一種基于pwm控制的電壓輸出電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于PWM控制的電壓輸出電路，用于連接在PWM控制信號和負(fù)載之間，其特征在于，包括濾波單元、驅(qū)動單元及運(yùn)算放大器U1，所述濾波單元用以將PWM信號轉(zhuǎn)換成直流電壓后予以輸出至所述運(yùn)算放大器U1的反相輸入端，所述運(yùn)算放大器U1的正向輸入端通過電阻R3接地且該運(yùn)算放大器U1的輸出端通過電阻R4連接至所述驅(qū)動單元；以及通過連接于所述驅(qū)動單元和運(yùn)算放大器U1正向輸入端之間的電阻R6來構(gòu)成的反饋回路；本發(fā)明很好地解決了現(xiàn)有電壓輸出電路中在工作時輸出低阻抗而不工作時輸出高阻抗的問題。
【專利說明】—種基于PWM控制的電壓輸出電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及照明領(lǐng)域，主要通過電路來改善和優(yōu)化照明的性能和穩(wěn)定等，更具體地來將，特別是涉及一種基于PWM控制的電壓輸出電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種PWM(是英文Pulse Width Modulation的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制)技術(shù)，其中包括:相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機(jī)PWM、SPWM法、線電壓控制PWM等，而在鎳氫電池智能充電器中采用的脈寬PWM法，它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為PWM波形，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化。可以通過調(diào)整PWM的周期、PWM的占空比而達(dá)到控制充電電流的目的。
[0003]在照明領(lǐng)域，也常常利用PWM技術(shù)來控制電壓輸入，從而來達(dá)到有效控制照明燈具的效果。不過，目前的照明控制電路存在這樣的問題，即在照明控制不工作時，控制電路的輸出阻抗不高，一旦控制器失效，將影響照明燈具的亮度；另外，現(xiàn)有電壓輸出電路還存在由于輸出電流過高而燒壞電路的情況，從而損壞照明燈具或者影響整個照明網(wǎng)絡(luò)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于PWM控制的電壓輸出電路，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中電壓輸出電路工作時輸出低阻抗，而不工作時輸出阻抗不高的問題，同時還提供了輸出電流過高時的保護(hù)電路，用于解決現(xiàn)有電壓輸出電路中由于輸出電流過高而燒壞電路的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:
[0006]一種基于PWM控制的電壓輸出電路，用于連接在PWM控制信號和負(fù)載之間，其特征在于，包括濾波單元、驅(qū)動單元及運(yùn)算放大器Ul，所述濾波單元用以將PWM信號轉(zhuǎn)換成直流電壓后予以輸出至所述運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端，所述運(yùn)算放大器Ul的正向輸入端通過電阻R3接地且該運(yùn)算放大器Ul的輸出端通過電阻R4連接至所述驅(qū)動單元，該驅(qū)動單元用以將經(jīng)所述運(yùn)算放大器Ul運(yùn)放后得到的電壓信號進(jìn)行擴(kuò)流后予以輸出；以及通過連接于所述驅(qū)動單元和運(yùn)算放大器Ul正向輸入端之間的電阻R6來構(gòu)成的反饋回路。本技術(shù)方案的基本原理在于利用放大器的正相輸入端的輸入阻抗高于負(fù)向輸入端阻抗，和外置三極管輸出阻抗高于運(yùn)放輸出阻抗，同時切斷與電源的回路。
[0007]在以上技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述濾波單元包括電阻R1、電阻R2、電容Cl及電容C2，其中，所述電阻Rl和電阻R2依次串聯(lián)連接于所述運(yùn)算放大器Ul的反向輸入端；所述電容Cl的一端連接于所述電阻Rl和電阻R2之間，另一端接地；所述電容C2的一端連接于所述電阻R2和所述運(yùn)算放大器Ul的反向輸入端之間，另一端接地。
