一种脉宽调制型恒流源电路制造技术

本发明专利技术公开了一种脉宽调制型恒流源电路，包括基准电压发生电路和V/I转换电路，基准电压发生电路包括幅度变换电路、滤波电路、电压放大缓冲电路和并联线性控制电路，PWM控制信号经幅度变换电路后使输出波形在参考电压V

【技术实现步骤摘要】
一种脉宽调制型恒流源电路
本专利技术涉及数字与模拟电路领域，特别涉及一种脉宽调制型恒流源电路。
技术介绍
恒流源是控制系统中的常用部件，除了对输出精度、电流稳定性等常用性能指标随着应用领域的拓展而逐步提高外，小型化和微型化的需要也逐日提高。常用的程控恒流源电路，一般采用DA产生固定电压，实现恒定电流输出，要想实现较高的输出控制精度，则需要提高DA输出精度。在实现过程中需要控制器对DA进行编程控制，实现成本较为昂贵、过程较为复杂，且无法实现小型化和微型化，限制了传统程控恒流源电路的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种脉宽调制型恒流源电路，解决了现有技术存在的实现成本较为昂贵、过程较为复杂，且无法实现小型化和微型化的问题。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种脉宽调制型恒流源电路，包括基准电压发生电路和V/I转换电路；基准电压发生电路包括幅度变换电路、滤波电路、电压放大缓冲电路和并联线性控制电路，幅度变换电路、滤波电路和电压放大缓冲电路依次连接，并联线性控制电路的输入端与电压放大缓冲电路的输出端连接，并联线性控制电路的输出端与幅度变换电路连接；幅度变换电路用于输入PWM控制信号和参考电压，幅度变换电路输出的信号经滤波电路后输出为直流电压，电压放大缓冲电路将输出的直流电压放大；V/I转换电路包括求和运算电路、互补驱动电路、功率放大电路、检测电阻和反馈回路，求和运算电路、互补驱动电路、功率放大电路和检测电阻依次连接，求和运算电路的输入端与电压放大缓冲电路的输出端连接，检测电阻的输出端为负载提供输出电流，反馈电路的输入端与检测电阻的输出端连接，反馈电路的输出端与求和运算电路连接；互补驱动电路为功率放大电路输出提供驱动能力，功率放大电路为恒流源输出提供输出电流，检测电阻将电流转换为电压且通过反馈回路反馈至求和运算电路。进一步，幅度变换电路包括运算放大器U1、开关管Q3～Q6、三极管Q1和三极管Q2；PWM控制信号通过电阻R5与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接电阻R7、开关管Q3的栅极和开关管Q5的栅极，电阻R7的输入端连接至供电电压VDD；PWM控制信号通过电阻R6与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的集电极连接至供电电压VDD，三极管Q2的发射极连接电阻R8和开关管Q6的栅极，电阻R8接地；运算放大器U1的正向输入端通过电阻R2接地，且依次通过电阻R1和电阻R3与开关管Q6的漏极连接；运算放大器U1的反向输入端连接电阻R4和开关管Q4的漏极，电阻R4用于输入参考电压；运算放大器U1的输出端通过电阻R3与开关管Q6的漏极连接；开关管Q3的漏极接地，开关管Q3源极与开关管Q4的栅极和开关管Q6的栅极连接，开关管Q4的源极与开关管Q6的源级和开关管Q5的漏极连接，开关管Q6的源级连接电阻R9和电阻R10。进一步，滤波电路采用低通滤波电路C5。进一步，电压放大及缓冲电路包括运算放大器U2和运算放大器U3，运算放大器U2和电阻R13、电阻R14构成同向比例放大器，运算放大器U2的正向输入端连接电阻R11和电容C1，反向输入端连接电阻R12和电容C2，电容C1和电容C2连接，输出端通过电阻R17与运算放大器U3的正向输入端连接；运算放大器U3的反向输入端连接电阻R15、电阻R16、电容C3，电容C3与电阻R21串联后与电阻R16并联，电阻R16的输出端依次连接电阻R18、电阻R19，电阻R19输出端连接电容C4和电阻R14,电容C4和电阻R14并联；运算放大器U3的输出端连接电感L1。进一步，并联线性控制电路包括运算放大器U4、电阻R20和电阻R21，运算放大器U4、电阻R20和电阻R21构成反向放大电路，电阻R20和电阻R21串联，运算放大器U4的正向输入端接地，反向输入端与电阻R20的输出端连接，运算放大器U4的输出端与电阻R21的输出端连接。进一步，求和运算电路包括运算放大器U5和电阻R22～R25，运算放大器U5的正向输入端与电阻R22和电阻R23一端连接，反向输入端与电阻R24和电阻R25一端连接，反向输入端通过电容C6和运算放大器U5的输出端连接，运算放大器U5的输出端和互补驱动电路连接；电阻R23另一端和基准电压发生电路的Uout输出端或DGND连接，电阻R24另一端和基准电压发生电路的DGND或Uout输出端连接。