CN201142031Y - 通过单片机控制的可编程恒流源输出装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种通过单片机控制的可编程恒流源输出装置，它包括开关电源模块、二次电源模块、单片机及存储模块、按键模块、显示模块、D/A转换模块、驱动模块，开关电源模块分别与二次电源模块、驱动模块连接，二次电源模块与单片机及存储模块连接，单片机及存储模块分别与按键模块、显示模块、D/A转换模块连接，D/A转换模块与驱动模块连接；驱动模块由至少一路被驱动回路构成，驱动模块将D/A转换模块输出的参考电压输入放大器，并使该电压与检测到的被驱动回路上的负载电阻两端电压进行滞回比较，通过放大器驱动驱动管来获得需要的可控恒流源。本实用新型不仅可准确输出一路或多路恒定电流，而且成本低、可靠性高、可操作性强。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种恒流源输出装置，特别是一种通过单片机控制的可编程恒流源输出装置，它可用于任何需要可控恒流源的场合，如：灯光照明、电热设备、通风设备等应用场合。
背景技术
现有相关技术通过PLC来实现输出恒流源这一功能，其硬件成本高，可操作性差，抗干扰能力弱。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种通过单片机控制的可编程恒流源输出装置，它不仅可准确输出一路或多路恒定电流，而且成本低、可靠性高、可操作性强。
本实用新型技术方案是这样构成的，它包括开关电源模块、二次电源模块、单片机及存储模块、按键模块、显示模块、D/A转换模块、驱动模块，开关电源模块分别与二次电源模块、驱动模块连接，二次电源模块与单片机及存储模块连接，单片机及存储模块分别与按键模块、显示模块、D/A转换模块连接，D/A转换模块与驱动模块连接；开关电源模块用于将市电转换为直流恒定电压给驱动模块及二次电源模块供电；二次电源模块用于将开关电源模块提供的直流电压转换为可以供各模块使用的电压，并通过单片机及存储模块分配给各模块使用；按键模块用于输入操作信息；显示模块用于显示信息；单片机及存储模块用于接受按键输入信息，将相关信息反馈给显示模块，并将需要的电流值数据传送给D/A转换模块；D/A转换模块用于将单片机及存储模块传来的电流值数据转换出供驱动模块运放比对的参考电压；驱动模块由至少一路带有放大器、驱动管和负载电阻的被驱动回路构成，驱动模块用于将D/A转换模块输出的参考电压输入放大器，并使该参考电压与检测到的被驱动回路上的负载电阻两端电压进行滞回比较，通过放大器驱动驱动管来获得需要的可控恒流源。
本实用新型的使用过程和方式如下：将被驱动设备连接到该系统驱动输出端(即驱动模块上的驱动负载连接端)，先通过按键模块输入电流值参数，比对显示模块上显示的参数，确认正确后通过按键确认并启动恒流源输出。需要改变参数时可先关闭恒流源输出，再重复以上操作即可。
较之已有技术而言，本实用新型使用低成本、高可靠性的单片机来实现可编程恒流源功能，不仅可准确输出一路或多路恒定电流，而且成本低、可靠性高、可操作性强。此外，它还具备友好的显示和操作界面，方便进行二次开发。
附图说明
图1是本实用新型原理框图。
图2a是本实用新型提供的一种被驱动回路示意图。
图2b是本实用新型提供的另一种被驱动回路示意图。
图3是本实用新型所采用的一种软件运行流程图。
图4是本实用新型采用的电流参数设定算法流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型内容进行详细说明：
如图1所示，本实用新型具体实施方式包括开关电源模块、二次电源模块、单片机及存储模块、按键模块、显示模块、D/A转换模块、驱动模块，开关电源模块分别与二次电源模块、驱动模块连接，二次电源模块与单片机及存储模块连接，单片机及存储模块分别与按键模块、显示模块、D/A转换模块连接，D/A转换模块与驱动模块连接；
其中开关电源模块用于将市电转换为直流恒定电压给驱动模块及二次电源模块供电；
