一种移动照明设备的升压限流控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及移动照明设备相关系统领域，尤其涉及一种移动照明设备的升压限流控制系统。


背景技术：

2.现在常见的移动照明设备手电筒都是一节电芯供电的，当输出由2颗及以上的灯珠串连起来时，输出就需要升压才能启动灯珠发光，灯珠的工作电流不能超过它的最大值，所以必须进行输出限流，手电筒日常工作的输出电流范围为几a到零点几ma，几ma及以下的电流必须用一个低档位电流采样电阻，反之则需要一个高档位电流采样电阻，手电筒常规输出电流采样是用一个运放来采样两种档位组合后的一个公共点，通常低档位采样电阻会比高档位采样电阻大很多，所以通常的做法是将高档位采样电阻串连一个nmos管后整体再并上低档位采样电阻，电流取样点为nmos的漏极 (此时nmos的漏极和低档位采样电阻的是连在一起的)。
3.现有的输出限流方案存在的最大缺点是当高档位电流输出比较大时， pcb板持续的温升会使q4的导通内阻不断的上升，这样r1加上q4内阻之和就会随着板子的温升不断的上升，特别是当nmos管导通内阻比较大时，这种情况更明显。由于单片机软件给定的参考电压不会随温度变化而变化，这样一来输出电流就会随着nmos管导通内阻的不断上升出现不断下降的现象，输出的时间越长，电流下降的越多。因此，需要设计一种移动照明设备的升压限流控制系统。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术中的缺陷，提供一种移动照明设备的升压限流控制系统。
5.本实用新型通过下述方案实现：
6.一种移动照明设备的升压限流控制系统，该系统包括主控单元、升压单元、输出限流单元和发光单元；
7.所述主控单元包括低压差线性稳压器u1和主控芯片u6，所述低压差线性稳压器u1与主控芯片u6对应电连接，所述主控芯片u6与按键sw1对应电连接；
8.所述升压单元包括升压转换器u2，所述升压转换器u2的1号引脚和 12号引脚与升压电感l1对应电连接，所述升压转换器u2的12号引脚还与电容c3和电容c7对应电连接，所述升压转换器u2的1号引脚和13号引脚与电容c1对应电连接，所述升压转换器u2的2号引脚和3号引脚分别与电容c4和电容c5对应电连接，所述升压转换器u2的4号引脚与电容c6 和电阻r15对应串联连接，所述升压转换器u2的8号引脚分别与电容c9 和电容c8对应电连接，所述升压转换器u2的8号引脚还与电阻r17和电阻r16对应电连接；
9.所述输出限流单元包括运算放大器u4，所述运算放大器u4的4号引脚与升压转换器u2的5号引脚对应电连接，所述运算放大器u4的5号引脚与电阻r24和电容c15对应并联，所述电阻r24还与网络en对应电连接，所述网络en还与主控芯片u6的1号引脚对应电连接，
所述运算放大器u4 的1号引脚与电阻r22对应电连接，所述主控芯片u6的6号引脚与网络pwm 对应电连接，所述网络pwm还与电阻r21、电容c13、电阻r20、电容c12、运算放大器u4的3号引脚依次连接，所述运算放大器u4的3号引脚还与电阻r19对应电连接，大电流主回路nmos管q4与电阻r1和电阻r23分别对应电连接，电阻r27分别与大电流主回路nmos管q4和小信号nmos管q8 对应电连接，电阻r29与小信号pnp管q6对应电连接，电阻r28与小信号 nmos管q7对应电连接，网络moon分别与大电流主回路nmos管q4、小信号pnp管q6、小信号nmos管q7、小信号nmos管q8对应电连接，所述网络moon还与主控芯片u6的15号引脚对应电连接；所述电阻r1还与高档位电流采样点b对应电连接，所述电阻r23还与低档位电流采样点a对应电连接，所述小信号nmos管q7、小信号nmos管q8分别与公共点c对应电连接，所述公共点c与运算放大器u4的1号引脚对应电连接；
10.所述发光单元包括发光组件d，网络led 连接到发光组件d的正极，网络led
‑
连接到发光组件d的负极。
11.所述低压差线性稳压器u1的输入端和输出端分别与电容c10和电容 c11对应电连接。
12.所述主控芯片u6为单片机，所述主控芯片u6的输入供电脚与电容c16 和低压差线性稳压器u1的输出端对应电连接。
