CN201007805Y - 一种数字式可调恒流恒压源 - Google Patents

Abstract

一种数字式可调恒流恒压源，包括放大电路1、驱动电路2、采样电路3、负反馈电路5及误差调整电路6；外接的输入信号7经放大电路1放大后，再经驱动电路2进行功率放大，并输出供负载；在输出端串联采样电路，经负反电路5补偿及误差调整电路6自动调整后，输出精准的电流和电压。本实用新型与现有技术相比，具有结构简单，可靠性高，可数控，在微电流测试时，具有精度高，响应速度快的优点。

Description

一种数字式可调恒流恒压源

技术领域

本实用新型涉及一种用于LED封装行业，光电参数测试机的数字式可调恒流恒压源。

背景技术

现有的恒流恒压电路较多，如附图1所示的为现有的采用开关电源的恒流源，当电源电压降低或负载电阻R1降低时，采样电阻RS上的电压也将减少，则SG3524的12、13管脚输出方波的占空比增大，从而BG1导通时间变长，使电压U0回升到原来的稳定值。BG1关断后，储能元件L1、E2、E3、E4保证负载上的电压不变。当输入电源电压增大或负载电阻值增大引起U0增大时，电路通过反馈系统使U0下降到原来的稳定值，从而达到稳定负载电流I1的目的。这种采用开关电源的恒流源，其功率器件工作在开关状态，功率损耗小，效率高。与之相配套的散热器体积大大减小，同时脉冲变压器体积比工频变压器小了很多。因此采用开关电源的恒流源具有效率高、体积小、重量轻等优点；但是，其也存在相应的缺点：即开关电源的控制电路结构复杂，输出纹波较大，在有限的时间内实现比较困难。

如附图2所示，它是一种采用集成稳压器构成的开关恒流源，它是采用三端固定式集成稳压器(MC7805)与电容C1、C2及可调电阻RW相接而成，这种采用集成稳压器构成的开关恒流源，其优点是结构简单，可靠性高；但是缺点是无法实现数控。

还有一种单片机控制电流源，如附图3所示，该恒流源电路由N沟道的MOSFET、高精度运算放大器、采样电阻等组成，它是利用功率MOSFET的恒流特性，再加上电流反馈电路，使得该电路的精度很高。该电流源电路可以结合单片机构成数控电流源。通过键盘预置电流值，单片机输出相应的数字信号给D/A转换器，D/A转换器输出的模拟信号送到运算放大器，控制主电路电流大小。实际输出的电流再通过采样电阻采样变成电压信号，A/D转换后将信号反馈到单片机中。单片机将反馈信号与预置值比较，根据两者间的差值调整输出信号大小。这样就形成了反馈调节，提高输出电流的精度。本恒流源可根据要求，当负载在一定范围内变化时具有良好的稳定性，而且精度较高。其优点是结构简单，可靠性高，可数控；其缺点是对微电流测试精度不够，大电流场管散热存在问题。

发明内容

本实用新型的目的是克服上述各种电路的缺陷，提供一种结构简单，可靠性高，可数控，在微电流测试时，具有精度高，响应速度快的数字式可调恒流恒压源。

本实用新型的技术方案是：设计一种数字式可调恒流恒压源，包括放大电路、驱动电路、采样电路、负反馈电路及误差调整电路，其特征在于：

(1)、外接信号输入到放大电路的放大器U1，经放大后，从所述放大器U1的输出端输出到所述驱动电路的放大器U3的输入端，放大器U3的输出端为整个电路的输出端；

(2)所述整个电路的输出端串联一个采样电阻R14，所述采样电阻R14的两端分别与由放大器U6及其外围元件组成的差分器的同相输入端和反相输入端；所述整个电路的输出端还与由放大器U7及其外围元件所组成的差分放大器的输入端相接；

(3)所述放大器U6的输出端经电子开关Q2-A与由放大器U5及其外围元件所组成的反向器输入端相接，所述放大器U5的输出端接驱动电路的放大器U3输入端；所述放大器U6的输出端还经电子开关Q1-A与由放大器U4及其外围元件组成的反向器输入端相接，所述放大器U4的输出端与由放大器U2及其外围元件组成的比较器的反相输入端相接，所述放大器U2的同相输入端与所述放大电路的放大器U1的输出端相接；

(4)所述放大器U7的输出端经电子开关Q2-B与所述放大器U5输入端相接；所述放大器U7的输出端还经电子开关Q1-B与所述放大器U4输入端相接。

所述放大电路包括放大器U1、电阻R53和电阻52，所述放大器U1的反相输入端与放大器U1的输出端之间串接电阻R53，所述电阻R52一端与放大器U1的反相输入端相接，另一端接地；所述放大器U1的正向输入端接外接信号DA1。

