CN107943189B - 恒流控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种恒流控制电路，通过磁感应装置进行电流感应，为第一运算放大器提供反馈电压信号，通过第一运算放大器为场效应晶体管提供恒定电压，通过场效应晶体管的漏极为激光器提供恒定电流，为激光器提供恒定电流，使激光器稳定工作。由于磁感应装置在感应过程中产生热量小，能准确感应电流的磁场，从而能输出准确的反馈电压信号，进而使第一运算放大器输出准确的控制电压，使场效应晶体管输出准确的电恒定流至激光器，确保激光器稳定工作。
Description
技术领域
本发明涉及激光器供电电路领域，特别涉及一种恒流控制电路。
背景技术
激光器是一种能发射激光的装置，激光器应用范围广，其工作状态影响应用效果，激光器只有在合适和稳定的恒流驱动电源下，可安全正常工作，驱动电流变化过大会影响其工作效率和稳定性，恒流控制电路是一种可确保激光器在恒流下正常工作的电路。
目前，在通过恒流控制电路为激光器提供恒流的过程中，为提高电流稳定性，可将激光器的电流反馈给恒流控制电路，即通过电流反馈检测电路进行电流反馈，常通过采样电阻进行电流反馈，然而，由于电流越大，采样电阻的发热越大，则采样电阻的温飘会变大，导致电流反馈结果不准确，从而使恒流控制电路无法准确为激光器提供恒流。
发明内容
基于此，有必要针对现有恒流控制电路不能准确为激光器提供恒流的问题，提供一种恒流控制电路。
一种恒流控制电路，包括：磁感应装置、第一运算放大器、第一电阻、第二电阻以及场效应晶体管；
所述磁感应装置的一端连接第一电源，另一端连接所述第一运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的反相输入端还通过所述第一电阻与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的正相输入端通过所述第二电阻连接预设电源，所述第一运算放大器的输出端连接所述场效应晶体管的栅极，所述场效应晶体管的源极通过导线接地，所述场效应晶体管的漏极分别连接第二电源和激光器，且所述场效应晶体管的源极和漏极连接；
所述磁感应装置感应所述导线通电流后产生的磁场并输出对应的反馈电压信号，所述第一运算放大器的反相输入端接收所述反馈电压信号，所述第一运算放大器根据所述反馈电压信号以及所述预设电源对应的电压输出控制电压，所述场效应晶体管的栅极接收所述控制电压，通过所述场效应晶体管的漏极为所述激光器提供电流。
在其中一个实施例中，上述恒流控制电路，还包括第二运算放大器、第三电阻、第四电阻以及第五电阻，所述磁感应装置的另一端通过第三电阻连接所述第二运算放大器的正相输入端，所述第二运算放大器的反相输入端通过第四电阻接地，且通过第五电阻连接所述第二运算放大器的输出端，第二运算放大器的输出端连接所述第二运算放大器的反相输入端。
在其中一个实施例中，上述恒流控制电路，还包括连接于所述第二运算放大器的输出端与所述第一运算放大器的反相输入端之间的第六电阻。
在其中一个实施例中，上述恒流控制电路，还包括第七电阻，所述磁感应装置的另一端还通过所述第七电阻接地。
在其中一个实施例中，上述恒流控制电路，还包括连接于所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一电阻之间的第一电容。
在其中一个实施例中，上述恒流控制电路，还包括第八电阻和第九电阻，所述第一运算放大器的输出端通过所述第八电阻连接所述栅极，所述栅极还通过第九电阻接地。
在其中一个实施例中，所述激光器包括负极输入端以及正极输入端，所述恒流控制电路还包括第一二极管以及第二电容，所述漏极分别连接所述第一二极管的正极、所述第二电容的一端以及所述负极输入端，所述第二电源分别连接所述第一二极管的负极、所述第二电容的另一端以及所述正极输入端。
在其中一个实施例中，上述恒流控制电路，还包括连接于所述漏极与所述源极之间的第二二极管。
在其中一个实施例中，上述恒流控制电路，还包括第十电阻以及第三电容，所述第一运算放大器的正相输入端还通过第十电阻接地，且通过第三电容接地。
在其中一个实施例中，所述磁感应装置为霍尔传感器。
上述恒流控制电路，通过磁感应装置进行电流感应，为第一运算放大器提供反馈电压信号，通过第一运算放大器为场效应晶体管提供恒定电压，是场效应晶体管的漏极产生恒定电流，为激光器提供恒定电流，使激光器稳定工作。由于磁感应装置在感应过程中产生热量小，能准确感应电流的磁场，从而能输出准确的反馈电压信号，进而使第一运算放大器输出准确的控制电压，使场效应晶体管输出准确的电恒定流至激光器，确保激光器稳定工作。另外，磁感应装置无需与为激光器提供电流的线路连接，只需感应电流产生的磁场，即可输出反馈电压信号，从而可隔离大电流(现有通过采样电阻进行反馈时，采样电阻需连接为激光器供电的线路中，没有隔离作用，无法实现大电流隔离)，使恒流控制电路能稳定给激光器提供恒定电流。
