CN204719586U - 一种正负电流输出电路 - Google Patents
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Abstract
一种正负电流输出电路，包括给定电压产生模块以及由电压运算模块，功率驱动模块，电流采样模块和电压调理模块依次连接组成的反馈回路，电压运算模块，功率驱动模块和电压调理模块连接输入电源；给定电压产生模块产生的给定电压信号与电压调理模块输出的反馈电压信号输入电压运算模块进行比较运算；电流采样模块的输出电流经过组合开关连接至负载，给定电压产生模块输出用于控制组合开关动作的开关控制信号；组合开关包括并联设置的两条开关支路，每条开关支路上设置有两个开关，负载连接在两条开关支路的两个开关之间，通过控制开关的组合方式，实现负载的正负电流供电。本实用新型结构简单，能够降低成本，减少了元件数量，提高了电路的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属于工业控制电路输出领域，具体涉及一种正负电流输出电路。
背景技术
工业控制电路的模拟量通道一般供电电压在24V左右，现有工业上的电流输出通道，需要提供负电压来输出负电流，通常是通过正负供电的运算放大器加上功率驱动电路以实现正负电流的输出，其原理一般如图1所示。图中的+V一般不超过+15V，-V一般不超过-15V，Vi一般为24V，大部分运算放大器和功率驱动芯片供电电源最大值为36V。图中所示的电压预算、功率驱动及反馈调理等电路可通过集成芯片实现，也可通过运算放大器搭建。
传统工业上的电流输出电路，存在以下几个方面的问题：
(1)输入电源一般为正电压，为了输出负电流，必须增加一套负电源产生电路，而一般运算放大器、驱动器芯片的供电电压要小于Vi-(-V)，因此需要增加正电源产生电路，使图中电压运算、功率驱动、电压调理三部分电路工作在+V、-V的情况下，满足输出要求，也就是说，上图中电路必须设置两个电源产生电路，一个正电源和一个负电源，提高了电路成本。
(2)加入电源产生电路后，电源产生电路的效率不能达到100％，再加上两个电源正常工作时只有一个带负载，另一个空载，因此效率无法提高，造成能源浪费。
(3)两个电源调理电路一般为直流DC/DC电源，增加了布板面积，也因为DC/DC电源固有的开关特性，增加了板子产生的干扰，影响整体可靠性，为整体设计造成困难。
(4)+V实际上小于Vi，也就是输出最大电压比输入电压低，降低了电路的带负载能力。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的缺陷，提供一种结构简单，成本低，能够提高电源效率以及带负载能力的正负电流输出电路。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
包括给定电压产生模块以及由电压运算模块，功率驱动模块，电流采样模块和电压调理模块依次连接组成的反馈回路，电压运算模块，功率驱动模块和电压调理模块连接输入电源；所述的给定电压产生模块产生的给定电压信号与电压调理模块输出的反馈电压信号输入电压运算模块进行比较运算；电流采样模块的输出电流经过组合开关连接至负载，给定电压产生模块输出用于控制组合开关动作的开关控制信号；所述的组合开关包括并联设置的两条开关支路，每条开关支路上设置有两个开关，负载连接在两条开关支路的两个开关之间，通过控制开关的组合方式，实现对负载的正负电流供电。
所述的组合开关包括并联设置的第一开关支路和第二开关支路，第一开关支路包括依次串联设置的第一开关和第二开关，第二开关支路包括依次串联设置的第三开关和第四开关，第一开关和第二开关之间与第三开关和第四开关之间连接负载，开关控制信号控制第一开关与第四开关同时导通或者第三开关与第二开关同时导通，从而改变负载上正负电流供电方向。
所述的第一开关，第二开关，第三开关和第四开关通过四个独立开关控制信号进行控制。
所述的第一开关，第二开关，第三开关和第四开关分为第一开关和第四开关以及第三开关和第二开关两组，通过两个独立的开关控制信号进行控制。
