CN105487586A - 一种便携式双环反馈恒流源模块 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种便携式双环反馈恒流源模块属于电子技术的技术领域，其结构有限流设置模块(2)、电流设置模块(3)、电流输出模块(7)和第一反馈模块(8)；其特征在于，结构还有参考电压模块(1)、减法器模块(4)、PID控制模块(5)、加法器模块(6)、第二反馈模块(9)、限流显示模块(10)、输出电流显示模块(11)和前面板(12)。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，电路部分采用双环负反馈结构，具有输出电流稳定高、安全性高、使用场合广泛等特点。
Description
技术领域
本发明属于电子技术的技术领域。特别涉及一种便携式双环反馈恒流源模块。
背景技术
恒流源在LED驱动、激光器驱动、传感器驱动、各种辉光放电光源驱动等很多领域内都有重要的应用。在某些特定应用领域内，恒流源输出电流的稳定度至关重要，如在激光器驱动应用中，微小的电流变化将导致输出光功率和激射波长的极大变化，这些变化直接危及器件的安全使用。常用的提高电流稳定度的措施包括：1、利用磁饱和电抗器的非线性磁化原理提高稳定性；2、在负载回路中串联大电阻(相对于负载电阻)；3、通过负反馈网络实现电流自动稳定。在这几种方案中，第一种方案受器件本身的影响较大，对稳定度的提高有限；第二种方案由于在负载回路中串联了大电阻，可有效地减小负载电阻的变化对输出电流的影响，但由于负载回路中大电阻的存在，使得在电源电压一定的情况下输出很小的电流，一般只能在毫安级，而且大部分电压都降在了大电阻上，也使得效率极低；第三种方案由于负反馈网络本身具有的自动调整功能，可以使输出电流自动稳定，而不受负载变化的影响，因此是目前提高电流稳定度的最有效的方法，但目前已公开的技术中，一般都是采取单一的线性反馈网络，这种方案的缺点在于：首先，一旦反馈网络出现故障，系统将处于开环工作状态，输出电流将急剧增大，很容易损坏负载和电路本身；其次，使用场合受到限制，只能应用在负载对电流是线性响应的场合，在某些特定场合下，如负载对电流的响应存在延迟或超前的情况，这种基于单一线性反馈网络的恒流源的恒流效果会大打折扣。另外目前常见的恒流源装置都是台式仪器，体积大，笨重，不易于系统集成。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺点，提供一种基于双环反馈PID控制的高稳定度恒流源模块。
本发明的具体的技术方案是：
一种便携式双环反馈恒流源模块，限流设置模块2、电流设置模块3、电流输出模块7和第一反馈模块8；其特征在于，结构还有参考电压模块1、减法器模块4、PID控制模块5、加法器模块6、第二反馈模块9、限流显示模块10、输出电流显示模块11和前面板12；限流设置模块2的输出与电流设置模块3的输入相连，电流设置模块3的输出接减法器模块4的控制输入，第二反馈模块9的输出接减法器模块4的反馈输入，减法器模块4的输出接PID控制模块5的输入，PID控制模块5的输出接加法器模块6的输入，参考电压模块1的输出分别接减法器模块4、PID控制模块5和加法器模块6的参考电压输入，加法器模块6的输出接电流输出模块7的控制输入，第一反馈模块8的输出接电流输出模块7的反馈输入，电流输出模块7的输出接第一反馈模块8、第二反馈模块9和输出电流显示模块11的输入，输出电流显示模块11的输出接前面板12中9针D形接口121的1脚；限流设置模块2的输出还接限流显示模块10的输入，限流显示模块的输出接前面板12中9针D形接口121的5脚；电流输出模块7的端口Vsam2接前面板12中9针D形接口121的8脚；
所述的参考电压模块1的结构为：电阻R1的一端接电源VCC，另一端接运放U5A的同相输入端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地，运放U5A的反相输入端接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接运放U5A的输出端，运放U5A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U5A的输出端作为参考电压模块1的输出端，记为端口Vref；
所述的限流设置模块2的结构为：电阻R4的一端接电源VCC，另一端接电位器W1的一端和稳压二极管D1的负极，电位器W1的另一端和稳压二极管D1的正极接地，电位器W1的滑动端接运放U1A的同相输入端，运放U1A的反相输入端接运放U1A的输出端，运放U1A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U1A的输出端作为限流设置模块2的输出端，记为端口Ilim；