所述驱动电路包括放大器U3、电阻R1、R2、R3、R4、R5、电容C1、C2，放大器U3的反相输入端与并联的电阻R5与电容C2一公共端相接，并经电阻R4与调整流器电路相接，所述并联的电阻R5与电容C2另一公共端接地；所述电阻R1和电阻R2串联，电阻R1和电阻R2连接端与所述放大器U3的正相输入端相接，所述电阻的R1的另一端接放大器U1的输出端，所述电阻R2的另一端与采样电阻一端相接，所述电容C2与电阻R2并联，所电阻R3一端与所述放大器U3同相输入端相接，另一端与反馈电路的输出端相接；所述放大器U3输出端接采样电阻一端相接。

所述采样电路包括电流采样电路和电压采样电路两个部分，其中，所述电流采样电路包括电阻R14、R33、R34、R8、电容C15、C16、光电藕合管Q2-A和放大器U6；所述采样电阻一端与驱动电路的电阻R2、电容C1及放大器U3的输出端的公共端相接，并通过电阻R33与放大器U6的同相输入端相接，电阻R14另一端与负载一端相接；所述放大器U6的同相输入端经电容C15接地；所述放大器U6的反相输入端经电阻R34与采样电阻R14与负载的连接端相接，并经电容C16接地；放大器U6的输出端与光电藕合管Q2-A的输入端相接，光电藕合管Q2-A的输出端与反馈电路输入端相接，光电藕合管Q2-A的控制输入端接外接控制信号SO2，其输出端经电阻R8接正5伏电压；所述电压采样电路包括电阻R11、R9、R10、电容C3、C4；光电藕合管Q2-B和放大器U7；所述电阻R11与所述电阻R10串联，电阻R11另一端与采样电阻R14与负载R57的公共端相接，电阻R10的另一端与所述放大器U7的反相输入端相接，所述放大器U7的反相输入端经电容C4接地；所述放大器U7的正相输入端经电容C3与电阻R10和电阻R11连接端相接，并与放大器U7的输出端相接后，与调整电路相接；所述放大器U7的输出端与所述光电藕合管Q2-B输入端相接，光电藕合管Q2-B的输出端接光电藕合管Q2-A的输出端；光电藕合管Q2-B的控制输入端接外接信号SO1，其控制输出端接正5伏电压。

所述负反馈电路包括电阻R43、R50、R51、电容C29、C30和放大器U5；所述电阻R50与电容C29并联，其一公共端与所述放大器U5的反相输入端相接，另一公共端接地；所述电阻R51与电容C30并联，其一公共端与放大器U5的同相输入端相接，另一公共端与放大器U5的输出端相接，放大器U5的输出端与驱动电路的电阻R3相接；放大器U5的同相输入端经电阻R43与光电藕合管Q2-A的输出端相接。

所述误差调整电路包括电阻R12、R6、R54、R55、R56、R7、电容C31、C32、C33、光电藕合管Q1-A、光电藕合管Q1-B、放大器U4和放大器U2；所述光电藕合管Q1-A的输入端与放大器U6的输出端相接，其输出端与经电阻R54与放大器U4同相输入端相接，所述光电藕合管Q1-A的控制输入端接外接信号SO1相接，其控制输出端经电阻R6接正5伏电压；所述光电藕合管Q1-B的输入端接放大器U7输出端，其输出端接电阻54与光电藕合管Q1-A输出端的公共端；所述光电藕合管Q1-B控制输入端接外接信号SO2，其控制输出端经电阻R7接正5伏电压；所述电阻R55与电容C32并联，其一公共端接放大器U4反相输入端，其另一公共端接地；所述电阻56和电容33并联，其一公共端与放大器U4同相输入端相接，另一公共端与放大器U4输出端相接，所述放大器输出端与所述放大器U2反相输入端相接；所述电阻R12与电容C31并联，其一端公共端与放大器U2反相输入端相接，另一公共端接地，放大器U2同相输入端接放大电路的放大器U1输出端，放大器U2的输出端与电阻R4一端相接。

本恒流恒压源还包括负载保护电路，所述负载保护电路包括二极管D2、D5，二极管D2和二极管D5串接，二极管D2正极接正15电压；二极管D5负极接负15电压，其公共端与电阻R10和电阻R11公共端相接。

