直流电压控制恒流源生成电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型直流电压控制恒流源生成电路，具体指一种适用于以直流电压控制电流大小的恒流源生成电路，涉及电子电路技术领域。包括采样放大器U1，加法器U2，三极管N1，电阻器R1，电阻器R2，电阻器R3，电阻器R4，电阻器R5，负载及电源作电路连接。其中，采样放大器U1为电源采样作用，采样负载电位，加法器U2为加法运放，加法器U2+电位为采样电位和精密基准电位的中间值，经反馈放大2倍后，恰为两者的和值；加法器U2输出接入三极管N1的共基极，控制共涉极电压输出，负载采样的变化引发加法器U2的变化，随即由三极管N1调节电压输出达到电位平衡。本实用新型具有提高精度和负载功率，电路简单，低成本，易控制特点。
【专利说明】
直流电压控制恒流源生成电路
技术领域
[0001] 本实用新型设及电子电路技术领域，具体指一种适用于W直流电压控制电流大小 的恒流源生成电路。
【背景技术】
[0002] 众所周知，恒流源的生成，一般由电源，恒流源和负载组成。使用并联稳压器，运 放，晶体管组成简单的恒流源电路(如附图1所示），实现恒定电流。使用元器件较少，结构比 较简单，但是电源利用范围较小，精度比较差。或者直接使用恒流源忍片（如附图2所示），比 如XTR110KP，精度很高但是仍有局限，电源电压不能超过40V，最高电流为200mA且元器件的 溫漂干扰很高。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的为克服上述现有技术存在的某种缺失或不足，提出一种恒流源 生成电路，包括采样放大器U1，加法器U2，Ξ极管N1，电阻器R1，电阻器R2，电阻器R3，电阻器 R4,电阻器R5,负载及恒流源电源Vcc作电路连接。运放U1、加法器U2均为耐压高的的线性运 放元件，N1大功率耐压的PNP型Ξ级管，R1为功率至少为0.5瓦的精密电阻，R2~R5的阻值相 同。元件之间连接描述:R1与负载相连并同时与U1正输入端相接，负载另一端接地，R1与Ξ 极管N1的发射极相接，U1的负输入端与U1输出端口相连并通过R4与U2的正输入端相连，R5 一端接精密基准电压，另一端也输入U2正输入端，R2、R3和U2的负输入端连接，R3的另一端 接地，R2的另一端与U2输入端连接并接入Ξ极管N1的基极，Ξ极管集电极接恒流源电源 Vcc。在此电路图中，U1作跟随器，U2作加法器，N1作整流器。
[0004] 本实用新型电路工作原理(如附图3所示)简述如下：
[0005] (1)采样运放U1作用采样负载电位，为后一级加法器U2运算电路输入电压之一；另 一路为精密基准电压(可调）；
[0006] (2)加法运算，肥+=(11繊+1]凿隹)/2
[0007] Uout = U2 * 2 = U繊+U凿隹；
[000引（3)10111 =化0111-0.7)/(尺1+尺繊）；
[0009] 由电路可见，无论负载大小，电阻器R1的两端电压恒为化2-0.7)。当负载发生变化 的时候，由于电阻器R1两端电位不变，Iri大小也不变，Ξ极管N1的源极会自动调节，使得负 载两端的电压为Iri * R负载。
[0010] 本实用新型的电路连接关系：
[0011] (1)采样运放U1W隔离采样的方式连接，V+端连接负载，负载另一端接地，输出端 接电阻器R4;
[0012] (2)电阻器R5两端分别接基准电压和R4,与R4连接的一端再与肥的+输入端连接；
[0013] (3)加法器U2的负输入端接电阻R2与电阻器R3，电阻器R3另一端接地，电阻器R2另 一端接加法器U2输出端再连接Ξ极管N1的基极；
[0014] (4)Ξ极管N1的发射极连接电阻器Rl，电阻器R1的另一端连接负载。