所述的电流设置模块3的结构为：电位器W2的一端接限流设置模块2的端口Ilim，另一端接地，电位器W2的滑动端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接运放U1B的同相输入端，运放U1B的反相输入端接电阻R6和电阻R7的一端，电阻R6的另一端接地，电阻R7的另一端接运放U1B的输出端，运放U1B的输出端作为电流设置模块3的输出端，记为端口Iset；
所述的减法器模块4的结构为：电阻R9的一端接电流设置模块3的端口Iset，另一端接运放U2A的同相输入端和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接参考电压模块1的端口Vref，电阻R10的一端接第二反馈模块9的端口Vfd2，另一端接运放U2A反相输入端和电阻R11的一端，电阻R11的另一端接运放U2A的输出端，运放U2A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U2A的输出端作为减法器模块4的输出端，记为端口Vdiff；
所述的PID控制模块5的结构为：电阻R13的一端接减法器模块4的端口Vdiff，另一端接运放U2B的反相输入端和电阻R12的一端，电阻R12的另一端接电位器W3的一端，电位器W3的滑动端接运放U2B的输出端，运放U2B的同相输入端接电阻R16的一端，电阻R16的另一端接参考电压模块1的端口Vref，运放U2B的输出端作为PID控制模块5的一个输出端，记为端口Vk；电阻R14的一端接减法器模块4的端口Vdiff，另一端接电位器W4的一端，电位器W4的滑动端接运放U3A的反相输入端和电容C1的一端，电容C1的另一端接运放U3A的输出端，运放U3A的同相输入端接电阻R17的一端，电阻R17的另一端接参考电压模块1的端口Vref，运放U3A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U3A的输出端作为PID控制模块5的一个输出端，记为端口Vint；电容C3的一端接减法器模块4的端口Vdiff，另一端接运放U3B的反相输入端、电容C2的一端和电阻R15的一端，电容C2的另一端接运放U3B的输出端，电阻R15的另一端接电位器W5的一端，电位器W5的滑动端接运放U3B的输出端，运放U3B的同相输入端接电阻R18的一端，电阻R18的另一端接参考电压模块1的端口Vref，运放U3B的输出端作为PID控制模块5的一个输出端，记为端口Vd；
所述的加法器模块6的结构为：电阻R20的一端接PID控制模块5的端口Vk，电阻R21的一端接PID控制模块5的端口Vint，电阻R22的一端接PID控制模块5的端口Vd，电阻R20的另一端、电阻R21的另一端和电阻R22的另一端接在一起与运放U4A的反相输入端和电阻R19的一端相连，电阻R19的另一端接运放U4A的输出端，电阻R23的一端接参考电压模块1的端口Vref，另一端接运放U4A的同相输入端和电阻R24的一端，电阻R24的另一端接地，运放U4A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U4A的输出端作为加法器模块6的输出端，记为端口Vsum；
所述的电流输出模块7的结构为：电阻R25的一端接加法器模块6的端口Vsum，另一端接运放U5B的同相输入端，电阻R26的一端接第一反馈模块8的端口Vfd1，另一端接运放U5B的反相输入端、电阻R27的一端和电容C4的一端，电阻R27的另一端接电源VCC，电容C4的另一端接运放U5B的输出端，运放U5B的输出端接MOS管Q1的栅极，MOS管Q1的源极接电源VCC，MOS管Q1的漏极接取样电阻Rref的一端，并作为电流输出模块7的一个输出端，记为端口Vsam1，所述的MOS管Q1是N沟道增强型MOS管，取样电阻Rref的另一端作为电流输出模块7的另一个输出端，记为端口Vsam2；
所述的第一反馈模块8的结构为：电阻R29的一端接电流输出模块7的端口Vsam1，另一端接运放U4B的同相输入端和电阻R28的一端，电阻R28的另一端接地，电阻R30的一端接电流输出模块7的端口Vsam2，另一端接运放U4B的反相输入端和电阻R31的一端，电阻R31的另一端接运放U4B的输出端，运放U4B的输出端作为第一反馈模块8的输出端，记为端口Vfd1；
