交通控制灯恒流源电路.pdf

本发明涉及交通控制灯恒流源电路。本发明包括电源电路、稳压源电路、V/I变换电路和输出驱动电路。其中电源电路为稳压源电路、V/I变换电路和输出驱动电路提供了必要的电压，从稳压源输出的电压保证在11.4-12.6V之间，然后利用运算放大器电路进行电压、电流变换并进行驱动输出，提供交通控制灯稳定电流，以保证交通控制灯亮度保持恒定。本发明充分考虑了LED负载的特性、工作电压范围以及工作安全性，其电流稳定度、温度漂移和可靠性等技术指标均有较大提高，实现恒流源输出。

1、  交通控制灯恒流源电路，包括电源电路、稳压源电路、V/I变换电路和输出驱动电路，其特征在于：
所述的电源电路包括插头JP2、保护电容C1、变压器TR、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4、第一滤波极性电容E1、第二滤波极性电容E2、滤波电容C2；保护电容C1的一端分别与插头的一端和变压器TR一次绕组的一端连接，保护电容C1的另一端分别与插头的另一端、变压器TR一次绕组的另一端连接；第四整流二极管D4阳极分别与变压器TR二次绕组的一端、第一整流二极管D1的阴极连接，第二整流二极管D2的阴极分别与变压器TR二次绕组的另一端、第三整流二极管D3的阳极连接，第一滤波电容E1的负极分别与第一整流二极管D1的阳极、第二整流二极管D2的阳极、第二滤波极性电容E2负极连接，第一滤波电容E1的正极分别与第三整流二极管D3阴极、第四整流二极管D4阴极、第二滤波极性电容E2正极连接；滤波电容C2的一端与第二滤波极性电容E2负极连接，并接地；滤波电容C2的另一端与第二滤波极性电容E2正极连接，作为电源电路+24V电压输出；
所述的稳压源电路包括稳压电阻R1、稳压二极管DZ、稳压极性电容E3、稳压电容C3；稳压电阻R1一端与电源电路中滤波电容C2的另一端连接，稳压电阻R1的另一端分别与稳压二极管DZ的阴极、稳压极性电容E3的正极、稳压电容C3的一端连接，作为电压输出；稳压二极管DZ的阳极、稳压极性电容E3的负极、稳压电容C3的另一端接地；
所述的V/I变换电路包括集成运放Q1、三极管P1、限幅二极管D5、第一分压电阻R2、第二分压电阻R3、第三分压电阻R4、第四分压电阻R5、第一保护电阻R6、第二保护电阻R7、反馈电阻R8、第一滤波电容C4、第二滤波电容C5、第三滤波电容C6、第四滤波电容C7；第一分压电阻R2的一端接地，另一端分别与第三分压电阻R4的一端、集成运放Q1的反相端连接；第二分压电阻R3的一端与稳压源电路的稳压极性电容E3的正极连接，另一端分别与第四分压电阻R5的一端、集成运放Q1的同相端连接；集成运放Q1的输出端与三极管P1的基极连接，三极管P1的集电极、第一保护电阻R6的一端、第二保护电阻R7的一端与电源电路中滤波电容C2的另一端连接，第三分压电阻R4的另一端、第一保护电阻R6的另一端、第二保护电阻R7的另一端、反馈电阻R8的一端与三极管P1的发射极连接；反馈电阻R8的另一端、第四分压电阻R5的另一端分别限幅二极管D5的阳极连接，限幅二极管D5的阴极为电流输出端；第一滤波电容C4、第二滤波电容C5、第三滤波电容C6、第四滤波电容C7并联后一端与电源连接，另一端接地；
所述的输出驱动电路包括第一跳线器J1、第二跳线器J2、第三跳线器J3、第四跳线器J4、电流输出接口JP1；第一跳线器J1、第二跳线器J2、第三跳线器J3、第四跳线器J4的一端与各自相关的V/I变换电路中限压二极管的阴极连接；第一跳线器J1、第二跳线器J2、第三跳线器J3、第四跳线器J4的另一端与电流输出接口JP1的一端连接，电流输出接口JP1的另一端接地。

交通控制灯恒流源电路
技术领域
本发明属于电路设计领域，涉及一种交通控制灯恒流源电路设计。
背景技术
恒流源是一种能向负载提供恒定电流的电路。它既可以为各种放大电路提供偏流以稳定其静态工作点，又可以作为其有源负载，以提高放大倍数.并且在差动放大电路、脉冲产生电路中得到了广泛应用。
目前恒流源按照恒流源电路主要组成器件的不同，可分为三类：晶体管恒流源、场效应管恒流源、集成运放恒流源。
晶体管恒流源以晶体三极管为主要组成器件，利用晶体三极管集电极电压变化对电流影响小，并在电路中采用电流负反馈来提高输出电流之恒定性。由于晶体管参数易受温度变化影响，导致电流输出不稳定。
