CN107479608A - 一种控制输出恒定电流的电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制输出恒定电流的电路，包括：单片机，根据输出电流与设定电流的差值调整输出信号大小，形成反馈调节；多个MOS管，通过多个MOS管的导通与截止，控制电流输出；MOS管驱动芯片，与所述单片机、多个MOS管连接，控制多个MOS管栅极的偏置；采样电阻，采集多个MOS管的输出电压；运算放大器，与所述单片机、采样电阻连接，将采集的输出电压进行放大，发送至单片机。本发明以单片机技术为基础，通过单片机比较输出电流与设定电流，形成反馈调节输出电流，达到了输出电流稳定可靠的特点，实现数字恒流电源输出，操作更简洁，精度高，外围电路简单，通过稳定的电路设计以及软件的修正，其稳定性与准确性得到了极大提高。
Description
技术领域
本发明涉及恒流输出技术领域，尤其涉及一种控制输出恒定电流的电路。
背景技术
近年来，高性能器件的使用对供电模块的设计提出了更高的要求，因此高效、稳定的供电模块设计具有重要意义。恒流源是能向负载提供恒定电流的一种电源装置，应用十分广泛，在外界电网电源产生波动和阻抗特性发生变化时它仍能使输出电流保持恒定，根据不同系统对恒定电流信号的不同需求，人们希望输出电流信号的幅值可调，且分辨率高、工作稳定可靠。在现有技术中，恒流源由镇流器、晶体管以及半导体技术制作，输出电流调节缺乏灵活性，大多是固定的一种输出电流值, 或仅有几挡流值, 往往存在调节范围小、稳定性差等缺点，不便于通用，且所设定的输出电流值如果不经过检测则无法判断其是否准确。
因此，现有技术需要改进。
发明内容
本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种控制输出恒定电流的电路，以解决现有技术中存在的问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供的一种控制输出恒定电流的电路，包括：
单片机，对输出电流与设定电流进行比较，根据输出电流与设定电流的差值调整输出信号大小，形成反馈调节，采用PID控制算法提高输出电流的精度；
多个MOS管，通过多个MOS管的导通与截止，控制电流输出；
MOS管驱动芯片，与所述单片机、多个MOS管连接，在单片机的程序控制下，用于控制多个MOS管栅极的偏置，实现多个MOS管导通及导通时间的控制；
采样电阻，与所述多个MOS管连接，通过采样电阻采集多个MOS管的输出电压；
运算放大器，与所述单片机、采样电阻连接，用于将采样电阻采集的输出电压进行放大，并将放大后的采样电压发送至单片机，单片机将电压换成电流后，与设定电流进行比较。
基于本发明上述控制输出恒定电流的电路的另一个实施例中，还包括：电流调节按键及旋钮接口；
所述电流调节按键及旋钮接口与所述单片机连接，用于设定单片机的设定电流。
基于本发明上述控制输出恒定电流的电路的另一个实施例中，所述单片机为STM32单片机。
基于本发明上述控制输出恒定电流的电路的另一个实施例中，所述多个MOS管的数量为6个。
基于本发明上述控制输出恒定电流的电路的另一个实施例中，所述MOS管驱动芯片为IR2103S驱动芯片。
基于本发明上述控制输出恒定电流的电路的另一个实施例中，所述运算放大器为INA199运算放大器。
基于本发明上述控制输出恒定电流的电路的另一个实施例中，所述采样电阻由锰铜材质制成。
与现有技术相比，本发明包括以下优点：
本发明以单片机技术为基础，通过单片机比较输出电流与设定电流，形成反馈调节输出电流，达到了输出电流稳定可靠的特点，实现数字恒流电源输出，操作更简洁，精度高，变化范围广，外围电路简单，可靠性高，误差小，负载调整率小，通过稳定的电路设计以及软件的修正，其稳定性与准确性得到了极大提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的控制输出恒定电流的电路的一个实施例的电路图；
图中：1单片机、2 多个MOS管、3 MOS管驱动芯片、4采样电阻、5运算放大器、6电流调节按键及旋钮接口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和实施例对本发明提供的一种控制输出恒定电流的电路进行更详细地说明。
图1是本发明的控制输出恒定电流的电路的一个实施例的电路图，如图1所示，该实施例的控制输出恒定电流的电路包括：