所述的第一开关，第二开关，第三开关和第四开关分为第一开关和第四开关以及第三开关和第二开关两组，通过一个开关控制信号及其取反信号进行控制。
所述的第一开关，第二开关，第三开关和第四开关通过模拟开关或PhotoMos实现。
与现有技术相比，本实用新型将给定电压与反馈电压在电压运算模块中进行做差运算，误差量进行放大之后输入功率驱动模块，电流采样模块提取出功率驱动模块的电流量，经过电压调理模块调节反馈量系数后再次输入电压运算模块，由于负载连接在两条开关支路的两个开关之间，通过给定电压产生模块输出的开关控制信号能够控制负载上通过电流的方向，从而仅采用单正电源既能够使输出在负载上的电流表现出正负电流。此外，本实用新型在运放所能承受的最大电压差36V范围内无需进行降压处理，而且由于采用单正电源供电，在实际工作时相当于两倍电源的压差，提高了电路的供电电压，提高了电源效率以及带负载能力。本实用新型的结构简单，能够降低成本，减少了元件数量，提高了电路的可靠性。
进一步的，本实用新型的第一开关，第二开关，第三开关和第四开关的控制形式多样，能够根据具体环境情况选用不同的控制方式，通过独立的四个信号进行控制，能够消除各个开关的不一致性，从而把电路性能调整到最佳。
附图说明
图1现有的工业控制电流输出电路结构示意图；
图2本实用新型的电路结构示意图；
附图中：1-给定电压产生模块；2-电压运算模块；3-功率驱动模块；4-电流采样模块；5-电压调理模块；6-负载；Vi-输入电源；K1-第一开关；K2-第二开关；K3-第三开关；K4-第四开关。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
参见图2，本实用新型在结构上包括给定电压产生模块1以及由电压运算模块2，功率驱动模块3，电流采样模块4和电压调理模块5依次连接组成的反馈回路，电压运算模块2，功率驱动模块3和电压调理模块5连接输入电源Vi；给定电压产生模块1产生的给定电压信号与电压调理模块5输出的反馈电压信号输入电压运算模块2进行比较运算；电流采样模块4的输出电流经过组合开关连接至负载6，给定电压产生模块1输出用于控制组合开关动作的开关控制信号；组合开关包括并联设置的第一开关支路和第二开关支路，第一开关支路包括依次串联设置的第一开关K1和第二开关K2，第二开关支路包括依次串联设置的第三开关K3和第四开关K4，第一开关K1和第二开关K2之间与第三开关K3和第四开关K4之间连接负载6，通过控制开关的组合方式，实现对负载6的正负电流供电。
组合开关的控制方式包括以下几种：
a.第一开关K1，第二开关K2，第三开关K3和第四开关K4通过四个独立开关控制信号进行控制；b.第一开关K1，第二开关K2，第三开关K3和第四开关K4分为第一开关K1和第四开关K4以及第三开关K3和第二开关K2两组，通过两个独立的开关控制信号进行控制；c.第一开关K1，第二开关K2，第三开关K3和第四开关K4分为第一开关K1和第四开关K4以及第三开关K3和第二开关K2两组，通过一个开关控制信号及其取反信号进行控制。
第一开关K1，第二开关K2，第三开关K3，第四开关K4通过模拟开关、PhotoMos等实现。工作时，当需要输出为正电流时，第一开关K1、第四开关K4导通，电流由负载正端流向负载负端，在负载上表现为正电流；当需要输出为负电流时，第二开关K2、第三开关K3导通，电流由负载负端流向负载正端，在负载上表现为负电流。由于第一开关K1，第二开关K2，第三开关K3和第四开关K4的控制信号由给定电压产生模块1给出，因此能够提前预知下一刻输出的是正电流还是负电流，完成电流的切换。
以前的电路需要采用正负电源供电，为了保证电路效果，正电源和负电源采用相同的电压值，而运放所能承受的最大电压差是36V，如果输入正电压是24V，负电压也是24V，这样压差值为48V，超过了运放所能承受的范围，所以需要降低电压，一般降到+15V至-15V，这样压差为30V，留一点余量，而本实用新型在36V以下供电场景不需要进行降压处理。
本实用新型采用单电源V供电，在实际工作时相当于两倍V的压差，提高了电路的供电电压，比如原电路，输出电路电压为±18V时已经达到了芯片的极限，此时输出100mA电流，外部负载最大为180Ω，而采用本电路，输出电压采用单36V供电，同样输出100mA，能够带360Ω负载，以上计算是同等情况分析，不考虑实际芯片压降，实际上两个电路因为器件本身的损耗造成负载能力下降的绝对值是相同的。