附图说明
图1为一实施例的恒流控制电路的结构示意图；
图2为另一实施例的恒流控制电路的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1和图2，提供一种实施例的恒流控制电路，包括：磁感应装置110、第一运算放大器120、第一电阻R1、第二电阻R2以及场效应晶体管130。
磁感应装置110的一端连接第一电源，另一端连接第一运算放大器120的反相输入端r2，第一运算放大器120的反相输入端r2还通过第一电阻R1与第一运算放大器120的输出端连接，第一运算放大器120的正相输入端r1通过第二电阻R2连接预设电源，第一运算放大器120的输出端连接场效应晶体管130的栅极G，场效应晶体管130的源极S通过导线接地，场效应晶体管130的漏极D分别连接第二电源和激光器140，且场效应晶体管130的源极S和漏极D连接。
通过场效应晶体管130的漏极D为激光器140提提供电流使其工作时，电流通过导线流入地面，导线上会产生磁场，磁感应装置110可设置于上述导线上，感应导线通电流后产生的磁场并输出对应的反馈电压信号，第一运算放大器120的反相输入端r2接收反馈电压信号，预设电源提供的电压通过第二电阻R2后输入至第一运算放大器120的正相输入端r1，第一运算放大器120根据反馈电压信号以及预设电源对应的电压通过第二电阻R2后的电压输出控制电压，场效应晶体管130的栅极G接收控制电压，通过场效应晶体管130的漏极D为激光器140提供电流。
通过磁感应装置110对导线上通电流后产生的磁场输出反馈电压信号，反馈电压信号传递至第一运算放大器120的反相输入端r2，电流越大，产生的磁场越强，感应电流得到的反馈电压信号越大，反馈电压信号与输入至激光器140的电流大小对应，第一运算放大器120的反相输入端r2接收反馈电压信号，正相输入端接收预设电源提供的电压，由于第一运算放大器120的输入端的虚短特性，其反相输入端的电压和正相输入端的电压相等，第一运算放大器120的反相输入端r2的反馈电压信号始终与第一运算放大器120的正相输入端r1的电压一致，实现对正相输入端r1电压和反相输入端r2的电压的恒定控制，第一运算放大器120输出的控制电压为第一运算放大器120的正相输入端r1的电压的放大，从而确保输出的控制电压的恒定，控制电压输入至场效应晶体管130，通过漏极D输出与控制电压对应的电流，由于控制电压恒定，使漏极D产生的电流恒定，实现为激光器140提供恒定电流。
上述恒流控制电路，通过磁感应装置110进行电流感应，为第一运算放大器120提供反馈电压信号，通过第一运算放大器120为场效应晶体管130提供恒定电压，是场效应晶体管130的漏极D产生恒定电流，为激光器140提供恒定电流，使激光器140稳定工作。由于磁感应装置110在感应过程中产生热量小，能准确感应电流的磁场，从而能输出准确的反馈电压信号，进而使第一运算放大器120输出准确的控制电压，使场效应晶体管130输出准确的电恒定流至激光器140，确保激光器140稳定工作。另外，磁感应装置110无需与为激光器140提供电流的线路连接，只需感应电流产生的磁场，即可输出反馈电压信号，从而可隔离大电流(现有通过采样电阻进行反馈时，采样电阻需连接为激光器140供电的线路中，没有隔离作用，无法实现大电流隔离)，使恒流控制电路能稳定给激光器140提供恒定电流。
在一个示例中，场效应晶体管130为N型金属-氧化物-半导体场效应晶体管130。
在一个示例中，第一电源提供3.3v的电压，第二电源提供36v的电压，第一电阻R1的阻值为5.1千欧，第二电阻R2的阻值为1千欧。
在其中一个实施例中，磁感应装置110可以为霍尔传感器，霍尔传感器体积小且成本低，可减小整个恒流控制电路的体积以及节约成本，且可提高感应效率。
在其中一个实施例中，上述恒流控制电路，还包括第二运算放大器U2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第五电阻R5，磁感应装置110的另一端通过第三电阻R3连接第二运算放大器U2的正相输入端r3，第二运算放大器U2的反相输入端r4通过第四电阻R4接地，且通过第五电阻R5连接第二运算放大器U2的输出端t2，第二运算放大器U2的输出端t2连接第二运算放大器U2的反相输入端r4。
