一种基于双环负反馈的恒流源装置

摘要

本发明的一种基于双环负反馈的恒流源装置属于电子技术的技术领域，其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)。本发明采用双环负反馈结构，具有输出电流稳定高、安全性高、使用场合广泛等特点。

主权项

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(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)、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SW1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SW1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)；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；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1脚和稳压二极管D1的负极，3芯接口Header31的3脚和稳压二极管D1的正极接地，3芯接口Header31的2脚接运放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；所述的电流设置模块(3)的结构为：3芯接口Header32的1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；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；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；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；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Vfd1，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的漏极接电源VCC，MOS管Q1的源极接取样电阻Rref的一端，并作为电流输出模块(7)的一个输出端，记为端口Vsam1，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；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Vsam1，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Vfd1；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Vsam1，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；所述的限流显示模块(10)的结构为：滑动变阻器W1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W1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DSP1；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Vsam1，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；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Header2的1脚、2脚相连，所述的电源开关(121)是整个装置的电源总开关，所述的显示选择(122)是一个双刀双掷开关，它包含的两组联动开关分别记为开关SW1和开关SW2，开关SW1的公共端记为端口DSPin，接数字表头(123)的信号输入端的正极，数字表头(123)的信号输入端的负极接地，开关SW1的两个选择端分别接限流显示模块(10)的端口DSP1和输出电流显示模块(11)的端口DSP2，开关SW2的公共端记为端口LED，开关SW2的一个选择端接限制电流(124)的负极，该选择端与开关SW1中与限流显示模块(10)的端口DSP1相连的选择端相对应，开关SW2的另一个选择端接输出电流(125)的负极，该选择端与开关SW1中与输出电流显示模块(11)的端口DSP2相连的选择端相对应，所述的限制电流(124)和输出电流(125)均为发光二极管，它们的正极共同接电源VCC，所述的数字表头(123)是一个4位半的数字电压表，所述的限流设置(126)和输出设置(127)是两个阻值均为20kΩ的旋钮式滑动变阻器，分别与限流设置模块(2)中的3芯接口Header31和电流设置模块(3)中的3芯接口Header32相连，连接方式均为滑动变阻器的两端分别与各3芯接口的1脚、3脚相连，滑动端与2脚相连。