一种双环反馈恒流源电路的制作方法_2

文档序号:9646284阅读:来源:国知局
R30的一端接电流输出模块7的端口 Vsam2,另一端接运放U4B的反相输入端和电阻R31的一端,电阻R31的另一端接运放U4B的输出端,运放U4B的输出端作为第一反馈模块8的输出端,记为端口 Vfdl ;
[0014]所述的第二反馈模块9的结构为:运放U6A的同相输入端接电流输出模块7的端口 Vsaml,运放U6A的正电源端接电源VCC,负电源端接地,运放U6A的反相输入端接电阻R32、电阻R33的一端和滑动变阻器W6的滑动端,电阻R32的另一端接运放U6A的输出端,运放U6A的输出端作为第二反馈模块9的输出端,记为端口 Vfd2,电阻R33的另一端接运放U6B的输出端和电阻R34的一端,滑动变阻器W6的一端接电阻R35的一端,电阻R35的另一端和电阻R34的另一端接在一起与运放U6B的反相输入端和电阻R36的一端相连,电阻R36的另一端接地,运放U6B的同相输入端接电流输出模块7的端口 Vsam2。
[0015]本发明的一种双向恒流源电路中所用到的各元件优选参数如下:运放U1A、运放U1B?运放U6A、运放U6B均为TLC2252 ;稳压二极管D1的稳压电压为2.5V ;滑动变阻器W1和滑动变阻器W2均为20k Ω,滑动变阻器W3?滑动变阻器W5均为500k Ω,滑动变阻器W6为100k Ω ;电阻R1和电阻R2均为10k Ω,电阻R4?电阻R18均为10k Ω,电阻R25、电阻R26、电阻R29和电阻R30均为10kQ,电阻R19?电阻R22和电阻R24均为15kQ,电阻R3、电阻R32?电阻R34和电阻R36均为100kΩ,电阻R28和电阻R31均为200kΩ,电阻R35为lkQ,电阻R27为1ΜΩ,电阻R23为5.1k Ω,取样电阻Rref为0.1Ω ;电容C1为4.7nF,电容C2为10pF,电容C3为100pF,电容C4为0.47uF ;M0S管Q1为IRF530 ;电源VCC为12V直流电源。
[0016]本发明一种双环反馈恒流源电路有以下有益效果:
[0017]1、本发明采用双环负反馈结构,有效提高了输出电流的稳定度。
[0018]2、本发明采用双环负反馈结构,提高了电路的安全性,当一个反馈环出现故障断开时,电路仍然能正常工作。
[0019]3、本发明对设置电流和反馈电流采用PID控制处理,使电路在很多使用场合下均能自动稳流。
[0020]4、本发明包含限流模块,可有效限制输出电流的最大值,使得在调节输出电流时不会超过限流值,进一步提高了电路的安全性。
[0021]5、本发明的第二反馈模块采用双运放高输入阻抗式减法器对输出电流进行取样,比传统减法器结构能更有效地减小反馈电路对输出电流的影响。
[0022]6、本发明中二芯接口 Header2处所接负载的负极接地,能够有效保障负载工作时的安全性。
【附图说明】
[0023]图1是本发明的总体结构框图。
[0024]图2是本发明的参考电压模块1的原理图。
[0025]图3是本发明的限流设置模块2的原理图。
[0026]图4是本发明的电流设置模块3的原理图。
[0027]图5是本发明的减法器模块4的原理图。
[0028]图6是本发明的PID控制模块5的原理图。
[0029]图7是本发明的加法器模块6的原理图。
[0030]图8是本发明的电流输出模块7的原理图。
[0031]图9是本发明的第一反馈模块8的原理图。
[0032]图10是本发明的第二反馈模块9的原理图。
【具体实施方式】
[0033]下面通过具体实施例对本发明的工作原理作进一步说明,以下各实施例中各元件选用的参数如下:
[0034]运放U1A、运放U1B?运放U6A、运放U6B均为TLC2252 ;稳压二极管D1的稳压电压为2.5V ;滑动变阻器W1和滑动变阻器W2均为20k Ω,滑动变阻器W3?滑动变阻器W5均为500k Ω,滑动变阻器W6为100k Ω ;电阻R1和电阻R2均为10k Ω,电阻R4?电阻R18均为10kQ,电阻R25、电阻R26、电阻R29和电阻R30均为10kΩ,电阻R19?电阻R22和电阻R24均为15k Ω,电阻R3、电阻R32?电阻R34和电阻R36均为100k Ω,电阻R28和电阻R31均为200k Ω,电阻R35为lk Ω,电阻R27为1M Ω,电阻R23为5.1k Ω,取样电阻Rref为
0.1 Ω ;电容 C1 为 4.7nF,电容 C2 为 10pF,电容 C3 为 100pF,电容 C4 为 0.47uF ;M0S 管 Q1为IRF530 ;电源VCC为12V直流电源。
[0035]实施例1本发明的整体结构
[0036]结合图1说明本发明的一种双环反馈恒流源电路的整体工作原理。通过限流设置模块1设置一个最大控制电压,利用滑动变阻器W2可使电流设置模块2输出大小在0到最大控制电压之间的一个控制电压,第二反馈模块9对输出电流取样并转换为对应的电压,上述两个电压在减法器模块4中进行求差,差值送到PID模块5中进行PID处理,所得的三个电压信号经加法器模块6相加后作为驱动电压送至电流输出模块7的控制输入端,与第一反馈模块8的反馈电压进行比较,比较结果控制电流输出模块7的输出电流,参考电压模块1用来为减法器模块4、PID控制模块5和加法器模块6提供必要的参考电压,由于整个系统处于双重负反馈工作状态,因此,输出电流将严格按照电流设置模块2设置的控制电压进行变化。
[0037]实施例2本发明的参考电压模块1
[0038]本发明的参考电压模块1的原理电路如图2所示,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。
[0039]电阻R1和R2对12V电源电压进行分压,由于两电阻阻值相等,所以分压电压为6V,该电压经过由运放U5A构成的电压跟随器后在输出端得到具有更强驱动能力的6V参考电压,用于给减法器模块4、PID控制模块5和加法器模块6提供参考电压。
[0040]实施例3本发明的限流设置模块2
[0041]本发明的限流设置模块2的原理电路如图3所示,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。
[0042]稳压二极管D1为滑动变阻器W1的两端提供2.5V的基准电压,当滑动变阻器W1的滑动端上下滑动时,滑动端电压将在0V?2.5V范围内变化,该电压值经过运放U1A构成的电压跟随器后在输出端得到驱动能力更强的限流电压。
[0043]实施例4本发明的电流设置模块3
[0044]本发明的电流设置模块3的原理电路如图4所示,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。
[0045]滑动变阻器W2的两固定端间电压等于限流设置模块2输出的限流电压,当滑动变阻器W2的滑动
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