多路多档数字式交流恒流源及其调档与选通控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及恒流源技术领域，特别是指一种多路多档数字式交流恒流源及其调档与选通控制方法。
【背景技术】
[0002]目前工厂进行的很多产品的调试和开发中，经常要用到多路高精度的O?10mA的标准恒流信号源。在多路恒流信号源的成型产品中，目前市场只有模拟式的单路信号源，还没有完全数字式的多路恒流源。在试验中如果需要多路标准的恒流信号源进行调试，那就要用好几个单路信号源装置来满足试验要求，而且目前所使用的模拟信号源大都是由电位器模拟调节的恒流源，虽然比较简单，精度不高，而且由于它是用电位器调节，就不可避免的具有随温度变化及磨损等降低精度的缺点。
[0003]随着电力工业的发展，交流恒流源在配电网络中各种电子产品需求量大量增加。目前主要使用的交流恒流源电路多数采用SPWM(Sinusoidal PWM，正弦脉宽调制)波形控制逆变电路，其先将变压器原侧的交流电转换为直流电，再将直流电经SPWM波形控制逆变电路逆变成所需的交流电。该电路会产生大量谐波反馈到电网，容易干扰电子产品的正常工作，而且在使用过程中，用户需先通过MCU(Micro Control Unit，微控制单元)设定电流值，整个恒流源的硬件电路所需元器件较多，成本也较高，容易出现故障。
[0004]综上，目前市面上的恒流源存在以下问题:模拟式恒流源精度不高，交流恒流源容易产生谐波反馈到电网，造成电网不稳，且成本较高，易出故障。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种电流精度高、不影响电网、成本低且不易出故障的多路多档数字式交流恒流源及其调档与选通控制方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下:
[0007]一种多路多档数字式交流恒流源，包括依次连接的微控制单元MCU模块、信号发生器、信号处理模块、四路放大电路、调档电路、高精度运放模块和四路选通电路；
[0008]所述MCU模块的控制信号输出端连接至所述调档电路和四路选通电路的控制信号输入端。
[0009]进一步的，所述MCU模块采用芯片MSP430F149单片机；所述信号发生器采用频率合成器芯片AD9850 ；
[0010]所述信号处理模块包括放大器，所述放大器的反向输入端与输出端相连，正向输入端经一滤波电容与所述信号发生器的输出端相连，输出端也经一滤波电容与所述四路放大电路相连。
[0011]进一步的，所述四路放大电路具有四个输出端，分别与所述调档电路的四个输入端相连；所述四路放大电路包含第一差分放大电路、第二差分放大电路、第三差分放大电路和第四差分放大电路，其中:
[0012]每个差分放大电路均包括放大器，每个差分放大电路的放大器的反向输入端分别经一限流电阻连接至所述信号处理模块的输出端，正向输入端分别经一接地电阻接地，输出端分别经一反馈电阻连接至各放大器的反向输入端，同时输出端分别与所述调档电路的四个输入端相连；
[0013]每个差分放大电路的放大器的正电源端与+5V电源相连，负电源端与-5V电源相连。
[0014]进一步的，每个差分放大电路中包含的限流电阻的阻值不同。
[0015]进一步的，所述调档电路包括多路复用器ADG604，其中:
[0016]所述多路复用器ADG604的正电源端VDD与+5V电源相连，并且正电源端VDD经一接地电容接地，负电源端VSS与-5V电源相连，并且负电源端VSS也经一接地电容接地；
[0017]所述多路复用器ADG604的控制信号输入端EN、地址选择端A0、地址选择端Al连接至所述MCU模块的控制信号输出端；
[0018]所述多路复用器ADG604的信号输出端Dout与所述高精度运放模块的输入端相连。
