[实用新型]用负载悬浮控制电路的可调电流源装置

说明书

技术领域

本发明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领域。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的，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。

本发明的基本思路是：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。使本发明具备效率高、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。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

首先确定将本发明的负载R_L接在给负载供电电源U_L的负极与电流取样电阻R_Q的低电位端之间。电流取样电阻R_Q的高电位端依次串连电流调节管T₁、电感L、开关管T₂到电源U_L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_C1；给电感L设计一个磁电转换续流二极管D1和滤波电容C；再给电流调节管T₁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T₁的输入、输出之间电压的目的；给电流调节管T₁设计一个可调的电流给定控制电路和供电电源U_C2，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_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T₁、负载电流取样电阻R_Q、电源U_C2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U_L电路；

一个给控制开关管电路供电的稳压电源U_C1电路；