本实用新型与现有技术相比，具有结构简单，可靠性高，可数控，在微电流测试时，具有精度高，响应速度快的优点，线路本身的误差可实时调整。

附图说明

图1：为现有的一种实施例的电路结构示意图；

图2：为现有另一种实施例的电路结构示意图；

图3：为现有第三种实施例的电路结构示意图；

图4：为实用新型的电路原理方框示意图；

图5：为图4的电路原理结构示意图。

具体实施方式

请参见图4，图4为实用新型的电路原理方框示意图，它是一种数字式可调恒流恒压源，包括放大电路1、驱动电路2、采样电路3、负反馈电路5及调整电路6(电路误差自动调整电路，简称调整电路，下同)；外接信号DA17输入到放大电路1的放大器U1(参见图5)，信号DA17经放大后，从所述放大器U1的输出端输出到所述驱动电路2的放大器U3的输入端，进行功率放大，放大器U3的输出端为整个电路的输出端，即负载4；所述整个电路的输出端串联一个采样电阻R14，所述采样电阻R14的两端分别与由放大器U6及其外围元件组成的差分器的同相输入端和反相输入端；所述整个电路的输出端还与由放大器U7及其外围元件所组成的差分放大器的输入端相接；所述放大器U6的输出端经电子开关Q2-A与由放大器U5及其外围元件所组成的反向器输入端相接，所述放大器U5的输出端接驱动电路的放大器U3输入端；所述放大器U6的输出端还经电子开关Q1-A与由放大器U4及其外围元件组成的反向器输入端相接，所述放大器U4的输出端与由放大器U2及其外围元件组成的比较器的反相输入端相接，所述放大器U2的同相输入端与所述放大电路的放大器U1的输出端相接；所述放大器U7的输出端经电子开关Q2-B与所述放大器U5输入端相接；所述放大器U7的输出端还经电子开关Q1-B与所述放大器U4输入端相接。

请参见图5，图5为图4的电路原理结构示意图。从图可知，所述放大电路1包括放大器U1、电阻R53和电阻52，所述放大器U1的反相输入端与放大器U1的输出端之间串接电阻R53，所述电阻R52一端与放大器U1的反相输入端相接，另一端接地；所述放大器U1的正向输入端接外接信号DA17。所述驱动电路2包括放大器U3、电阻R1、R2、R3、R4、R5、电容C1、C2，放大器U3的反相输入端与并联的电阻R5与电容C2一公共端相接，并经电阻R4与调整流器电路相接，所述并联的电阻R5与电容C2另一公共端接地；所述电阻R1和电阻R2串联，电阻R1和电阻R2连接端与所述放大器U3的正相输入端相接，所述电阻的R1的另一端接放大器U1的输出端，所述电阻R2的另一端与采样电阻一端相接，所述电容C2与电阻R2并联，所电阻R3一端与所述放大器U3同相输入端相接，另一端与反馈电路的输出端相接；所述放大器U3输出端接采样电阻一端相接。所述采样电路3包括电流采样电路和电压采样电路两个部分，其中，所述电流采样电路包括电阻R14、R33、R34、R8、电容C15、C16、光电藕合管Q2-A和放大器U6；所述采样电阻一端与驱动电路的电阻R2、电容C1及放大器U3的输出端的公共端相接，并通过电阻R33与放大器U6的同相输入端相接，电阻R14另一端与负载一端相接；所述放大器U6的同相输入端经电容C15接地；所述放大器U6的反相输入端经电阻R34与采样电阻R14与负载的连接端相接，并经电容C16接地；放大器U6的输出端与光电藕合管Q2-A的输入端相接，光电藕合管Q2-A的输出端与反馈电路输入端相接，光电藕合管Q2-A的控制输入端接外接控制信号SO2，其输出端经电阻R8接正5伏电压；所述电压采样电路包括电阻R11、R9、R10、电容C3、C4；光电藕合管Q2-B和放大器U7；所述电阻R11与所述电阻R10串联，电阻R11另一端与采样电阻R14与负载R57的公共端相接，电阻R10的另一端与所述放大器U7的反相输入端相接，所述放大器U7的反相输入端经电容C4接地；所述放大器U7的正相输入端经电容C3与电阻R10和电阻R11连接端相接，并与放大器U7的输出端相接后，与调整电路相接；所述放大器U7的输出端与所述光电藕合管Q2-B输入端相接，光电藕合管Q2-B的输出端接光电藕合管Q2-A的输出端；光电藕合管Q2-B的控制输入端接外接信号SO1，其控制输出端接正5伏电压。所述负反馈电路5包括电阻R43、R50、R51、电容C29、C30和放大器U5；所述电阻R50与电容C29并联，其一公共端与所述放大器U5的反相输入端相接，另一公共端接地；所述电阻R51与电容C30并联，其一公共端与放大器U5的同相输入端相接，另一公共端与放大器U5的输出端相接，放大器U5的输出端与驱动电路的电阻R3相接；放大器U5的同相输入端经电阻R43与光电藕合管Q2-A的输出端相接。所述调整电路6包括电阻R12、R6、R54、R55、R56、R7、电容C31、C32、C33、光电藕合管Q1-A、光电藕合管Q1-B、放大器U4和放大器U2；所述光电藕合管Q1-A的输入端与放大器U6的输出端相接，其输出端与经电阻R54与放大器U4同相输入端相接，所述光电藕合管Q1-A的控制输入端接外接信号SO1相接，其控制输出端经电阻R6接正5伏电压；所述光电藕合管Q1-B的输入端接放大器U7输出端，其输出端接电阻54与光电藕合管Q1-A输出端的公共端；所述光电藕合管Q1-B控制输入端接外接信号SO2，其控制输出端经电阻R7接正5伏电压；所述电阻R55与电容C32并联，其一公共端接放大器U4反相输入端，其另一公共端接地；所述电阻56和电容33并联，其一公共端与放大器U4同相输入端相接，另一公共端与放大器U4输出端相接，所述放大器输出端与所述放大器U2反相输入端相接；所述电阻R12与电容C31并联，其一端公共端与放大器U2反相输入端相接，另一公共端接地，放大器U2同相输入端接放大电路的放大器U1输出端，放大器U2的输出端与电阻R4一端相接。本恒流恒压源还包括负载保护电路8，所述负载保护电路8包括二极管D2、D5，二极管D2和二极管D5串接，二极管D2正极接正15电压；二极管D5负极接负15电压，其公共端与电阻R10和电阻R11公共端相接。

