一種具有分段溫度補償的線性恆流電源的製作方法

2023-09-20 15:06:40

本發明屬於電子電路技術領域，涉及一種具有分段溫度補償的線性恆流電源。

背景技術：

線性恆流電源由於其結構簡單，成本低，紋波小等優點得到廣泛的應用，特別是在LED驅動方面；然而線性電源的調整管工作在放大狀態，因而發熱量大，效率低，因此發熱問題嚴重。對於傳統帶過溫關斷模塊的驅動，當輸入電壓過大，晶片上功率過大，帶來LED燈珠壽命和可靠性下降的問題。 因此，對於恆流線性驅動而言，具有溫度補償的電路可以很好地調節晶片內部功率管的功耗，具有很好的電壓和溫度自適應能力。

技術實現要素：

本發明的目的，就是針對上述問題，提出一種具有分段溫度補償功能的線性恆流電源，進行的分段溫度補償的設計，以克服現有技術的不足。

本發明的技術方案：一種具有分段溫度補償的線性恆流電源，包括串聯LED燈組，恆流模塊和溫度補償模塊，其中串聯LED燈組的正極接輸入電源，負極接恆流模塊；恆流模塊用於使流過串聯LED燈組模塊的電流恆定；溫度補償模塊產生隨溫度變化的參考電壓Vref作為恆流模塊的輸入電壓，以實現溫度對系統功耗的兩級負反饋，使輸出電流隨溫度升高而加速下降，使系統溫度可控並維持平衡。

前述的一種具有分段溫度補償的線性恆流電源中，所述恆流模塊用於控制LED燈組輸出恆定的電流，該電流由參考電壓Vref與電阻Rs的比值決定，它由誤差放大器EA、驅動管NM1、電阻Rs構成；其中，誤差放大器EA的同向輸入端接參考電位Vref，反相輸入端接驅動管NM1的源極，輸出端接驅動管的柵級，驅動管NM1的源極通過電阻Rs接到地GND，漏極接串聯LED燈組模塊的輸出端。

前述的一種具有分段溫度補償的線性恆流電源中，所述恆流模塊的驅動管NM1為LDMOS、VDMOS和IGBT中的一種。

前述的一種具有分段溫度補償的線性恆流電源中，所述溫度補償模塊用於產生一個隨溫度上升而分段加速下降的參考電壓，它包括電阻R1-R8，NMOS管NM1-NM3，PMOS管PM1-PM4，雙極型電晶體NPN1，其中電阻R1、R2串聯分壓並連接至NPN1管的基極，提供偏置電壓，NPN1管集電極連接電流鏡模塊中的PM1管的漏端，發射極連接R3後接到地； PM2管的漏端連接R4以及NM3管柵極，R4另一端連接R5和NM1管的柵極，R5另一端連接到地；NM1管源端連接到地，漏端與PM3管的柵、漏相連、PM3、PM4管組成的電流鏡並連接NM2管柵極NM2源端接地，漏端連接到輸出參考電壓Vref； NM3同樣源端接地，漏端連接到輸出參考電壓Vref，漏端通過電阻R6連接到輸出參考電壓Vref；電阻R7，R8將VDD分壓，R7接VDD與Vref之間，R8接Vref與GND之間。

本發明的有益效果為：系統溫度升高時，溫度補償模塊輸出隨溫度升高而分段下降的參考電壓Vref，經過恆流模塊的恆流作用後，輸出隨溫度升高而分段下降的電流。減小了系統功耗，使系統溫度維持平衡，擴大了系統對工作環境溫度、輸入電壓等的適應範圍。

附圖說明

圖1所示是本發明的具有溫度補償功能的線性恆流電源的原理圖；

圖2所示為溫度補償模塊電路圖；

圖3所示為本發明輸出電流隨溫度的變化關係。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細的描述：

實施例：一種具有分段溫度補償的線性恆流電源，如附圖所示，包括串聯LED燈組，恆流模塊和溫度補償模塊，其中串聯LED燈組的正極接輸入電源，負極接恆流模塊；恆流模塊用於使流過串聯LED燈組模塊的電流恆定；溫度補償模塊產生隨溫度變化的參考電壓Vref作為恆流模塊的輸入電壓，以實現溫度對系統功耗的兩級負反饋，使輸出電流隨溫度升高而加速下降，使系統溫度可控並維持平衡。

其中該恆流模塊用於控制LED燈組輸出恆定的電流，該電流由參考電壓Vref與電阻Rs的比值決定，它由誤差放大器EA、驅動管NM1、電阻Rs構成；其中，誤差放大器EA的同向輸入端接參考電位Vref，反相輸入端接驅動管NM1的源極，輸出端接驅動管的柵級，驅動管NM1的源極通過電阻Rs接到地GND，漏極接串聯LED燈組模塊的輸出端，該恆流模塊的驅動管NM1為LDMOS、VDMOS和IGBT中的一種，該溫度補償模塊用於產生一個隨溫度上升而分段加速下降的參考電壓，它包括電阻R1-R8，NMOS管NM1-NM3，PMOS管PM1-PM4，雙極型電晶體NPN1，其中電阻R1、R2串聯分壓並連接至NPN1管的基極，提供偏置電壓，NPN1管集電極連接電流鏡模塊中的PM1管的漏端，發射極連接R3後接到地； PM2管的漏端連接R4以及NM3管柵極，R4另一端連接R5和NM1管的柵極，R5另一端連接到地；NM1管源端連接到地，漏端與PM3管的柵、漏相連、PM3、PM4管組成的電流鏡並連接NM2管柵極NM2源端接地，漏端連接到輸出參考電壓Vref； NM3同樣源端接地，漏端連接到輸出參考電壓Vref，漏端通過電阻R6連接到輸出參考電壓Vref；電阻R7，R8將VDD分壓，R7接VDD與Vref之間，R8接Vref與GND之間。

具體工作時

溫度補償模塊輸出參考電壓Vref，該電壓通過恆流模塊控制輸出電流。當系統溫度較低時，溫度補償模塊僅通過R7和R8對電源電壓產生偏置，此時NM2和NM3處於關斷狀態。R1和R2分壓產生一個恆定電壓偏置Vbe。當溫度升高時，NPN管的基極-發射極開啟電壓VF逐漸降低，使得NPN逐漸開啟，電流I1逐漸增大。電阻R3可降低電流I1隨溫度的變化率。I1通過電流鏡鏡像流過R4和R5，因此使A，B兩點電壓升高。當A點電壓升高到一定程度的時候會將NM3導通，產生I3。此時Vref下端電阻是兩路電阻的並聯，總電阻下降，分壓減小，從而將Vref拉低。若溫度進一步升高，B點電壓升高，使I2增大，從而將C點電壓拉高，進而NM2導通，進一步將Vref拉低。NM3支路的電流先是增大，直到NM3的Vds降為零後，電流又隨Vref的減小而減小。而Vref隨溫度的變化趨勢如圖三所示。這一結構通過與後級電路配合達到調節輸出電流，減小功耗，抑制系統溫度進一步上升的目的。

上述方案的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和使用的發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對實施方案做出各種修改。因此，本發明不限於上述實方案，本領域技術人員根據本發明的方法，不脫離本發明範疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。