用負載懸浮控制電路的可調電流源裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種用負載懸浮控制電路的可調電流源裝置，其特征在于由電流給定控制部分、負載電流調節管Ｔ↓［１］的輸入、輸出之間電壓處理部分、控制開關部分和負載與負載電源控制部分組成，所述的電流給定控制部分和負載電流調節管的輸入、輸出之間電壓處理部分電路共用一個電源回路Ｕ↓［Ｃ１］，控制開關部分和負載與負載電源部分則各用一個電源回路Ｕ↓［Ｃ］和Ｕ↓［Ｌ］，三個回路互不干擾，并在開關管Ｔ↓［２］和降壓續流電路的作用下，將負載回路多余能量的損耗減小。解決了作為可調電流源電流調節管損耗大的問題以及控制電路受負載回路電壓影響的問題。為高精度發光源、發熱源、快速恒流充電等，提供了一種高效率、高精度、大功率的電流源裝置。

Adjustable current source device using load suspension control circuit

The invention discloses an adjustable current source device for load suspension control circuit, characterized by a given current control part, load current regulator tube T down 1 of the input and output voltage between the processing part, control switch and load and load power control part, the current distribution control section and load current regulation between input and output tube voltage processing circuit sharing a power circuit of U: C1, control switch and load and load power supply part with a power supply circuit of U: C and U: L, three loops do not interfere with each other, and the switch tube T: 2 and step-down freewheeling circuit under the action of reducing surplus power loss of load circuit. The utility model solves the problem that the current regulator tube is big loss as an adjustable current source and the influence of the load circuit voltage on the control circuit. It provides a high efficiency, high precision and high power current source device for high precision light source, heat source, fast constant current charging, etc..

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用負載懸浮控制電路的可調電流源裝置技術。同時還涉及 一種電流源的控制電路與負載電路供電電源各自獨立的控制技術。因此，屬電 源與控制

技術介紹
關于電流源或恒流源的技術資料很多，從輸出特性的角度分類，可分為不 可調和可調的兩類。如集成電路中的鏡像電流源，給傳感器、發光、發熱等器 件供電的電壓源限位式的電流源等都是不可變的電流源或恒流源；用于壓力、 溫度等4 20MA變送器和恒流給定器等則是可變的電流源或恒流源。從控制特 性的角度分類，可分為線性控制調節、開關控制調節以及線性和開關并聯控制調節、線性和開關串聯控制調節四類。其中較為典型的有用運算放大器加三 極管集電極接負載的共模跟隨式電流源；專利申請號為CN89101207. 9所述的正 負雙向恒流電源、專利申請號為200510024286.8的申請中所述的高效率的恒流 源、專利申請號為200610035571. 4的申請中所述的高精度大功率恒流源等。實踐表明現有的電流源或恒流源，其負載電路和控制電路的供電電源都 來自同一回路，因此，負載兩端的壓降受到控制電路的供電電壓的限制。即便 是專利申請號為200610035571. 4所述的高精度大功率恒流源，也存在著負載兩 端的壓降受到控制電路的供電電壓的限制問題，因而不能滿足大電流或高阻抗 負載的需要，尤其不能滿足負載阻抗和負載電流要求大范圍隨機變化的需要。