工作时，外接信号DA17经放大电路1和驱动电路2放大后，输给负载4，为提高本恒流恒压源的输精度，采用电流采样和电压采样，并通过四个光藕合管由单片机分别成对控制其导通或截止，实现电流和电压同步调整与补偿。具体地说，当光藕合管Q2-A得到由单片机发送过来的SO2控制信号导通时，放大器U6将采样电阻R14两端的电压差分后，经放大器U5反向后，输入放大器U3进行电流补偿；与此同时，所述光藕合管Q1-B也导通(也是由单片机发送过来的SO2控制信号)，放大器U7的输出信号经放大器U4后，再输入放大器U2与从放大器U1输出的信号比较后，再输入放大器U3进行电流调整；这样就实现了电压和电流的同步补偿，提高了整个电路的输出精度。同样的道理，当光藕合管Q2-B得到由单片机发送过来的SO1控制信号导通时，放大器U7输出信号经放大器U5输入放大U3；同时，光藕合管Q1-A也导通，放大器U6的输出信号经放大器U4、放大器U2，再进入放大器U3调整，其原理与前述相同，这里不再赘述。

Claims (7)

1.一种数字式可调恒流恒压源，包括放大电路、驱动电路、采样电路、负反馈电路及误差调整电路，其特征在于：

(1)、外接信号输入到放大电路的放大器U1，经放大后，从所述放大器U1的输出端输出到所述驱动电路的放大器U3的输入端，放大器U3的输出端为整个电路的输出端；

(2)所述整个电路的输出端串联一个采样电阻R14，所述采样电阻R14的两端分别与由放大器U6及其外围元件组成的差分器的同相输入端和反相输入端；所述整个电路的输出端还与由放大器U7及其外围元件所组成的差分放大器的输入端相接；

(3)所述放大器U6的输出端经电子开关Q2-A与由放大器U5及其外围元件所组成的反向器输入端相接，所述放大器U5的输出端接驱动电路的放大器U3输入端；所述放大器U6的输出端还经电子开关Q1-A与由放大器U4及其外围元件组成的反向器输入端相接，所述放大器U4的输出端与由放大器U2及其外围元件组成的比较器的反相输入端相接，所述放大器U2的同相输入端与所述放大电路的放大器U1的输出端相接；

(4)所述放大器U7的输出端经电子开关Q2-B与所述放大器U5输入端相接；所述放大器U7的输出端还经电子开关Q1-B与所述放大器U4输入端相接。

2.根据权利要求1所述的数字式可调恒流恒压源，其特征在于：所述放大电路包括放大器U1、电阻R53和电阻52，所述放大器U1的反相输入端与放大器U1的输出端之间串接电阻R53，所述电阻R52一端与放大器U1的反相输入端相接，另一端接地；所述放大器U1的正向输入端接外接信号DA1。

