一种基于运放的钨丝灯驱动电路的制作方法

本技术涉及一种驱动电路，特别是一种基于运放的钨丝灯驱动电路，属于驱动电路。

背景技术：

1、钨丝灯的驱动电路通常采用恒流驱动方式，以确保稳定的工作电流，延长钨丝灯的使用寿命。为了方便阐述现有技术的缺点，以型号为ol-683tpl-200的钨丝灯为例，该钨丝灯最大工作电压5v，最大工作电流60ma，现在需要驱动该钨丝灯，

2、以下是现有的两种常见的钨丝灯驱动方式：

3、1、基于线性稳压器（ldo）的钨丝灯驱动方案，如图4所示：

4、电源：vin提供适当的直流电压，给钨丝灯和ldo供电。

5、恒流源：lm1117用来提供恒定电流给钨丝灯，通过调节电阻rset1的值，可以设置恒流源输出的电流大小。因为ldo的输入电流等于输出电流，所以rset1的值，可以设置钨丝灯电流的大小。

6、驱动开关：用来控制恒流源的开关状态，驱动开关为一个pmos，通过外部pwm控制pmos的导通和截止状态，控制恒流源是否供电。当pwm频率够快时，也能通过占空比调节恒流源大小。

7、该方案存在以下缺陷：

8、a、ldo存在静态电流，lm1117的静态电流典型值5ma，钨丝灯电流实际为ldo静态电流和rset1的电流之和。所以无法精确控制钨丝灯电流大小。

9、b、ldo输入和输出之间有一个最小电压差的限制，这部分损耗固定存在，导致效率不高。

10、c、在线调节通过开关pmos实现，在高速开关pmos过程中会引入高频噪声干扰。影响钨丝灯的稳定性，无法满足对光源质量有要求的使用场景。

11、2、基于专用led驱动芯片的钨丝灯驱动方案，如图5所示：

12、电源：vin提供适当的直流电压，给钨丝灯和led驱动芯片供电。

13、恒流源：tps61165是一款boost架构的led专用驱动芯片，fb引脚输出电压0.2v,通过设置r3的值，可以设置输出恒流源的大小，钨丝灯跟r3在同一回路，所以r3可以调节钨丝灯电流的大小。ctrl脚也可以用在线调节钨丝灯电流大小。

14、该方案存在以下缺陷：

15、a、需要使用功率电感，体积较大；

16、b、boost架构的原因导致输出电流（或电压）存在较大的高频噪声，影响钨丝灯的稳定性，无法满足对光源质量有要求的使用场景。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于运放的钨丝灯驱动电路，兼顾效率和信号质量。

2、为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

3、一种基于运放的钨丝灯驱动电路，包含运算放大器u3、电阻r4、下拉电阻r5、nmos管mn1和钨丝灯lamp2，运算放大器的同向输入端连接输入电压v+，运算放大器的反向输入端连接下拉电阻r5一端和nmos管mn1的源极并输入电压v-，下拉电阻r5另一端接地，nmos管mn1的漏极连接钨丝灯lamp2的一端，钨丝灯lamp2的另一端和运算放大器u3的正偏置端连接直流电源vin，运算放大器u3的负偏置端接地，运算放大器u3的输出端连接电阻r4一端，电阻r4另一端连接nmos管mn1的栅极。

4、进一步地，所述运算放大器u3采用轨对轨运算放大器。

5、进一步地，所述运算放大器u3采用rs8561紧密运算放大器芯片。

6、进一步地，所述输入电压v+由数模转换器dac提供。

7、进一步地，所述下拉电阻r5的阻值为10ω。

8、进一步地，所述电阻r4的阻值为1kω。

9、进一步地，所述nmos管mn1采用型号为zn7002k的场效应管。

10、进一步地，所述运算放大器u3的增益带宽积gbp为11mhz，压摆率sr为8.5v/us，工作电压范围覆盖5.5v。

11、本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：

12、1、本实用新型采用运算放大器作为核心元件，具有高增益、低功耗和高稳定性的特点，解决了开关噪声问题；本实用新型解决了现有技术基于ldo的钨丝灯驱动电路效率低下的问题，运算放大器的同相输入端和反向输入端无电流流入，运算放大器的输出端无电流流出，且nmos管的开启电阻rdson很低，导通损耗可以忽略，所以效率也大大提高；

13、2、本实用新型的驱动电路简单，易于实现和调试，适用于钨丝灯的常规应用；

14、3、本实用新型可以通过控制输入电压，方便地调节钨丝灯的亮度，解决了ldo静态电流的问题，满足不同场景的需求；

15、4、本实用新型输出保护电路提高了钨丝灯的使用寿命，并提供额外的安全保障。

技术特征：

1.一种基于运放的钨丝灯驱动电路，其特征在于：包含运算放大器u3、电阻r4、下拉电阻r5、nmos管mn1和钨丝灯lamp2，运算放大器的同向输入端连接输入电压v+，运算放大器的反向输入端连接下拉电阻r5一端和nmos管mn1的源极并输入电压v-，下拉电阻r5另一端接地，nmos管mn1的漏极连接钨丝灯lamp2的一端，钨丝灯lamp2的另一端和运算放大器u3的正偏置端连接直流电源vin，运算放大器u3的负偏置端接地，运算放大器u3的输出端连接电阻r4一端，电阻r4另一端连接nmos管mn1的栅极。

2.根据权利要求1所述的一种基于运放的钨丝灯驱动电路，其特征在于：所述运算放大器u3采用轨对轨运算放大器。

3.根据权利要求2所述的一种基于运放的钨丝灯驱动电路，其特征在于：所述运算放大器u3采用rs8561紧密运算放大器芯片。

4.根据权利要求1所述的一种基于运放的钨丝灯驱动电路，其特征在于：所述输入电压v+由数模转换器dac提供。

5.根据权利要求1所述的一种基于运放的钨丝灯驱动电路，其特征在于：所述下拉电阻r5的阻值为10ω。

6.根据权利要求1所述的一种基于运放的钨丝灯驱动电路，其特征在于：所述电阻r4的阻值为1kω。

7.根据权利要求1所述的一种基于运放的钨丝灯驱动电路，其特征在于：所述nmos管mn1采用型号为zn7002k的场效应管。

8.根据权利要求1所述的一种基于运放的钨丝灯驱动电路，其特征在于：所述运算放大器u3的增益带宽积gbp为11mhz，压摆率sr为8.5v/us，工作电压范围覆盖5.5v。

技术总结本技术公开了一种基于运放的钨丝灯驱动电路，包含运算放大器U3、电阻R4、下拉电阻R5、NMOS管MN1和钨丝灯LAMP2，运算放大器的同向输入端连接输入电压V+，运算放大器的反向输入端连接下拉电阻R5一端和NMOS管MN1的源极并输入电压V‑，下拉电阻R5另一端接地，NMOS管MN1的漏极连接钨丝灯LAMP2的一端，钨丝灯LAMP2的另一端和运算放大器U3的正偏置端连接直流电源VIN，运算放大器U3的负偏置端接地，运算放大器U3的输出端连接电阻R4一端，电阻R4另一端连接NMOS管MN1的栅极。本技术采用运算放大器作为核心元件，具有高增益、低功耗和高稳定性的特点，解决了开关噪声问题，且效率也大大提高。技术研发人员：许新星受保护的技术使用者：江苏联格科技有限公司技术研发日：20231212技术公布日：2024/7/23