技術實現思路
本專利技術的目的，在于提供一種兼顧精度、效率、成本、功率、負載阻抗變 化的可以隨時控制調節的電流源裝置。以滿足市場對大電流或高阻抗或大范圍隨機變化的負載的電流源的需要。例如給高精度發光源的供電、高精度發熱 源的供電、高精度電磁變換的供電、快速恒流充電的供電等。本專利技術的基本思路是將功能電路分為三部分供電， 一部分是電流給定控 制部分的功能電路和負載電流調節管T,的輸入、輸出之間電壓處理部分的功能 電路； 一部分是控制開關部分的功能電路； 一部分是負載和負載電源控制部分的功能電路。讓三部分供電電源回路各自獨立，互不干擾。其中，讓電流給定控制部分的功能電路懸浮在負載Rh Cl之上，不受負載回路供電電壓和負載兩端 電壓變化的影響；讓負載電流調節管L的輸入、輸出之間電壓處理部分的功能 電路與電流給定控制部分的功能電路共用一個供電電源Ud，由該電路產生的P麗 信號通過光電或磁電隔離，控制開關電路，使其既不受負載兩端電壓變化的影 響，也不受開關電路所用電源電壓的影響；讓控制開關部分的功能電路懸浮在 負載回路的降壓續流電路之上，使其既不受負載回路電壓變化的影響，也不會 因負載兩端電壓或負載電源電壓的變化而受到電流給定控制回路的影響；用開 關和降壓續流電路來控制負載電流調節管Ti的輸入、輸出之間的電壓在最小范 圍內變化，以便利用電感將通電中的電能轉換為磁能或將磁能再轉換成電能向 外釋放，來減小電流調節管的損耗。本專利技術的技術解決方案是這樣實現的首先確定將本專利技術的負載R.、 G接在給負載供電電源U.的負極與電流取樣 電阻R。的低電位端之間。電流取樣電阻R。的高電位端依次串連電流調節管L、 電感L、開關管T2到電源仏的正端。再給電流調節管L設計一個可以隨時調節 的電流給定控制電路和供電電源Uu，以便根據需要隨時調節通過負載上的電流。 給開關管T2設計一個控制開關管工作的電路和供電電源Ue;給電感L設計一個 磁電轉換續流二極管Dl和濾波電容C;再給電流調節管L設計一個能夠跟隨負 載電壓變化的電壓跟隨電路、 一個能反應L輸入、輸出之間電壓的P麗電路。 以便通過光電隔離電路，控制開關管T2工作在開關狀態，進而控制電流調節管 L的輸入、輸出之間電壓在規定范圍內變化。組成用負載懸浮控制電路的可調電流源裝置的功能電路有 一個電流給定控制部分由電阻R"電位器RB、穩壓塊Dw、電容C" CB運算放大器IC、負載電流調 節管l、負載電流取樣電阻R。、電源Uu組成的電路。用于根據需要隨時調節通 過負載上的電流。一個負載電流調節管Ti的輸入、輸出之間電壓信號處理部分包括 一個負載電壓跟隨電路，由運算放大器IC1， 二極管D2，電阻R4、 電源Uu組成。用于跟隨負載電壓的變化，為P麗電路提供參考電位和1\的輸入、 輸出之間電壓變化信號； 一個PWM和輸出隔離電路，由P麗芯片IC2、穩壓二極 管D3、電阻R2、 R3、電容d、電源Uu組成。用于反應負載電流控制管L的輸 入、輸出之間電壓和將其電壓的變化變成占空比不同的光信號；一個控制開關部分由光偶E,J勺光敏管、電阻Rl和Uc組成。用于將P麗和輸出隔離電路輸出的 光信號變成電信號控制開關管L工作在開關狀態；一個負載和負載電源開關控制部分由負載rl、 Cl、負載電流取樣電阻R。、負載電流調節管L、降壓續流電路、 開關管T2、供電電源ul組成。其中的降壓續流電路，由電感L、電容C、 二極管 Dl組成。用于在開關的作用下降壓，并將降壓過程中消耗的電能變成磁能，當 開關關斷時再將磁能變成電能送給負載；開關管T2，用于根據比較放大電路提 供的負載電流調節管L的輸入輸出之間電壓信號與降壓續流電路相配合，來控 制L的輸入輸出之間的電壓。本專利技術的技術解決方案還包括所述的電流給定控制電路中的電阻RA，可以是普通電阻和/或是精密電阻； 電位器RB，可以是多圈電位器和/或非多圈電位器；穩壓塊Dw，也可以是穩壓二 極管；運算放大器IC1，可以是單電源供電和/或雙電源供電；CA、 Cb是一個高頻 無感電容；負載電流調節管Ti，可以是一個功率三極管、復合式功率三極管和/ 或場效應管；負載電流取樣電阻R。