[0015] 采样运放U1为电源采样作用，采样负载电位；
[0016] 加法器U2为加法运放，加法器U化电位为采样电位和精密基准电位的中间值，经反 馈放大2倍后，恰为两者的和值；
[0017] 加法器U2输出接入Ξ极管N1的共基极，控制共设极电压输出，负载采样的变化引 发加法器U2的变化，随即由Ξ极管N1调节电压输出达到电位平衡。
[0018] 综上所述，本实用新型直流电压控制恒流源生成电路，具有提高精度和负载功率， W及减少因溫度变化而引起的电流变化，电路结构简单、低成本的、控制容易等特点。
【附图说明】
[0019] 图1、图2为现有技术电路图；
[0020] 图3为本实用新型一种直流电压控制恒流源生成电路工作原理图；
[0021 ]图4为本实用新型的一个实施例原理接线图。
[0022] U1、U2:CM0S运算放大器，型号0PA547T。主要特点是电压范围大；
[0023] R1:精密电阻器，电阻值2欧姆，功率为1瓦；
[0024] 1?2、1?、1?4、1?5:电阻器，电阻值10千欧姆，功率为0.25瓦；
[0025] Ν1:ΡΝΡΞ 极管，型号为 3DD1 抓；
[0026] WS:电子开关，型号为ΜΑΧ4051，8选1，也可W是CD5041等有相同功能的元件即可。
【具体实施方式】
[0027] W下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述
[0028] 本实用新型的一个实施例（如附图4所示)是将恒流源电路扩展开来，拥有多档大 小不同的电流可W切换。将精密基准电压用4个电位器分压，由电子开关WS切换导通，根据 导通的不同电位，可W得到不同大小的恒电流源，大小为IOUt = (U凿牺压-0.7) / (R1)。
[0029] 在此实例中，使用5伏基准电压，加载于5个总值为100千欧姆的电位器接，另一端 全部同时接地，调节端分别分压出4个分别为4.7伏、2.7伏、1.7伏、0.9伏和0.7伏W下的电 位，由电子开关WS，型号为MAX4051分别切换，对应产生200mA、100mA、50mA、10mA电流，电子 开关WS，型号为MAX4051的输出端接R5。运用于库仑分析法的电化学测试。
[0030] 其中；
[0031] 采样运算放大器、加法器电源和Ξ极管集电极电压Vre = 60V;
[0032] 其恒流输出输出为：
[0033] I〇ut =化 out-0.7)/(Rl+R繊）
[0034] 因单电源运算放大器的物理特性的限制，使得加法器11遂触的输出电压范围在0V与 运算放大器电源电压Vre之间，即:〇<Vc<Vcc，所W负载大小范围夫
[0035] 本实用新型的实施例电路连接关系：
[0036] 计算部分电路：（1)运放U1W隔离采样的方式连接，V+端连接负载一一库仑测试电 极，电极另一端接地，采样运放U1的输出端接电阻器R4,电阻器R5两端分别接加法器U2的3 脚和电阻器R4,与电阻器R4连接的一端再与加法器肥的+输入端连接；
[0037] (2)加法器U2的负输入端接电阻R2与电阻器R3，电阻器R3另一端接地，电阻器R2另 一端接加法器U2输出端再连接Ξ极管N1的基极；
[0038] (3)Ξ极管N1的发射极连接电阻器R1，电阻器R1的另一端连接负载；
[0039] 电流控制部分电路：（1)电位器胖3、胖4、胖5、胖6、胖7阻值均为1001(，组5路成分压电路， 所有电位器两端分别5V基准电压和地，调节端:W3的调节端接的13脚、W4的调节端接电子开 关WS，型号为ΜΑΧ4051的14脚、W5的调节端接电子开关WS，型号为ΜΑΧ4051的15脚、W6的调节 端接电子开关WS，型号为ΜΑΧ4051的12脚、W7的调节端接电子开关WS，型号为ΜΑΧ4051的1脚；
