CN205158195U - 一种程控恒流源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种程控恒流源电路，包括电源模块、单片机、程控变阻器、可控稳压源、以及压控恒流源模块，其中，所述单片机与程控变阻器通讯连接，所述程控变阻器输出端与可控稳压源输入端相连，所述可控稳压源输出端与所述压控恒流源模块输入端相连，通过所述压控恒流源模块输出稳定高精度的恒定电流。该程控恒流源电路输出电流具有精度高，受温度影响小、程控可调等优点。

Description

一种程控恒流源电路

技术领域

本实用新型涉及模拟电源技术领域，具体为程控恒流源电路，可为精密仪器提供大小可调、性能稳定的程控恒流源。

背景技术

恒流源电路能够为电子电路提供一个稳定的电流以保证其正常稳定工作，恒流源电路输出的是恒定的直流电流。恒流源广泛应用于差动放大电路、脉冲产生电路、集成电路的偏置电流设定等各类电子电路系统中，具有广泛的应用用途。

传统的恒流源电路利用三极管、MOS管的输出级饱和特性制作，但该电流源电路具有稳定性差、精确度低的缺点。因此，设计精确度高、稳定性能好、摆动率低的恒流源电路具有重要应用价值。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型的目的在于提供一种程控恒流源电路，可通过单片机对系统进行控制，输出大小可变的稳定电流，可为精密仪器提供大小可调、性能稳定的恒流源。本发明采用TL431和TPL0102两款集成芯片，产生可变的高精度基准电压，并连接到压控恒流源电路模块，组成可变的稳定高精度恒流源。

一种程控恒流源电路，包括电源模块、单片机、程控变阻器、可控稳压源、以及压控恒流源模块，其中，所述电源模块分别与所述程控变阻器、所述可控稳压源、所述压控恒流源连接，所述单片机与程控变阻器通讯连接，所述程控变阻器输出端与可控稳压源输入端相连，所述可控稳压源输出端与所述压控恒流源模块输入端相连，通过所述压控恒流源模块输出稳定高精度的恒流源，该恒流源的输出电流误差小于0.01mA，并可根据使用需求，更换电阻R6以调节输出电流范围。在电阻R6＝1K流的情况下，恒流源输出范围为2.5mA～12mA，且输出误差小于0.01mA。

进一步，所述可控稳压源中，可控稳压源芯片TL431的第一引脚与第一电阻R1输入端相连，所述第一电阻R1输出端接地，可控稳压源芯片TL431第三引脚与第二电阻R2输出端相连，所述第二电阻R2输入端与电源模块第二输出端连接，可控稳压源芯片TL431第二引脚接地。

进一步，所述程控变阻器中，数字分压器TPL0102输入引脚与电源模块第一输出端连接，第一引脚与可控稳压源芯片TL431的第三引脚连接，所述数字分压器TPL0102第三引脚与所述可控稳压源芯片TL431的第一引脚连接。

进一步，所述压控恒流源模块包括OP07运放以及NPN型三极管，所述OP07运放的第七管脚与所述电源模块第二输出端连接，第二管脚与第六电阻R6连接，第六管脚与第三电阻输入端连接，所述第三电阻的输出端与NPN型三极管基极连接，NPN型三极管的发射极与第五电阻R5输入端连接，第五电阻R5输出端与第六电阻R6连接，第四电阻R4输入端与所述电源模块第二输出端连接，第四电阻R4输出端与所述NPN型三极管的集电极连接。进一步，所述单片机控制模块通过I2C通讯协议实时改变所述程控变阻器的阻值。

进一步，所述单片机主控芯片为MSP430F169，其中主控芯片的第一管脚P0与所述数字分压器TPL0102的第十三管脚连接，主控芯片的第二管脚P1与所述数字分压器TPL0102的第十二管脚连接，主控芯片的第三管脚P2与所述数字分压器TPL0102的第七管脚连接，主控芯片的第四管脚P3与所述数字分压器TPL0102的第十管脚连接，主控芯片的第五管脚P4与所述数字分压器TPL0102的第九管脚连接。如图2所示，在工作状态下，由运算放大器的虚短原理可知，运算放大器反向输入端的电压等于正相输入端电压，即等于TL431C脚输出电压。由于电阻R6为定值电阻，所以流过电阻R6的电流为定值。由于运算放大器的虚断原理，运算放大器的反相端近似没有电流，所以电阻R5上的电流等于电阻R6上电流，从而实现压控恒流。

因为采用了低漂移运算放大器OP07和高精度基准电压源TL431，所以该电路能够实现高精度、低误差的程控恒流。

因此，本实用新型可以获得以下的有益效果：

(1)采用高精度基准电压，输出电流精度高，受温度影响小，

(2)输出电流程控可调，方便快捷。

附图说明

图1是本实用新型的程控恒流源电路结构示意图；

图2是本实用新型的程控恒流源电路原理图；

图3是本实用新型的单片机示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明：

如图1所示，一种程控恒流源电路结构示意图，包括电源模块、单片机、程控变阻器、可控稳压源、以及压控恒流源模块，其中，电源模块分别与程控变阻器、可控稳压源、压控恒流源连接供电，单片机与程控变阻器通讯连接，程控变阻器输出端与可控稳压源输入端相连，可控稳压源输出端与所述压控恒流源模块输入端相连，压控恒流源模块输出稳定高精度的恒流源。TPL0102程控变阻器受单片机MSP430F169控制，可实时改变输出的电阻值。电源模块第一输出端与程控变阻器连接，电源模块第二输出端分别与可控稳压源、压控恒流源连接，用于给程控变阻器、可控稳压源、压控恒流源供电，作为一种实施例，电源模块第一输出端输出电压为5V，第二输出端的输出电压为12V。

