一种多路电流恒流源装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于电子电路领域，具体涉及一种多路电流恒流源装置。多路电流恒流源装置由功率放大电路、信号调理电路、基准电压电路、D/A电路、微控制器、RS485通信接口和上位机组成。微控制器控制D/A转换，输出给定电压，经过由运放组成的信号调理电路输入到功率放大电路的同向端，由采样电阻的一端与功率放大电路的反向端相联构成了一个电流负反馈回路，此时流过负载的电流与流过采样电阻的电流始终是相等的，所以只要微控制器给定电压，那么流过负载的电流就相应恒定。本实用新型专利技术装置恒流效果好、控制精度高，满足分布式多通道控制实验要求。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电子电路领域，特别是涉及一种多路电流恒流源装置。
技术介绍
随着科技发展，在科研和工程应用场合中需要多路的恒流驱动装置，不仅要能提供稳定的恒定大电流，实现对低压负载的多路电流恒流放电，而且需满足分布式多通道控制要求。本技术提供了一种多路电流恒流源装置，采用的全数字化控制方式，不仅实现了多路电流电路的恒流控制，而且对每路恒流源的开通与关断，能根据需要进行智能管理，技术指标上电流控制范围可达0～8A，控制精度可达1％以内。
技术实现思路
本技术所采用的技术方案是：多路电流恒流源装置由功率放大电路、信号调理电路、基准电压电路、D/A电路、微控制器、RS485通信接口和上位机组成。(1)功率放大电路由OPA549芯片、RC并联保护电路、采样电阻RS和负载组成；由TI公司OPA549芯片作为功放芯片，采样电阻RS串联在负载回路内，通过采样电阻检测负载电流的变化，并把电流的信号转换成电压的信号反馈到OPA549的反向端；选用大功率锰铜材料制成精密电阻作为采样电阻RS，其温度系数达到-5×10-6/℃，RS＝30mΩ；R3和C3并联构成保护电路；OPA549的正向输入端联接到信号调理电路的输出端；(2)信号调理电路由运放OP07、电阻R1、R2及电容C1、C2组成反相跟随电路，提高恒流源的输入阻抗，达到抑制纹波电流的效果；运放OP07的反向输入端联接到D/A电路的输出端；(3)基准电压电路由基准电压芯片LM385-2.5组成，输出接入D/A电路的芯片TLC5615的参考电压Vref输入端；(4)D/A电路由TI公司的D/A转换芯片TLC5615组成，经过转换后的信号发送到运放OP07的反向输入端；(5)微控制器由Microchip公司的PIC16F877芯片组成，是恒流控制回路的运算控制单元；TLC5615的SCLK、DIN两个引脚分别与微控制器PIC16F877的PB2、PB1引脚相连接，TLC5615的CS引脚通过20脚插排分别与微控制器PIC16F877的PB3～PB7端口和PA0～PA2相连接；(6)上位机通过RS485通信接口与微控制器PIC16F877相连。工作过程是：微控制器PIC16F877控制D/A转换芯片TLC5615，输出给定电压UI，经过由运放OP07所组成的同向运算放大电路输入到OPA549的同向端，由采样电阻RS的一端与OPA549的反向端相连构成了一个电流负反馈回路，此时流过负载的电流与流过采样电阻的电流始终是相等的，所以只要微控制器给定UI，那么流过负载的电流就相应恒定。P微控制器IC16F877主要通过SPI总线控制D/A转换芯片TLC5615，一个PIC16F877的微控制器可以控制4路OPA549恒流源电路。本技术的有益技术效果是：恒流效果好、控制精度高，满足分布式多通道控制实验要求。附图说明附图1是多路电流恒流源装置架构示意图。附图2是恒流源的主回路原理图。附图3微控制器与D/A电路连接图。具体实施方式下面结合附图对本技术装置的具体实施方式做进一步说明。恒流源的主回路主要分为功率放大电路和信号调理电路2部分，结构如附图2所示。首先是通过微控制器PIC16F877控制D/A转换芯片TLC5615，输出给定电压UI，经过由运放OP07所组成的同向运算放大电路输入到OPA549的同向端，此时OPA549的同向端的给定电压为：U+＝(1+R2/R1)×UI。由采样电阻RS的一端与OPA549的反向端相联构成了一个电流负反馈回路，此时U-＝I×RS。因为：U+＝U-。所以：(1+R2/R1)×UI＝I×RS。而流过负载的电流与流过采样电阻的电流始终是相等的，所以只要微控制器给定UI，那么流过负载的电流与流过采样电阻的电流就为：I＝(1+R2/R1)×UI/RS。微控制器PIC16F877主要通过SPI总线控制D/A转换芯片TLC5615，一个PIC16F877的微控制器可以控制4路OPA549恒流源电路。恒流源的主控回路采用的TI公司的功率运放OPA549，OPA549是一种低功耗高电压/高电流输出的运算放大器，是驱动各种负载的理想器件；它的激光平衡单集成电路提供高精度的高电压和高电流的输出。