[0008]進(jìn)一步地，在以上技術(shù)方案中，所述驅(qū)動單元包括三極管Ql和電阻R5，所述三極管Ql的基極通過所述電阻R4連接于所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端，所述三極管Ql的發(fā)射極通過連接電阻R5后接地，所述三極管Ql的集電極連接所述電阻R6的一端，且由所述三極管Ql的發(fā)射極和集電極構(gòu)成電壓輸出端。
[0009]更進(jìn)一步地，在以上所述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選地，所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端和所述驅(qū)動單元之間還設(shè)有一過流保護(hù)單元，該過流保護(hù)單元一端連接所述電阻R4，另一端連接所述驅(qū)動單元。具體地，所述過流保護(hù)單元至少包括一三極管Q2，該三極管Q2的基極連接于所述三極管Ql的發(fā)射極和電阻R5之間，三極管Q2的集電極連接于電阻R4和三極管Ql的基極之間，三極管Q2的發(fā)射極接地。
[0010]通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中電壓輸出控制電路在工作時輸出低阻抗而不工作時輸出阻抗不高的問題，同時還通過增加輸出過流保護(hù)單元來進(jìn)一步保護(hù)了整個電路由于輸入電流過高而燒壞電路的問題，從而降低了燈具的故障率，也間接提供了照明燈具的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1a顯不為本發(fā)明一種基于PWM控制的電壓輸出電路在實(shí)施例一中的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖1b顯不為發(fā)明一種基于PWM控制的電壓輸出電路在實(shí)施例一中另一電路結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖2顯示為一種基于PWM控制的電壓輸出電路在實(shí)施例二中的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖3顯示為一種基于PWM控制的電壓輸出電路在實(shí)施例三中的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖4a顯示為一種基于PWM控制的電壓輸出電路在實(shí)施例四中的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖4b顯不為一種基于PWM控制的電壓輸出電路在實(shí)施例四中的另一電路結(jié)構(gòu)圖。
[0017]附圖標(biāo)號說明
[0018]10濾波單元
[0019]20驅(qū)動單元
[0020]30反饋回路
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0022]請參閱圖1至圖4，需要說明的是，以下實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0023]本發(fā)明的目的在于提供一種基于PWM控制的電壓輸出電路，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中電壓輸出電路工作時輸出低阻抗，而不工作時輸出阻抗不高的問題，同時還提供了輸出電流過高時的保護(hù)電路，由于解決現(xiàn)有電壓輸出電路中由于輸出電流過高而燒壞電路的問題，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明優(yōu)化了電路，使電壓輸出精度高、驅(qū)動能力強(qiáng)，且具有輸出過流保護(hù)、斷電輸出呈高阻態(tài)的特點(diǎn)，從而提高了路燈的整體質(zhì)量，有效地保障安全運(yùn)行。
[0024]下面將以具體實(shí)施例的方式來詳細(xì)地闡述本發(fā)明的技術(shù)方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能更好地實(shí)施本發(fā)明。
[0025]實(shí)施例一