进一步，反馈回路包括运算放大器U6和运算放大器U7，运算放大器U6的正向输入端通过电阻R41与检测电阻RF的输入端连接，反向输入端和输出端均与电阻R25的另一端连接；运算放大器U7的正向输入端通过电阻R40与检测电阻RF的输出端连接，反向输入端和输出端均与电阻R22的另一端连接。进一步，互补驱动电路包括晶体管Q7～Q10，晶体管Q7和晶体管Q9在正向输入时提供驱动，晶体管Q8和晶体管Q10在负向输入时提供驱动；晶体管Q7的基极连接电阻R26，集电极连接电阻R28，发射极连接电阻R29和电阻R30；晶体管Q9的基极连接晶体管Q7的集电极，发射极连接电阻R34和电阻R36；晶体管Q8的基极连接电阻R27，集电极连接电阻R33，发射极连接电阻R31和电阻R32；晶体管Q10的基极连接晶体管Q8的集电极，发射极连接电阻R35和电阻R37。进一步，功率放大电路包括晶体管Q11和晶体管Q12，晶体管Q11的基极与电阻R36的一端连接，发射极连接电阻R38；晶体管Q12的基极与电阻R37的一端连接，发射极连接电阻R39，晶体管Q11和晶体管Q12的集电极与检测电阻RF连接。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开了一种脉宽调制型恒流源电路，包括基准电压发生电路和V/I转换电路，基准电压发生电路包括幅度变换电路、滤波电路、电压放大缓冲电路和并联线性控制电路，PWM控制信号经幅度变换电路后使输出波形在参考电压VREF和0V(地)之间进行切换，幅度变换电路输出的信号经滤波电路后输出为直流电压，即方波的平均电压；直流电压经放大隔离后输出，并为基准电压发生电路输出提供驱动。V/I转换电路包括求和运算电路、互补驱动电路、功率放大电路、检测电阻和反馈回路，V/I转换电路采用在放大电路中引入电流负反馈，检测电阻将电流转换为电压通过反馈回路反馈至求和运算电路，实现电压-电流转换。互补驱动电路为运算放大器输出提供驱动能力，功率放大电路为恒流源输出提供足够大的输出电流。本专利技术的电路能够实现各级信号的精确输出，电路拓扑结构简单，不需软件编程及补偿计算等，因此成本低，应用便利性大幅提高；本专利技术的电路全部由模拟分立器件组成，且结构简单，可通过SIP封装技术等，实现模块化、小型化和微型化。进一步，本专利技术中的幅度变换电路通过精确控制PWM输入信号的占空比，经三极管Q1、Q2控制开关管Q3～Q6，使输出信号经运算放大器U1线性控制后，在V_REF和DGND之间随PWM信号精确变化，可实现高分辨力、高精度的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉宽调制型恒流源电路，其特征在于，包括基准电压发生电路和V/I转换电路；/n基准电压发生电路包括幅度变换电路、滤波电路、电压放大缓冲电路和并联线性控制电路，幅度变换电路、滤波电路和电压放大缓冲电路依次连接，并联线性控制电路的输入端与电压放大缓冲电路的输出端连接，并联线性控制电路的输出端与幅度变换电路连接；/n幅度变换电路用于输入PWM控制信号和参考电压，幅度变换电路输出的信号经滤波电路后输出为直流电压，电压放大缓冲电路将输出的直流电压放大；/nV/I转换电路包括求和运算电路、互补驱动电路、功率放大电路、检测电阻和反馈回路，求和运算电路、互补驱动电路、功率放大电路和检测电阻依次连接，求和运算电路的输入端与电压放大缓冲电路的输出端连接，检测电阻的输出端为负载提供输出电流，反馈电路的输入端与检测电阻的输出端连接，反馈电路的输出端与求和运算电路连接；/n互补驱动电路为功率放大电路输出提供驱动能力，功率放大电路为恒流源输出提供输出电流，检测电阻将电流转换为电压且通过反馈回路反馈至求和运算电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种脉宽调制型恒流源电路，其特征在于，包括基准电压发生电路和V/I转换电路；
基准电压发生电路包括幅度变换电路、滤波电路、电压放大缓冲电路和并联线性控制电路，幅度变换电路、滤波电路和电压放大缓冲电路依次连接，并联线性控制电路的输入端与电压放大缓冲电路的输出端连接，并联线性控制电路的输出端与幅度变换电路连接；
幅度变换电路用于输入PWM控制信号和参考电压，幅度变换电路输出的信号经滤波电路后输出为直流电压，电压放大缓冲电路将输出的直流电压放大；
V/I转换电路包括求和运算电路、互补驱动电路、功率放大电路、检测电阻和反馈回路，求和运算电路、互补驱动电路、功率放大电路和检测电阻依次连接，求和运算电路的输入端与电压放大缓冲电路的输出端连接，检测电阻的输出端为负载提供输出电流，反馈电路的输入端与检测电阻的输出端连接，反馈电路的输出端与求和运算电路连接；
互补驱动电路为功率放大电路输出提供驱动能力，功率放大电路为恒流源输出提供输出电流，检测电阻将电流转换为电压且通过反馈回路反馈至求和运算电路。


