CN117277805A - 一种高精度电流输出方法及高精度恒流源系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度电流输出方法及高精度恒流源系统。其中，该方法包括确定电流输出值；确定与电流输出值相对应的目标电流等级，其中，不同等级的电流是通过不同支路提供，通过使用不同支路来提供不同等级的电流，可以减少所需的硬件成本，从而提高了系统的经济性；使用采样模块的模拟数字转换功能，对负载电流进行采样，输出采样值到LCD显示屏上，通过LCD显示屏实时显示电流输出值，用户可以轻松监视电流，并进行必要的调整。本发明提高了恒流源系统的输出精度同时也降低了成本，减小了电路损耗，简化了操作过程。本发明提供了一种精确、经济、高效的电流输出解决方案，适用于多种需要电流控制的应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，具体而言，涉及功率半导体器件测试所需要的一种高精度电流输出方法及高精度恒流源系统。
背景技术
恒流源技术在电子工程领域中有许多应用。这种技术主要用于确保电流在电路中保持恒定，而不受外部因素的影响。
其中，在现有技术中提供了一种简单的恒流源实现方式，通过将电阻器与稳定的电压源连接，可以根据欧姆定律实现恒定的电流输出。然而，这种方法对于负载变化敏感，因此通常用于较小的应用，尤其是半导体高精度需求领域。
另外，电流镜是一种常用于电子电路中的恒流源。但是电流镜的性能通常高度依赖温度的稳定性，且具有较高的电压降，容易引起发热。
此外，在现有技术中还提供了一种使用开环控制电路的方法。但它们通常不适合需要高精度、负载变化较大或环境条件变化较大的应用。
上述现有的高精度恒流源电路提出了较好的解决方案，但每个都稍有不足。
发明内容
本发明实施例提供了一种高精度电流输出方法及高精度恒流源系统，以至少解决相关技术中高精度恒流源由于结构繁琐，负载变化敏感而导致电流波动，难以调节，无法满足电流在电路中保持恒定，而不受外部因素影响的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种高精度电流输出方法，包括以下步骤：
步骤1、对电流输出模块中的电流输出芯片进行初始化；
步骤2、确定电流输出模块的不同电流输出等级；
步骤3、对电流输出模块进行反馈和自校准；
步骤4、确定电流输出值，其中，电流输出值为负载实际所需电流值；
步骤5、确定与所需电流值相对应的不同电流等级，其中，不同电流等级是由不同控制支路所提供；
步骤6、响应用户的输入操作，通过控制模块改变控制支路电流；
步骤7、使用采样模块的模拟数字转换功能，对控制支路电流进行采样，输出采样值到LCD显示屏上，通过LCD显示屏实时显示电流输出值。
进一步，其中，对电流输出模块中的电流输出芯片进行初始化，包括：确定电流输出模块上电后，获取电流输出芯片的变量，其中，变量至少包括：芯片中函数的系数、芯片中寄存器的值、芯片中寄存器的状态；将变量修改为初始值。
进一步，通过控制模块改变控制支路电流，包括：响应用户的输入操作，输入操作是作用于电流输出模块的操作；对输入操作进行识别，以得到电流输出值。
进一步，在确定与电流输出值对应的不同电流等级之前，还包括：确定电流输出模块的不同电流输出等级；对电流输出值进行划分，得到电流输出模块的多个电流输出等级。
进一步，确定与电流输出值对应的不同电流输出等级，包括：确定电流输出值的最小电流值与最大电流值；将最小电流值与最大电流值与多个电流输出等级进行匹配，得到电流输出等级。
进一步，对电流输出模块进行校准；其中，对电流输出模块进行校准，包括：确定电流输出值的最小值；将最小值确定为零位，以对电流输出模块进行零位校准。
进一步，在电流输出模块最小值确定为零位，以对电流输出模块进行零位校准之后，还包括：确定电流输出等级的最大值；将最大值确定为电流输出模块正常工作时所能输出的最大电流值。
本发明还提出一种高精度恒流源系统，包括：
电流输出模块，用于输出不同电流输出值，其中，输出不同电流输出值是根据负载工作所需电流值得到不同电流输出等级，负载工作所需电流为电流输出模块的电流输出值；
采样模块，用于获取不同控制支路电流值，其中，不同控制支路电流值是从多个电流输出等级中选择出来的，多个电流输出等级是根据不同负载电流需求预先确定的等级；
控制模块，用于控制不同控制支路电流；
显示单元，用于显示负载的所需电流值，其中，负载的所需电流值是不同控制支路的电流值之和。
可选地，采样模块，用于获取恒流源负载电路不同支路负载电流值，其中，不同支路负载电流值是从多个电流等级中选择出来的，多个电流等级是根据不同负载电流需求预先确定的等级；采样通过单片机进行AD采样。
