一种基于双环负反馈的恒流源装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子技术的技术领域。特别涉及一种基于双环负反馈的恒流源装置。
【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装置。
[0004]本发明的具体的技术方案是:
[0005]一种基于双环负反馈的恒流源装置，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、第二反馈模块9、限流显示模块10、输出电流显示模块11和前面板12;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I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、第二反馈模块9和输出电流显示模块11的输入，输出电流显示模块11的输出接前面板12中开关SWl的一个选择端;限流设置模块2的输出还接限流显示模块10的输入，限流显示模块的输出接前面板12中开关SWl的另一个选择端；电流输出模块7的二芯接口 Header2接前面板12上的电流输出120;
[0006]所述的参考电压模块I的结构为:电阻Rl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I的输出端，记为端口 Vr ef;
[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3芯接口Header31的I脚和稳压二极管Dl的负极，3芯接口 Header31的3脚和稳压二极管Dl的正极接地，3芯接口 Header31的2脚接运放UlA的同相输入端，运放UlA的反相输入端接运放UlA的输出端，运放UlA的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放UlA的输出端作为限流设置模块2的输出端，记为端口 11 im;
[0008]所述的电流设置模块3的结构为:3芯接口Header32的I脚接限流设置模块2的端口Ilim,3芯接口Header32的3脚接地，3芯接口Header32的2脚接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接运放UlB的同相输入端，运放UlB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UlB的输出端，运放UlB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I的端口Vref，电阻RlO的一端接第二反馈模块9的端口 Vf d2，另一端接运放U2A反相输入端和电阻Rl I的一端，电阻Rl I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 Vd i ??;
[0010]所述的PID控制模块5的结构为:电阻Rl3的一端接减法器模块4的端口 Vd i f f，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I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Cl的一端，电容Cl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I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Rl 5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I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U 4 A的输出端，电阻R 2 3的一端接参考电压模块I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Ql的栅极，MOS管QI的源极接电源VCC，MOS管QI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Ql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I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；
[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 Vf d2，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]所述的限流显示模块10的结构为:滑动变阻器Wl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Wl的滑动端接电阻R37的一端，电阻R37的另一端接运放U7A的同相输入端，运放U7A的反相输入端接电阻R38的一端，电阻R38的另一端接运放U7A的输出端，运放U7A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，前面板12中开关SW2的端口 LED接电阻R39的一端，R39的另一端接地，运放U7A的输出端作为限流显示模块10的输出端，记为端口DSPl ；
[0016]所述的输出电流显示模块11的结构为:运放U8A的同相输入端接电流输出模块7的端口 Vsaml，运放U8A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U8A的反相输入端接电阻R40、电阻R41的一端和滑动变阻器W2的滑动端，电阻R40的另一端接运放U8A的输出端，运放U8A的输出端作为输出电流显示模块11的输出端，记为端口 DSP2，电阻R41的另一端接运放U8B的输出端和电阻R43的一端，滑动变阻器W2的一端接电阻R42的一端，电阻R42的另一端和电阻R43的另一端接在一起与运放U8B的反相输入端和电阻R44的一端相连，电阻R44的另一端接地，运放U8B的同相输入端接电流输出模块7的端口 Vsam2;
[0017]所述的前面板12的结构包括:电流输出120、电源开关121、显示选择122、数字表头123、限制电流124、输出电流125、限流设置126和输出设置127;所述的电流输出120是一个两相的接口，正、负相分别和电流输出模块7中的二芯接口 H