所述的第二反馈模块9的结构为：运放U6A的同相输入端接电流输出模块7的端口Vsam1，运放U6A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U6A的反相输入端接电阻R32、电阻R33的一端和电位器W6的滑动端，电阻R32的另一端接运放U6A的输出端，运放U6A的输出端作为第二反馈模块9的输出端，记为端口Vfd2，电阻R33的另一端接运放U6B的输出端和电阻R34的一端，电位器W6的一端接电阻R35的一端，电阻R35的另一端和电阻R34的另一端接在一起与运放U6B的反相输入端和电阻R36的一端相连，电阻R36的另一端接地，运放U6B的同相输入端接电流输出模块7的端口Vsam2；
所述的限流显示模块10的结构为：电位器W7的一端接限流设置模块2的端口Ilim，另一端接地，电位器W7的滑动端接电阻R37的一端，电阻R37的另一端接运放U7A的同相输入端，运放U7A的反相输入端接电阻R38的一端，电阻R38的另一端接运放U7A的输出端，运放U7A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U7A的输出端作为限流显示模块10的输出端，记为端口DSP1；
所述的输出电流显示模块11的结构为：运放U8A的同相输入端接电流输出模块7的端口Vsam1，运放U8A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U8A的反相输入端接电阻R40、电阻R41的一端和电位器W8的滑动端，电阻R40的另一端接运放U8A的输出端，运放U8A的输出端作为输出电流显示模块11的输出端，记为端口DSP2，电阻R41的另一端接运放U8B的输出端和电阻R43的一端，电位器W8的一端接电阻R42的一端，电阻R42的另一端和电阻R43的另一端接在一起与运放U8B的反相输入端和电阻R39的一端相连，电阻R39的另一端接地，运放U8B的同相输入端接电流输出模块7的端口Vsam2；
所述的前面板12的结构包括：9针D形接口121、限流调节122和输出调节123；所述的9针D形接口121的2脚、6脚接电源VCC，3脚、4脚和9脚接地，1脚接输出电流显示模块11的端口DSP2，5脚接限流显示模块10的端口DSP1，8脚记为端口Current+接电流输出模块7的端口Vsam2，7脚记为端口Current-接地。所述的限流调节122是限流设置模块2中的电位器W1的调节螺丝，所述的输出调节123是电流设置模块3中的电位器W2的调节螺丝。
本发明的一种便携式双环反馈恒流源模块中所用到的各元件优选参数如下：运放U1A、运放U1B～运放U6A、运放U6B、运放U7A、运放U8A和运放U8B均为TLC2252；稳压二极管D1的稳压电压为2.5V；电位器W1和电位器W2均为20kΩ，电位器W3～电位器W5均为500kΩ，电位器W6为100kΩ；电阻R1和电阻R2均为10kΩ，电阻R4～电阻R18均为10kΩ，电阻R25、电阻R26、电阻R29和电阻R30均为10kΩ，电阻R37和电阻R38均为10kΩ，电阻R19～电阻R22和电阻R24均为15kΩ，电阻R3、电阻R32～电阻R34、电阻R36、电阻R39、电阻R40、电阻R41和电阻R43均为100kΩ，电阻R28和电阻R31均为200kΩ，电阻R35和电阻R42均为1kΩ，电阻R27为1MΩ，电阻R23为5.1kΩ，取样电阻Rref为0.1Ω；电容C1为4.7nF，电容C2为10pF，电容C3为100pF，电容C4为0.47uF；MOS管Q1为IRF530；电源VCC为12V直流电源。
本发明一种便携式双环反馈恒流源模块有以下有益效果：
1、本发明将所有的输入输出集成到一个9针D形接口上，有效减小了装置的体积，整个装置简单紧凑，便于与其它系统集成。
2、本发明采用双环负反馈结构，有效提高了输出电流的稳定度和安全性，当一个反馈环出现故障断开时，电路仍然能正常工作。
3、本发明对设置电流和反馈电流采用PID控制处理，使电路在很多使用场合下均能自动稳流。
4、本发明包含限流模块，可有效限制输出电流的最大值，使得在调节输出电流时不会超过限流值，进一步提高了电路的安全性。
5、本发明的第二反馈模块采用双运放高输入阻抗式减法器对输出电流进行取样，比传统减法器结构能更有效地减小反馈电路对输出电流的影响。
6、本发明输出端口Current-接地，即负载的负极接地，能够有效保障负载工作时的安全性。
附图说明
图1是本发明的总体结构框图。
图2是本发明的参考电压模块1的原理图。
图3是本发明的限流设置模块2的原理图。
图4是本发明的电流设置模块3的原理图。
图5是本发明的减法器模块4的原理图。
图6是本发明的PID控制模块5的原理图。
图7是本发明的加法器模块6的原理图。
图8是本发明的电流输出模块7的原理图。
图9是本发明的第一反馈模块8的原理图。
图10是本发明的第二反馈模块9的原理图。
图11是本发明的限流显示模块10的原理图。
图12是本发明的输出电流显示模块11的原理图。
图13是本发明的前面板12的结构图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的工作原理作进一步说明，以下各实施例中各元件选用的参数如下：
