一种双环反馈恒流源电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子技术的技术领域。特别涉及一种高稳定度双环反馈恒流源电路。
【背景技术】
[0002]恒流源在LED驱动、激光器驱动、传感器驱动、各种辉光放电光源驱动等很多领域内都有重要的应用。在某些特定应用领域内，恒流源输出电流的稳定度至关重要，如在激光器驱动应用中，微小的电流变化将导致输出光功率和激射波长的极大变化，这些变化直接危及器件的安全使用。常用的提高电流稳定度的措施包括:1、利用磁饱和电抗器的非线性磁化原理提高稳定性；2、在负载回路中串联大电阻(相对于负载电阻)；3、通过负反馈网络实现电流自动稳定。在这几种方案中，第一种方案受器件本身的影响较大，对稳定度的提高有限；第二种方案由于在负载回路中串联了大电阻，可有效地减小负载电阻的变化对输出电流的影响，但由于负载回路中大电阻的存在，使得在电源电压一定的情况下输出很小的电流，一般只能在毫安级，而且大部分电压都降在了大电阻上，也使得效率极低；第三种方案由于负反馈网络本身具有的自动调整功能，可以使输出电流自动稳定，而不受负载变化的影响，因此是目前提高电流稳定度的最有效的方法，但目前已公开的技术中，一般都是采取单一的线性反馈网络，这种方案的缺点在于:首先，一旦反馈网络出现故障，系统将处于开环工作状态，输出电流将急剧增大，很容易损坏负载和电路本身；其次，使用场合受到限制，只能应用在负载对电流是线性响应的场合，在某些特定场合下，如负载对电流的响应存在延迟或超前的情况，这种基于单一线性反馈网络的恒流源的恒流效果会大打折扣。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺点，提供一种基于双环反馈PID控制的高稳定度恒流源电路。
[0004]本发明的具体的技术方案是:
[0005]—种双环反馈恒流源电路，结构有限流设置模块2、电流设置模块3、电流输出模块7和第一反馈模块8 ;其特征在于，结构还有参考电压模块1、减法器模块4、PID控制模块5、加法器模块6和第二反馈模块9 ;限流设置模块2的输出与电流设置模块3的输入相连，电流设置模块3的输出接减法器模块4的控制输入，第二反馈模块9的输出接减法器模块4的反馈输入，减法器模块4的输出接PID控制模块5的输入，PID控制模块5的输出接加法器模块6的输入，参考电压模块1的输出分别接减法器模块4、PID控制模块5和加法器模块6的参考电压输入，加法器模块6的输出接电流输出模块7的控制输入，第一反馈模块8的输出接电流输出模块7的反馈输入，电流输出模块7的输出接第一反馈模块8和第二反馈模块9的输入；
[0006]所述的参考电压模块1的结构为:电阻R1的一端接电源VCC，另一端接运放U5A的同相输入端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地，运放U5A的反相输入端接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接运放U5A的输出端，运放U5A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U5A的输出端作为参考电压模块1的输出端，记为端口 Vref ;
[0007]所述的限流设置模块2的结构为:电阻R4的一端接电源VCC，另一端接滑动变阻器W1的一端和稳压二极管D1的负极，滑动变阻器W1的另一端和稳压二极管D1的正极接地，滑动变阻器W1的滑动端接运放U1A的同相输入端，运放U1A的反相输入端接运放U1A的输出端，运放U1A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U1A的输出端作为限流设置模块2的输出端，记为端口 Ilim ；
[0008]所述的电流设置模块3的结构为:滑动变阻器W2的一端接限流设置模块2的端口Ilim，另一端接地，滑动变阻器W2的滑动端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接运放U1B的同相输入端，运放U1B的反相输入端接电阻R6和电阻R7的一端，电阻R6的另一端接地，电阻R7的另一端接运放U1B的输出端，运放U1B的输出端作为电流设置模块3的输出端，记为端口 Iset ；
