一种具有输出隔离特性的高精度可控恒流源制造技术

技术编号:15391028 阅读:116 留言:0更新日期:2017-05-19 04:30
本发明专利技术提供了一种具有输出隔离特性的高精度可控恒流源,包括:用于进行恒流源基准电压采集和设定的恒流源电压设定电路、用于进行开关控制和通路隔离的隔离电路、用于进行电流设定的恒流源电流设定电路、恒流源电流锁定电路;其中所述恒流源电压设定电路用于为整个恒流源设定基准电压以控制恒流源的恒流输出大小;该设定电压经过隔离电路作用于恒流源电流设定电路产生恒定电流,恒定电流流经恒流源电流锁定电路后流经负载实现恒流输出。

A high-precision controllable constant current source with output isolation characteristics

The present invention provides a high precision output isolation controllable constant current source, including: for the constant current source voltage acquisition and setting the constant current source, a voltage setting circuit for switch control and path isolation isolation circuit for the current setting of the constant current source current setting circuit, constant current source the current lock circuit; wherein the constant current source voltage setting circuit for the constant current source set reference voltage to control the constant current output size constant current source; the set voltage through isolation circuit Yu Heng current source current setting circuit generates a constant current, constant current flows through the constant current source circuit to realize constant flows through the load lock current output.