，是一個精密電阻和/或普通電阻；電源Ud， 可以是線性穩壓電源和/或是開關穩壓電源。另外，根據運算放大器IC1要求可 選擇單電壓或雙電壓輸出。所述的負載電流調節管L的輸入、輸出之間電壓信號處理部分包括一個由 運算放大器IC1， 二極管D2，電阻R4、 R5、電源Uu組成的負載電壓跟隨電路和 一個由P麗芯片IC2、穩壓二極管D3、電阻R2、 R3、電容d、光偶El的友光部 分、電源Uu組成的P麗電路和輸出隔離電路。其中的運算放大器ICl,可以是單電源供電的和/或是雙電源供電的運算放大器；電阻R2、 R3、 R4均可以是普 通電阻；二極管D2，只要耐壓滿足要求即可；穩壓二極管D3，可以是普通穩壓 二極管和/或是高精度穩壓塊，還可以是利用各種二極管的PN結壓降。其穩壓 電壓的大小，根據電流調節管L的輸入、輸出之間電壓而定；光偶E,的發光部 分，可以是光電耦合器的發光部分，也可以是電磁偶合的初級部分；電源Uu與 電流給定控制部分相同。所述的控制開關部分，由光偶E,的光敏管、電阻Rl和Uc:組成。其中的光偶 E,的光敏管，可以是光電耦合器的光敏接收部分，也可以是電磁偶合的次級部分； Rl可以是普通電阻；電源仏，可以是線性穩壓電源，也可以是開關穩壓電源。所述的負載和負載電源開關控制部分，由負載rl、 Cl、負載電流取樣電阻 RQ、負載電流調節管L、降壓續流電路、開關管t2、電感L、電容C、 二極管D1 組成。其中的負載電路rl，可以是一個電阻性元件，也可以是一個電感性元件 或者是阻性或感性、容性的組合電路；cl可以是由極性電容也可以是無極性電 容；負載本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用負載懸浮控制電路的可調電流源裝置，其特征在于由電流給定控制電路（１）、負載電流調節管Ｔ１的輸入、輸出之間電壓處理電路（２）、控制開關電路（３）和負載與負載電源控制電路（４）組成，其中所述的電流給定控制電路（１）包括電阻Ｒ↓［Ａ］、電位器Ｒ↓［Ｂ］、穩壓塊Ｄ↓［Ｗ］、電容Ｃ↓［Ａ］、電容Ｃ↓［Ｂ］、運放ＩＣ、負載電流調解管Ｔ↓［１］、負載電流取樣電阻Ｒ↓［Ｑ］和電源Ｕ↓［Ｃ１］；所述的負載電流調節管Ｔ↓［１］輸入、輸出之間電壓處理電路（２）包括由運放ＩＣ１、二極管Ｄ２、電阻Ｒ４、電源Ｕ↓［Ｃ１］組成的負載電壓跟隨電路和由集成電路ＩＣ２、二極管Ｄ３、電阻Ｒ２、Ｒ３、電容Ｃ１、電源Ｕ↓［Ｃ１］組成的ＰＷＭ電路以及由Ｅ↓［Ｌ］的光敏管、電阻Ｒ↓［１］、Ｕ↓［Ｃ］組成的隔離電路；所述的負載和負載電源控制電路（４）則包括負載Ｒ↓［Ｌ］、Ｃ↓［Ｌ］、負載電流取樣電阻Ｒ↓［Ｑ］、負載電流調節管Ｔ↓［１］、開關管Ｔ↓［２］、降壓續流電路和電源Ｕ↓［Ｌ］所組成，其中的負載Ｒ↓［Ｌ］、Ｃ↓［Ｌ］接在電源Ｕ↓［Ｌ］的負極與取樣電阻Ｒ↓［Ｑ］的低電位端之間；電源Ｕ↓［Ｌ］的正極與電流調解管Ｔ↓［１］之間串接開關管Ｔ↓［２］和電感Ｌ；在電流調解管Ｔ↓［１］和電感Ｌ之間接濾波電容Ｃ到電源Ｕ↓［Ｌ］負極；在開關管Ｔ↓［２］和電感Ｌ之間接續流二極管Ｄ↓［１］到電源Ｕ↓［Ｌ］負極；在取樣電阻Ｒ↓［Ｑ］與電流調解管Ｔ↓［１］之間接電壓跟隨放大器ＩＣ１的同相輸入端，其供電端接電源Ｕ↓［Ｃ１］，反相端接其輸出端再與ＩＣ２的４、２腳相連，ＩＣ２的３腳對４腳接一個電容Ｃ１，５腳對４腳接一個電阻Ｒ３、接一個穩壓二極管Ｄ３，并與電阻Ｒ４和二極管Ｄ２相連；電阻Ｒ４的另一端接電源Ｕ↓［Ｃ１］正極；二極管Ｄ２的另一端與電流調解管Ｔ↓［１］的輸入端相連；ＩＣ２的６、７腳接電源Ｕ↓［Ｃ１］正極，１、８腳作為輸出接光偶Ｅ↓［Ｌ］的發光管的陰極；電路在通電的起始階段，ＩＣ２　?。?、８腳的輸出為低電平，光偶中的發光管發光，光敏管導通，Ｔ↓［２］導通，電源Ｕ↓［Ｌ］的電流通過電感Ｌ，這樣便在給電容Ｃ充電的同時使電流在Ｔ↓［１］的控制下通過負載取樣電阻Ｒ↓［Ｑ］和負載Ｒ↓［Ｌ］；當Ｔ↓［１］的輸入、輸出即漏、源之間的電壓Ｕ↓［ＤＣ］大于ＩＣ２的５腳相對于４腳的１．２５Ｖ加上穩壓管Ｄ３的壓降，再減去二極管Ｄ２的導通壓降時，ＩＣ２開始進入ＰＷＭ控制狀態，使Ｔ↓［１］的輸入、輸出...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉恒東，陳猛，
申請(專利權)人：大連大學，
類型：發明
國別省市：91[中國|大連]