D/A转换芯片为TI公司的TLC5615，它具有以下特点：10位的CMOS电压输出，3线的连接口，高达1.21MHz的速率。其主要功能是把微控制器输出的控制电流输出数值信号传输到压控恒流源电路中，控制电流源输出。D/A的输出值：U0＝-Uref(d929+d828+…+d121+d020)式中，d9，d8，…，d1，d0分别为TLC5615的输入数字量，Uref为参考电压。由此可见参考电压值Uref的精度是影响电流精度的重要因素。D/A把经过转换后的信号发送到信号跟随和放大电路，经跟随和放大后送入恒流源主回路，输出恒定电流。基准电压芯片采用LM385-2.5，并接入D/A芯片TLC5615的参考电压Vref输入端，TLC5615的SCLK、DIN两个引脚分别与PIC16F877的PB2、PB1相连接，TLC5615的CS脚通过20脚插排分别与PIC16F877的PB3～PB7端口和PA0～PA2相连接，通过程序选择各路恒流源的片选信号CS，实现多路控制。其电路连接如附图3所示。微控制器是Microchip公司的PIC16F877，它是恒流控制回路的运算控制单元，它采用了8位的RISC指令系统、哈佛总线结构、两级流水线取指等技术，具有8KB快闪存内存、512B的RAM、片内看门狗、内部E2PROM等丰富的片内资源，抗干扰性能好，功耗低，速度高。为抑制恒流源的纹波电流，把D/A转换的信号输入到由OP07、合适的电阻及电容组成的反相跟随电路和调零电路，提高恒流源的输入阻抗，达到抑制的效果。采样电阻串联在负载回路内，通过采样电阻检测负载电流的变化，并把电流的信号转换成电压的信号反馈到OPA549的反向端。因此，采样电阻的稳定性将直接影响到恒流源的性能，因为电流比较大，所以采样电阻还应有足够大的功率，否则也会影响恒流源的性能甚至烧坏。综合以上各因素，在实际电路中选用了大功率锰铜材料制成的精密电阻，其温度系数达到-5×10-6/℃。以上所述的仅是本技术的优选实施方式，本技术不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本技术的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多路电流恒流源装置，其特征在于，多路电流恒流源装置由功率放大电路、信号调理电路、基准电压电路、D/A电路、微控制器、RS485通信接口和上位机组成；(1)功率放大电路由OPA549芯片、RC并联保护电路、采样电阻RS和负载组成；由TI公司OPA549芯片作为功放芯片，采样电阻RS串联在负载回路内，通过采样电阻检测负载电流的变化，并把电流的信号转换成电压的信号反馈到OPA549的反向端；选用大功率锰铜材料制成精密电阻作为采样电阻RS，其温度系数达到‑5×10‑6/℃，RS＝30mΩ；R3和C3并联构成保护电路；OPA549的正向输入端联接到信号调理电路的输出端；(2)信号调理电路由运放OP07、电阻R1、R2及电容C1、C2组成反相跟随电路，运放OP07的反向输入端联接到D/A电路的输出端；(3)基准电压电路由基准电压芯片LM385‑2.5组成，输出接入D/A电路的芯片TLC5615的参考电压Vref输入端；(4)D/A电路由TI公司的D/A转换芯片TLC5615组成，经过转换后的信号发送到运放OP07的反向输入端；(5)微控制器由Microchip公司的PIC16F877芯片组成，TLC5615的SCLK、DIN两个引脚分别与微控制器PIC16F877的PB2、PB1引脚相连接，TLC5615的CS引脚通过20脚插排分别与微控制器PIC16F877的PB3～PB7端口和PA0～PA2相连接；(6)上位机通过RS485通信接口与微控制器PIC16F877相连。...

【技术特征摘要】
1.一种多路电流恒流源装置，其特征在于，多路电流恒流源装置由功率放大电路、信号调理电路、基准电压电路、D/A电路、微控制器、RS485通信接口和上位机组成；(1)功率放大电路由OPA549芯片、RC并联保护电路、采样电阻RS和负载组成；由TI公司OPA549芯片作为功放芯片，采样电阻RS串联在负载回路内，通过采样电阻检测负载电流的变化，并把电流的信号转换成电压的信号反馈到OPA549的反向端；选用大功率锰铜材料制成精密电阻作为采样电阻RS，其温度系数达到-5×10-6/℃，RS＝30mΩ；R3和C3并联构成保护电路；OPA549的正向输入端联接到信号调理电路的输出端；(2)信号调理电路由运放OP07、电阻R1、R2及电容C1、C2组成反...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘丰，智月明，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32