场效应管恒流源以场效应晶体管作为主要组成器件，较之晶体管恒流源，其等效内阻较小，但增大电流负反馈电阻，场效应管恒流源会取得更好的效果。且无需辅助电源，是一个纯两端网络，这种工作方式十分有用，可以用来代替任意一个欧姆电阻。通常，将场效应和晶体管配合使用，其恒流效果会更佳。
集成运放恒流源由于温度对集成运放参数影响不如对晶体管或场效应管参数影响之显著，由集成运放构成的恒流源具有稳定性更好，恒流性能更高之优点。尤其在负载一端需接地，要求大电流的场合，获得了广泛应用。
发明内容
本发明的目的是针对交通控制灯LED负载特性变化，设计了一种基于集成运放的恒流源电路，提供交通控制灯稳定电流，以保证交通控制灯亮度保持恒定。
本发明包括电源电路、稳压源电路、V/I变换电路和输出驱动电路。
电源电路包括插头JP2、保护电容C1、变压器TR、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4、第一滤波极性电容E1、第二滤波极性电容E2、滤波电容C2。保护电容C1的一端分别与插头的一端和变压器TR一次绕组的一端连接，保护电容C1的另一端分别与插头的另一端、变压器TR一次绕组的另一端连接；第四整流二极管D4阳极分别与变压器TR二次绕组的一端、第一整流二极管D1的阴极连接，第二整流二极管D2的阴极分别与变压器TR二次绕组的另一端、第三整流二极管D3的阳极连接，第一滤波电容E1的负极分别与第一整流二极管D1的阳极、第二整流二极管D2的阳极、第二滤波极性电容E2负极连接，第一滤波电容E1的正极分别与第三整流二极管D3阴极、第四整流二极管D4阴极、第二滤波极性电容E2正极连接；滤波电容C2的一端与第二滤波极性电容E2负极连接，并接地；滤波电容C2的另一端与第二滤波极性电容E2正极连接，作为电源电路+24V电压输出。
稳压源电路包括稳压电阻R1、稳压二极管DZ、稳压极性电容E3、稳压电容C3。
稳压电阻R1一端与电源电路中滤波电容C2的另一端连接，稳压电阻R1的另一端分别与稳压二极管DZ的阴极、稳压极性电容E3的正极、稳压电容C3的一端连接，作为电压输出；稳压二极管DZ的阳极、稳压极性电容E3的负极、稳压电容C3的另一端接地。
V/I变换电路包括集成运放Q1、三极管P1、限幅二极管D5、第一分压电阻R2、第二分压电阻R3、第三分压电阻R4、第四分压电阻R5、第一保护电阻R6、第二保护电阻R7、反馈电阻R8、第一滤波电容C4、第二滤波电容C5、第三滤波电容C6、第四滤波电容C7。
第一分压电阻R2的一端接地，另一端分别与第三分压电阻R4的一端、集成运放Q1的反相端连接；第二分压电阻R3的一端与稳压源电路的稳压极性电容E3的正极连接，另一端分别与第四分压电阻R5的一端、集成运放Q1的同相端连接；集成运放Q1的输出端与三极管P1的基极连接，三极管P1的集电极、第一保护电阻R6的一端、第二保护电阻R7的一端与电源电路中滤波电容C2的另一端连接，第三分压电阻R4的另一端、第一保护电阻R6的另一端、第二保护电阻R7的另一端、反馈电阻R8的一端与三极管P1的发射极连接；反馈电阻R8的另一端、第四分压电阻R5的另一端分别限幅二极管D5的阳极连接，限幅二极管D5的阴极为电流输出端；第一滤波电容C4、第二滤波电容C5、第三滤波电容C6、第四滤波电容C7并联后一端与电源连接，另一端接地。
输出驱动电路包括第一跳线器J1、第二跳线器J2、第三跳线器J3、第四跳线器J4、电流输出接口JP1。
第一跳线器J1、第二跳线器J2、第三跳线器J3、第四跳线器J4的一端与各自相关的V/I变换电路中限压二极管的阴极连接；第一跳线器J1、第二跳线器J2、第三跳线器J3、第四跳线器J4的另一端与电流输出接口JP1的一端连接，电流输出接口JP1的另一端接地。
本发明充分考虑了LED负载的特性、工作电压范围以及工作安全性，其中稳压源电路采用5％精度稳压管产生，输出电压保证在11.4-12.6V之间，V/I变换电路具有良好的恒流性能和较强的驱动能力，而且输出端通过负载接地，其电流稳定度、温度漂移和可靠性等技术指标，均有较大提高，集成运算放大器Q1(LM258)提高了恒流源电路的输入阻抗，系统输出电流值为I＝V_REFR₃/R₄R₈与负载无关，从而实现恒流源输出。恒流源驱动电流可通过反馈电阻值加以调整，电源功率可达20W，最大驱动LED数目可达270个，最多提供四路恒流源驱动电路，可通过跳线器进行选择以满足不同的需要。