运放U1A、运放U1B～运放U6A、运放U6B、运放U7A、运放U8A和运放U8B均为TLC2252；稳压二极管D1的稳压电压为2.5V；电位器W1和电位器W2均为20kΩ，电位器W3～电位器W5均为500kΩ，电位器W6为100kΩ；电阻R1和电阻R2均为10kΩ，电阻R4～电阻R18均为10kΩ，电阻R25、电阻R26、电阻R29和电阻R30均为10kΩ，电阻R37和电阻R38均为10kΩ，电阻R19～电阻R22和电阻R24均为15kΩ，电阻R3、电阻R32～电阻R34、电阻R36、电阻R39、电阻R40、电阻R41和电阻R43均为100kΩ，电阻R28和电阻R31均为200kΩ，电阻R35和电阻R42均为1kΩ，电阻R27为1MΩ，电阻R23为5.1kΩ，取样电阻Rref为0.1Ω；电容C1为4.7nF，电容C2为10pF，电容C3为100pF，电容C4为0.47uF；MOS管Q1为IRF530；电源VCC为12V直流电源。
实施例1本发明的整体结构
结合图1说明本发明的一种便携式双环反馈恒流源模块的整体工作原理。通过限流设置模块1设置一个最大控制电压，利用电位器W2可使电流设置模块2输出大小在0到最大控制电压之间的一个控制电压，第二反馈模块9对输出电流取样并转换为对应的电压，上述两个电压在减法器模块4中进行求差，差值送到PID模块5中进行PID处理，所得的三个电压信号经加法器模块6相加后作为驱动电压送至电流输出模块7的控制输入端，与第一反馈模块8的反馈电压进行比较，比较结果控制电流输出模块7的输出电流，参考电压模块1用来为减法器模块4、PID控制模块5和加法器模块6提供必要的参考电压，由于整个系统处于双重负反馈工作状态，因此，输出电流将严格按照电流设置模块2设置的控制电压进行变化。
实施例2本发明的参考电压模块1
本发明的参考电压模块1的原理电路如图2所示，电阻R1的一端接电源VCC，另一端接运放U5A的同相输入端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地，运放U5A的反相输入端接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接运放U5A的输出端，运放U5A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U5A的输出端作为参考电压模块1的输出端，记为端口Vref。
电阻R1和R2对12V电源电压进行分压，由于两电阻阻值相等，所以分压电压为6V，该电压经过由运放U5A构成的电压跟随器后在输出端得到具有更强驱动能力的6V参考电压，用来给减法器模块4、PID控制模块5和加法器模块6提供参考电压。
实施例3本发明的限流设置模块2
本发明的限流设置模块2的原理电路如图3所示，电阻R4的一端接电源VCC，另一端接电位器W1的一端和稳压二极管D1的负极，电位器W1的另一端和稳压二极管D1的正极接地，电位器W1的滑动端接运放U1A的同相输入端，运放U1A的反相输入端接运放U1A的输出端，运放U1A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U1A的输出端作为限流设置模块2的输出端，记为端口Ilim。
稳压二极管D1为电位器W1的两端提供2.5V的基准电压，当电位器W1的滑动端上下滑动时，滑动端电压将在0V～2.5V范围内变化，该电压值经过运放U1A构成的电压跟随器后在输出端得到驱动能力更强的限流电压。
实施例4本发明的电流设置模块3
本发明的电流设置模块3的原理电路如图4所示，电位器W2的一端接限流设置模块2的端口Ilim，另一端接地，电位器W2的滑动端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接运放U1B的同相输入端，运放U1B的反相输入端接电阻R6和电阻R7的一端，电阻R6的另一端接地，电阻R7的另一端接运放U1B的输出端，运放U1B的输出端作为电流设置模块3的输出端，记为端口Iset。
电位器W2的两固定端间电压等于限流设置模块2输出的限流电压，当电位器W2的滑动端上下滑动时，滑动端电压将在0V～限流电压范围内变化，该电压值经过运放U1B构成的同相比例放大器放大2倍后输出到减法器模块4。
实施例5减法器模块4
本发明的减法器模块4的原理电路如图5所示，电阻R9的一端接电流设置模块3的端口Iset，另一端接运放U2A的同相输入端和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接参考电压模块1的端口Vref，电阻R10的一端接第二反馈模块9的端口Vfd2，另一端接运放U2A反相输入端和电阻R11的一端，电阻R11的另一端接运放U2A的输出端，运放U2A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U2A的输出端作为减法器模块4的输出端，记为端口Vdiff。