[0040] (2)电子开关WS，型号为ΜΑΧ4051的6脚接地，地址信号9、10、11^个管脚接单片机 地址信号控制端，16脚接电源5V，7脚和8脚接地，3脚接电阻R5。
[0041] 本实用新型的主要元件作用及运用结果：
[0042] (1)运放U1为电源采样作用，采样负载电位，并且隔离采样输出电位与负载部分电 位，保持电路的平衡；
[0043] (2)电子开关WS，型号为ΜΑΧ4051是8选1电子开关，经3路地址信号的输入选择通道 Χ0~Χ7与输出端X导通，地址信号由CPU控制。本实用新型中选择其中的5路，选择Χ0~Χ4不 同的通道，既选择了不同的电位（由电位器W3~W7进行分压输出），经电子开关WS，型号为 MAX4051的3脚输入加法运算电路的电阻R5。选择不同的通道可使加法电路输出不同的电 位，从而使N1发射极输出不同的电压，产生不同的恒流源。
[0044] (3)运放U2与电阻32、1?3、1?4、1?5组成加法运算电路，1?4、1?5为电位采样作用，在本实 用新型中R4采样为U1的输出电位，R5采样的是电子开关WS，型号为MAX4051输出的点电位， R4、R5的连接点为两电位的中间值输入U2的正输入端。R2、R3为电位放大作用，本实用新型 中为放大2倍作用。肥的正输入端输入电位为U1输出的采样电位和精密基准电位的中间值， 经负反馈放大2倍后，恰为两者的和值;U2输出接入Ξ极管的共基极，控制共设极电压输出， 负载采样的变化引发加法器的变化，随即由Ξ极管调节电压输出达到电位平衡。
[0045] 负载为库仑法测试电极，内阻约120欧姆。
[0046] 经测试，测试结果与理论数据相差约1.2%，符合国家规定。
[0047] 综上所述，本实用新型直流电压控制恒流源生成电路，具有电路结构简单，成本较 低。其精准的基准电位即可W保持电流的稳定。所选用的元件均为大功率，避免功耗热量导 致的溫飘问题，电流在长时间的工作仍可保持相对稳定等特点，为高精度，直流电压控制电 流大小的恒流源提供技术基础。
【主权项】
1. 一种直流电压控制恒流源生成电路，其特征在于，包括采样放大器Ul，加法器U2，S 极管NI,电阻器Rl，电阻器R2,电阻器R3,电阻器R4,电阻器R5,负载及电源作电路连接； 所述采样放大器Ul，其V+端连接负载，负载另一端接地，输出端接电阻器R4; 所述电阻器R5两端分别接基准电压和电阻器R4,与电阻器R4连接的一端再与加法器U2 的+输入端连接； 所述加法器U2的负输入端接电阻器R2与电阻器R3,电阻器R3另一端接地，电阻器R2另 一端接加法器U2输出端再连接=极管Nl的基极； 所述=极管Nl的发射极连接电阻器Rl，电阻器Rl的另一端连接负载。2. 如权利要求1所述的直流电压控制恒流源生成电路，其特征在于，所述采样放大器Ul 为型号0PA547T; 所述加法器肥为型号0PA547T; 所述电阻器Rl为一精密电阻器，电阻值2欧姆，功率为1瓦； 所述电阻器R2、电阻器R3、电阻器R4、电阻器R5，其阻值10千欧姆，功率为0.25瓦； 电位器胖3、胖4、胖5、胖6、胖7阻值均为1001(，所有电位器其一端全部同时接地，调节端经5￥ 基准电压，分别分压出4个分别为4.7伏、2.7伏、1.7伏、0.9伏和0.7伏W下的电位，经电子开 关SW的MAX4051切换，对应产生200mA、100mA、50mA、10mA和0mA电流，MAX4051的输出端接电 阻器R5; 所述负载为一库仑测试电极，负载等效电阻，其阻值在0~切之间，其中， Vcc为恒流源电路电源； 所述=极管Nl为NPN立极管，型号为3DD1抓。
【文档编号】G05F1/56GK205620842SQ201620006631
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年1月4日
【发明人】宋翔鹰, 朱建波
【申请人】上海仪电科学仪器股份有限公司