[发明专利]一种便携式双向恒流源模块

摘要

本发明的一种双向恒流源电路属于电子技术的技术领域，其结构有电流设置电路(1)、输出控制电路(5)、末级输出电路(6)和第一反馈电路(7)；其特征在于，结构还有减法器电路(2)、PID电路(3)、限流设置电路(4)、第二反馈电路(8)、显示驱动电路(9)和前面板(10)。本发明采用便携式设计，利用9针D形接口作为输入输出接口，结构紧凑，易于系统集成，电路部分采用双重负反馈结构，具有输出电流稳定高、安全性高、使用场合广泛等特点，还可实现输出电流双向调节。

主权项

一种便携式双向恒流源模块，结构有电流设置电路(1)、输出控制电路(5)、末级输出电路(6)和第一反馈电路(7)；其特征在于，结构还有减法器电路(2)、PID电路(3)、限流设置电路(4)、第二反馈电路(8)、显示驱动电路(9)和前面板(10)；电流设置电路(1)的输出端和第二反馈电路(8)的输出端分别与减法器电路(2)的两个输入端相连，减法器电路(2)的输出端接PID电路(3)的输入端，PID电路(3)的输出端接限流设置电路(4)的输入端，限流设置电路(4)的第一个输出端接输出控制电路(5)的控制输入端，第一反馈电路(7)的输出端接输出控制电路(5)的反馈输入端，输出控制电路(5)的输出端接末级输出电路(6)的输入端，末级输出电路(6)的取样电阻输出端同时接第一反馈电路(7)的输入端和第二反馈电路(8)的输入端，限流设置电路(4)的第二个输出端、第三个输出端和第一反馈电路(7)的输出端分别与显示驱动电路(9)的三个输入端相连；所述的前面板(10)的结构包括：9针D形接口(101)、上限调节(102)、下限调节(103)和输出调节(104)；所述的9针D形接口(101)的1脚、5脚接地，6脚接电源VCC，2脚接电源VEE，7脚和3脚分别接末级输出电路6的端口CURRENT+和端口CURRENT‑，8脚、4脚、9脚分别接显示驱动电路9的端口CURRENT_DIS、端口LIMIT_L_DIS、和端口LIMIT_H_DIS；所述的上限调节(102)和下限调节(103)分别是限流设置电路(4)中的电位器W2和电位器W3的调节螺丝；输出调节104是电流设置电路(1)中的电位器W1的调节螺丝；所述的电流设置电路(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的阴极和电位器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的阳极和电位器W1的另一端，稳压二极管D2的阴极接地，电位器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电路(1)的输出端，记为端口M1_OUT，接减法器电路(2)的端口M2_IN1，所述的电位器W1是3296封装的电位器，其调节螺丝位于前面板(10)上，是输出调节(104)；所述的减法器电路(2)的结构为：电阻R6的一端作为减法器电路(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的一端作为减法器电路(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电路(2)的输出端，记为端口M2_OUT，接PID电路(3)的端口M3_IN；所述的PID电路(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电路(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电路(3)的输出端，记为端口M3_OUT，接限流设置电路(4)的端口M4_IN；所述的限流设置电路(4)的结构为：电位器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，电位器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，另一端作为限流设置电路(4)的输入端，记为端口M4_IN，运放U5B的输出端作为限流设置电路(4)的第一个输出端，记为端口M4_OUT1，接输出控制电路(5)的端口M5_IN，运放U4B的输出端作为限流设置电路(4)的第二个输出端，记为端口M4_OUT2，接显示驱动电路(9)中的上限显示驱动单元(91)的信号输入端，运放U4A的输出端作为限流设置电路(4)的第三个输出端，记为端口M4_OUT3，接显示驱动电路(9)中的下限显示驱动单元(92)的信号输入端；所述的电位器W2、电位器W3是3296封装的电位器，其调节螺丝位于前面板(10)上，分别是上限调节(102)和下限调节(103)；所述的输出控制电路(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电路(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电路(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电路(5)的一个输出端，记为端口M5_OUT1，接末级输出电路(6)的端口M6_IN1，运放U6B的输出端作为输出控制电路5的另一个输出端，记为端口M5_OUT2，接末级输出电路(6)的端口M6_IN2；所述的末级输出电路(6)的结构为：电阻R31的一端作为末级输出电路(6)的一个输入端，记为端口M6_IN1，电阻R32的一端作为末级输出电路(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，并作为末级输出电路(6)的电流输出负极，记为端口CURRENT‑，接前面板(10)上的9针D形接口(101)的3脚，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，并作为末级输出电路(6)的取样电阻输出端，记为端口Rs_OUT，接第一反馈电路(7)的端口M7_IN1和第二反馈电路(8)的端口M8_IN1，取样电阻Rs的另一端作为末级输出电路(6)的电流输出正极，记为端口CURRENT+，接第一反馈电路(7)的端口M7_IN2和第二反馈电路(8)的端口M8_IN2，还接前面板(10)上的9针D形接口(101)的7脚；所述的第一反馈电路(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电路(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电路(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电路(7)的输出端，记为端口M7_OUT，接输出控制电路(5)的端口F_IN，还接显示驱动电路(9)中的输出显示驱动单元(93)的信号输入端；所述的第二反馈电路(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电路(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电路(8)的输出端，记为端口M8_OUT，接减法器电路(2)的端口M2_IN2；所述的显示驱动电路(9)包括上限显示驱动单元(91)、下限显示驱动单元(92)和输出显示驱动单元(93)，上限显示驱动单元(91)的信号输入端、下限显示驱动单元(92)的信号输入端和输出显示驱动单元(93)的信号输入端分别作为显示驱动电路(9)的三个输入端，记为端口M9_IN1、端口M9_IN2和端口M9_IN3，依次分别接限流设置电路(4)的端口M4_OUT2、端口M4_OUT3和第一反馈电路(7)的端口M7_OUT，上限显示驱动单元(91)、下限显示驱动单元(92)和输出显示驱动单元(93)的显示输出端分别作为显示驱动电路(9)的三个输出端，记为端口LIMIT_H_DIS、端口LIMIT_L_DIS和端口CURRENT_DIS，依次分别接前面板(10)上的9针D形接口(101)的9脚、4脚和8脚；所述的上限显示驱动单元(91)、下限显示驱动单元(92)和输出显示驱动单元(93)的结构均相同，具体为：电阻R44的一端作为信号输入端，记为端口SIG_IN，电阻R44的另一端接运放U8A的同相输入端，运放U8A的反相输入端和输出端之间接电阻R45，运放U8A的正电源端接电源VCC，负电源端接电源VEE，输出端接电阻R46的一端，电阻R46的另一端接运放U8B的反相输入端，运放U8B的同相输入端接电阻R47的一端，反相输入端和输出端之间接电阻R48，电阻R47的另一端接地，运放U8B的输出端接电阻R49的一端，电阻R49的另一端接电位器W4的一端，电位器W4的另一端和滑线端共同接运放U9A的反相输入端，运放U9A的反相输入端和输出端之间接电阻R43，同相输入端接电阻R42的一端，电阻R42的另一端接地，运放U9A的正电源端接电源VCC，负电源端接电源VEE，输出端作为显示输出端，记为端口DIS_OUT。