CN205247252U - 电流可调的高效率恒流电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电流可调的高效率恒流电路，属于电源技术领域，高效率恒流电路包括MCU处理器、电流信号采样电路、恒流电路、电流处理电路和人机交互界面，人机交互界面连接MCU处理器，MCU处理器通过人机交互界面设定恒定电流大小，MCU处理器的输出端连接恒流电路，恒流电路连接电流信号采样电路，恒流电路产生的恒定电流流经电流信号采样电路，电流信号采样电路连接电流处理电路，电流信号采样电路采样电流信号，输送到电流处理电路，电流处理电路的输出端连接到MCU处理器，电流处理电路将处理后的信号流入MCU处理器。本实用新型解决了恒流源的不稳定性、发热严重的问题，具有电流可调、过压过流、高温报警的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于电源技术领域，涉及恒流电源稳定性方向，具体涉及一种电流可调的高效率恒流电路。
背景技术
电源技术的高速发展，经过电源变换技术再应用的电能已经占据全部电能的90％左右。电源的应用领域也很广，如家用电器、工农业生产、军事工程等，凡是有电子设备设施的场合，都要用到电源。电源技术己经成为电子科学中的一门专业技术—功率电子技术。
恒流电源是各类电子设备和电子线路的重要组成部分。如果没有一个高品质的恒流电源那么电子设备的正常运转就无法保证。然而，很多工程技术人员在设计和制造恒流源时，通常只注重恒流源技术指标的实现，忽略了恒流源的稳定性及可靠性，导致恒流源的输出波动很大效率低，发热严重，甚至无法正常运作，大大降低了电源的使用寿命。一个产品的质量好坏取决于它的设计，如何提高恒流源的品质，提高其稳定性，是现有技术中恒流电源需要注意的方向。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种电流可调的高效率恒流电路，通过采样恒流信号，实时检测电压、电流、温度信息，超过报警阈值及时报警提醒，解决了恒流源的不稳定性、发热严重的问题，具有电流可调、过压过流、高温报警的优点，可以广泛应用于各类电子设备和电子线路的电源部分，低发热，低成本，提高了电子设备寿命，具有很好的市场前景。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种电流可调的高效率恒流电路，所述高效率恒流电路包括MCU处理器、电流信号采样电路、恒流电路、电流处理电路和人机交互界面，人机交互界面连接MCU处理器，MCU处理器通过人机交互界面设定恒定电流大小，MCU处理器的输出端连接恒流电路，恒流电路连接电流信号采样电路，恒流电路产生的恒定电流流经电流信号采样电路，电流信号采样电路连接电流处理电路，电流信号采样电路采样电流信号，输送到电流处理电路，电流处理电路的输出端连接到MCU处理器，电流处理电路将处理后的信号流入MCU处理器。
上述系统中，所述高效率恒流电路还包括散热电路，散热电路连接在MCU处理器上，散热电路根据MCU处理器的指令开始运行，散热电路连接在恒流电路上用来对恒流电路进行降温。所述高效率恒流电路还包括报警电路，报警电路连接恒流电路用来检测恒流电路的电流和电压大小，报警电路连接在MCU处理器上，报警电路根据MCU处理器的指令发出报警信号。所述报警电路中设有电流报警阈值和电压报警阈值。所述MCU处理器中设有AD模块，AD模块连接在MCU处理器上用来检测电路的电压值并发出报警信号。所述恒流电路中设有TL494电路，TL494电路产生设定的恒定电流。所述电流处理电路包括电流放大电路和滤波电路，电流放大电路的输入端连接电流信号采样电路，电流信号采样电路的输出端连接滤波电路。所述电流信号采集电路和恒流电路之间连接有恒流电路的检流电阻，电流信号采集电路通过串入恒流电路的检流电阻将电流信号转换成电压信号。所述人机交互界面包括按键和液晶屏，通过按键设定电流大小及模式，液晶屏显示当前的电流、电压和其他电路信息，按键和液晶屏连接在MCU处理器上。