3.根据权利要求1或2所述的数字式可调恒流恒压源，其特征在于：所述驱动电路包括放大器U3、电阻R1、R2、R3、R4、R5、电容C1、C2，放大器U3的反相输入端与并联的电阻R5与电容C2一公共端相接，并经电阻R4与调整流器电路相接，所述并联的电阻R5与电容C2另一公共端接地；所述电阻R1和电阻R2串联，电阻R1和电阻R2连接端与所述放大器U3的正相输入端相接，所述电阻的R1的另一端接放大器U1的输出端，所述电阻R2的另一端与采样电阻一端相接，所述电容C2与电阻R2并联，所电阻R3一端与所述放大器U3同相输入端相接，另一端与反馈电路的输出端相接；所述放大器U3输出端接采样电阻一端相接。

4.根据权利要求3所述的数字式可调恒流恒压源，其特征在于：所述采样电路包括电流采样电路和电压采样电路两个部分，其中，所述电流采样电路包括电阻R14、R33、R34、R8、电容C15、C16、光电藕合管Q2-A和放大器U6；所述采样电阻一端与驱动电路的电阻R2、电容C1及放大器U3的输出端的公共端相接，并通过电阻R33与放大器U6的同相输入端相接，电阻R14另一端与负载一端相接；所述放大器U6的同相输入端经电容C15接地；所述放大器U6的反相输入端经电阻R34与采样电阻R14与负载的连接端相接，并经电容C16接地；放大器U6的输出端与光电藕合管Q2-A的输入端相接，光电藕合管Q2-A的输出端与反馈电路输入端相接，光电藕合管Q2-A的控制输入端接外接控制信号SO2，其输出端经电阻R8接正5伏电压；所述电压采样电路包括电阻R11、R9、R10、电容C3、C4；

光电藕合管Q2-B和放大器U7；所述电阻R11与所述电阻R10串联，电阻R11另一端与采样电阻R14与负载R57的公共端相接，电阻R10的另一端与所述放大器U7的反相输入端相接，所述放大器U7的反相输入端经电容C4接地；

所述放大器U7的正相输入端经电容C3与电阻R10和电阻R11连接端相接，并与放大器U7的输出端相接后，与调整电路相接；所述放大器U7的输出端与所述光电藕合管Q2-B输入端相接，光电藕合管Q2-B的输出端接光电藕合管Q2-A的输出端；光电藕合管Q2-B的控制输入端接外接信号S01，其控制输出端接正5伏电压。

5.根据权利要求4所述的数字式可调恒流恒压源，其特征在于：所述负反馈电路包括电阻R43、R50、R51、电容C29、C30和放大器U5；所述电阻R50与电容C29并联，其一公共端与所述放大器U5的反相输入端相接，另一公共端接地；所述电阻R51与电容C30并联，其一公共端与放大器U5的同相输入端相接，另一公共端与放大器U5的输出端相接，放大器U5的输出端与驱动电路的电阻R3相接；放大器U5的同相输入端经电阻R43与光电藕合管Q2-A的输出端相接。

6.根据权利要求5所述的数字式可调恒流恒压源，其特征在于：所述调整电路包括电阻R12、R6、R54、R55、R56、R7、电容C31、C32、C33、光电藕合管Q1-A、光电藕合管Q1-B、放大器U4和放大器U2；所述光电藕合管Q1-A的输入端与放大器U6的输出端相接，其输出端与经电阻R54与放大器U4同相输入端相接，所述光电藕合管Q1-A的控制输入端接外接信号S01相接，其控制输出端经电阻R6接正5伏电压；所述光电藕合管Q1-B的输入端接放大器U7输出端，其输出端接电阻54与光电藕合管Q1-A输出端的公共端；所述光电藕合管Q1-B控制输入端接外接信号SO2，其控制输出端经电阻R7接正5伏电压；所述电阻R55与电容C32并联，其一公共端接放大器U4反相输入端，其另一公共端接地；所述电阻56和电容33并联，其一公共端与放大器U4同相输入端相接，另一公共端与放大器U4输出端相接，所述放大器输出端与所述放大器U2反相输入端相接；所述电阻R12与电容C31并联，其一端公共端与放大器U2反相输入端相接，另一公共端接地，放大器U2同相输入端接放大电路的放大器U1输出端，放大器U2的输出端与电阻R4一端相接。

7.根据权利要求6所述的数字式可调恒流恒压源，其特征在于：本恒流恒压源还包括负载保护电路，所述负载保护电路包括二极管D2、D5，二极管D2和二极管D5串接，二极管D2正极接正15电压；二极管D5负极接负15电压，其公共端与电阻R10和电阻R11公共端相接。

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