该减法器模块为1：1倍输出的减法器，输出电压的大小为端口Vref的电压加上端口Iset与端口Vfd2的电压之差。
实施例6PID控制模块5
本发明的PID控制模块5的原理电路如图6所示，电阻R13的一端接减法器模块4的端口Vdiff，另一端接运放U2B的反相输入端和电阻R12的一端，电阻R12的另一端接电位器W3的一端，电位器W3的滑动端接运放U2B的输出端，运放U2B的同相输入端接电阻R16的一端，电阻R16的另一端接参考电压模块1的端口Vref，运放U2B的输出端作为PID控制模块5的一个输出端，记为端口Vk；电阻R14的一端接减法器模块4的端口Vdiff，另一端接电位器W4的一端，电位器W4的滑动端接运放U3A的反相输入端和电容C1的一端，电容C1的另一端接运放U3A的输出端，运放U3A的同相输入端接电阻R17的一端，电阻R17的另一端接参考电压模块1的端口Vref，运放U3A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U3A的输出端作为PID控制模块5的一个输出端，记为端口Vint；电容C3的一端接减法器模块4的端口Vdiff，另一端接运放U3B的反相输入端、电容C2的一端和电阻R15的一端，电容C2的另一端接运放U3B的输出端，电阻R15的另一端接电位器W5的一端，电位器W5的滑动端接运放U3B的输出端，运放U3B的同相输入端接电阻R18的一端，电阻R18的另一端接参考电压模块1的端口Vref，运放U3B的输出端作为PID控制模块5的一个输出端，记为端口Vd。
该电路将减法器模块4输出的差值电压进行比例、积分、微分运算后再输出到加法器模块6。
实施例7加法器模块6
本发明的加法器模块6的原理电路如图7所示，电阻R20的一端接PID控制模块5的端口Vk，电阻R21的一端接PID控制模块5的端口Vint，电阻R22的一端接PID控制模块5的端口Vd，电阻R20的另一端、电阻R21的另一端和电阻R22的另一端接在一起与运放U4A的反相输入端和电阻R19的一端相连，电阻R19的另一端接运放U4A的输出端，电阻R23的一端接参考电压模块1的端口Vref，另一端接运放U4A的同相输入端和电阻R24的一端，电阻R24的另一端接地，运放U4A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U4A的输出端作为加法器模块6的输出端，记为端口Vsum。
该电路将PID控制模块5输出端口Vk的比例电压、端口Vint的积分电压和端口Vd的微分电压相加，并消去端口Vref的6V参考电压后再输出到电流输出模块7。
实施例8电流输出模块7
本发明的电流输出模块7的原理图如图8所示，电阻R25的一端接加法器模块6的端口Vsum，另一端接运放U5B的同相输入端，电阻R26的一端接第一反馈模块8的端口Vfd1，另一端接运放U5B的反相输入端、电阻R27的一端和电容C4的一端，电阻R27的另一端接电源VCC，电容C4的另一端接运放U5B的输出端，运放U5B的输出端接MOS管Q1的栅极，MOS管Q1的源极接电源VCC，MOS管Q1的漏极接取样电阻Rref的一端，并作为电流输出模块7的一个输出端，记为端口Vsam1，所述的MOS管Q1是N沟道增强型MOS管，取样电阻Rref的另一端作为电流输出模块7的另一个输出端，记为端口Vsam2。
该电路利用端口Vsum与端口Vfd1的差值电压控制N沟道增强型MOS管Q1的开启程度，由此决定输出电流的大小。
实施例9第一反馈模块8
本发明的第一反馈模块8如图9所示，电阻R29的一端接电流输出模块7的端口Vsam1，另一端接运放U4B的同相输入端和电阻R28的一端，电阻R28的另一端接地，电阻R30的一端接电流输出模块7的端口Vsam2，另一端接运放U4B的反相输入端和电阻R31的一端，电阻R31的另一端接运放U4B的输出端，运放U4B的输出端作为第一反馈模块8的输出端，记为端口Vfd1。
该模块将电流输出模块7中的取样电阻Rref两端的电压放大20倍后送至电流输出模块7的反馈输入端，与电流输出模块7的控制输入端接收的端口Vsum的电压进行比较，平衡时，两者电压相等，电流输出模块7输出电流的大小恒等于端口Vsum的电压除以第一反馈模块8中减法器的放大倍数，从而实现电压控制恒流输出的功能。
实施例10第二反馈模块9