[0019]进一步的，所述高精度运放模块包括高精度运放芯片0PA551，所述运放芯片0PA551的正向信号输入端经一限流电阻连接至所述调档电路的信号输出端Dout，反向信号输入端经一接地电阻接地且与所述四路选通电路的回路端相连，标识FLAG端经一接地电阻接地，信号输出端与所述四路选通电路的输入端相连。
[0020]进一步的，所述四路选通电路中每一路选通电路的端口包括一个控制端和两个输出端，每一路选通电路的内部均包括依次连接的继电器动作单元、阻容滤波单元和继电器驱动单元，其中:
[0021]所述继电器动作单元包括一个双刀单掷常开开关，所述双刀单掷常开开关中的一路开关的两端连接所述高精度运放芯片0PA551的信号输出端和所述继电器动作单元所在的四路选通电路的一个输出端，所述双刀单掷常开开关中的另一路开关的两端连接所述高精度运放芯片0PA551的反向信号输入端和所述继电器动作单元所在的选通电路的另一输出端，所述继电器两端并接有起到保护作用的二极管；
[0022]所述阻容滤波单元由并联的电阻和电容形成。
[0023]进一步的，所述继电器驱动单元包括N沟道结型场效应管和NPN型晶体管，其中:
[0024]所述N沟道结型场效应管的栅极连接所述MCU模块的控制信号输出端，源极接+5V电压，漏极经一电阻连接至所述NPN型晶体管的基极；
[0025]所述NPN型晶体管的基极同时经一电阻接地，发射极直接接地，集电极连接所述阻容滤波单元。
[0026]进一步的，所述四路选通电路的输出端外接有接口形式的输出电路。
[0027]进一步的，包括:
[0028]步骤⑴:MCU模块接到八位调档与选通控制指令后，将该指令高四位和低四位分开，高四位代表N路选择数据，低四位代表M档选择数据；
[0029]步骤⑵:通过将低四位左移两位，改变调档电路地址端数值，选通需要的某一档信号，实现多档的选择；
[0030]步骤(3):通过将0x02左移，并且左移位数是N路的数值，打开某一路信号对应的场效应管，实现多路的选择。本发明具有以下有益效果:
[0031]工作时，首先MCU模块产生多路多档控制指令，发送至信号发生器，信号发生器根据该控制指令产生相应的电信号，并把电信号传输至信号处理模块，信号处理模块把处理后的信号传送至四路放大电路，四路放大电路包括四路放大电路，分别对该电信号进行不同倍数的放大，调档电路在MCU模块的控制下，选择其中某一路放大信号传送至高精度运放模块，之后被选中的放大信号经过高精度运放模块后，变成了高稳定的恒流源信号，进入四路选通模块后输出。
[0032]与现有技术相比，本发明利用四路选通电路和调档电路实现了只利用一个高精度运放模块实现4路电流源信号的导通，由于4路信号共用一个高精度运放模块，既节省了成本，又消除了 4路信号的系统误差(即使相同型号的芯片也会存在细微的差别)，使得本发明产生的恒流源精度比较高；另外，本发明直接利用信号发生器产生正弦交流信号，不经过变压器和spwm变换，所以不会产生谐波；最后，整个方案原理简单，所用器件较少，成本较低，不易出现故障。
【附图说明】
[0033]图1为本发明的多路多档数字式交流恒流源的整体结构示意图；
[0034]图2为本发明的多路多档数字式交流恒流源的MCU模块示意图；
[0035]图3为本发明的多路多档数字式交流恒流源的信号发生器示意图；
[0036]图4为本发明的多路多档数字式交流恒流源的信号处理模块示意图；
[0037]图5为本发明的多路多档数字式交流恒流源的四路放大电路示意图；
[0038]图6为本发明的多路多档数字式交流恒流源的调档电路示意图；
[0039]图7为本发明的多路多档数字式交流恒流源的高精度运放模块示意图；
[0040]图8为本发明的多路多档数字式交流恒流源的四路选通电路其中一路电路示意图。
【具体实施方式】
[0041]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0042]一方面，本发明一种多路多档数字式交流恒流源及其调档与选通控制方法，如图