[发明专利]一种双向恒流源电路

权利要求书

1.一种双向恒流源电路，结构有电流设置模块(1)、输出控制模块(5)、桥式输出模块(6)和第一反馈模块(7)；其特征在于，结构还有减法器模块(2)、PID模块(3)、限幅模块(4)和第二反馈模块(8)；电流设置模块(1)的输出端和第二反馈模块(8)的输出端与减法器模块(2)的输入端相连，减法器模块(2)的输出端接PID模块(3)的输入端，PID模块(3)的输出端接限幅模块(4)的输入端，限幅模块(4)的输出端接输出控制模块(5)的控制输入端，第一反馈模块(7)的输出端接输出控制模块(5)的反馈输入端，输出控制模块(5)的输出端接桥式输出模块(6)的输入端，桥式输出模块(6)的反馈输出端同时接第一反馈模块(7)的输入端和第二反馈模块(8)的输入端；

所述的电流设置模块(1)的结构为：电阻R1的一端接电源VCC，另一端接稳压二极管D1的阴和滑动变阻器W1的一端，稳压二极管D1的阳极接地，电阻R2的一端接电源VEE，另一端接稳压二极管D2的阳极和滑动变阻器W1的另一端，稳压二极管D2的阴极接地，滑动变阻器W1的滑线端接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接运放U1A的同相输入端，运放U1A的反相输入端接电阻R4的一端和电阻R5的一端，电阻R4的另一端接地，电阻R5的另一端接运放U1A的输出端，运放U1A的正电源端接电源VCC，负电源端接电源VEE，运放U1A的输出端作为电流设置模块(1)的输出端，记为端口M1_OUT，接减法器模块(2)的端口M2_IN1；

所述的减法器模块(2)的结构为：电阻R6的一端作为减法器模块(2)的一个输入端，记为端口M2_IN2，运放U1B的反相输入端接电阻R6的另一端和电阻R9的一端，电阻R9的另一端接运放U1B的输出端，电阻R7的一端作为减法器模块(2)的另一个输入端，记为端口M2_IN1，运放U1B的同相输入端接电阻R7的另一端和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接地，运放U1B的输出端作为减法器模块(2)的输出端，记为端口M2_OUT，接PID模块(3)的端口M3_IN；

所述的PID模块(3)的结构为：电阻R10的一端、电阻R17的一端和电阻R14的一端接在一起，作为PID模块(3)的输入端，记为端口M3_IN，运放U2A的反相输入端接电阻R10的另一端和电阻R11的一端，电阻R11的另一端接运放U2A的输出端，电阻R12的一端接地，另一端接运放U2A的同相输入端，运放U2A的正电源端接电源VCC，负电源端接电源VEE，运放U2A的输出端接电阻R13的一端，运放U2B的反相输入端接电阻R14的另一端和电容C1的一端，电容C1的另一端接运放U2B的输出端，电阻R15的一端接地，另一端接运放U2B的同相输入端，运放U2B的输出端接电阻R16的一端，电阻R17的另一端接电容C2的一端，运放U3A的反相输入端接电容C2的另一端和电阻R18的一端和电容C3的一端，电容C3的另一端和电阻R18的另一端接运放U3A的输出端，电阻R19的一端接地，另一端接运放U3A的同相输入端，运放U3A的正电源端接电源VCC，负电源端接电源VEE，运放U3A的输出端接电阻R20的一端，电阻R13的另一端、电阻R16的另一端和电阻R20的另一端共同接运放U3B的反相输入端，电阻R21的一端接运放U3B的反相输入端，另一端接运放U3B的输出端，电阻R22的一端接运放U3B的同相输入端，另一端接地，运放U3B的输出端作为PID模块(3)的输出端，记为端口M3_OUT，接限幅模块(4)的端口M4_IN；

所述的限幅模块(4)的结构为：滑动变阻器W2的一端接地，另一端接电源VCC，滑线端接电阻R24的一端，运放U4B的同相输入端接电阻R24的另一端，反相输入端和输出端之间接电阻R23，输出端接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极接运放U5B的同相输入端，滑动变阻器W3的一端接地，另一端接电源VEE，滑线端接电阻R26的一端，运放U4A的同相输入端接电阻R26的另一端，反相输入端和输出端之间接电阻R25，输出端接二极管D4的阳极，二极管D4的阴极接运放U5B的同相输入端，运放U4A的正电源端接电源VCC，负电源端接电源VEE，运放U5B的反相输入端和输出端之间接电阻R28，电阻R27的一端接运放U5B的同相输入端，另一端作为限幅模块(4)的输入端，记为端口M4_IN，运放U5B的输出端作为限幅模块(4)的输出端，记为端口M4_OUT，接输出控制模块(5)的端口M5_IN；

