一种适用于强感性负载的高精度调压式恒流源系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种适用于强感性负载的高精度调压式恒流源系统，包括MCU、AD/DA模块、开关电源、恒流源电路、补偿电容C、反馈分压电阻；MCU与DA模块连接，用于产生基准电压信号；DA模块与恒流源电路连接，用于使基准电压信号通过恒流源电路转换成电流信号；恒流源电路内具有高精度采样电阻，高精度采样电阻与AD模块连接，用于使电流信号通过高精度采样电阻转换成测量电压信号后送给AD模块进行模数转换；补偿电容C分别与开关电源、恒流源电路、反馈分压电阻连接，用于对开关电源、恒流源电路、反馈分压电阻组成的环路相位进行补偿；开关电源与反馈分压电阻连接，开关电源与恒流源电路连接，开关电源通过反馈分压电阻维持恒流源电路调整管源极电压恒定。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于强感性负载的高精度调压式恒流源系统
本专利技术属于直流电机驱动器
，具体涉及一种适用于强感性负载的高精度调压式恒流源系统。
技术介绍
在工业控制领域，恒流源的精度和稳定度是测量系统的性能好坏的关键。将来高性能的程控恒流源将会有越来越广泛的应用。研究主要针对目前市场上宽范围、高精度的恒流源价格高昂、体积大，恒流源功耗大且大部分不适用于强感性负载，无法满足驱动电机线圈的要求。故在基本恒流源的电路基础之上，通过不断的完善和改进，进一步设计出为工业励磁线圈等强感性负载提供高精度、宽动态范围的程控电流源。在测试系统中，多采用电流型运放来输出给定电流。虽然精度能达到uA甚至于nA级别，但其动态调节范围过窄，一般不会超过100mA。另外，为了保证输出电流的精度和稳定度，电路一般会加装大面积的散热器和大面积PCB板，不适合嵌入式等便携式设备。而对于励磁线圈和感性负载而言，电流动态范围一般超过2.5A，输出电压超过50V且稳定度在10-3级才具备竞争力。此外市场上大部分的精密恒流源不能完美适应电感性负载。当携带电感负载时，其准确度等级不能达到其精度。强感性负载由于电流滞后性会引起系统的不稳定，原因在于运放反向输入端电压也存在滞后，从而增加了反馈回路的高频相移，导致自激振荡，现有技术如申请号为CN201810941862.2的专利文献公开了一种适用于感性负载的双极型高精度恒流驱动系统及方法提供了一种解决方案，但其基于精密误差运放放大器和功率运放放大器的复合进行负反馈放大，结构较为复杂，在高动态范围技术方面电路功耗过大，功率密度低。针对以上技术问题，故需对其进行改进。
技术实现思路
基于现有技术中存在的上述不足，本专利技术提供一种适用于强感性负载的高精度调压式恒流源系统。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种适用于强感性负载的高精度调压式恒流源系统，包括MCU、AD/DA模块、开关电源、恒流源电路、补偿电容C、反馈分压电阻；所述MCU与DA模块连接，用于产生基准电压信号；所述DA模块与恒流源电路连接，用于使所述基准电压信号通过恒流源电路转换成电流信号；所述恒流源电路内具有高精度采样电阻，所述高精度采样电阻与AD模块连接，用于使电流信号通过高精度采样电阻转换成测量电压信号后送给AD模块进行模数转换；所述补偿电容C分别与开关电源、恒流源电路、反馈分压电阻连接，用于对开关电源、恒流源电路、反馈分压电阻组成的环路相位进行补偿；所述开关电源与反馈分压电阻连接，所述开关电源与恒流源电路连接，所述开关电源通过反馈分压电阻维持恒流源电路调整管源极电压恒定。作为优选方案，所述反馈分压电阻包括RFB1、RFB2。作为优选方案，所述恒流源电路包括电阻R1、滤波电容C1，电阻R1、滤波电容C1与补偿电容C配合进行强感性负载频率网络补偿。作为优选方案，所述AD/DA模块包括ADC芯片和DAC芯片。作为优选方案，所述恒流源系统还包括PC机,所述MCU与PC机通讯进行定时串口收发，接受PC机程控电流数据和发送采样电流数据，在程序中与ADC芯片和DAC芯片进行数据交互，通过OLED显示实际程控输出电流和预设值。作为优选方案，所述恒流源系统通过反馈分压电阻串接有外部负载，所述外部负载为感性负载，包括：励磁线圈、直线电机、音圈电机。作为优选方案，所述恒流源系统还包括校准减小失调电压模块，所述校准减小失调电压模块包括滑动变阻器W1和积分调制，所述积分调制包括电阻R17、电容C29组成的积分环节。作为优选方案，所述高精度采样电阻为高精度低温漂电阻，包括采样电阻R21、采样电阻R22，所述采样电阻R21和采样电阻R22的根部为采样点。作为优选方案，所述恒流源系统还包括线性电源、电气隔离模块，所述线性电源用于为MCU、电气隔离模块、AD/DA模块、恒流源电路中的运放提供电能。作为优选方案，所述恒流源系统的各模块地线为分离设计，共地点在电源根部进行共地。本专利技术与现有技术相比，有益效果是：(1)本专利技术针对2.5A及以上的应用中，受功率器件精度以及控制方法的制约，恒流源电路功耗大、精度普遍低的问题，基于调压式串联电压负反馈的恒流驱动控制技术，可使恒流源驱动能力可达3A，输出电压范围可达50V，安培级别整体转换效率大于80％。