本实用新型有益效果是:本实用新型旨在提供一种电流可调的高效率恒流电路，主要用于各类电子设备和电子线路的电源部分，还可以作为高可靠性的电池充电电路，本实用新型主要用来提高系统的效率与稳定性，低发热，低成本，提高了电子设备寿命，具有很好的市场前景。
附图说明
下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1是本实用新型的具体实施方式的电流可调的高效率恒流电路的工作原理框图。
图2是本实用新型的具体实施方式的MCU处理器的部分电路图。
图3是本实用新型的具体实施方式的按键控制电路图。
图4是本实用新型的具体实施方式的电源模块电路图。
图5是本实用新型的具体实施方式的电路信号放大以及滤波电路图。
图6是本实用新型的具体实施方式的恒流电路的电路图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
电流可调的高效率恒流电路，其工作结构如图1所示，高效率恒流电路包括MCU处理器、电流信号采样电路、恒流电路、电流处理电路、散热电路、报警电路和人机交互界面，人机交互界面连接MCU处理器，MCU处理器通过人机交互界面设定恒定电流大小，MCU处理器的输出端连接恒流电路，恒流电路连接电流信号采样电路，恒流电路产生的恒定电流流经电流信号采样电路，电流信号采样电路连接电流处理电路，电流信号采样电路采样电流信号，输送到电流处理电路，电流处理电路的输出端连接到MCU处理器，电流处理电路将处理后的信号流入MCU处理器。散热电路连接在MCU处理器上，散热电路根据MCU处理器的指令开始运行，散热电路连接在恒流电路上用来对恒流电路进行降温，报警电路连接恒流电路用来检测恒流电路的电流和电压大小，报警电路连接在MCU处理器上，报警电路根据MCU处理器的指令发出报警信号，报警电路中设有电流报警阈值和电压报警阈值。
MCU处理器的电路图如图2所示，MCU处理器中设有AD模块，AD模块连接在MCU处理器上用来检测电路的电压值并发出报警信号。MCU处理器通过人机交互界面设定恒定电流大小，并通过单片机自带AD模块检测电路当前电压大小，还负责提供报警信号，处理器采用飞思卡尔公司的XS128单片机，自带AD、DA模块，单片机检测到AD采集回来信号，通过PID动态调整DA输出，使得电流恒定。人机交互界面包括按键和液晶屏，通过按键设定电流大小及模式，液晶屏显示当前的电流、电压和其他电路信息，按键和液晶屏连接在MCU处理器上，通过按键输入设定值，液晶屏显示当前电流值和设定电流值以及预警值。
按键控制电路如图3，按键电路用来设定恒定电流大小，与MCU处理器相连，按键电路中包括按键K1-4、电阻12-15，按键的4号引脚连接电阻的一端，按键的2号引脚接地，电阻的另一端连接在电源上，按键和电阻一一对应连接后形成四组，4个按键并联在大地和电源之间。
电源模块电路图如图4，电源模块电路由多个电压稳压器、电阻、电解电容、发光二极管连接而成，电压稳压器的1、3号引脚连接电解电容，2号引脚接地，发光二极管连接电阻，发光二极管的负极接地，电阻连接在电源上。电源模块电路产生的5V电压供单片机以及液晶屏供电，12V为TL494芯片供电。电路信号放大以及滤波电路如图5，电路信号放大以及滤波电路由双运算放大器、多个电阻、可调节电阻、电容连接而成，可调电阻并联电阻连接在双运算放大器的1、2、3号引脚上，1、2号引脚上的可调电阻连接在一起，双运算放大器的8号引脚连接电源，双运算放大器的4号引脚接地，电容C29、电阻R30接地。电路信号放大以及滤波电路的电路输入端为恒流电路中检测到的电流信号，然后对检测到的信号进行放大和滤波，电路输出端为单片机的AD输入口。
恒流电路的电路原理图如图6所示，恒流电路中设有TL494电路，TL494作为PWM信号产生芯片，再通过单片机DA输出到比较器一端，然后将输出端电流信号反馈到比较器的另一端，TL494在调整PWM输出，从而调整开关管的导通时间，实现电流恒定。
电流处理电路包括电流放大电路和滤波电路，电流放大电路的输入端连接电流信号采样电路，电流信号采样电路的输出端连接滤波电路。电流信号采集电路和恒流电路之间连接有恒流电路的检流电阻，电流信号采集电路通过串入恒流电路的检流电阻将电流信号转换成电压信号，即电流信号采集电路通过串入恒流电路的康铜丝，将电流信号转换成电压信号。电流信号采集电路采样恒流电路的信号后，流经电流放大电路和滤波电路，电流信号放大电路将采集到的电流信号进行放大，使得单片机检测更加准确，滤波电路将放大的信号进行滤波之后再送入单片机，得到电流更准确。