所述的输出控制模块(5)的结构为：运放U5A的正电源端接电源VCC，负电源端接电源VEE，反相输入端和输出端之间接电容C4，输出端接电容C5的一端和电阻R29的一端，电容C5的另一端接地，电阻R29的另一端接运放U6B的反相输入端，运放U6B的同相输入端接地，反相输入端和输出端之间接电阻R30，输出端接电容C6的一端，电容C6的另一端接地，运放U5A的同相输入端作为输出控制模块(5)的控制输入端，记为端口M5_IN，运放U5A的反相输入端作为输出控制模块(5)的反馈输入端，记为端口F_IN，运放U5A的输出端作为输出控制模块(5)的一个输出端，记为端口M5_OUT1，接桥式输出模块(6)的端口M6_IN1，运放U6B的输出端作为输出控制模块(5)的另一个输出端，记为端口M5_OUT2，接桥式输出模块(6)的端口M6_IN2；

所述的桥式输出模块(6)的结构为：电阻R31的一端作为桥式输出模块(6)的一个输入端，记为端口M6_IN1，电阻R32的一端作为桥式输出模块(6)的另一个输入端，记为端口M6_IN2，电阻R31的另一端接达林顿管Q1的基极和达林顿管Q2的基极，达林顿管Q1的集电极接电源VCC，发射极接达林顿管Q2的发射极，达林顿管Q2的集电极接电源VEE，电阻R32的另一端接达林顿管Q3的基极和达林顿管Q4的基极，达林顿管Q3的集电极接电源VCC，发射极接达林顿管Q4的发射极，达林顿管Q4的集电极接电源VEE，所述的达林顿管Q1和达林顿管Q3是NPN型的，达林顿管Q2和达林顿管Q4是PNP型的，取样电阻Rs的一端接达林顿管Q1的发射极，并作为桥式输出模块(6)的一个反馈输出端，记为端口M6_OUT1，接第一反馈模块(7)的端口M7_IN1和第二反馈模块(8)的端口M8_IN1，取样电阻Rs的另一端接负载的一端，并作为桥式输出模块(6)的另一个反馈输出端，记为端口M6_OUT2，接第一反馈模块(7)的端口M7_IN2和第二反馈模块(8)的端口M8_IN2，达林顿管Q3的发射极和达林顿管Q4的发射极共同接负载的另一端；

所述的第一反馈模块(7)的结构为：运放U6A的正电源端接电源VCC，负电源端接电源VEE，同相输入端接电阻R33的一端和电阻R34的一端，反相输入端接电阻R35的一端，反相输入端和输出端之间接电阻R36，电阻R34的另一端接地，电阻R33的另一端作为第一反馈模块(7)的一个输入端，记为端口M7_IN1，电阻R35的另一端作为第一反馈模块(7)的另一个输入端，记为端口M7_IN2，运放U6A的输出端作为第一反馈模块(7)的输出端，记为端口M7_OUT，接输出控制模块(5)的端口F_IN；

所述的第二反馈模块(8)的结构为：运放U7B的反相输入端和输出端之间接电阻R37，反相输入端还接电阻R38的一端和电阻R39的一端，电阻R38的另一端接运放U7A的输出端，电阻R39的另一端接运放U7A的反相输入端和电阻R41的一端，电阻R41的另一端接地，运放U7A的反相输入端和输出端之间接电阻R40，运放U7A的正电源端接电源VCC，负电源端接电源VEE，运放U7B的同相输入端和运放U7A的同相输入端作为第二反馈模块(8)的两个输入端，分别记为端口M8_IN1和端口M8_IN2，运放U7B的输出端作为第二反馈模块(8)的输出端，记为端口M8_OUT，接减法器模块(2)的端口M2_IN2。

2.根据权利要求1所述的一种双向恒流源电路，其特征在于，各模块中所用到的元件参数为：运放U1A、运放U1B～运放U7A、运放U7B均为LM358；稳压二极管D1和稳压二极管D2均为2.5V；滑动变阻器W1～滑动变阻器W3均为10kΩ；电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4均为5.1kΩ，电阻R5为15kΩ，电阻R6～电阻R10均为10kΩ，电阻R11为20kΩ，电阻R12为10kΩ，电阻R13为10kΩ，电阻R14、电阻R15均为50kΩ，电阻R16为10kΩ，电阻R17为510kΩ，电阻R18、电阻R19均为150kΩ，电阻R20～电阻R30均为10kΩ，电阻R31、电阻R32均为0.1kΩ，电阻R33为5.1kΩ，电阻R34为200kΩ，电阻R35为5.1kΩ，电阻R36为200kΩ，电阻R37、电阻R38均为180kΩ，电阻R39为20kΩ，电阻R40、电阻R41均为180kΩ，取样电阻Rs为0.1Ω；电容C1、电容C2为1μF，电容C3为22pF；电容C4～电容C6均为0.47μF；二极管D3、二极管D4均为1N4148；达林顿管Q1、达林顿管Q3均为TIP132，达林顿管Q2、达林顿管Q4均为TIP137；电源VCC为+12V直流电源，电源VEE为-12V直流电源。