二次电源模块用于将开关电源模块提供的直流电压(通过DC-DC或LDO电路)转换为可以供各模块使用的电压，并通过单片机及存储模块分配给各模块使用；
按键模块用于输入操作信息(实现用户的参数输入操作、复位操作、关闭打开调节恒流源操作等操作)；
显示模块用于显示现有参数、输入数据、设备工作情况数据等信息；
单片机及存储模块用于接受按键输入信息，将相关信息反馈给显示模块，并将需要的电流值数据传送给D/A转换模块；
D/A转换模块用于将单片机及存储模块传来的电流值数据转换出供驱动模块运放比对的参考电压；
驱动模块由至少一路带有放大器、驱动管和负载电阻的被驱动回路构成，驱动模块用于将D/A转换模块输出的参考电压输入放大器，并使该参考电压与检测到的被驱动回路上的负载电阻两端电压进行滞回比较，利用放大器的虚短路特性，通过放大器驱动驱动管来获得需要的可控恒流源。
上述开关电源模块、二次电源模块、单片机及存储模块、按键模块、显示模块、D/A转换模块均是市场上已有的成熟技术产品，开关电源模块可使用专业电源厂家生产的各类直流电源产品，二次电源模块可选用如美信(MAXIM)等芯片公司的电源芯片系列产品，单片机可使用如MICROCHIP公司的PIC16F877等芯片，按键模块可使用轻触开关、薄膜按键、导电胶按键等方式来实现，显示模块可使用通用的数码管产品或向液晶模组厂家定制各类液晶显示模块，D/A转换模块可使用如美国德州仪器公司的dac6573等产品，只有驱动模块是本申请人自己独立设计的，通过上述各模块的巧妙连接组合便能达到本实用新型准确输出一路或多路恒定电流、降低成本、提高可靠性和可操作性的目的。
如图2a和图2b所示，所述被驱动回路连接在开关电源模块的POWER网络端和接地端之间，被驱动回路上依次连接有保险丝F1、用来连接外接负载的接线器J1、驱动管Q2(大功率晶体管)、以及大功率小阻值的采样电阻R2；采样电阻R2一端接地，另一端引入放大器U1的-V端，外接负载连接在接线器J1的两端，D/A转换模块通过D/A-IN网络端将参考电压输入放大器U1的+V端，放大器U1的输出端与场效应管Q1连接，场效应管Q1(即MOS管)与驱动管Q2的基极连接，为驱动管Q2提供基极电流。为了确保输出的稳定，驱动管的基极和发射极之间连接有作为驱动管的偏置电阻的电阻R1，驱动输出端之间(即接线器J1的两个输入端之间)还设有一个储能电容CD1。
上述驱动管Q2可以采用大功率三极管(如图2a)或达林顿管(如图2b)。
本实用新型电路中的放大器U1可使用如LM358等，场效应管Q1可使用如美国仙童公司生产的FQD2N60，驱动管Q2可使用如意法半导体的J13007等。
本实用新型根据放大器+V/-V的虚短路特性，可实现使被驱动回路流过的电流在采样电阻R2上产生的压降与参考电压相等，根据欧姆定理则可以确保流过采样电阻、也就是流过驱动回路的电流等于参考电压除以采样电阻R2的值。由于采样电阻R2的值是已知的，参考电压是可设定的，就可以实现通过设定电压值来控制输出的电流值。
本实用新型还通过软件设计来主要实现以下几个功能：键盘输入的扫描；驱动显示模块显示用户需要的信息；电流参数的输入、储存、读出、显示及按照设定的参数将数据传送给D/A转换模块。
软件操作流程开机后需首先初始化液晶显示，之后开始循环扫描按键，如读到键值则进入响应按键操作。参见说明书附图中的图3。
用户输入的电流值参数需要通过软件算法换算后送入D/A转换模块才能使系统输出用户所需的电流源。先要将读取的按键信息按数位换算为一个浮点型常量A，按换算公式计算：参考电压V＝电流A×采样电阻值R，再将算得的参考电压值V传送给D/A转换模块。参见说明书附图中的图4。
以下提供一个计算实例：
如设计采样电阻R＝0.5Ω，则输入参数和输出电流的算法如下：
本实用新型通过软件设计可以通过按键键值信息实现以下功能：翻页查看不同路电流参数；输入、修改、储存各路电流参数；将新设定的参数改变输出的电流值等。
Claims (3)