[0009]所述的减法器模块4的结构为:电阻R9的一端接电流设置模块3的端口 Iset，另一端接运放U2A的同相输入端和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接参考电压模块1的端口 Vref，电阻R10的一端接第二反馈模块9的端口 Vfd2，另一端接运放U2A反相输入端和电阻R11的一端，电阻R11的另一端接运放U2A的输出端，运放U2A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U2A的输出端作为减法器模块4的输出端，记为端口 Vdiff ;
[0010]所述的PID控制模块5的结构为:电阻R13的一端接减法器模块4的端口 Vdiff，另一端接运放U2B的反相输入端和电阻R12的一端，电阻R12的另一端接滑动变阻器W3的一端，滑动变阻器W3的滑动端接运放U2B的输出端，运放U2B的同相输入端接电阻R16的一端，电阻R16的另一端接参考电压模块1的端口 Vref，运放U2B的输出端作为PID控制模块5的一个输出端，记为端口 Vk ；电阻R14的一端接减法器模块4的端口 Vdiff，另一端接滑动变阻器W4的一端，滑动变阻器W4的滑动端接运放U3A的反相输入端和电容C1的一端，电容C1的另一端接运放U3A的输出端，运放U3A的同相输入端接电阻R17的一端，电阻R17的另一端接参考电压模块1的端口 Vref，运放U3A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U3A的输出端作为PID控制模块5的一个输出端，记为端口 Vint ;电容C3的一端接减法器模块4的端口 Vdiff，另一端接运放U3B的反相输入端、电容C2的一端和电阻R15的一端，电容C2的另一端接运放U3B的输出端，电阻R15的另一端接滑动变阻器W5的一端，滑动变阻器W5的滑动端接运放U3B的输出端，运放U3B的同相输入端接电阻R18的一端，电阻R18的另一端接参考电压模块1的端口 Vref，运放U3B的输出端作为PID控制模块5的一个输出端，记为端口 Vd ；
[0011 ] 所述的加法器模块6的结构为:电阻R20的一端接PID控制模块5的端口 Vk，电阻R21的一端接PID控制模块5的端口 Vint，电阻R22的一端接PID控制模块5的端口 Vd，电阻R20的另一端、电阻R21的另一端和电阻R22的另一端接在一起与运放U4A的反相输入端和电阻R19的一端相连，电阻R19的另一端接运放U4A的输出端，电阻R23的一端接参考电压模块1的端口 Vref，另一端接运放U4A的同相输入端和电阻R24的一端，电阻R24的另一端接地，运放U4A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U4A的输出端作为加法器模块6的输出端，记为端口 Vsum ；
[0012]所述的电流输出模块7的结构为:电阻R25的一端接加法器模块6的端口 Vsum，另一端接运放U5B的同相输入端，电阻R26的一端接第一反馈模块8的端口 Vfdl，另一端接运放U5B的反相输入端、电阻R27的一端和电容C4的一端，电阻R27的另一端接电源VCC，电容C4的另一端接运放U5B的输出端，运放U5B的输出端接MOS管Q1的栅极，MOS管Q1的源极接电源VCC，MOS管Q1的漏极接取样电阻Rref的一端，并作为电流输出模块7的一个输出端，记为端口 Vsaml，所述的MOS管Q1是N沟道增强型MOS管，取样电阻Rref的另一端接二芯接口 Header2的1脚，并作为电流输出模块7的另一个输出端，记为端口 Vsam2，二芯接口 Header2的2脚接地，二芯接口 Header2作为双环反馈恒流源电路的输出接口连接电路的负载，负载的正极接二芯接口 Header2的1脚，负载的负极接二芯接口 Header2的2脚；
[0013]所述的第一反馈模块8的结构为:电阻R29的一端接电流输出模块7的端口Vsaml，另一端接运放U4B的同相输入端和电阻R28的一端，电阻R28的另一端接地，电阻