[0026]見圖la，示出了一種基于PWM控制的電壓輸出電路的整體結(jié)構(gòu)圖，據(jù)圖可知，該電路包括濾波單元、驅(qū)動單元及運(yùn)算放大器U1，所述濾波單元用以將PWM信號轉(zhuǎn)換成直流電壓后予以輸出至所述運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端，所述運(yùn)算放大器Ul的正向輸入端通過電阻R3接地且該運(yùn)算放大器Ul的輸出端通過電阻R4連接至所述驅(qū)動單元，該驅(qū)動單元用以將經(jīng)所述運(yùn)算放大器Ul運(yùn)放后得到的電壓信號進(jìn)行擴(kuò)流后予以輸出，以驅(qū)動負(fù)載?’另外，該電路還包括通過連接于所述驅(qū)動單元和運(yùn)算放大器Ul正向輸入端之間的電阻R6來構(gòu)成的反饋回路。
[0027]在以上實(shí)施一的技術(shù)方案中，首先讓PWM信號通過濾波單元，該濾波單元用以將該P(yáng)WM信號轉(zhuǎn)換成直流電壓信號，然后再將該直流電壓信號接入所述運(yùn)算放大器Ul的反向輸入端，而所述運(yùn)算放大器Ul的正向輸入端則接地，即所述運(yùn)算放大器Ul對由該P(yáng)WM信號轉(zhuǎn)換得到的直流電壓信號進(jìn)行運(yùn)算放大，經(jīng)所述運(yùn)算放大器Ul放大后的直流電壓信號再經(jīng)過電阻R6后去驅(qū)動所述驅(qū)動單元，其中該驅(qū)動單元用以將所述直流電壓信號運(yùn)放后輸出的電壓信號進(jìn)行擴(kuò)流后輸出，以便驅(qū)動負(fù)載。
[0028]具體地，在以上實(shí)施例一的技術(shù)方案中所述濾波單元包括電阻R1、電阻R2、電容Cl及電容C2，其中，所述電阻Rl和電阻R2依次串聯(lián)連接于所述運(yùn)算放大器Ul的反向輸入端；所述電容Cl的一端連接 于所述電阻Rl和電阻R2之間，另一端接地；所述電容C2的一端連接于所述電阻R2和所述運(yùn)算放大器Ul的反向輸入端之間，另一端接地。
[0029]以上濾波單元也即是一個二級低通濾波單元，通過該二級低通濾波單元，將輸入的PWM信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號，其具體實(shí)現(xiàn)原理為:通過包括電阻Rl和電容Cl的第一級濾波，將PWM信號換為脈動直流信號，再經(jīng)過包括電阻R2和電容C2的第二級濾波，將該脈動直流信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號，也即將PWM信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號輸出。
[0030]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動單元包括三極管Ql和電阻R5，所述三極管Ql的基極通過所述電阻R4連接于所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端，所述三極管Ql的發(fā)射極通過連接電阻R5后接地，所述三極管Ql的集電極連接所述電阻R6的一端，且由所述三極管Ql的發(fā)射極和集電極構(gòu)成電壓輸出端。
[0031]以上的驅(qū)動單元的作用是用以將經(jīng)運(yùn)放后輸出的電壓信號進(jìn)行擴(kuò)流后予以輸出，其實(shí)現(xiàn)原理為:經(jīng)運(yùn)放后輸出的電壓信號經(jīng)電阻R4分壓后控制器三極管Ql，通過三極管Q2的放大來彌補(bǔ)經(jīng)運(yùn)放后輸出的電壓信號的電流驅(qū)動能力不足的問題。另外，見圖lb，在以上實(shí)施例一技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，再增加一電阻R7,該電阻R7的一端連接于電阻R4和驅(qū)動單兀(也即在三極管基極)之間，另一端接地，通過增加電阻R7來配合電阻R4用以對經(jīng)運(yùn)放后輸出的電壓信號進(jìn)行分壓，以此來滿足驅(qū)動單元中三極管對基極電壓的要求。
[0032]實(shí)施例二