单片机1，对输出电流与设定电流进行比较，根据输出电流与设定电流的差值调整输出信号大小，形成反馈调节，采用PID控制算法提高输出电流的精度；
多个MOS管2，通过多个MOS管2的导通与截止，控制电流输出；
MOS管驱动芯片3，与所述单片机1、多个MOS管2连接，在单片机1的程序控制下，用于控制多个MOS管2栅极的偏置，实现多个MOS管2导通及导通时间的控制；
采样电阻4，与所述多个MOS管2连接，通过采样电阻4采集多个MOS管2的输出电压；
运算放大器5，与所述单片机1、采样电阻4连接，用于将采样电阻4采集的输出电压进行放大，并将放大后的采样电压发送至单片机1，单片机1将电压换成电流后，与设定电流进行比较。
还包括：电流调节按键及旋钮接口6；
所述电流调节按键及旋钮接口6与所述单片机1连接，用于设定单片机1的设定电流。
所述单片机1为STM32单片机。
所述多个MOS管2的数量为6个。
所述MOS管驱动芯片3为IR2103S驱动芯片。
所述运算放大器5为INA199运算放大器。
所述采样电阻4由锰铜材质制成。
电路以STM32单片机为核心部件，采用IR2103S驱动芯片控制多个MOS管的开断，配以高精度采样电阻和高精密的INA199运算放大器构成恒流源的主体，完成了单片机1对输出电流的实时检测反馈和实时控制。STM32单片机通过电流调节按键及旋钮接口6控制设置电流值，采用脉冲宽度调制PWM模拟控制方式，控制IR2103S驱动芯片控制多个MOS管的栅极偏置，实现多个MOS管导通以及导通时间的改变，从而实现对电流的控制。通过高精度采样电阻4采集到的电压经过NA199运算放大器进行放大并输出相应的数字信号给STM32单片机，STM32单片机将反馈信号与设定电流比较，根据两者间的差值调整输出信号大小，形成了反馈调节，并且采用PID控制算法提高输出电流的精度。电路采用双通道并联输出模式，提高整个系统的稳定性和加强带负载能力，实现了单通道0-25A范围内恒定电流输出，双通道0-50A范围内恒定电流输出，步进小于10mA的功能，保证了纹波电流小于0.2mA。
通过不同负载下的性能试验，表明负载电阻在0-100Ω变化输出电流变化小于0.05%，满足了高性能器件的使用对供电模块的设计需要。
以上对本发明所提供的一种控制输出恒定电流的电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种控制输出恒定电流的电路，其特征在于，包括：
单片机，对输出电流与设定电流进行比较，根据输出电流与设定电流的差值调整输出信号大小，形成反馈调节，采用PID控制算法提高输出电流的精度；
多个MOS管，通过多个MOS管的导通与截止，控制电流输出；
MOS管驱动芯片，与所述单片机、多个MOS管连接，在单片机的程序控制下，用于控制多个MOS管栅极的偏置，实现多个MOS管导通及导通时间的控制；
采样电阻，与所述多个MOS管连接，通过采样电阻采集多个MOS管的输出电压；
运算放大器，与所述单片机、采样电阻连接，用于将采样电阻采集的输出电压进行放大，并将放大后的采样电压发送至单片机，单片机将电压换成电流后，与设定电流进行比较。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：电流调节按键及旋钮接口；
所述电流调节按键及旋钮接口与所述单片机连接，用于设定单片机的设定电流。
3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述单片机为STM32单片机。
4.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述多个MOS管的数量为6个。
5.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述MOS管驱动芯片为IR2103S驱动芯片。
6.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述运算放大器为INA199运算放大器。
7.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述采样电阻由锰铜材质制成。
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