在电流较小时，电流产生的磁场较弱，则磁感应装置110感应磁场输出的反馈电压信号较弱，需要进行放大，在本实施例中，通过第二运算放大器U2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第五电阻R5组成的放大电路对反馈电压信号进行放大，放大后的反馈电压信号输入至第一运算放大器120的反向输入端。具体地，反馈电压信号通过第三电阻R3的压降后的电压输入至第二运算放大器U2的正相输入端r3，通过第二运算放大器U2对正相输入端的电压进行放大后输出，第二运算放大器U2的输出端t2的电压为正相输入端的电压的K倍，K的值为(R5+R4)/R4，调整电阻R5大小可以设置相应的放大倍数。在本实施例中，通过第三电阻R3对磁感应装置110输出的反馈电压信号进行压降处理，避免磁感应装置110输出的反馈电压信号过大导致提供给激光器140的电流过大。
在一个示例中，第三电阻R3的阻值为1千欧，第四电阻R4的阻值为1千欧，第五电阻R5的阻值为10千欧，。
在其中一个实施例中，上述恒流控制电路，还包括连接于第二运算放大器U2的输出端t2与第一运算放大器120的反相输入端r2之间的第六电阻R6。
在第二运算放大器U2的输出端t2与第一运算放大器120的反相输入端r2之间设置第六电阻R6用于过渡，避免第二运算放大器U2过渡放大致使输出端的电压过高，第六电阻R6对第二运算放大器U2的输出端t2的电压进行压降后的电压输出至第一运算放大器120的反相输入端r2。
在一个示例中，第六电阻R6的阻值为750欧。
在其中一个实施例中，上述恒流控制电路，还包括第七电阻R7，磁感应装置110的另一端还通过第七电阻R7接地。
在电流较大时，磁感应装置110输出的反馈电压信号可能过高，则可能导致流经第三电阻R3的电流过大，从而磁感应装置110的另一端还通过第七电阻R7接地，通过第七电阻R7进行分流，确保整个电路的安全稳定。
在一个示例中，第七电阻R7的阻值为750欧。
在其中一个实施例中，上述恒流控制电路，还包括连接于第一运算放大器120的反相输入端r2与第一电阻R1之间的第一电容C1。
磁感应装置110输出的反馈电压信号通过第三电阻R3、第二放大器以及第六电阻R6输出至第一运算放大器120的反相输入端r2的过程中，可能受到线路等因素的干扰，致使输入至第一运算放大器120的反相输入端r2的电压有噪音，通过在第一运算放大器120的反相输入端r2与第一电阻R1之间设置第一电容C1，用于滤除噪音，提高电压信号的准确性。在一个示例中，第一电容C1的电容值为560皮法。
在其中一个实施例中，上述恒流控制电路，还包括第八电阻R8和第九电阻R9，第一运算放大器120的输出端通过第八电阻R8连接栅极G，栅极G还通过第九电阻R9接地。
在第一运算放大器120与场效应晶体管130之间通过第八电阻R8过渡，避免第一运算放大器120的输出端的电压过到导致场效应晶体管130产生的电流过高，导致激光器140工作不稳定。通过第八电阻R8对第一运算放大器120的输出端的电压进行降压处理后输出至栅极G，另外，还设置有第九电阻R9，栅极G通过第九电阻R9接地，以确保整个电路的安全稳定。
在一个示例中，第八电阻R8的阻值为22欧，第九电阻R9的阻值为10千欧。
在其中一个实施例中，激光器140包括负极输入端141以及正极输入端142，恒流控制电路还包括第一二极管D1以及第二电容C2，漏极D分别连接第一二极管D1的正极、第二电容C2的一端以及负极输入端141，第二电源分别连接第一二极管D1的负极、第二电容C2的另一端以及正极输入端142。
漏极D通过第一二极管D1连接第二电源，栅极G收到第八电阻R8输出的电压后，在漏极D上产生电流，漏极D具有漏极电压，由于漏极D还与负极输入端141连接，从而为负极输入端141提供电压。另外，第二电源连接正极输入端142，第二电源为激光器140的正极提供电压，并通过第二电容C2进行滤波，去除干扰噪音。如此，可在激光器的正极输入端142和负极输入端141之间产生电压差，为激光器供电。在一个示例中，第一二极管D1的型号为STT3R06U，第二电容C2的电容值为0.01微法，能承受的最大电压为100v。
在其中一个实施例中，上述恒流控制电路，还包括连接于漏极D与源极S之间的第二二极管D2。
为确保场效应晶体管130的安全稳定运行，在漏极D和源极S之间连接第二二极管D2。
在其中一个实施例中，上述恒流控制电路，还包括第十电阻R10以及第三电容C3，第一运算放大器120的正相输入端r1还通过第十电阻R10接地，且通过第三电容C3接地。
由于从预设电源输出的电压可能存在干扰，通过第二电阻R2降压后，还通过第三电容C3进行滤波，去除干扰噪音。另外，正相输入端还通过第十电阻R10接地，可对从第二电阻R2的输出的电流进行分流，提高整个电路的安全和稳定。
在一个示例中，第三电容C3的电容值为200皮法，第十电阻R10的阻值为300欧。
