第一濾波電容C4、第二濾波電容C5、第三濾波電容C6、第四濾波電容C7；第一分壓電阻R2的一端接地，另一端分別與第三分壓電阻R4的一端、集成運放Q1的反相端連接；第二分壓電阻R3的一端與穩壓源電路的穩壓極性電容E3的正極連接，另一端分別與第四分壓電阻R5的一端、集成運放Q1的同相端連接；集成運放Q1的輸出端與三極體P1的基極連接，三極體P1的集電極、第一保護電阻R6的一端、第二保護電阻R7的一端與電源電路中濾波電容C2的另一端連接，第三分壓電阻R4的另一端、第一保護電阻R6的另一端、第二保護電阻R7的另一端、反饋電阻R8的一端與三極體P1的發射極連接；反饋電阻R8的另一端、第四分壓電阻R5的另一端分別限幅二極體D5的陽極連接，限幅二極體D5的陰極為電流輸出端；第一濾波電容C4、第二濾波電容C5、第三濾波電容C6、第四濾波電容C7並聯後一端與電源連接，另一端接地；所述的輸出驅動電路包括第一跳線器J1、第二跳線器J2、第三跳線器J3、第四跳線器J4、電流輸出接口JP1；第一跳線器J1、第二跳線器J2、第三跳線器J3、第四跳線器J4的一端與各自相關的V/I變換電路中限壓二極體的陰極連接；第一跳線器J1、第二跳線器J2、第三跳線器J3、第四跳線器J4的另一端與電流輸出接口JP1的一端連接，電流輸出接口JP1的另一端接地。
全文摘要
本發明涉及交通控制燈恆流源電路。本發明包括電源電路、穩壓源電路、V/I變換電路和輸出驅動電路。其中電源電路為穩壓源電路、V/I變換電路和輸出驅動電路提供了必要的電壓，從穩壓源輸出的電壓保證在11.4-12.6V之間，然後利用運算放大器電路進行電壓、電流變換並進行驅動輸出，提供交通控制燈穩定電流，以保證交通控制燈亮度保持恆定。本發明充分考慮了LED負載的特性、工作電壓範圍以及工作安全性，其電流穩定度、溫度漂移和可靠性等技術指標均有較大提高，實現恆流源輸出。
文檔編號H05B37/00GK101511138SQ200910097140
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月23日 優先權日2009年3月23日
發明者亮 俞, 孔亞廣, 李公卿 申請人:杭州電子科技大學