附图说明
图1为本发明的电路框图；
图2为电源电路图；
图3为稳压源电路图；
图4为V/I变换电路图；
图5为恒流源选择输出电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图1所示，交通控制灯恒流源电路包括电源电路1、稳压源电路2、V/I变换电路3和输出驱动电路4。
如图2所示，电源电路1包括插头JP2、保护电容C1、变压器TR、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4、第一滤波极性电容E1、第二滤波极性电容E2、滤波电容C2。保护电容C1的一端分别与插头的一端和变压器TR一次绕组的一端连接，保护电容C1的另一端分别与插头的另一端、变压器TR一次绕组的另一端连接；第四整流二极管D4阳极分别与变压器TR二次绕组的一端、第一整流二极管D1的阴极连接，第二整流二极管D2的阴极分别与变压器TR二次绕组的另一端、第三整流二极管D3的阳极连接，第一滤波电容E1的负极分别与第一整流二极管D1的阳极、第二整流二极管D2的阳极、第二滤波极性电容E2负极连接，第一滤波电容E1的正极分别与第三整流二极管D3阴极、第四整流二极管D4阴极、第二滤波极性电容E2正极连接；滤波电容C2的一端与第二滤波极性电容E2负极连接，并接地；滤波电容C2的另一端与第二滤波极性电容E2正极连接，作为电源电路+24V电压输出。
本电路的保护电容C1提供限幅保护的作用，第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4形成了全桥整流电路，将交流电变成直流。第一滤波极性电容E1、第二滤波极性电容E2、滤波电容C2，滤除有害的高频成分。
如图3所示，稳压源电路2包括稳压电阻R1、稳压二极管DZ、稳压极性电容E3、稳压电容C3。
稳压电阻R1一端与电源电路中滤波电容C2的另一端连接，稳压电阻R1的另一端分别与稳压二极管DZ的阴极、稳压极性电容E3的正极、稳压电容C3的一端连接，作为电压输出；稳压二极管DZ的阳极、稳压极性电容E3的负极、稳压电容C3的另一端接地。
稳压电阻R1、稳压二极管DZ、稳压极性电容E3、稳压电容C3形成了一个稳压电路，使电压维持在11.4-12.6V。
如图4所示，V/I变换电路3包括集成运放Q1、三极管P1、限幅二极管D5、第一分压电阻R2、第二分压电阻R3、第三分压电阻R4、第四分压电阻R5、第一保护电阻R6、第二保护电阻R7、反馈电阻R8、第一滤波电容C4、第二滤波电容C5、第三滤波电容C6、第四滤波电容C7。
第一分压电阻R2的一端接地，另一端分别与第三分压电阻R4的一端、集成运放Q1的反相端连接；第二分压电阻R3的一端与稳压源电路的稳压极性电容E3的正极连接，另一端分别与第四分压电阻R5的一端、集成运放Q1的同相端连接；集成运放Q1的输出端与三极管P1的基极连接，三极管P1的集电极、第一保护电阻R6的一端、第二保护电阻R7的一端与电源电路中滤波电容C2的另一端连接，第三分压电阻R4的另一端、第一保护电阻R6的另一端、第二保护电阻R7的另一端、反馈电阻R8的一端与三极管P1的发射极连接；反馈电阻R8的另一端、第四分压电阻R5的另一端分别限幅二极管D5的阳极连接，限幅二极管D5的阴极为电流输出端；第一滤波电容C4、第二滤波电容C5、第三滤波电容C6、第四滤波电容C7并联后一端与电源连接，另一端接地。
V/I变换电路中各个滤波电容、二极管主要是为了吸收来自外部供电电源的谐波、脉冲和其他干扰信号，减少这些干扰信号对产品的影响，提高产品的可靠性和环境适应性。R2、R3、R4、R5构成同相负反馈系统，起到分压的作用，R6、R7构成三极管的保护电阻，防止三极管击穿。
如图5所示，输出驱动电路4包括第一跳线器J1、第二跳线器J2、第三跳线器J3、第四跳线器J4、电流输出接口JP1。
第一跳线器J1、第二跳线器J2、第三跳线器J3、第四跳线器J4的一端与各自相关的V/I变换电路中限压二极管的阴极连接；第一跳线器J1、第二跳线器J2、第三跳线器J3、第四跳线器J4的另一端与电流输出接口JP1的一端连接，电流输出接口JP1的另一端接地。
该输出驱动电路能同时提供四路恒流源驱动电路，通过跳线器J1，J2，J3，J4进行选择以满足不同的需要。