[发明专利]电压跟随式深度负反馈恒流源装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种恒流源装置，尤其是涉及一种电压跟随式深度负反馈恒流源装置。

背景技术

恒流源装置就是一种能向负载提供恒定电流的电源装置，它在外界电网电源产生波动和阻抗特性发生变化时仍能使输出电流保持恒定。恒流源电路具有输出电流恒定、温度稳定性好、响应快速等特点。

恒流源装置在电子电路和模拟集成电路中是应用最多的电路单元之一。恒流源装置在测量领域和工程技术中都有着重要的用途：万用表、电流表等仪表的校正，精密电阻测量，半导体器件的参数测量，电子负载等，都离不开恒流源电路。目前广泛应用的各类敏感器件：如热敏、力敏、光敏、磁敏、湿敏等传感器，常常采用恒流源装置供电。

在当前电子行业，采用的恒流源电路仍以线性调整管进行恒流调节方式为主，特别是在输出电流在uA～mA级的低功率应用场合，基本都是采用线性恒流源电路；电流流过调整管时会发热，工作在线性状态下的调整管，在负载电阻较小时，其两端压降接近电源电压；在调整管两端会产生大量的热，导致效率很低。在大功率应用场合，近几年出现了开关电源控制方式的恒流源，其输出电流可达数安培甚至几十安培。开关电源方式的恒流源，效率高，体积小，但存在恒流效果略差，精度低等缺陷。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题和不足，本发明提供一种动态跟随电源调整电路与传统恒流源电路相结合的电压跟随式深度负反馈恒流源装置。

本发明的电压跟随式深度负反馈恒流源装置，包括顺次连接的输入整流滤波单元、DC-AC逆变单元、输出整流滤波单元、线性恒流调整管、负载，所述输入整流滤波单元连接有交流电源，其特征在于：所述负载分别连接有电压取样单元和电流取样单元，所述电压取样单元连接有与所述DC-AC逆变单元相连接的PWM电压控制单元，所述电流取样单元连接有与所述线性恒流调整管相连接的恒流控制单元。其中，所述恒流控制单元还连接有恒流调节可调基准电压电路，所述线性恒流调整管两极的电压降为2V。

本发明的电压跟随式深度负反馈恒流源装置，在传统恒流源电路的基础上，增加了PWM电源控制单元，控制电源电压随着负载的变化而变化，为一动态值，使得线性恒流调整管上的电压降始终保持恒定值：2V左右。本发明的电压跟随式深度负反馈恒流源装置，是动态跟随电源调整电路与传统恒流源电路相结合，既保留了传统恒流源电路恒流效果好，精度高，响应快速的优点，又具有开关电源电路效率高，功耗小，温升低，可靠性高的优点。本发明的电压跟随式深度负反馈恒流源装置，为目前传统恒流源电路的理想替代方式，特别是在安培级以上大功率恒流源的应用场合，体积相比传统方式，大为缩减；同时节能效果显著，温升低，可靠性高；还有效节约金属耗材，大幅减少能源消耗，能够带来良好的经济效益。

由此可见，与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点和显著的技术进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

下面结合附图，对本发明具体实施方式作进一步说明。

图1为本发明电压跟随式深度负反馈恒流源装置的示意图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。

本发明电压跟随式深度负反馈恒流源装置，包括顺次连接的输入整流滤波单元、DC-AC逆变单元、输出整流滤波单元、线性恒流调整管、负载，输入整流滤波单元连接有交流电源，负载分别连接有电压取样单元和电流取样单元，电压取样单元连接有与DC-AC逆变单元相连接的PWM电压控制单元，电流取样单元连接有与线性恒流调整管相连接的恒流控制单元。

所述恒流控制单元还连接有恒流调节可调基准电压电路，该恒流调节可调基准电压电路能够根据需要调节恒流控制单元，从而调节通过线性恒流调整管的电流值。

本发明电压跟随式深度负反馈恒流源装置的工作原理如下：

电源工作原理：交流电源经输入整流滤波单元后，转化为直流电电源，经由PWM电压控制单元控制的DC-AC逆变单元电路，形成高频脉冲电压，再由输出整流滤波单元进行整流滤波，给后级的线性恒流调整管、负载电路提供稳定可靠，且随负载变化而变化的直流工作电压。

恒流控制原理：当负载发生变化，增大（负载等效阻抗降低）或者减小（负载等效阻抗增加）时，电流取样单元测得的信号同时发生相应变化，跟随负载增大或者减小，电流取样单元测得的信号提供给恒流控制单元，以调整线性恒流调整管的放大倍数，使得线性恒流调整管的放大倍数同时发生变化，减小或者增大，以保持流过负载的电流恒定不变。

电压动态调整原理：当负载发生变化，增大（负载等效阻抗降低）或者减小（负载等效阻抗增加）时，电压取样单元测得的信号同时发生相应变化，跟随负载增大或减小，电压取样单元测得的信号提供给PWM电压控制单元，以调整DC-AC逆变单元的开关管的占空比，使得逆变后的电压跟随着负载动态变化，相应的减小或者增大，以保持线性恒流调整管两极之间的电压基本保持一个恒定值：2V左右，维持较低的功耗。