在其中一个实施例中，上述恒流控制电路，还包括第十一电阻R11和第四电容C4，第一运算放大器120的一端接地，另一端通过第十一电阻R11连接第三电源，且通过第四电容C4接地。
第三电源为第一运算放大器120供电，使其正常工作，通过第十一电阻R11对第三电源提供的电压进行压降处理，避免电压过高影响第一运算放大器120正常工作，且还通过第四电容C4进行滤波。在一个示例中，第三电源提供8v的电压。
在一个示例中，第四电容C4的电容值为4.7微法，能承受的最大电压为16v。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种恒流控制电路，其特征在于，包括：磁感应装置、第一运算放大器、第一电阻、第二电阻以及场效应晶体管；
所述磁感应装置的一端连接第一电源，另一端连接所述第一运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的反相输入端还通过所述第一电阻与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的正相输入端通过所述第二电阻连接预设电源，所述第一运算放大器的输出端连接所述场效应晶体管的栅极，所述场效应晶体管的源极通过导线接地，所述场效应晶体管的漏极分别连接第二电源和激光器，且所述场效应晶体管的源极和漏极连接；
所述磁感应装置感应所述导线通电流后产生的磁场并输出对应的反馈电压信号，所述第一运算放大器的反相输入端接收所述反馈电压信号，所述第一运算放大器根据所述反馈电压信号以及所述预设电源对应的电压输出控制电压，所述场效应晶体管的栅极接收所述控制电压，通过所述场效应晶体管的漏极为所述激光器提供电流；所述磁感应装置在感应过程中产生热量小，能准确感应电流的磁场，从而输出准确的所述反馈电压信号，进而使所述第一运算放大器输出准确的所述控制电压，使所述场效应晶体管输出准确的恒定电流至所述激光器，确保所述激光器稳定工作；所述磁感应装置感应电流产生的磁场，输出所述反馈电压信号，从而隔离大电流，使所述恒流控制电路稳定地给所述激光器提供恒定电流；
所述恒流控制电路还包括第二运算放大器、第三电阻、第四电阻以及第五电阻，所述磁感应装置的所述另一端通过所述第三电阻连接所述第二运算放大器的正相输入端，所述第二运算放大器的反相输入端通过所述第四电阻接地，且通过所述第五电阻连接所述第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的输出端连接所述第二运算放大器的反相输入端；
所述恒流控制电路还包括连接于所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一电阻之间的第一电容。
2.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，还包括连接于所述第二运算放大器的输出端与所述第一运算放大器的反相输入端之间的第六电阻。
3.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，还包括第七电阻，所述磁感应装置的另一端还通过所述第七电阻接地。
4.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，还包括第八电阻和第九电阻，所述第一运算放大器的输出端通过所述第八电阻连接所述栅极，所述栅极还通过所述第九电阻接地。
5.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，所述激光器包括正极输入端和负极输入端，所述恒流控制电路还包括第一二极管以及第二电容，所述漏极分别连接所述第一二极管的正极、所述第二电容的一端以及所述负极输入端，所述第二电源分别连接所述第一二极管的负极、所述第二电容的另一端以及所述正极输入端。
6.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，还包括连接于所述漏极与所述源极之间的第二二极管。
7.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，还包括第十电阻以及第三电容，所述第一运算放大器的正相输入端还通过所述第十电阻接地，且通过所述第三电容接地。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的恒流控制电路，其特征在于，所述磁感应装置为霍尔传感器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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