本發明專利技術公開一種用負載懸浮控制電路的可調電流源裝置。特征在于電流給定控制電路和所用的電源回路（１）懸浮在負載之上；控制開關管Ｔ↓［２］工作的電路和所用的電源回路懸浮在降壓續流電路之上。二者與負載供電電源回路各自獨立，互不干擾。一方面解決了負載兩端電壓的變化不影響電流給定控制電路的控制精度和可調電流源調節管損耗大的問題，也解決了用高電壓給負載供電時控制開關電路的損耗和耐壓問題，同時也解決了大電流低電壓給負載供電時，利用場效應管作開關管的柵極相對于源極的控制電壓問題。因此，本發明專利技術在保證高效率、高精度、大功率的前提下，進一步擴大了輸出電流可調范圍和負載所需電壓變化的范圍。
Adjustable current source device using load suspension control circuit
The present invention discloses an adjustable current source device using a load suspension control circuit. Characterized by the given current control circuit and power supply circuit used (1) suspended on load circuit; control switch T: 2 work and the power supply circuit in the step-down freewheeling circuit on suspension. The two are independent of the load power supply circuit and do not interfere with each other. The change of the voltage across the load does not affect the control precision of the current supply control circuit with adjustable current source regulation of great loss to solve, but also solve the problem of loss and pressure control switch circuit with high voltage power supply to load the power supply to load at the same time also solve the high current and low voltage, tube switch gate relative to the source voltage control problem by using field effect. Therefore, under the premise of ensuring high efficiency, high accuracy and high power, the invention further enlarges the adjustable range of the output current and the range of the voltage required by the load.
【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，屬于電源與 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析，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；如壓力、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。實踐中，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， 一部分是控制給負載供電的功能電路， 一部分是控制給負 載供電的開關管的控制電路。讓三部分電路的供電電源回路各自獨立；讓電流 給定控制功能電路和供電電源電路懸浮在負載之上；讓開關管的控制電路所需 的供電電源，通過光電或磁電的隔離，既不受給負載供電回路的影響，也不受 電流給定控制功能電路的供電回路的影響。讓懸浮在負載之上的電流給定控制 電路的控制性能不受負載回路變化的影響。用開關和降壓續流電路來控制負載 電流調節管的輸入、輸出之間的電壓在最小范圍內工作。通過利用電感在通電 電路中能將一部分電能轉化為磁能，當切斷電源后電感內部的磁能又能轉變成 電能向外釋放的特性，來解決調節管的損耗問題。使本專利技術具備效率高、精度 高、功率大、可調范圍大、適應負載所需電壓變化范圍大的特點。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&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Ti、電感L、 開關管T2到電源UJ勺正端。再給開關管T2設計一個由運算放大器和電阻組成的 開關控制電路和供電電源Uei;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跟隨電路，和光電 隔離電路，作為開關控制電路的控制信號，以實現通過控制開關管T2的開和關， 來達到控制電流控制管L的輸入、輸出之間電壓的目的；給電流調節管L設計一個可調的電流給定控制電路和供電電源UC2，以便根據需要隨時調節通過負載上的電流。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電路部分，由電阻R"電位器rb、穩壓塊Dw、運算放大 器IC1、電容ca、 cb、負載電流調節管TV負載電流取樣電阻R。、電源Ue2組成。用于根據需要隨時調節通過負載上的電流。