13.在所述运算放大器u4的4号引脚与升压转换器u2的5号引脚之间对应设有电阻r18。
14.所述发光组件d还与升压转换器u2的8号引脚对应电连接。
15.所述网络en还与升压转换器u2的11号引脚对应电连接。
16.本实用新型的有益效果为：
17.本实用新型一种移动照明设备的升压限流控制系统针对移动照明设备手电筒领域，解决了现在常规手电筒单节电芯升高压时，输出高档位电流时输出电流急速下降的不良现象。本技术的采样电阻可以选择合金电阻，功率大，精度高，电阻值在很高的温度下也能保证变化很小，所以电流采样点直接从采样电阻上取在高输出电流限流上会比较好，避免了传统系统中nmos管内阻随温升变化所带来的不良影响。
附图说明
18.图1为本实用新型一种移动照明设备的升压限流控制系统的主控单元的电路结构示意图。
19.图2为本实用新型一种移动照明设备的升压限流控制系统的升压单元的电路结构示意图。
20.图3为本实用新型一种移动照明设备的升压限流控制系统的输出限流单元和发光单元的电路结构示意图。
具体实施方式
21.下面对本实用新型进一步说明：
22.如图1至图3所示，一种移动照明设备的升压限流控制系统，该系统包括主控单元、升压单元、输出限流单元和发光单元。
23.如图1所示，所述主控单元包括低压差线性稳压器u1和主控芯片u6，所述低压差线性稳压器u1与主控芯片u6对应电连接，低压差线性稳压器 u1输出3v电压给主控芯片u6供电，所述主控芯片u6与按键sw1对应电连接，按键sw1为输出电流档位切换按键。
24.如图2所示，所述升压单元包括升压转换器u2，在本实施例中，网络 b 连到移动照明设备手电筒电芯的正极，所述升压转换器u2的1号引脚和 12号引脚与升压电感l1对应电连接，升压电感l1为升压电感，所述升压转换器u2的12号引脚还与电容c3和电容c7对应电连接，电容c3和电容c7为升压输入端储能电容，所述升压转换器u2的1号引脚和13号引脚与电容c1对应电连接，电容c1为自举电容，用于升压转换器u2驱动内部上端nmos管(附图中未标出)，所述升压转换器u2的2号引脚和3号引脚分别与电容c4和电容c5对应电连接，电容c4为升压转换器u2内部ldo 的外接储能电容，电容c5为升压转换器u2输出软启动电容，所述升压转换器u2的4号引脚与电容c6和电阻r15对应串联连接，电容c6和电阻r15 为升压转换器u2内部误差放大器补偿电容电阻，所述升压转换器u2的8 号引脚分别与电容c9和电容c8对应电连接，电容c9和电容c8为升压输出储能电容，所述升压转换器u2的8号引脚还与电阻r17和电阻r16对应电连接，电阻r17和电阻r16为升压输出反馈电阻；
25.如图3所示，所述输出限流单元包括运算放大器u4，所述运算放大器 u4的4号引脚与升压转换器u2的5号引脚对应电连接，所述运算放大器 u4的5号引脚与电阻r24和电容c15对应并联，运算放大器u4的5号引脚是供电正极引脚，电阻r24为串接在运算放大器u4供电输入回路中的缓冲电阻，电容c15为运算放大器u4供电端的储能滤波电容，所述电阻r24还与网络en对应电连接，所述网络en还与主控芯片u6的1号引脚对应电连接，电阻r22为输出电流采样电压到运算放大器u4同相输入端之间串接的缓冲电阻，网络en一方面控制升压转换器内部电路的开启，另一方面给运放供电，网络pwm为主控芯片u6提供给运放反向输入端参考电压的驱动信号，主控芯片u6会根据按键sw1的动作来选择输出到pwm脚上的信号是高档位电流驱动信号还是低档位电流驱动信号，所述驱动信号经电阻r21、电容c13、电阻r20、电容c12两级rc滤波后变成了一稳定的参考电压给到运算放大器u4的反向输入端。