[0033]為了進(jìn)一步優(yōu)化或豐富本發(fā)明，下面將對本發(fā)明作一些優(yōu)選設(shè)計，以使本發(fā)明能更好地應(yīng)用于本【技術(shù)領(lǐng)域】。見圖2，示出了本發(fā)明在實(shí)施例二中的結(jié)構(gòu)圖，具體地，本實(shí)施例二中的技術(shù)方案是在實(shí)施一中的技術(shù)方案上的進(jìn)一步優(yōu)化，故除了包括實(shí)施例一中的所有技術(shù)方案外，本實(shí)施二與實(shí)施一所不同的是:所述運(yùn)算放大器Ui的輸出端和所述驅(qū)動單元之間還設(shè)有一過流保護(hù)單元，該過流保護(hù)單元一端連接所述電阻R4，另一端連接所述驅(qū)動單元。
[0034]具體地，所述過流保護(hù)單元至少包括一三極管Q2，該三極管Q2的基極連接于所述三極管Ql的發(fā)射極和電阻R5之間，三極管Q2的集電極連接于電阻R4和三極管Ql的基極之間，三極管Q2的發(fā)射極接地。
[0035]在以上實(shí)施例二的技術(shù)方案中，所述過流保護(hù)單元用于當(dāng)驅(qū)動模塊中的三極管Ql的輸出電流超過設(shè)定值時，連接于所述三極管Ql發(fā)射極上的電阻R5上的電壓將升高，從而使得三極管Ql飽和導(dǎo)通，以拉低三極管Q2基極上電壓，使得三極管Q2截止，到達(dá)保護(hù)三極管Q2不因電流過大而燒毀的目的，也即起到過流保護(hù)的作用。
[0036]實(shí)施三
[0037]在實(shí)施例一或者二的基礎(chǔ)，還可以對本發(fā)明作進(jìn)一步優(yōu)化，見圖3，示出了本發(fā)明在實(shí)施例三中具體電路結(jié)構(gòu)示意圖，據(jù)圖來看，本實(shí)施例三除了具有與實(shí)施例一或?qū)嵤├邢嗤募夹g(shù)方案外(圖3中為在實(shí)施例二基礎(chǔ)上的優(yōu)化，由于在實(shí)施一上的優(yōu)化即為去掉過流保護(hù)單元，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以很清楚地了解，故此處省略不予具體示出)，所不同的是本實(shí)施三還添加了兩個電容C3和電容C4，其中，所述電容C3的一端連接于所述運(yùn)算放大器Ul和電阻R4之間，另一端連接于所述電阻R6和運(yùn)算放大器Ul的正向輸入端之間；所述電容C4的一端連接于所述電阻R6和所述驅(qū)動單元之間，另一端連接于所述電阻R5和所述驅(qū)動單元之間。
[0038]具體地，通過在具有三極管Ql和三極管Q2的情況下，將該電容C4的一端連接于電阻R4和三極管Ql基極之間，另一端連接于電阻R6和三極管Ql集電極之間；利用電容C4和電容C3來消除負(fù)反饋放大電路的自激振蕩，增加電路的穩(wěn)定裕度，從而提高電路的穩(wěn)定性。
[0039]實(shí)施例四
[0040]進(jìn)一步地，在以上實(shí)施例一、實(shí)施例二及實(shí)施例三的基礎(chǔ)上，還可對本發(fā)明作更進(jìn)一步的優(yōu)化，見圖4a，示出了本發(fā)明在實(shí)施例四中的一電路結(jié)構(gòu)圖，據(jù)圖來看，與以上所有實(shí)施例不同的是，本實(shí)施四中還添加了一個電容C5，該電容C5并聯(lián)連接于本發(fā)明基于PWM控制的電壓輸出電路的輸出一端上，具體到實(shí)施一中即將該電容C5并聯(lián)于三極管Ql的集電極和發(fā)射極之間。
[0041]另外，在圖4b中，示出了本發(fā)明在本實(shí)施例四的另一電路結(jié)構(gòu)圖，據(jù)圖來看，其主要是在驅(qū)動單元具體為三極管Ql的基礎(chǔ)上，在三極管Ql的集電極上再外接一直流電源VCC,同時還在該直流電源VCC和三極管Ql的集電極之間依次串接電阻R8和二極管D1，該二極管Dl的正極連接該電阻R8，負(fù)極連接該三極管Ql的集電極，通過在該三極管Ql外界一直流電源VCC來調(diào)節(jié)三極管的靜態(tài)點(diǎn)。在該電源VCC和三極管Ql的集電極之間增加一電阻R8的目的在于通過電阻R8來對電源VCC進(jìn)行分壓和限流的作用，因?yàn)槿绻辉黾与娮鑂8，那么在實(shí)際調(diào)試過程中，輸出端電壓值將被電源VCC限定，從而使得電路不能實(shí)現(xiàn)電壓放大的目的。
