用负载悬浮控制电路的可调电流源装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种用负载悬浮控制电路的可调电流源装置。特征在于电流给定控制电路和所用的电源回路（１）悬浮在负载之上；控制开关管Ｔ↓［２］工作的电路和所用的电源回路悬浮在降压续流电路之上。二者与负载供电电源回路各自独立，互不干扰。一方面解决了负载两端电压的变化不影响电流给定控制电路的控制精度和可调电流源调节管损耗大的问题，也解决了用高电压给负载供电时控制开关电路的损耗和耐压问题，同时也解决了大电流低电压给负载供电时，利用场效应管作开关管的栅极相对于源极的控制电压问题。因此，本实用新型专利技术在保证高效率、高精度、大功率的前提下，进一步扩大了输出电流可调范围和负载所需电压变化的范围。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

Adjustable current source device using load suspension control circuit

The utility model discloses an adjustable current source device with 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 utility model further enlarges the adjustable range of output current and the range of voltage variation required by the load.

【技术实现步骤摘要】

用负载悬浮控制电路的可调电流源装置
本专利技术涉及一种用负载悬浮控制电路的可调电流源装置技术，同时还涉及 一种电流源的控制电路与负载电路供电电源各自独立的控制技术，属于电源与 控制
技术背景关于电流源或恒流源的技术资料很多，从输出特性的角度分析，可分为不 可调和可调的两类。如集成电路中的镜像电流源，给传感器、发光、发热等器 件供电的电压源限位式的电流源等都是不可变的电流源或恒流源；如压力、温 度等4 20MA变送器和恒流给定器等则是可变的电流源或恒流源。从控制特性 的角度分类，可分为线性控制调节、开关控制调节以及线性和开关并联控制调 节、线性和开关串联控制调节四类。其中较为典型的有用运算放大器加三极 管集电极接负载的共模跟随式电流源；专利申请号为CN89101207. 9所述的正负 双向恒流电源、专利申请号为200510024286. 8的申请中所述的高效率的恒流源、 专利申请号为200610035571. 4的申请中所述的高精度大功率恒流源等。实践中，现有的电流源或恒流源，其负载电路和控制电路的供电电源都来 自同一回路，因此，负载两端的压降受到控制电路的供电电压的限制。即便是 专利申请号为200610035571. 4所述的高精度大功率恒流源，也存在着负载两端 的压降受到控制电路的供电电压的限制问题，因而不能满足大电流或高阻抗负 载的需要，尤其不能满足负载阻抗和负载电流要求大范围随机变化的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种兼顾精度、效率、成本、功率、负载阻抗变 化的可以随时控制调节的电流源装置。以满足市场对大电流或高阻抗或大范围随机变化的负载的电流源的需要。例如给高精度发光源的供电、高精度发热 源的供电、高精度电磁变换的供电、快速恒流充电的供电等。本专利技术的基本思路是将功能电路分为三部分供电， 一部分是电流给定控制部分的功能电路， 一部分是控制给负载供电的功能电路， 一部分是控制给负 载供电的开关管的控制电路。让三部分电路的供电电源回路各自独立；让电流 给定控制功能电路和供电电源电路悬浮在负载之上；让开关管的控制电路所需 的供电电源，通过光电或磁电的隔离，既不受给负载供电回路的影响，也不受 电流给定控制功能电路的供电回路的影响。让悬浮在负载之上的电流给定控制 电路的控制性能不受负载回路变化的影响。用开关和降压续流电路来控制负载 电流调节管的输入、输出之间的电压在最小范围内工作。通过利用电感在通电 电路中能将一部分电能转化为磁能，当切断电源后电感内部的磁能又能转变成 电能向外释放的特性，来解决调节管的损耗问题。使本专利技术具备效率高、精度 高、功率大、可调范围大、适应负载所需电压变化范围大的特点。本专利技术的技术解决方案是这样实现的-首先确定将本专利技术的负载R^接在给负载供电电源仏的负极与电流取样电阻 R。的低电位端之间。电流取样电阻R。的高电位端依次串连电流调节管L、电感L、 开关管L到电源1^的正端。再给开关管T2设计一个由运算放大器和电阻组成的 开关控制电路和供电电源U。1;给电感L设计一个磁电转换续流二极管Dl和滤波 电容C;再给电流调节管L设计一个能够跟随负载电压变化的跟随电路，和光电 隔离电路，作为开关控制电路的控制信号，以实现通过控制开关管T2的开和关， 来达到控制电流控制管L的输入、输出之间电压的目的；给电流调节管L设计 一个可调的电流给定控制电路和供电电源Ue2，以便根据需要随时调节通过负载 上的电流。组成用负载悬浮控制电路的可调电流源装置的功能电路有一个电流给定控制电路部分，由电阻R"电位器RB、稳压块Dw、运算放大器IC1、电容Ca、 CB、负载电流调节管Ti、负载电流取样电阻R。、电源Ue2组成。用于根据需要随时调节通过负载上的电流。