1.一种通过单片机控制的可编程恒流源输出装置，其特征在于：它包括开关电源模块、二次电源模块、单片机及存储模块、按键模块、显示模块、D/A转换模块、驱动模块，开关电源模块分别与二次电源模块、驱动模块连接，二次电源模块与单片机及存储模块连接，单片机及存储模块分别与按键模块、显示模块、D/A转换模块连接，D/A转换模块与驱动模块连接；开关电源模块用于将市电转换为直流恒定电压给驱动模块及二次电源模块供电；二次电源模块用于将开关电源模块提供的直流电压转换为可以供各模块使用的电压，并通过单片机及存储模块分配给各模块使用；按键模块用于输入操作信息；显示模块用于显示信息；单片机及存储模块用于接受按键输入信息，将相关信息反馈给显示模块，并将需要的电流值数据传送给D/A转换模块；D/A转换模块用于将单片机及存储模块传来的电流值数据转换出供驱动模块运放比对的参考电压；驱动模块由至少一路带有放大器、驱动管和负载电阻的被驱动回路构成，驱动模块用于将D/A转换模块输出的参考电压输入放大器，并使该参考电压与检测到的被驱动回路上的负载电阻两端电压进行滞回比较，通过放大器驱动驱动管来获得需要的可控恒流源。
2.根据权利要求1所述的通过单片机控制的可编程恒流源输出装置，其特征在于：所述被驱动回路连接在开关电源模块的POWER网络端和接地端之间，被驱动回路上依次连接有保险丝(F1)、用来连接外接负载的接线器(J1)、驱动管(Q2)、以及大功率小阻值的采样电阻(R2)；采样电阻(R2)一端接地，另一端引入放大器(U1)的-V端，外接负载连接在接线器(J1)的两端，D/A转换模块通过D/A-IN网络端将参考电压输入放大器(U1)的+V端，放大器(U1)的输出端与场效应管(Q1)连接，场效应管(Q1)与驱动管(Q2)的基极连接，为驱动管(Q2)提供基极电流；驱动管的基极和发射极之间连接有偏置电阻(R1)，驱动输出端之间还设有一个储能电容(CD1)。
3.根据权利要求2所述的通过单片机控制的可编程恒流源输出装置，其特征在于：所述驱动管(Q2)为大功率三极管或达林顿管。
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| CNU2008201011840U CN201142031Y (zh) | 2008-01-18 | 2008-01-18 | 通过单片机控制的可编程恒流源输出装置 |
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| CNU2008201011840U CN201142031Y (zh) | 2008-01-18 | 2008-01-18 | 通过单片机控制的可编程恒流源输出装置 |
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| CN (1) | CN201142031Y (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN101872206B (zh) * | 2009-04-23 | 2012-09-05 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 通过单片机控制的用于星载电场仪中的数控恒流源装置 |
| CN105355165A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-02-24 | 深圳创维－Rgb电子有限公司 | 显示屏驱动电路、电视机和显示装置 |
| CN113110668A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-07-13 | 常州易控汽车电子股份有限公司 | 一种高精度恒流源系统 |
| CN115378250A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-11-22 | 济南大学 | 一种参数可配置的多路双向恒流源电路及控制方法 |
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