可选地，通过采样模块的单片机进行AD采样，包括：使用单片机(如16位)进行高精度的AD采样；将采集到的电压值发送给单片机；单片机将电压值处理计算为电流值通过显示模块进行显示。
可选地，显示模块，包括：LCD显示屏，用于显示采样的电流值，也可直接与上位机连接进行数据传输和显示；储存芯片，用于储存单片机采样的值。
该高精度恒流源的控制模块，包括：使用不同按键改变控制支路的电流值。
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序。
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序。
在本发明实施例中，确定电流输出值，其中，电流输出值为负载实际所需电流值；确定与所需电流值相对应的不同电流等级，其中，不同电流等级是由不同控制支路所提供；在输出电流值之前，还包括：对电流输出系统中的电流输出芯片进行初始化；其中，对电流输出系统中的电流输出芯片进行初始化，确定电流输出系统上电后，获取电流输出芯片的变量，其中，变量至少包括：芯片中函数的系数、芯片中寄存器的值、芯片中寄存器的状态；将变量修改为初始值。输出稳定电流值，响应用户的输入操作，输入操作是作用于电流输出系统的操作；对输入操作进行识别，以得到输出电流。
本发明提供了一种高精度电流输出方法及高精度恒流源系统，以至少解决相关技术中高精度恒流源由于结构繁琐，负载变化敏感而导致电流波动，难以调节，无法满足电流在电路中保持恒定，而不受外部因素影响的技术问题。本发明提高了恒流源的输出精度同时也降低了成本，减小了电路损耗，简化了操作过程。这一发明提供了一种精确、经济、高效的电流输出解决方案，适用于多种需要电流控制的应用领域。
附图说明
图1是本发明实施例的一种高精度电流输出方法的恒流源系统的硬件结构框图；
图2是本发明的操作流程图；
图3是本发明中恒流源电路的电路图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
正如背景技术中所介绍的，相关技术中恒流源受负载影响大、硬件走线复杂等缺陷。在本发明的实施例中提供了高精度电流输出方法及高精度恒流源以及处理器。
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、完整的描述。
本发明实施例中所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图1是本发明实施例的一种高精度电流输出方法的恒流源系统的硬件结构框图。如图1所示，包括按键，LCD显示屏、电流输出模块、采样模块、控制模块、显示模块以及恒流源电路，其中，
按键用于发出控制信息至控制模块；
LCD显示屏用于显示负载电路电流；
电流输出模块用于输出电压至不同控制支路；
采样模块用于采样不同控制支路电流；
控制模块用于控制不同控制支路电流；
显示模块用于显示实时电流；
恒流源电路用于提供恒定电流；
如图1所示，该恒流源系统可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器(处理器可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)其中，上述恒流源系统还可以包括用于通信功能的传输设备以及输入输出设备。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述恒流源系统的结构造成限定。例如，恒流源系统还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
根据本发明实施例，提供了一种高精度电流输出方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图2是根据本发明实施例的可选的恒流源系统的操作流程图，如图2所示，系统上电，给系统提供电源正常工作；系统初始化，保证系统工作的稳定性与可靠性；采样支路校准，对采样支路电阻进行测量，以防采样电阻变化对控制支路电流的影响；通过按键控制控制支路电流，观察显示屏上显示的实际负载电流，如果实际负载电流与用户实际需要的预期电流差距较大，则调节大分辨率控制支路，如果实际负载电流与用户实际需要的预期电流差距较小，则调节小分辨率控制支路，其中，小分辨率控制支路可以对电流进行相对于大分辨率控制支路更小的调整幅度，但其可调整的范围小于大分辨率控制支路。确定恒流源系统上电后，可以对系统进行初始化，以确定电流输出模块的输出精度。