【技术实现步骤摘要】
一种具有输出隔离特性的高精度可控恒流源
本专利技术涉及电子
,特别是指一种具有输出隔离特性的高精度可控恒流源。
技术介绍
恒流源在工业自动化领域的应用非常广阔,可以作为LED驱动,继电器、熔断器检测,蓄电池充电,数字化仪表的标准信号源。以航天测发控系统电爆管通路地面测试为例,测发控系统利用恒流源作为信号基准源,向火工品通路施加电流并采集回路电压,对电压信号进行滤波和调理之后可以得到测试电压值,进而可以判断电爆管通路是否正常。由此可见,恒流源的品质和性能对于电爆管通路测试具有非常重要的意义。目前,恒流源的设计方案可以概括为两大类:第一类是基于传统分立晶体管的恒流源电路,这种恒流源的优势在于:电路结构简单易行;劣势在于:(1)分立晶体管个体差异较大,在不同的工作电流和温度下,基极和发射极之间的电压存在一定的波动,不利于恒流源进行精密电流控制;(2)传统恒流源接通时刻产生的瞬间高压会直接作用到接入设备上,对接入设备的安全性带来不利影响;第二类是基于商业化高精度恒流源芯片的电路设计方案,这种恒流源的优势在于:具有稳定性好、电源精度高等特点;劣势在于:生产成本高昂,集成度低,很难满足嵌入式系统模块化设计需求。而且,上述两类恒流源在设计一般不具有故障容错能力,很难应用在可靠性要求高的工业自动化生产环境中。因此,为了解决恒流源精度低、成本高、可靠性和安全性差的问题,有必要专利技术一种具有精度高、温漂小且具有输出电压抑制能力的高可靠性恒流源。中国专利,申请号:201210199612.9、申请日:2012.06.15、公开号:CN102736799A、公开日:2012.10.17;名称为“恒流源驱动的红外触摸屏及恒流源驱动电路”;其提出了一种恒流源驱动电路,利用比较器和电流调整管作为恒流锁定电路,采用比较器给定电压实现对恒流源的控制。中国专利,申请号:201310738639.5、申请日:2013.12.25、公开号:CN104750158A、公开日:2015.07.01;名称为“一种带开路保护的高精度恒流源”;其提出了一种具有开路保护电路的高精度恒流源,当负载撤离时,可以无缝接入假负载,提高了恒流源的稳定性和安全性。但是,上述两个专利公开的设计方案没有对基准电压源进行充分隔离,无法避免恒流源扰动对基准电压源的影响。中国专利,申请号:201310001718.8、申请日:2013.01.05、公开号:CN103123510A、公开日:2013.05.29;名称为“可调恒流源电路”;其提出了一种可调恒流源电路,通过控制连接在运算放大器输出端和晶体管栅极之间开关的通断调节恒流源的输出,具有结构简单、成本低的特点,但是其恒流设定值无法实现连续变化。中国专利,申请号:201010289599.7、申请日:2010.09.21、公开号:CN102023669B、公开日:2011.04.20;名称为“一种高效可控恒流源电路”;其提出了一种数字式可控多路恒流源,利用对装三极管温度特性一致性好的特点,实现恒流源的温度补偿,使恒流源具有较高的稳定性,但是没有考虑恒流源开路和接通瞬间电压抑制问题,不利于保护接入负载的安全性。综上可知,上述文献提供的恒流源实现方案无法兼顾电源安全性、可控性和可靠性要求,难以满足高可靠工业检测场合的应用需求。
技术实现思路
现有的恒流存在着源精度低、温漂大、安全性差、集成芯片类恒流源成本高、不利于嵌入式集成的问题。基于上述缺陷,本专利技术实施例的目的是提出一种具有输出隔离特性的高精度可控恒流源,其结构简便、电源品质稳定、成本低、工作可靠且具有瞬态电压抑制能力的可控恒流源,满足工业测控自动化应用的需求。为了达到上述目的,本专利技术实施例提出了一种具有输出隔离特性的高精度可控恒流源,包括:用于进行恒流源基准电压采集和设定的恒流源电压设定电路1、用于进行开关控制和通路隔离的隔离电路2、用于进行电流设定的恒流源电流设定电路3、恒流源电流锁定电路4;其中所述恒流源电压设定电路1用于为整个恒流源设定基准电压以控制恒流源的恒流输出大小;该设定电压经过隔离电路2作用于恒流源电流设定电路3产生恒定电流,恒定电流流经恒流源电流锁定电路4,最终流经负载实现恒流输出。其中,所述恒流源电压设定电路1包括运算放大器U101、保护电阻R101,其中所述运算放大器U101的正相输入端连接基准电压源输出Vref,负相输入端连接隔离电路的运算放大器U201的正相输入端,且运算放大器U101的输出端通过保护电阻R101连接隔离电路2的场效应管D201;所述隔离电路2包括运算放大器U201、场效应管D201、电阻R201、电阻R202;场效应管D201与电阻R201和R202组成开关电路,运算放大器U201组成电压跟随器形式,其分别连接恒流源电压设定电路1和恒流源电流设定电路3以实现恒流源电压设定电路1和恒流源电流设定电路3之间的隔离;所述恒流源电流设定电路3包括采样电阻R301;其中采样电阻R301通过电阻R202连接场效应管D201,并连接运算放大器U101的负相输入端以将电流输出采样为电压信号反馈到运算放大器U101形成电压负反馈;所述恒流源电流锁定电路4包括三极管T401、三极管T402、电容C1;其中三极管T401的发射极连接三极管T402的基极相连以组成达林顿管的形式,三极管T401的基极连接场效应管D201的输出端,集电极连接负载RL的一端,且发射极连接恒流源电流设定电路3的采样电阻R301;其中电容C1连接所述三极管T401的发射极和采样电阻R301以提供用于消除电路产生的过冲的交流通路。其中,还包括用于对负载RL和所述恒流源电流锁定电路4进行保护的恒流源过压保护电路5、防倒灌电路6、过压状态指示接口电路7;所述所述过压保护电路5包括稳压管V501、电阻R501、R502;其中所述稳压管V501串联电阻R501、R502,并与负载RL并联后连接恒流源电流锁定电路4的三极管T401的集电极,以在发生恒流源输出过压时恒流通过稳压管V501、电阻R501、R502回流到恒流源负端;所述防倒灌电路6包括二极管V601和包括V602;所述二极管V601和包括V602串联在负载RL的两端以限制恒流源的电流I0的方向;所述过压状态指示接口电路7包括光耦O701、电阻R701、电阻R702、电阻R703、施密特触发器U701;其中光耦O701通过电阻R702和电阻R703连接负载RL的两端以采样输出端电压,并通过施密特触发器U701输出矩形脉冲。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下:本专利技术实施例提出的恒流源装置继承了传统分立器件恒流源结构简单的特点,同时具有精度高、温漂小的特点,在工业自动化测量应用过程中表现出了较高的可靠性和稳定性,保证了受测对象和测试过程的安全性。同时其具有以下优势:(1)利用高精度运算放大器温度漂移小的特点,保证了恒流源具有很高的恒流输出稳定性,同时具有分立器件结构简单的优势,便于恒流源的实现。(2)采用无电流取用特点的场效应管和高输入阻抗的电压跟随器,实现了恒流源负载端和基准电压源之间的隔离,避免了恒流源负载对基准电压源的影响,有利于保证恒流源基准电压的稳定。(3)恒流源中使用的两个三极管之间无配对要求,有利于降低了器件筛选本文档来自技高网
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一种具有输出隔离特性的高精度可控恒流源