26.所述运算放大器u4的1号引脚与电阻r22对应电连接，所述主控芯片 u6的6号引脚与网络pwm对应电连接，所述网络pwm还与电阻r21、电容 c13、电阻r20、电容c12、运算放大器u4的3号引脚依次连接，所述运算放大器u4的3号引脚还与电阻r19对应电连接，电阻r19为运算放大器u4 的反向输入端的匹配电阻，大电流主回路nmos管q4与电阻r1和电阻r23 分别对应电连接，电阻r1为高档位电流采样电阻，电阻r23为低档位电流采样电阻，电阻r27分别与大电流主回路nmos管q4和小信号nmos管q8 对应电连接，电阻r29与小信号pnp管q6对应电连接，用于输出电流高低档位之间的切换，电阻r28与小信号nmos管q7对应电连接，网络moon分别与大电流主回路nmos管q4、小信号pnp管q6、小信号nmos管q7、小信号nmos管q8对应电连接，所述网络moon还与主控芯片u6的15号引脚对应电连接；所述电阻r1还与高档位电流采样点b对应电连接，所述电阻r23 还与低档位电流采样点a对应电连接，所述小信号nmos管q7、小信号nmos 管q8分别与公共点c对应电连接，所述公共点c与运算放大器u4的1号引脚(通过电阻r22进行电连接)对应电连接；
27.电阻r27为大电流主回路nmos管q4、小信号nmos管q8的公共驱动电阻，电阻r29、电阻r28分别为小信号pnp管q6、小信号nmos管q7的驱动电阻，网络moon为主控芯片u6控制大电流主回路nmos管q4、小信号 pnp管q6、小信号nmos管q7、小信号nmos管q8的驱动信号。公
共点c 通过r22电阻连接到运算放大器u4的同向输入端，大电流主回路nmos管 q4、小信号pnp管q6、小信号nmos管q7、小信号nmos管q8构成了一个电子式的单刀双掷开关继电器。网络moon通过小信号pnp管q6、小信号nmos管q7间接连接。
28.当输出为高档位电流时，pwm脚上的信号为高档位电流驱动信号，此时网络en及网络moon为高电平，大电流主回路nmos管q4、小信号nmos管 q8导通，小信号pnp管q6、小信号nmos管q7关闭，大电流从低档位电流采样点a经过q4到达高档位电流采样点b，再从高档位电流采样点b经过电阻r1到地，采样电压从高档位电流采样点b经过小信号nmos管q8到达公共点c，再从公共点c经过电阻r22到达运放的同相输入端(相当于电子开关继电器的公共点c点接到了采样支点b点)。到达同相输入端的采样电压与主控芯片u6单片机软件给到反相输入端的参考电压进行比较，比较后运放输出一个调节电压经电阻r18到达升压转换器u2的fb脚(即升压转换器u2的5号引脚)，升压转换器u2通过感知fb脚的电压变化来调节输出电压的高低从而达到限定输出电流的目的；当输出为低档位电流时，pwm 脚上的信号为低档位电流驱动信号，此时网络en为高电平、网络moon为低电平，大电流主回路nmos管q4、小信号nmos管q8关闭，小信号pnp 管q6、小信号nmos管q7开通，电流从低档位电流采样点a经过电阻r23 到地，采样电压从低档位电流采样点a经过小信号nmos管q7到达公共点c，再从公共点c经过电阻r22到达运放的同相输入端(相当于电子开关继电器的公共点c点接到了采样支点a点)。到达同相输入端的采样电压与主控芯片u6单片机软件给到反相输入端的参考电压进行比较，比较后运放输出一个调节电压经电阻r18到达升压转换器u2的fb脚，升压转换器u2通过感知fb脚的电压变化来调节输出电压的高低从而达到限定输出电流的目的。
29.所述发光单元包括发光组件d，网络led 连接到发光组件d的正极，网络led
‑
连接到发光组件d的负极。所述低压差线性稳压器u1的输入端和输出端分别与电容c10和电容c11对应电连接。电容c10和电容c11分别为主控芯片u6的输入输出滤波电容。所述主控芯片u6为单片机，所述主控芯片u6的输入供电脚与电容c16和低压差线性稳压器u1的输出端对应电连接。电容c16为主控芯片u6输入供电脚滤波电容。
30.在所述运算放大器u4的4号引脚与升压转换器u2的5号引脚之间对应设有电阻r18。电阻r18为运放输出到升压转换器u2的输出电压反馈脚 fb脚之间串接的调节电阻，用于调节输出电压。所述发光组件d还与升压转换器u2的8号引脚对应电连接。所述网络en还与升压转换器u2的11 号引脚对应电连接。
31.本技术很好的解决了输出大电流限流时采样电流完全取源于采样电阻两端，而不是采样电阻和nmos管导通内阻之和，避免了由于板温上升所带来的输出电流下降的不良现象。
32.尽管已经对本实用新型的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。