在该实施例中，用户可以在系统上电后，通过物理按键输入所需获得的电流值；而电流输出模块在感应到输入操作后，会识别输入操作，进而调节电流值大小。
通过对控制支路电流分辨率的细分，可以在进行输出范围选择时与所需电流值比较接近，进而提高电流输出精度。
在该实施例中，可以根据电流输出的最小电流值和最大电流值分别与多个电流输出通道中每一个电流输出值的最大值以及最小值进行比对，以选择差值最小的电流输出范围作为目标电流输出范围，以提高输出精度。
根据本发明上述实施例，该高精度电流输出方法还包括：对电流输出模块进行校准；其中，对电流输出模块进行校准，包括：不同控制支路给出相同电压值，监测不同控制支路电流是否符合比例。
根据本发明上述实施例，该高精度电流输出方法还包括：使用反馈电路反馈控制负载电流，包括：运算放大器钳位控制支路电压；开关管通过运算放大器作用通断，反馈调节负载电流。
在该实施例中，AD采样采取间隔采样取均值的方式，提高AD采样的精确度。
图3是本发明中恒流源电路的电路图，电阻RX1与电阻RX2为采样电阻，电阻RX1与电阻RX2所在支路为不同控制支路，处理器输出电压U至运放3端，根据理想运放的虚短原则，运放2端输出与运放3端相同的电压U，根据欧姆定律，流经电阻RX1或者电阻RX2的电流I1或者I2为U/RX1或者U/RX2；运放与MOS管构成反馈电路，通过运放控制MOS的通断，反馈调节控制支路电流波动，保证不同控制支路电流的稳定；U0为恒流源电路提供电源；电路中其余电阻为限流电阻，保护电路。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高精度电流输出方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、对电流输出模块中的电流输出芯片进行初始化；
步骤2、确定电流输出模块的不同电流输出等级；
步骤3、对电流输出模块进行反馈和自校准；
步骤4、确定电流输出值，其中，电流输出值为负载实际所需电流值；
步骤5、确定与所需电流值相对应的不同电流等级，其中，不同电流等级是由不同控制支路所提供；
步骤6、响应用户的输入操作，通过控制模块改变控制支路电流；
步骤7、使用采样模块的模拟数字转换功能，对控制支路电流进行采样，输出采样值到LCD显示屏上，通过LCD显示屏实时显示电流输出值。
2.根据权利要求1的高精度电流输出方法，其特征在于，其中，对电流输出模块中的电流输出芯片进行初始化，包括：确定电流输出模块上电后，获取电流输出芯片的变量，其中，变量至少包括：芯片中函数的系数、芯片中寄存器的值、芯片中寄存器的状态；将变量修改为初始值。
3.根据权利要求1的高精度电流输出方法，其特征在于，通过控制模块改变控制支路电流，包括：响应用户的输入操作，输入操作是作用于电流输出模块的操作；对输入操作进行识别，以得到电流输出值。
4.根据权利要求1的高精度电流输出方法，其特征在于，在确定与电流输出值对应的不同电流等级之前，还包括：确定电流输出模块的不同电流输出等级；对电流输出值进行划分，得到电流输出模块的多个电流输出等级。
5.根据权利要求1的高精度电流输出方法，其特征在于，确定与电流输出值对应的不同电流输出等级，包括：确定电流输出值的最小电流值与最大电流值；将最小电流值与最大电流值与多个电流输出等级进行匹配，得到电流输出等级。
6.根据权利要求1的高精度电流输出方法，其特征在于，还包括：对电流输出模块进行校准；其中，对电流输出模块进行校准，包括：确定电流输出值的最小值；将最小值确定为零位，以对电流输出模块进行零位校准。
7.根据权利要求1的高精度电流输出方法，其特征在于，在电流输出模块最小值确定为零位，以对电流输出模块进行零位校准之后，还包括：确定电流输出等级的最大值；将最大值确定为电流输出模块正常工作时所能输出的最大电流值。
8.一种高精度恒流源系统，其特征在于，包括：
电流输出模块，用于输出不同电流输出值，其中，输出不同电流输出值是根据负载工作所需电流值得到不同电流输出等级，负载工作所需电流为电流输出模块的电流输出值；
采样单元，用于获取不同控制支路电流值，其中，不同控制支路电流值是从多个电流输出等级中选择出来的，多个电流输出等级是根据不同负载电流需求预先确定的等级；
控制模块，用于控制不同控制支路电流；
显示单元，用于显示负载的所需电流值，其中，负载的所需电流值是不同控制支路的电流值之和。
9.一种处理器，其特征在于，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行权利要求1至7中任意一项的高精度电流输出方法。
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