2.根据权利要求1所述的脉宽调制型恒流源电路，其特征在于，幅度变换电路包括运算放大器U1、开关管Q3～Q6、三极管Q1和三极管Q2；
PWM控制信号通过电阻R5与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接电阻R7、开关管Q3的栅极和开关管Q5的栅极，电阻R7的输入端连接至供电电压VDD；
PWM控制信号通过电阻R6与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的集电极连接至供电电压VDD，三极管Q2的发射极连接电阻R8和开关管Q6的栅极，电阻R8接地；
运算放大器U1的正向输入端通过电阻R2接地，且依次通过电阻R1和电阻R3与开关管Q6的漏极连接；运算放大器U1的反向输入端连接电阻R4和开关管Q4的漏极，电阻R4用于输入参考电压；运算放大器U1的输出端通过电阻R3与开关管Q6的漏极连接；
开关管Q3的漏极接地，开关管Q3源极与开关管Q4的栅极和开关管Q6的栅极连接，开关管Q4的源极与开关管Q6的源级和开关管Q5的漏极连接，开关管Q6的源级连接电阻R9和电阻R10。


3.根据权利要求1所述的脉宽调制型恒流源电路，其特征在于，滤波电路采用低通滤波电路C5。


4.根据权利要求1所述的脉宽调制型恒流源电路，其特征在于，电压放大及缓冲电路包括运算放大器U2和运算放大器U3，运算放大器U2和电阻R13、电阻R14构成同向比例放大器，运算放大器U2的正向输入端连接电阻R11和电容C1，反向输入端连接电阻R12和电容C2，电容C1和电容C2连接，输出端通过电阻R17与运算放大器U3的正向输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦凯亮，饶张飞，张邑炜，刘瀚文，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61