本发明的第二反馈模块9的原理图如图10所示，运放U6A的同相输入端接电流输出模块7的端口Vsam1，运放U6A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U6A的反相输入端接电阻R32、电阻R33的一端和电位器W6的滑动端，电阻R32的另一端接运放U6A的输出端，运放U6A的输出端作为第二反馈模块9的输出端，记为端口Vfd2，电阻R33的另一端接运放U6B的输出端和电阻R34的一端，电位器W6的一端接电阻R35的一端，电阻R35的另一端和电阻R34的另一端接在一起与运放U6B的反相输入端和电阻R36的一端相连，电阻R36的另一端接地，运放U6B的同相输入端接电流输出模块7的端口Vsam2。
该模块通过调整电位器W6，将电流输出模块7中的取样电阻Rref两端的电压放大20倍后送至减法器模块4，与电流设置模块3提供的电压在减法器中进行求差。
实施例11限流显示模块10
本发明的限流显示模块10的原理图如图11所示，电位器W7的一端接限流设置模块2的端口Ilim，另一端接地，电位器W7的滑动端接电阻R37的一端，电阻R37的另一端接运放U7A的同相输入端，运放U7A的反相输入端接电阻R38的一端，电阻R38的另一端接运放U7A的输出端，运放U7A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U7A的输出端作为限流显示模块10的输出端，记为端口DSP1。
该模块将限流设置模块2输出的电压信号衰减后送入前面板12中的9针D形接口121的5脚输出，通过调整滑动变阻器W7，可使衰减后的电压值等于当前限制电流值的大小，从而让9针D形接口121的5脚的输出电压代表当前的限制电流。
实施例12输出电流显示模块11
本发明的输出电流显示模块11的原理图如图12所示，运放U8A的同相输入端接电流输出模块7的端口Vsam1，运放U8A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U8A的反相输入端接电阻R40、电阻R41的一端和电位器W8的滑动端，电阻R40的另一端接运放U8A的输出端，运放U8A的输出端作为输出电流显示模块11的输出端，记为端口DSP2，电阻R41的另一端接运放U8B的输出端和电阻R43的一端，电位器W8的一端接电阻R42的一端，电阻R42的另一端和电阻R43的另一端接在一起与运放U8B的反相输入端和电阻R39的一端相连，电阻R39的另一端接地，运放U8B的同相输入端接电流输出模块7的端口Vsam2。
该模块将电流输出模块7中的取样电阻Rref两端的电压放大后送入前面板12中的9针D形接口121的1脚输出，通过调整滑动变阻器W8，可使放大后的电压值等于当前实际输出电流值的大小，从而让9针D形接口121的1脚的输出电压代表当前的输出电流。
实施例13前面板12
本发明的前面板12如图13所示，结构包括：9针D形接口121、限流调节122和输出调节123；所述的9针D形接口121的2脚、6脚接电源VCC，3脚、4脚和9脚接地，1脚接输出电流显示模块11的端口DSP2，5脚接限流显示模块10的端口DSP1，8脚记为端口Current+接电流输出模块7的端口Vsam2，7脚记为端口Current-接地。所述的限流调节122是限流设置模块2中的电位器W1的调节螺丝，所述的输出调节123是电流设置模块3中的电位器W2的调节螺丝。
前面板12上的2个调节螺丝分别用于设置限制电流和输出电流，9针D形接口用于与外部系统连接，通过该接口可实现从外电路输入供电电源，输出恒流，以及输出显示信号的功能。
Claims (2)
1.一种便携式双环反馈恒流源模块，限流设置模块(2)、电流设置模块(3)、电流输出模块(7)和第一反馈模块(8)；其特征在于，结构还有参考电压模块(1)、减法器模块(4)、PID控制模块(5)、加法器模块(6)、第二反馈模块(9)、限流显示模块(10)、输出电流显示模块(11)和前面板(12)；限流设置模块(2)的输出与电流设置模块(3)的输入相连，电流设置模块(3)的输出接减法器模块(4)的控制输入，第二反馈模块(9)的输出接减法器模块(4)的反馈输入，减法器模块(4)的输出接PID控制模块(5)的输入，PID控制模块(5)的输出接加法器模块(6)的输入，参考电压模块(1)的输出分别接减法器模块(4)、PID控制模块(5)和加法器模块(6)的参考电压输入，加法器模块(6)的输出接电流输出模块(7)的控制输入，第一反馈模块(8)的输出接电流输出模块(7)的反馈输入，电流输出模块(7)的输出接第一反馈模块(8)、第二反馈模块(9)和输出电流显示模块(11)的输入，输出电流显示模块(11)的输出接前面板(12)中9针D形接口(121)的1脚；限流设置模块(2)的输出还接限流显示模块(10)的输入，限流显示模块的输出接前面板(12)中9针D形接口(121)的5脚；电流输出模块(7)的端口Vsam2接前面板(12)中9针D形接口(121)的8脚；