【技术保护点】
一种具有输出隔离特性的高精度可控恒流源,其特征在于,包括:用于进行恒流源基准电压采集和设定的恒流源电压设定电路(1)、用于进行开关控制和通路隔离的隔离电路(2)、用于进行电流设定的恒流源电流设定电路(3)、恒流源电流锁定电路(4);其中所述恒流源电压设定电路(1)用于为整个恒流源设定基准电压以控制恒流源的恒流输出大小;该设定电压经过隔离电路(2)作用于恒流源电流设定电路(3)产生恒定电流,恒定电流流经恒流源电流锁定电路(4)后流经负载实现恒流输出。

【技术特征摘要】
1.一种具有输出隔离特性的高精度可控恒流源,其特征在于,包括:用于进行恒流源基准电压采集和设定的恒流源电压设定电路(1)、用于进行开关控制和通路隔离的隔离电路(2)、用于进行电流设定的恒流源电流设定电路(3)、恒流源电流锁定电路(4);其中所述恒流源电压设定电路(1)用于为整个恒流源设定基准电压以控制恒流源的恒流输出大小;该设定电压经过隔离电路(2)作用于恒流源电流设定电路(3)产生恒定电流,恒定电流流经恒流源电流锁定电路(4)后流经负载实现恒流输出。2.根据权利要求1所述的具有输出隔离特性的高精度可控恒流源,其特征在于,所述恒流源电压设定电路(1)包括运算放大器(U101)、保护电阻(R101),其中所述运算放大器(U101)的正相输入端连接基准电压源输出(Vref),负相输入端连接隔离电路的运算放大器(U201)的正相输入端,且运算放大器(U101)的输出端通过保护电阻(R101)连接隔离电路(2)的场效应管(D201);所述隔离电路(2)包括运算放大器(U201)、场效应管(D201)、电阻(R201)、电阻R202);场效应管(D201)与电阻(R201)和电阻(R202)组成开关电路,运算放大器(U201)组成电压跟随器形式,其分别连接恒流源电压设定电路(1)和恒流源电流设定电路(3)以实现恒流源电压设定电路(1)和恒流源电流设定电路(3)之间的隔离;所述恒流源电流设定电路(3)包括采样电阻(R301);其中采样电阻(R301)通过电阻(R202)连接场效应管(D201),并连接运算放大器(U101)的负相输入端以将电流输出采样为电压信号反馈到运算放大器(U101)形成电压负反馈;所述恒流源电流锁定电路(4)包括三极管(T401)、三极管(T402)、电容...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘永李浩梁海波许昊赵茜
申请(专利权)人:北京航天自动控制研究所
类型:发明
国别省市:北京,11

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