一个负载和给负载供电的控制电路部分，包括 一个给负载回路供电的电源Ul电路； 一个给控制开关管电路供电的稳压电源Uei电路；一个负载电流调节管L，用于调节通过负载的电流，并使其始终与控制电压信号成线性关系变化；一个负载电流取样电阻RQ，用于反应通过负载的电流，以便电流源控制电路及时控制电流调节管L按给定电流输出给负载；一个负载RL和电容CL，用于通电做功的电路；一个负载电压跟随电路，由二极管D2、 D3/4/5和PNP三极管Bl、 B2以及 电阻R1、 R2组成。用于跟随负载电压变化和反应负载电流调节管L的输入、输 出之间电压；一个降压续流电路，由电感L，电容C 、 d， 二极管D1组成。用于在开关 的作用下将电能变成磁能，当开关关断时再将磁能变成电能送给负载；一个开关管T2，用于根据负载电压跟随电路提供的负载电流调节管1\的输 入输出之间电压信号，来控制L的输入输出之间电压；一个控制开关电路，由运算放大器IC和电阻R3、 R4、 R5以及D6、 D7组成。 用于根据负载电压跟随电路提供的负载电流调节管L的输入输出之间电压信 号，来控制开关管T2工作在开关状态。一个电压隔离电路El，用于将负载电压跟随电路反应的负载电流调节管1\ 的输入输出之间电压的极限值传递给开关控制电路。 本专利技术的技术解决方案还包括所述的电流给定控制电路中的电阻Ra，可以是普通电阻，也可以是精密电 阻；电位器RB，可以是多圈电位器和/或非多圈电位器；稳压块Dw，也可以是稳 压二极管；运算放大器IC1，可以是单电源供电，也可以是双电源供电；CA、 Cb 是一个高频无感电容；负载电流调节管T,，可以是一个功率三极管、复合式功 率三极管和/或场效应管；负载电流取样电阻R。，是一个精密电阻，根据精度要 求也可以是普通电阻；电源Uc2，可以是线性稳压电源，也可以是开关稳压电源。 另外，根据运算放大器IC1要求选择单电压和/或双电压输出。所述的给负载回路供电的电源Ul电路，可以是直接将220V交流电进行整 流、滤波变成直流电的电路，也可以是通过变压器变压后再进行整流、滤波的 直流电路或经过线性稳压的电路和/或经过开关稳压的电路。所述的给控制开关管供电的电源U 电路，是一个用变压器将220V交流电进 行变压、整流、滤波、稳压电路，也可以是开关稳压电路。所述的负载电流调节管L是一个功率三极管、复合式功率三极管和/或场效 应管。所述的负载RL、 Q和负载电流取样电阻RQ，其中的负载R^是一个电阻性 元件和/或一个电感性元件；CL是有极性电容和/或无极性电容；负载电流取样 电阻R。是一个精密电阻，根据电流源的精度要求也可以是普通电阻。所述的负载电压跟随电路，其中的D2是各种具有单向导电特性的二极管； D3/4/5除了可以是各种具有单向导电特性的二极管外，数量根据最小限压值而 定，也可以是稳压管；Bl、 B2是两个PNP三极管，也可以是PNP复合三极管或 叫PNP型达林顿三极管，也可以根据负载电源电压的高低和负载以及负载电流 的变化范围用一个PNP三极管；Rl、 R2是普通电阻和/或是精密电阻。所述的降压续流电路，其中的L是一种高频和高Q值电感和/或是普通电感； C是胆电容和/或是普通电解电容；Dl是一种肖特基二极管和/或是快恢复二极 管。所述的开关电路T2，可以是P沟道场效应管和/或是N沟道场效应管，还可 以是PNP或NPN功率三极管和/或达林顿三极管。所述的控制开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用负载悬浮控制电路的可调电流源装置，其特征在于包括一个电流给定控制电路（１）和一个负载与给负载供电的控制电路（２），其中所述的电流给定控制电路（１）由电阻Ｒ↓［Ａ］、电位器Ｒ↓［Ｂ］、稳压块Ｄ↓［Ｗ］、运算放大器ＩＣ１、电容Ｃ↓［Ａ］、Ｃ↓［Ｂ］、负载电流调节管Ｔ↓［１］、负载取样电阻Ｒ↓［Ｑ］和电源Ｕ↓［Ｃ２］组成，用于根据需要随时调解通过负载上的电流；所述的负载与给负载供电的控制电路（２）由电源Ｕ↓［Ｌ］、稳压电源Ｕ↓［Ｃ１］、负载电流调节管Ｔ↓［１］、负载电流取样电阻Ｒ↓［Ｑ］、负载电阻Ｒ↓［Ｌ］、负载电容Ｃ↓［Ｌ］、开关管Ｔ↓［２］以及负载电压跟随电路、降压续流电路、开关管的控制电路和电压隔离电路Ｅ↓［Ｌ］所组成；当负载电流调节管Ｔ↓［１］的输入、输出亦即漏、源之间的电压Ｕ↓［ＤＳ］大于所述负载电压跟随电路中的二极管Ｄ３／Ｄ４／Ｄ５结压降减Ｄ↓［２］结压降时，该电路中的三级管Ｂ１、Ｂ２的发射极ｅ到集电极ｃ导通，使Ｅ↓［Ｌ］电路中的发光二极管发光，光敏管导通，运放ＩＣ的反相输入端电压大于同相输入端电压，输出变低，开关管Ｔ↓［２］截止，此时负载上的电流由电感Ｌ在通电期间产生的磁能变成电能，通过二极管Ｄ↓［１］构成回路与电容Ｃ一同供给；当调节管Ｔ↓［１］的漏、源之间电压Ｕ↓［ＤＳ］小于二极管Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５结压降减Ｄ２结压降时，三极管Ｂ１、Ｂ２的发射极ｅ到集电极ｃ由导通变为截止，使Ｅ↓［Ｌ］中的发光二极管不发光，光敏管截止，运放ＩＣ的反相输入端电压小于同相输入端，输出变高，开关管Ｔ２导通，电源Ｕ↓［Ｌ］通过电感给负载提供电流，同时电感再将降压消耗的电能变成磁能。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘恒东，陈猛，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：实用新型
国别省市：91[中国|大连]