一种线性恒流调制电路的制作方法

1.本实用新型涉及智能恒流调制技术领域，尤其涉及一种线性恒流调制电路。


背景技术：

2.列车牵引辅助系统中各元器件或功能模块的供电基本采用稳压源供电；但对于一些特殊元件或特殊功能模块，如敏感元件供电(如传感器)、高压回路中预充电模块、充电机模块、蓄电池模块、照明系统等，这些元件或功能模块采用稳压源供电时对连接器、线路长短、辅助限流电路、结构设计等要求较高，不实用且安全等级不高；综合考虑实用性、可靠性、安全性等因素，该类特殊元件采用恒流源供电将满足该类需求，且能够降本增效；同时现有技术中恒流源电路通常采用元器件电阻、mos管和比较器组成，虽然电路结构简单，但稳定性较差，不能满足高速列车的高可靠性和安全性要求。


技术实现要素：

3.为克服相关技术中存在的问题，本实用新型提供了一种线性恒流调制电路，所述技术方案如下：
4.一种线性恒流调制电路，包括与隔离器u2电性连接的第一恒流调制电路1 和运算放大器u5，第一恒流调制电路1包括与运算放大器u1电性连接的mos 管q1和mos管q2；隔离器u2接收上位机设置的外部模拟电压信号；
5.还包括da转换器u4，隔离器u2接收外部上位机设置的数字电压信号，da转换器u4将数字电压信号转换为模拟电压信号，隔离器u2的4和6引脚通过sda，scl引脚与上位机连接，将上位机设置数字电压信号传输给da转换器u4；其中，sda用于数字电压信号传输，scl为时钟信号；隔离器u2的 11、13、14引脚并联电阻r9、r10、r11，隔离器u2的11和13引脚还分别与 da转换器u4的4和5引脚连接，da转换器u4的3引脚并联电容c11和无感电容cd1后一端与引脚1并联电容c12，另一端串联电阻r21后与电阻r3 和r6连接。
6.隔离器u2的3引脚与iset信号连接，用于接收上位机设置的模拟电压信号，隔离器u2的1和2引脚并联电容c5后接3v3电压，7和8引脚并联电容 c8后下端接地，9和10引脚并联电容c9后接地，15和16引脚并联电容c6后接5v电压；隔离器u2的14引脚串联电阻r14后分别通过电阻r3和r6与运算放大器u1的3和5引脚连接，运算放大器u1的2引脚串联电阻r5后与1 引脚并联电容c1，运算放大器u1的6引脚串联电阻r8后与7引脚并联电容 c3，运算放大器u1的4和8引脚并联电容c2，运算放大器u1的1和7引脚串联电阻r1和r2，电阻r1和r2之间接15v电压；运算放大器u1的1引脚还串联电阻r4和mos管q1的栅极，mos管q1漏极通过外接端子j1接外部负载电路，运算放大器u1的7引脚还串联电阻r7和mos管q2的栅极，mos 管q2漏极通过外接端子j2接外部负载电路。
7.外部负载通过外接端子j3分别与电阻r23、r24、r25、r26、r27并联后一端与mos管q1和q2的源极连接，另一端与运算放大器u5的3引脚连接，运算放大器u5的2、5、6引脚依次并联电阻r28、r29、r30，运算放大器u5 的1和2引脚并联电阻r22，运算放大器u5的6和7引脚
并联电阻r31，运算放大器u5的8和4引脚并联电容c13，运算放大器u5的1引脚一端通过il引脚接外部ad转换芯片和上位机，另一端与电阻r5、r8连接。
8.进一步的，还包括第二恒流调制电路2，第二恒流调制电路2包括运算放大器u3和mos管q3和mos管q4，运算放大器u1反向比较输入端的2和6 引脚与运算放大器u3反向比较输入端2和6引脚通过电阻r5、r8、r17和r20 连接；电阻r21分别连接电阻r15和r18后与运算放大器u3的3和5引脚连接，运算放大器u3的2引脚串联电阻r17后与1引脚并联电容c4，运算放大器u3的6引脚串联电阻r20后与7引脚并联电容c10，运算放大器u3的4和 8引脚并联电容c7，运算放大器u1的1和7引脚串联电阻r12和r13，电阻 r12和r13之间接15v电压；运算放大器u3的1引脚还串联电阻r16和mos 管q3的栅极，mos管q3漏极通过外接端子j1接外部负载电路，运算放大器 u1的7引脚还串联电阻r19和mos管q4的栅极，mos管q4漏极通过外接端子j2接外部负载电路；通过第一恒流调制电路1和第二恒流调制电路2的驱动多管并联模式，扩大外接负载电流值。