同时输出精度达到1％FSR，功耗极低且恒流源输出动态范围宽。(2)本专利技术电流动态范围可达3A，可应用在高精度驱动场合中，特别是需要大电流范围和高精度的应用场合，如电机驱动和伺服系统驱动，具有非常广泛的市场应用前景。(3)本专利技术采用了精密电阻直接反馈方式，避免运放增益误差和失调电压带来的影响，避免由于采样反馈回路分流引起的恒流控制精度降低的问题。(4)本专利技术引入了相位补偿反馈网络，增大恒流源的相位裕度，提高恒流源的感性负载的控制稳定性。(5)本专利技术通过各功率地与信号地分开布线、就近共地，降低电源电路和信号电路噪声相互串扰带来的影响。附图说明图1为本专利技术实施例一的适用于强感性负载的高精度调压式恒流源系统的整体系统组成框图；图2为本专利技术实施例一的适用于强感性负载的高精度调压式恒流源系统的恒流源电路实现电路图；图3为本专利技术实施例一的适用于强感性负载的高精度调压式恒流源系统的整体电路图；图4为本专利技术实施例一的适用于强感性负载的高精度调压式恒流源系统的输出电流稳定度图；图5为本专利技术实施例一的适用于强感性负载的高精度调压式恒流源系统的输出电流阶跃响应波形图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。实施例一：如图1-5所示，本实施例的适用于强感性负载的高精度调压式恒流源系统基于电压电流双闭环调压电路和调整管、电阻并联技术，可使恒流源驱动能力达到3A，输出电压最大到50V，同时输出精度达1％。同时PCB板面积仅为128mm*80mm，安培级别效率超过80％。另外，通过并联补偿电容C改变频率特性，解决强感性负载易出现自激振荡问题，提高恒流源系统的相位裕度，从而提高系统稳定性。包括：线性电源、MCU、电气隔离模块、AD/DA模块、开关电源、恒流源电路、补偿电容C、反馈分压电阻。MCU与DA模块连接，DA模块与恒流源电路连接，恒流源电路与AD模块连接，补偿电容C分别与开关电源、恒流源电路、反馈分压电阻连接，开关电源与反馈分压电阻连接，开关电源与恒流源电路连接，线性电源与MCU、AD/DA模块、恒流源电路；其中，恒流源电路内具有高精度采样电阻，高精度采样电阻与AD模块连接。具体为：MCU与DA模块通信进行模数转换，产生基准电压信号。电压信号通过恒流源电路转换成电流信号。电流信号通过恒流源电路内的高精度采样电阻转换成测量电压信号，送给A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于强感性负载的高精度调压式恒流源系统，其特征在于，包括MCU、AD/DA模块、开关电源、恒流源电路、补偿电容C、反馈分压电阻；所述MCU与DA模块连接，用于产生基准电压信号；所述DA模块与恒流源电路连接，用于使所述基准电压信号通过恒流源电路转换成电流信号；所述恒流源电路内具有高精度采样电阻，所述高精度采样电阻与AD模块连接，用于使电流信号通过高精度采样电阻转换成测量电压信号后送给AD模块进行模数转换；所述补偿电容C分别与开关电源、恒流源电路、反馈分压电阻连接，用于对开关电源、恒流源电路、反馈分压电阻组成的环路相位进行补偿；所述开关电源与反馈分压电阻连接，所述开关电源与恒流源电路连接，所述开关电源通过反馈分压电阻维持恒流源电路调整管源极电压恒定。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于强感性负载的高精度调压式恒流源系统，其特征在于，包括MCU、AD/DA模块、开关电源、恒流源电路、补偿电容C、反馈分压电阻；所述MCU与DA模块连接，用于产生基准电压信号；所述DA模块与恒流源电路连接，用于使所述基准电压信号通过恒流源电路转换成电流信号；所述恒流源电路内具有高精度采样电阻，所述高精度采样电阻与AD模块连接，用于使电流信号通过高精度采样电阻转换成测量电压信号后送给AD模块进行模数转换；所述补偿电容C分别与开关电源、恒流源电路、反馈分压电阻连接，用于对开关电源、恒流源电路、反馈分压电阻组成的环路相位进行补偿；所述开关电源与反馈分压电阻连接，所述开关电源与恒流源电路连接，所述开关电源通过反馈分压电阻维持恒流源电路调整管源极电压恒定。


2.如权利要求1所述的一种适用于强感性负载的高精度调压式恒流源系统，其特征在于，所述反馈分压电阻包括电阻RFB1、电阻RFB2。


3.如权利要求1所述的一种适用于强感性负载的高精度调压式恒流源系统，其特征在于，所述恒流源电路包括电阻R1、滤波电容C1，电阻R1、滤波电容C1与补偿电容C配合进行强感性负载频率网络补偿。


4.如权利要求1所述的一种适用于强感性负载的高精度调压式恒流源系统，其特征在于，所述AD/DA模块包括ADC芯片和DAC芯片。


5.如权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：金海，郭婕，戴豪宇，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33