所述的参考电压模块(1)的结构为：电阻R1的一端接电源VCC，另一端接运放U5A的同相输入端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地，运放U5A的反相输入端接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接运放U5A的输出端，运放U5A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U5A的输出端作为参考电压模块(1)的输出端，记为端口Vref；
所述的限流设置模块(2)的结构为：电阻R4的一端接电源VCC，另一端接电位器W1的一端和稳压二极管D1的负极，电位器W1的另一端和稳压二极管D1的正极接地，电位器W1的滑动端接运放U1A的同相输入端，运放U1A的反相输入端接运放U1A的输出端，运放U1A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U1A的输出端作为限流设置模块(2)的输出端，记为端口Ilim；
所述的电流设置模块(3)的结构为：电位器W2的一端接限流设置模块(2)的端口Ilim，另一端接地，电位器W2的滑动端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接运放U1B的同相输入端，运放U1B的反相输入端接电阻R6和电阻R7的一端，电阻R6的另一端接地，电阻R7的另一端接运放U1B的输出端，运放U1B的输出端作为电流设置模块(3)的输出端，记为端口Iset；
所述的减法器模块(4)的结构为：电阻R9的一端接电流设置模块(3)的端口Iset，另一端接运放U2A的同相输入端和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接参考电压模块(1)的端口Vref，电阻R10的一端接第二反馈模块(9)的端口Vfd2，另一端接运放U2A反相输入端和电阻R11的一端，电阻R11的另一端接运放U2A的输出端，运放U2A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U2A的输出端作为减法器模块(4)的输出端，记为端口Vdiff；
所述的PID控制模块(5)的结构为：电阻R13的一端接减法器模块(4)的端口Vdiff，另一端接运放U2B的反相输入端和电阻R12的一端，电阻R12的另一端接电位器W3的一端，电位器W3的滑动端接运放U2B的输出端，运放U2B的同相输入端接电阻R16的一端，电阻R16的另一端接参考电压模块(1)的端口Vref，运放U2B的输出端作为PID控制模块(5)的一个输出端，记为端口Vk；电阻R14的一端接减法器模块(4)的端口Vdiff，另一端接电位器W4的一端，电位器W4的滑动端接运放U3A的反相输入端和电容C1的一端，电容C1的另一端接运放U3A的输出端，运放U3A的同相输入端接电阻R17的一端，电阻R17的另一端接参考电压模块(1)的端口Vref，运放U3A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U3A的输出端作为PID控制模块(5)的一个输出端，记为端口Vint；电容C3的一端接减法器模块(4)的端口Vdiff，另一端接运放U3B的反相输入端、电容C2的一端和电阻R15的一端，电容C2的另一端接运放U3B的输出端，电阻R15的另一端接电位器W5的一端，电位器W5的滑动端接运放U3B的输出端，运放U3B的同相输入端接电阻R18的一端，电阻R18的另一端接参考电压模块(1)的端口Vref，运放U3B的输出端作为PID控制模块(5)的一个输出端，记为端口Vd；
所述的加法器模块(6)的结构为：电阻R20的一端接PID控制模块(5)的端口Vk，电阻R21的一端接PID控制模块(5)的端口Vint，电阻R22的一端接PID控制模块(5)的端口Vd，电阻R20的另一端、电阻R21的另一端和电阻R22的另一端接在一起与运放U4A的反相输入端和电阻R19的一端相连，电阻R19的另一端接运放U4A的输出端，电阻R23的一端接参考电压模块(1)的端口Vref，另一端接运放U4A的同相输入端和电阻R24的一端，电阻R24的另一端接地，运放U4A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U4A的输出端作为加法器模块(6)的输出端，记为端口Vsum；