如图2所示，给出了一种程控恒流源电路图，各个模块介绍如下：

程控变阻器中采用数字分压器TPL0102作为主控芯片，数字分压器TPL0102输入引脚与电源模块第一输出端连接，第一引脚与可控稳压源芯片TL431的第三引脚连接，数字分压器TPL0102第三引脚与可控稳压源芯片TL431的第一引脚连接，单片机通过I2C通讯协议可实时改变程控变阻器的输出阻值。单片机主控芯片为MSP430F169(如图3所示)，其中主控芯片的第一管脚P0与所述数字分压器TPL0102的第十三管脚连接，主控芯片的第二管脚P1与所述数字分压器TPL0102的第十二管脚连接，主控芯片的第三管脚P2与所述数字分压器TPL0102的第七管脚连接，主控芯片的第四管脚P3与所述数字分压器TPL0102的第十管脚连接，主控芯片的第五管脚P4与所述数字分压器TPL0102的第九管脚连接。

可控稳压源选用TL431作为可控稳压源芯片，可控稳压源芯片TL431的第一引脚与第一电阻R1输入端相连，第一电阻R1输出端接地，可控稳压源芯片TL431第三引脚与第二电阻R2输出端相连，第二电阻R2输入端与电源模块第二输出端连接，可控稳压源芯片TL431第二引脚接地。TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源，它的输出电压用两个电阻(即第一电阻R1和第二电阻R2)就能够随意地配置其稳定输出Vref从2.5V到36V范围内的任何值，该模块的输出端连接到OP07运放的同相输出端。

压控恒流源模块包括OP07运放以及NPN型三极管，所述OP07运放的第七管脚与所述电源模块第二输出端连接，第二管脚与第六电阻R6连接，第六管脚与第三电阻输入端连接，所述第三电阻的输出端与NPN型三极管基极连接，NPN型三极管的发射极与第五电阻R5输入端连接，第五电阻R5输出端与第六电阻R6连接，第四电阻R4输入端与所述电源模块第二输出端连接，第四电阻R4输出端与所述NPN型三极管的集电极连接。该模块利用运放的虚短特性和三极管的开关特性，可使电阻R6上的电压与运放的同相输入端电压保持一致，即电阻R6上的电压等于TL431模块的输出电压，由于电阻R6是一个定值电阻，所以R6上的电流值是一个只取决于TL431的输出电压的定值。由运放性质可知，电阻R6与反向输入端连接电路上的电流大小可忽略不计，由此可推知，电阻R5上的电流值也是一个只取决于TL431的输出电压的定值。将电阻R5移去，换成其他负载，则可以保证流经的负载的电流值是一个只取决于TL431的输出电压的定值。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种程控恒流源电路，其特征在于，包括电源模块、单片机、程控变阻器、可控稳压源、以及压控恒流源模块，其中，所述电源模块分别与所述程控变阻器、所述可控稳压源、所述压控恒流源连接，所述单片机与程控变阻器通讯连接，所述程控变阻器输出端与可控稳压源输入端相连，所述可控稳压源输出端与所述压控恒流源模块输入端相连，通过所述压控恒流源模块输出电流误差小于0.01mA的恒流源。

2.如权利要求1所述的程控恒流源电路，其特征在于，所述可控稳压源中，可控稳压源芯片TL431的第一引脚与第一电阻R1输入端相连，所述第一电阻R1输出端接地，可控稳压源芯片TL431第三引脚与第二电阻R2输出端相连，所述第二电阻R2输入端与电源模块第二输出端连接，可控稳压源芯片TL431第二引脚接地。

3.如权利要求2所述的程控恒流源电路，其特征在于，所述程控变阻器中，数字分压器TPL0102输入引脚与电源模块第一输出端连接，第一引脚与可控稳压源芯片TL431的第三引脚连接，所述数字分压器TPL0102第三引脚与所述可控稳压源芯片TL431的第一引脚连接。

4.如权利要求3所述的程控恒流源电路，其特征在于，所述压控恒流源模块包括OP07运放以及NPN型三极管，所述OP07运放的第七管脚与所述电源模块第二输出端连接，第二管脚与第六电阻R6连接，第六管脚与第三电阻输入端连接，所述第三电阻的输出端与NPN型三极管基极连接，NPN型三极管的发射极与第五电阻R5输入端连接，第五电阻R5输出端与第六电阻R6连接，第四电阻R4输入端与所述电源模块第二输出端连接，第四电阻R4输出端与所述NPN型三极管的集电极连接。

5.如权利要求4所述的程控恒流源电路，其特征在于，所述单片机控制模块通过I2C通讯协议实时改变所述程控变阻器的阻值。

6.如权利要求5所述的程控恒流源电路，其特征在于，所述单片机主控芯片为MSP430F169，其中主控芯片的第一管脚P0与所述数字分压器TPL0102的第十三管脚连接，主控芯片的第二管脚P1与所述数字分压器TPL0102的第十二管脚连接，主控芯片的第三管脚P2与所述数字分压器TPL0102的第七管脚连接，主控芯片的第四管脚P3与所述数字分压器TPL0102的第十管脚连接，主控芯片的第五管脚P4与所述数字分压器TPL0102的第九管脚连接。