Claims (6)
1.一种正负电流输出电路，其特征在于：包括给定电压产生模块(1)以及由电压运算模块(2)，功率驱动模块(3)，电流采样模块(4)和电压调理模块(5)依次连接组成的反馈回路，电压运算模块(2)，功率驱动模块(3)和电压调理模块(5)连接输入电源(Vi)；所述的给定电压产生模块(1)产生的给定电压信号与电压调理模块(5)输出的反馈电压信号输入电压运算模块(2)进行比较运算；电流采样模块(4)的输出电流经过组合开关连接至负载(6)，给定电压产生模块(1)输出用于控制组合开关动作的开关控制信号；所述的组合开关包括并联设置的两条开关支路，每条开关支路上设置有两个开关，负载(6)连接在两条开关支路的两个开关之间，通过控制开关的组合方式，实现对负载(6)的正负电流供电。
2.根据权利要求1所述的正负电流输出电路，其特征在于：所述的组合开关包括并联设置的第一开关支路和第二开关支路，第一开关支路包括依次串联设置的第一开关(K1)和第二开关(K2)，第二开关支路包括依次串联设置的第三开关(K3)和第四开关(K4)，第一开关(K1)和第二开关(K2)之间与第三开关(K3)和第四开关(K4)之间连接负载(6)，开关控制信号控制第一开关(K1)与第四开关(K4)同时导通或者第三开关(K3)与第二开关(K2)同时导通，从而改变负载(6)上正负电流供电方向。
3.根据权利要求2所述的正负电流输出电路，其特征在于：所述的第一开关(K1)，第二开关(K2)，第三开关(K3)和第四开关(K4)通过四个独立开关控制信号进行控制。
4.根据权利要求2所述的正负电流输出电路，其特征在于：所述的第一开关(K1)，第二开关(K2)，第三开关(K3)和第四开关(K4)分为第一开关(K1)和第四开关(K4)以及第三开关(K3)和第二开关(K2)两组，通过两个独立的开关控制信号进行控制。
5.根据权利要求2所述的正负电流输出电路，其特征在于：所述的第一开关(K1)，第二开关(K2)，第三开关(K3)和第四开关(K4)分为第一开关(K1)和第四开关(K4)以及第三开关(K3)和第二开关(K2)两组，通过一个开关控制信号及其取反信号进行控制。
6.根据权利要求2所述的正负电流输出电路，其特征在于：所述的第一开关(K1)，第二开关(K2)，第三开关(K3)和第四开关(K4)通过模拟开关或PhotoMos实现。
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| CN201520428598.4U CN204719586U (zh) | 2015-06-18 | 2015-06-18 | 一种正负电流输出电路 |
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| CN (1) | CN204719586U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106791469A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-31 | 东软集团股份有限公司 | 图像数据的处理方法及装置 |
| CN109839980A (zh) * | 2017-11-27 | 2019-06-04 | 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 | 一种双极性大功率可配置恒流源电路 |
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2015
- 2015-06-18 CN CN201520428598.4U patent/CN204719586U/zh not_active Expired - Fee Related
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