所述的电流输出模块(7)的结构为：电阻R25的一端接加法器模块(6)的端口Vsum，另一端接运放U5B的同相输入端，电阻R26的一端接第一反馈模块(8)的端口Vfd1，另一端接运放U5B的反相输入端、电阻R27的一端和电容C4的一端，电阻R27的另一端接电源VCC，电容C4的另一端接运放U5B的输出端，运放U5B的输出端接MOS管Q1的栅极，MOS管Q1的源极接电源VCC，MOS管Q1的漏极接取样电阻Rref的一端，并作为电流输出模块(7)的一个输出端，记为端口Vsam1，所述的MOS管Q1是N沟道增强型MOS管，取样电阻Rref的另一端作为电流输出模块(7)的另一个输出端，记为端口Vsam2；
所述的第一反馈模块(8)的结构为：电阻R29的一端接电流输出模块(7)的端口Vsam1，另一端接运放U4B的同相输入端和电阻R28的一端，电阻R28的另一端接地，电阻R30的一端接电流输出模块(7)的端口Vsam2，另一端接运放U4B的反相输入端和电阻R31的一端，电阻R31的另一端接运放U4B的输出端，运放U4B的输出端作为第一反馈模块(8)的输出端，记为端口Vfd1；
所述的第二反馈模块(9)的结构为：运放U6A的同相输入端接电流输出模块(7)的端口Vsam1，运放U6A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U6A的反相输入端接电阻R32、电阻R33的一端和电位器W6的滑动端，电阻R32的另一端接运放U6A的输出端，运放U6A的输出端作为第二反馈模块(9)的输出端，记为端口Vfd2，电阻R33的另一端接运放U6B的输出端和电阻R34的一端，电位器W6的一端接电阻R35的一端，电阻R35的另一端和电阻R34的另一端接在一起与运放U6B的反相输入端和电阻R36的一端相连，电阻R36的另一端接地，运放U6B的同相输入端接电流输出模块(7)的端口Vsam2；
所述的限流显示模块(10)的结构为：电位器W7的一端接限流设置模块(2)的端口Ilim，另一端接地，电位器W7的滑动端接电阻R37的一端，电阻R37的另一端接运放U7A的同相输入端，运放U7A的反相输入端接电阻R38的一端，电阻R38的另一端接运放U7A的输出端，运放U7A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U7A的输出端作为限流显示模块(10)的输出端，记为端口DSP1；
所述的输出电流显示模块(11)的结构为：运放U8A的同相输入端接电流输出模块(7)的端口Vsam1，运放U8A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，运放U8A的反相输入端接电阻R40、电阻R41的一端和电位器W8的滑动端，电阻R40的另一端接运放U8A的输出端，运放U8A的输出端作为输出电流显示模块(11)的输出端，记为端口DSP2，电阻R41的另一端接运放U8B的输出端和电阻R43的一端，电位器W8的一端接电阻R42的一端，电阻R42的另一端和电阻R43的另一端接在一起与运放U8B的反相输入端和电阻R39的一端相连，电阻R39的另一端接地，运放U8B的同相输入端接电流输出模块(7)的端口Vsam2；
所述的前面板(12)的结构包括：9针D形接口(121)、限流调节(122)和输出调节(123)；所述的9针D形接口(121)的2脚、6脚接电源VCC，3脚、4脚和9脚接地，1脚接输出电流显示模块(11)的端口DSP2，5脚接限流显示模块(10)的端口DSP1，8脚记为端口Current+接电流输出模块(7)的端口Vsam2，7脚记为端口Current-接地。所述的限流调节(122)是限流设置模块(2)中的电位器W1的调节螺丝，所述的输出调节(123)是电流设置模块(3)中的电位器W2的调节螺丝。
2.根据权利要求1所述的一种双环反馈恒流源电路，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U6A、运放U6B、运放U7A、运放U8A和运放U8B均为TLC2252；稳压二极管D1的稳压电压为2.5V；电位器W1和电位器W2均为20kΩ，电位器W3～电位器W5均为500kΩ，电位器W6为100kΩ；电阻R1和电阻R2均为10kΩ，电阻R4～电阻R18均为10kΩ，电阻R25、电阻R26、电阻R29和电阻R30均为10kΩ，电阻R37和电阻R38均为10kΩ，电阻R19～电阻R22和电阻R24均为15kΩ，电阻R3、电阻R32～电阻R34、电阻R36、电阻R39、电阻R40、电阻R41和电阻R43均为100kΩ，电阻R28和电阻R31均为200kΩ，电阻R35和电阻R42均为1kΩ，电阻R27为1MΩ，电阻R23为5.1kΩ，取样电阻Rref为0.1Ω；电容C1为4.7nF，电容C2为10pF，电容C3为100pF，电容C4为0.47uF；MOS管Q1为IRF530；电源VCC为12V直流电源。
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