此外本实用新型中设置了散热电路，保证电路在高负荷工作下的稳定性，检测电路的温度，若单片机检测到电路温度达到一定时则开启散热电路。报警电路通过多点温度检测模块采集电路的温度信息以及电压电流信息，把信息传回MCU处理器进行处理，若电压，电流或温度大于设置的阈值则报警提示用户，报警电路设置有电压、电流阈值。
本实用新型所发明的恒流电路，主要技术指标：
1.能够设定0～3A的电流；
2.整体效率92％以上；
3.电流步进调节；
4.报警电压可设定；
5.恒流源在工作的同时，对电流的信号进行采集，形成反馈系统提高稳定性，并且对过流、过温等现象进行报警，还能在人机界面进行显示各项参数，并且人能通过界面可以设置电源的预警值。
本实用新型是针对负反馈式直流恒流源，研究其稳定度的影响因素，通过对电路的优化、器件的选择对电路整体的稳定性进行改进。在保证较大电流(最大3A)的输出基础上，把稳定度提高到62.2ppm左右。并且对特殊器件的散热处理进行了理论和实验两方面的分析，应用了半导体恒温控制平台，并给出实测数据，论证了方案的可行性。本实用新型提供一种电流可调的高效率恒流电路，目的就是为了弥补已有技术的不足，通过人机交互模块可以实时显示电路的各项参数，还有报警装置对故障及时预警，提高了整个系统的安全性，稳定可靠，高效率，低发热，低成本，可有效的解决技术背景中的问题，具有很好的市场前景。
上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种电流可调的高效率恒流电路，其特征在于,所述高效率恒流电路包括MCU处理器、电流信号采样电路、恒流电路、电流处理电路和人机交互界面，人机交互界面连接MCU处理器，MCU处理器通过人机交互界面设定恒定电流大小，MCU处理器的输出端连接恒流电路，恒流电路连接电流信号采样电路，恒流电路产生的恒定电流流经电流信号采样电路，电流信号采样电路连接电流处理电路，电流信号采样电路采样电流信号，输送到电流处理电路，电流处理电路的输出端连接到MCU处理器，电流处理电路将处理后的信号流入MCU处理器。
2.根据权利要求1所述的电流可调的高效率恒流电路，其特征在于,所述高效率恒流电路还包括散热电路，散热电路连接在MCU处理器上，散热电路根据MCU处理器的指令开始运行，散热电路连接在恒流电路上用来对恒流电路进行降温。
3.根据权利要求1所述的电流可调的高效率恒流电路，其特征在于,所述高效率恒流电路还包括报警电路，报警电路连接恒流电路用来检测恒流电路的电流和电压大小，报警电路连接在MCU处理器上，报警电路根据MCU处理器的指令发出报警信号。
4.根据权利要求3所述的电流可调的高效率恒流电路，其特征在于,所述报警电路中设有电流报警阈值和电压报警阈值。
5.根据权利要求1所述的电流可调的高效率恒流电路，其特征在于,所述MCU处理器中设有AD模块，AD模块连接在MCU处理器上用来检测电路的电压值并发出报警信号。
6.根据权利要求1所述的电流可调的高效率恒流电路，其特征在于,所述恒流电路中设有TL494电路，TL494电路产生设定的恒定电流。
7.根据权利要求1所述的电流可调的高效率恒流电路，其特征在于,所述电流处理电路包括电流放大电路和滤波电路，电流放大电路的输入端连接电流信号采样电路，电流信号采样电路的输出端连接滤波电路。
8.根据权利要求1所述的电流可调的高效率恒流电路，其特征在于,所述电流信号采集电路和恒流电路之间连接有恒流电路的检流电阻，电流信号采集电路通过串入恒流电路的检流电阻将电流信号转换成电压信号。
9.根据权利要求1所述的电流可调的高效率恒流电路，其特征在于,所述人机交互界面包括按键和液晶屏，通过按键设定电流大小及模式，液晶屏显示当前的电流、电压和其他电路信息，按键和液晶屏连接在MCU处理器上。
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