9.本实用新型的有益效果是：
10.1、高速列车的外接负载如充电机模块、蓄电池模块及led照明，在正常充电时经常需随时调整电压以满足充电需求，通过线性恒流调制电路将无需电压调整，同时在应用过程中还可实现增加或减少蓄电池数量；
11.2、通过隔离器、da转换器、运算放大器以及并联恒流调制电路使电容器件不受大电流冲击，增强可靠性及使用寿命；
12.3、对于敏感元件的稳定性起到关键作用，其避免了敏感元件应用中连接器、导线等接触电阻对精度及稳定性的影响，且优化了布局布线。
附图说明
13.图1为本实用新型一种线性恒流调制电路图，1、第一恒流调制电路，2、第二恒流调制电路。
具体实施方式
14.现在结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
15.一种线性恒流调制电路，参照图1，包括与隔离器u2电性连接的第一恒流调制电路1和运算放大器u5，第一恒流调制电路1包括运算放大器u1、mos 管q1和mos管q2；隔离器u2接收上位机设置的外部模拟电压信号，外部负载电路通过运算放大器u5将外部负载电路的电压信号进行放大，外部负载电路的电压信号与外部设置的模拟电压信号通过第一恒流调制电路1比较，自动调节mos管q1和mos管q1的导通率，线性连续调节使得外部负载电流值等于设定电流值。
16.本实用新型芯片隔离器u2型号为adum7441，da转换器u4型号为 mcp4725a0t，运算放大器u1、u3、u5型号为lm258dt；三极管q1、三极管q2、三极管q3、三极管q4型号为ixfk24n100q3；电阻
17.r1＝r2＝r3＝r4＝r5＝r6＝r7＝r8＝r12＝r13＝r15＝r16＝r17＝r18＝r19＝r20＝r28＝ r29＝r30＝r31＝1kω、r14＝0r、r9＝r10＝r11＝r21＝10kω、r22＝500kω、 r23＝r24＝r25＝r26＝r27＝0.005r，其中，r为选通电阻；电容 c1＝c3＝c4＝c10＝10nf、
c2＝c5＝c6＝c7＝c8＝c9＝c11＝c12＝c13＝100nf；无感电容cd1＝10uf。
18.本实用新型工作原理如下：
19.恒流调整电路有两种模式，分为粗调制模拟和精调制数字，当粗调制模拟时，所需输出电流值按比例计算出等效占空比的pwm波，并将pwm模拟信号通过iset引脚下发，经过隔离器u2的隔离滤波、电平转换后至运算放大器u1 和u3输入in1+、in2+。
20.当精调制数字模式时，将所需输出电流值按比例计算出对应的数字量，经过i2c通讯方式下发至scl_da、sda_da信号，经过隔离器u2隔离、电压转换后下发至da转换器u4，经da转换后精确设定电位并连接至运算放大器 u1和u3输入in1+、in2+；运算放大器u1和u3的输出与负载功率mos管 q1-q4门极连接，驱动mos管在安全区域的导通率；外接负载电路主电流经过功率mos管q1-q4和高精度低阻抗的采样电阻采集后得到实时电压信号，实时电压信号经运算放大器u5进行信号放大后输出至门极驱动调节运算放大器 u1和u3的in1-、in2-；采集值(in-端电压)与设定值(in+端电压)比较，自动调节mos管的导通率(例如当in-端电压小于in+端电压时，运算放大器 u1、u3加大输出使mos管加大导通，从而增大负载电流，使运算放大器u1、 u3的in-端电压值随之增大；当in-端电压大于in+端电压时，运算放大器u1、 u3减小输出使mos管降低导通率，从而减小负载电流，使运算放大器u1、u3 的in-端电压值随之减小，这样电路最终会维持在恒定的给定值上，实现恒流工作)，线性连续调节使得负载电流值等于设定电流值，达到恒流输出。
21.另外，电路il端外接ad转换芯片和上位机，当外部负载电路经过运算放大器u5后的输出电压和上位机预设的电压不一致时，给上位机发出告警提示，检查恒流电路元器件是否有损坏。
22.以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。