[发明专利]线性恒流电路

说明书

公开了一种线性恒流电路，包括第一和第二功率开关、输出电容、电流采样电阻、运算放大器、及第二功率开关的控制电路，其中：输出电容的正端与电路负载的正电压端连接，第一功率开关的漏极与电路负载的负电压端连接，第一功率开关的源极经由电流采样电阻连接到系统大地，第一功率开关的栅极与运算放大器的输出端连接，第二功率开关的漏级与第一功率开关的漏级连接，第二功率开关的源极与输出电容的负端连接并作为控制电路的参考地，第二功率开关的栅极与控制电路的输出端连接，控制电路基于表征电路负载或输出电容两端的输出电压的输出表征电压、第二和第三参考电压，生成用于控制第二功率开关的导通与关断的第二开关控制信号。

技术领域

本发明涉及电路领域，更具体地涉及一种线性恒流电路。

背景技术

图1示出了传统的线性恒流电路的工作原理图。在图1所示的线性恒流电路中，输出电容Co的正端和负端分别与负载的两端连接；功率开关 S1的漏极与输出电容Co的负端连接；功率开关S1的源极经由电流采样电阻Rcs连接到系统大地；功率开关S1的栅极与运算放大器(EA)的输出端连接，其中：电流采样电阻Rcs对流过负载的输出电流Io进行采样，生成电流采样电压Vcs；运算放大器(EA)基于电流采样电压Vcs和参考电压Vref，生成用于控制功率开关S1的导通与关断的开关控制信号Out1，以在输出电压Vin波动时通过对功率开关S1的控制来实现对输出电流Io 的恒流控制。

图2示出了图1所示的线性恒流电路中的一些关键点的电压和电流的波形图，其中：Vin表示通过对交流电压进行整流得到的输入电压，Vo表示负载或输出电容Co两端的输出电压，Vcs表示电流采样电阻Rcs上的电流采样电压，Vref表示参考电压，Io表示流过负载的输出电流。

如图2所示，当输入电压Vin大于输出电压Vo时，功率开关S1工作于放大区，以控制电流采样电阻Rcs上的电流采样电压Vcs与参考电压 Vref相等，输入电压Vin在给负载提供输出电流Io的同时对输出电容Co 充电；当输入电压Vin小于输出电压Vo时，功率开关S1处于导通状态，但是输入电压Vin无法给负载提供输出电流Io，电流采样电阻Rcs上的电流采样电压Vcs为零，流过负载的输出电流Io由输出电容Co提供(即，输出电容Co对负载放电)。

因此，在图1所示的线性恒流电路中，当输入电压Vin低频波动时，输出电流Io也随之低频波动。具体地，在每个低频周期内，输入电压Vin 小于输出电压Vo的时间为Tdis，输出电容Co两端的电压的波纹大小 (即，输出电压Vo的波纹大小)为△V＝Io*Tdis/Co；输出电容Co的容量越小，输出电压Vo的纹波越大，输出电流Io的纹波也越大；输出电容Co 的容量越大，输出电压Vo的纹波越小，输出电流Io的纹波也越小。

在某些应用场景中，要求输出电流Io的低频纹波尽可能小，这就需要输出电容Co的容量较大，但是输出电容Co一般都是电解电容，容量越大，体积也会大很多，这样就无法实现电源体积的小型化。

发明内容

鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提供了一种新颖的线性恒流电路。

根据本发明实施例的线性恒流电路，包括第一功率开关、第二功率开关、输出电容、电流采样电阻、运算放大器、以及第二功率开关的控制电路，其中：输出电容的正端与电路负载的正电压端连接，第一功率开关的漏极与电路负载的负电压端连接，第一功率开关的源极经由电流采样电阻连接到系统大地，第一功率开关的栅极与运算放大器的输出端连接，第二功率开关的漏级与第一功率开关的漏级连接，第二功率开关的源极与输出电容的负端连接并作为控制电路的参考地，第二功率开关的栅极与控制电路的输出端连接，电流采样电阻对流过电路负载的输出电流进行采样以生成电流采样电压，运算放大器基于电流采样电压和第一参考电压生成用于控制第一功率开关的导通与关断的第一开关控制信号，控制电路基于表征电路负载或所述输出电容两端的输出电压的输出表征电压、第二参考电压、以及第三参考电压，生成用于控制第二功率开关的导通与关断的第二开关控制信号。