一個負載和給負載供電的控制電路部分，包括 一個給負載回路供電的電源Ul電路； 一個給控制開關管電路供電的穩壓電源Uei電路；一個負載電流調節管T"用于調節通過負載的電流，并使其始終與控制電壓信號成線性關系變化；一個負載電流取樣電阻RQ，用于反應通過負載的電流，以便電流源控制電路及時控制電流調節管L按給定電流輸出給負載； 一個負載RL和電容CL，用于通電做功的電路；一個負載電壓跟隨電路，由二極管D2、 D3/4/5和PNP三極管Bl、 B2以及 電阻R1、 R2組成。用于跟隨負載電壓變化和反應負載電流調節管Ti的輸入、輸 出之間電壓；一個降壓續流電路，由電感L，電容C 、 d， 二極管D1組成。用于在開關 的作用下將電能變成磁能，當開關關斷時再將磁能變成電能送給負載；一個丌關管T2，用于根據負載電壓跟隨電路提供的負載電流調節管L的輸 入輸出之間電壓信號，來控制L的輸入輸出之間電壓；一個控制開關電路，由運算放大器IC和電阻R3、 R4、 R5以及D6、 D7組成。 用于根據負載電壓跟隨電路提供的負載電流調節管Tt的輸入輸出之間電壓信 號，來控制開關管T2丄作在開關狀態。一個電壓隔離電路E,.，用于將負載電壓跟隨電路反應的負載電流調節管T, 的輸入輸出之間電壓的極限值傳遞給開關控制電路。 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，也可以是精密電 阻；電位器Re，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，也可以是雙電源供電；CA、 Cb 是一個高頻無感電容；負載電流調節管Tp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，根據精度要 求也可以是普通電阻；電源U⑦可以是線性穩壓電源，也可以是開關穩壓電源。 另外，根據運算放大器IC1要求選擇單電壓和/或雙電壓輸出。所述的給負載回路供電的電源Ul電路，可以是直接將220V交流電進行整 流、濾波變成直流電的電路，也可以是通過變壓器變壓后再進行整流、濾波的 直流電路或經過線性穩壓的電路和/或經過開關穩壓的電路。所述的給控制開關管供電的電源UC1電路，是一個用變壓器將220V交流電進 行變壓、整流、濾波、穩壓電路，也可以是開關穩壓電路。所述的負載電流調節管L是一個功率三極管、復合式功率三極管和/或場效 應管。所述的負載RL、 C^和負載電流取樣電阻R。，其中的負載RL是一個電阻性 元件和/或一個電感性元件；CL是有極性電容和/或無極性電容；負載電流取樣 電阻R。是一個精密電阻，根據電流源的精度要求也可以是普通電阻。所述的負載電壓跟隨電路，其中的D2是各種具有單向導電特性的二極管； D3/4/5除了可以是各種具有單向導電特性的二極管外，數量根據最小限壓值而 定，也可以是穩壓管；Bl、 B2是兩個PNP三極管，也可以是PNP復合三極管或 叫PNP型達林頓三極管，也可以根據負載電源電壓的高低和負載以及負載電流 的變化范圍用一個PNP三極管；Rl、 R2是普通電阻和/或是精密電阻。所述的降壓續流電路，其中的L是一種高頻和高Q值電感和/或是普通電感； C是膽電容和/或是普通電解電容；Dl是一種肖特基二極管和/或是快恢復二極所述的開關電路T2，可以是P溝道場效應管和/或是N溝道場效應管，還可 以是PNP或NPN功率三極管和/或達林頓三極管。所述的控制開關電路，其中的IC可以是運算放大器，也可以本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用負載懸浮控制電路的可調電流源裝置，其特征在于包括一個電流給定控制電路（１）和一個負載與給負載供電的控制電路（２），其中所述的電流給定控制電路（１）由電阻Ｒ↓［Ａ］、電位器Ｒ↓［Ｂ］、穩壓塊Ｄ↓［Ｗ］、運算放大器ＩＣ１、電容Ｃ↓［Ａ］、Ｃ↓［Ｂ］、負載電流調節管Ｔ↓［１］、負載取樣電阻Ｒ↓［Ｑ］和電源Ｕ↓［Ｃ２］組成，用于根據需要隨時調解通過負載上的電流；所述的負載與給負載供電的控制電路（２）由電源Ｕ↓［Ｌ］、穩壓電源Ｕ↓［Ｃ１］、負載電流調節管Ｔ↓［１］、負載電流取樣電阻Ｒ↓［Ｑ］、負載電阻Ｒ↓［Ｌ］、負載電容Ｃ↓［Ｌ］、開關管Ｔ↓［２］以及負載電壓跟隨電路、降壓續流電路、開關管的控制電路和電壓隔離電路Ｅ↓［Ｌ］所組成；當負載電流調節管Ｔ↓［１］的輸入、輸出亦即漏、源之間的電壓Ｕ↓［ＤＳ］大于所述負載電壓跟隨電路中的二極管Ｄ３／Ｄ４／Ｄ５結壓降減Ｄ↓［２］結壓降時，該電路中的三級管Ｂ１、Ｂ２的發射極ｅ到集電極ｃ導通，使Ｅ↓［Ｌ］電路中的發光二極管發光，光敏管導通，運放ＩＣ的反相輸入端電壓大于同相輸入端電壓，輸出變低，開關管Ｔ↓［２］截止，此時負載上的電流由電感Ｌ在通電期間產生的磁能變成電能，通過二極管Ｄ↓［１］構成回路與電容Ｃ一同供給；當調節管Ｔ↓［１］的漏、源之間電壓Ｕ↓［ＤＳ］小于二極管Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５結壓降減Ｄ２結壓降時，三極管Ｂ１、Ｂ２的發射極ｅ到集電極ｃ由導通變為截止，使Ｅ↓［Ｌ］中的發光二極管不發光，光敏管截止，運放ＩＣ的反相輸入端電壓小于同相輸入端，輸出變高，開關管Ｔ２導通，電源Ｕ↓［Ｌ］通過電感給負載提供電流，同時電感再將降壓消耗的電能變成磁能，如此循環以及與此同時，通過調解電源給定控制電路中的電位器Ｒ↓［Ｂ］來改變運放ＩＣ１同相輸入端的電壓，即改變通過負載電源調節管Ｔ↓［１］和流過負載的電流，使取樣電阻Ｒ↓［Ｑ］兩端的壓降，即運放ＩＣ１反相輸入端相對于電位器Ｒ↓［Ｂ］參考電位的壓降，等于運放ＩＣ同相輸入端的電壓，從而實現了鏡像跟蹤控制和使供電回路和控制性能不受負載阻抗和負載供電電源變化影響的目的，并保證其不受負載兩端電壓和續流電路兩端電壓大幅度變化的影響。...
【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]
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