[0042]綜上所述，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中電壓輸出控制電路在工作時輸出低阻抗而不工作時輸出阻抗不高的問題，同時還通過增加輸出過流保護(hù)單元來進(jìn)一步保護(hù)了整個電路由于輸入電流過高而燒壞電路的問題，從而降低了燈具的故障率，也間接提供了照明燈具的使用壽命。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0043]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種基于PWM控制的電壓輸出電路，用于連接在PWM控制信號和負(fù)載之間，其特征在于，包括: 運(yùn)算放大器Ui ； 濾波單元，以將PWM信號轉(zhuǎn)換成直流電壓后予以輸出至所述運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端，所述運(yùn)算放大器Ul的正向輸入端通過電阻R3接地； 驅(qū)動單元，通過一電阻R4連接至所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端，該驅(qū)動單元用以將經(jīng)所述運(yùn)算放大器Ul運(yùn)放后得到的電壓信號進(jìn)行擴(kuò)流后予以輸出；以及 通過連接于所述驅(qū)動單元和運(yùn)算放大器Ul正向輸入端之間的電阻R6來構(gòu)成的反饋回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PWM控制的電壓輸出電路，其特征在于，所述濾波單元包括電阻R1、電阻R2、電容Cl及電容C2，其中，所述電阻Rl和電阻R2依次串聯(lián)連接于所述運(yùn)算放大器Ul的反向輸入端；所述電容Cl的一端連接于所述電阻Rl和電阻R2之間，另一端接地；所述電容C2的一端連接于所述電阻R2和所述運(yùn)算放大器Ul的反向輸入端之間，另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PWM控制的電壓輸出電路，其特征在于，所述驅(qū)動單元包括三極管Ql和電阻R5，所述三極管Ql的基極通過所述電阻R4連接于所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端，所述三極管Ql的發(fā)射極通過連接電阻R5后接地，所述三極管Ql的集電極連接所述電阻R6的一端，且由所述三極管Ql的發(fā)射極和集電極構(gòu)成電壓輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于PWM控制的電壓輸出電路，其特征在于，所述三極管Ql的發(fā)射極和集電極還并聯(lián)連接一電容C5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的基于PWM控制的電壓輸出電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端和所述驅(qū)動單元之間還設(shè)有一過流保護(hù)單元，該過流保護(hù)單元一端連接所述電阻R4，另一端連接所述驅(qū)動單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于PWM控制的電壓輸出電路，其特征在于，所述過流保護(hù)單元至少包括一三極管Q2，該三極管Q2的基極連接于所述三極管Ql的發(fā)射極和電阻R5之間，三極管Q2的集電極連接于電阻R4和三極管Ql的基極之間，三極管Q2的發(fā)射極接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PWM控制的電壓輸出電路，其特征在于，還包括電容C3和電容C4，其中，所述電容C3的一端連接于所述運(yùn)算放大器Ul和電阻R4之間，另一端連接于所述電阻R6和運(yùn)算放大器Ul的正向輸入端之間；所述電容C4的一端連接于所述電阻R6和所述驅(qū)動單元之間，另一端連接于所述電阻R4和所述驅(qū)動單元之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PWM控制的電壓輸出電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器Ul的正向輸入端通過連接一電阻R3后接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PWM控制的電壓輸出電路，其特征在于，還包括電阻R7，該電阻R7的一端連接于所述電阻R6和所述驅(qū)動單元之間，另一端接地。
【文檔編號】H02M3/155GK103944381SQ201410119320
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】彭智利, 王小兵, 耿曉明, 胡玄, 李向林 申請人:重慶四聯(lián)光電科技有限公司