CN207123777U - 基于运算放大器的自带过流保护的1mA电流源模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一款基于运算放大器的自带过流保护的1mA电流源模块。该模块可作为电流基准源、标准信号输入源等使用。1mA电流源模块主要主要以运算放大器为基本元器件，辅助基准电压源、阻容器件等，将电流取样电压与基准电压相比较，经过硬件PID后，恒定输出1mA的电流源，同时对输出电压取样，经过与基准电压比较放大后对输出进行过流保护。该模块具有输出精度高，保护响应速度快，电路形式简单，可靠性高等特点。本实用新型的电流源模块解决了传统电路中精度差，电路复杂，无相应保护措施，可靠性低等缺点，有效提高输出的精度及可靠性。
Description
技术领域
本实用新型具体涉及一种基于运算放大器的自带过流保护的1mA电流源模块，属于电流源模块技术领域。
背景技术
近年来，由于对电子系统中对微小电流源电路的要求越来越苛刻，可靠性、成本、电路体积的要求越来越多样化，需要电路可靠性高，制造成本要低，同时要实现模块化，小型化。长期工作的可靠性、稳定性一定要高，抗干扰能力一定要强。另一方面，传统的电流源主要为0V可调的大范围恒流源。当调整到1mA时，电流精度、稳定度都非常差，传统电流源电路多数采用大量的分离器件组成的模拟电路，电路结构复杂，可靠性低，输出精度较差，电路体积较大。传统的电流源越来越不能满足现代化系统对电路的要求。
实用新型内容
因此，本实用新型目的是解决传统方法中电路结构复杂，可靠性低，输出精度较差，电路体积较大等缺点，有效提高电流源电路的高精度和可靠性。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
基于运算放大器的自带过流保护的1mA电流源模块。主要包括基准电压部分、运算放大器PID输出部分、输出取样部分、过流保护部分。
输出电流通过取样电阻，将电流信号转换为电压信号，通过与基准电压提供的电压源比较后，经过运算放大器、电阻、电容组成的硬件PID电路计算后精确输出，输出电压采样的电压值与基准电压比较后，经过运算放大器的比较后，驱动三极管关断输出电压，达到过流保护的目的。
具体的，基于运算放大器的自带过流保护的1mA电流源模块，包括基准电压部分、运算放大器PID输出部分、输出取样部分、过流保护部分，所述基准电压部分用于输出稳定的2.5V电压源，为过流保护部分提供基准电压源，为运算放大器PID输出部分提供基准电压源，所述运算放大器PID输出部分用于将输出取样部分获得的取样电压值与基准电压值比较后，通过运算放大器输出稳定的1mA电流源，输出所述取样部分用于在输出负线上进行电流取样，在输出端对输出电压进行电阻分压取样，所述过流保护部分用于当输出电流大于1mA时，关断输出。
进一步的，所述基准电压部分包括2.5V电压源、两个过流保护分压电阻及两个PID计算分压电阻。
进一步的，所述运算放大器PID输出部分包括第一集成运算放大器、PID部分电阻、PID部分电容、输出正线限流电阻、输出负线限流电阻，第一集成运算放大器的正极输入端连接在两个PID计算分压电阻之间，PID部分电阻与PID部分电容串联后与第一集成运算放大器并联，输出正线限流电阻、输出负线限流电阻分别连接在输出正线及输出负线上。
进一步的，所述输出取样部分包括电流取样电阻及两个分压取样电阻，电流取样电阻连接在输出负线上，两个分压取样电阻连接在输出端。
进一步的，所述过流保护部分包括第二集成运算放大器、过流保护电阻、三极管，第二集成运算放大器的一个输入端连接在两个过流保护分压电阻之间，第二集成运算放大器的另一个输入端连接在两个分压取样电阻之间，第二集成运算放大器的输出端连接过流保护电阻的一端，过流保护电阻的另一端连接三极管的基极，三极管的集电极连接第一集成运算放大器的输出端。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型的一种基于运算放大器的自带过流保护的1mA电流源模块，解决了传统方法中电路结构复杂，可靠性低，输出精度较差，电路体积较大等缺点，有效提高了电流源电路的高精度和可靠性。本新型的电流源模块具有电路简洁、使用方便、电流输出精度高、可靠性高等特点，该电流源模块主要用于电流基准源、标准信号输入源等电路中。
附图说明
图1为本实用新型一种基于运算放大器的自带过流保护的1mA电流源模块的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行说明：
如图1所示，本实用新型提供的电流源的工作原理为：
基于运算放大器的自带过流保护的1mA电流源主要由基准电压部分、运算放大器PID输出部分、输出取样部分、过流保护部分等组成。基准电压部分主要是为运算放大器的PID计算和过流保护比较提供基准电压值。此部分中ZD1为输出稳定的2.5V电压源,产生2.5V的基准电压。R2、R3分压后作为过流保护的基准电压源，R4、R5分压后作为PID计算的基准电压源；运算放大器PID输出部分主要由集成运算放大器U1-A、电阻R8和电容C1组成。该部分是提供1mA电流源的核心，取样电压值与基准电压值比较后，通过运算放大器的与电阻微分、电容积分计算后输出稳定的1mA电流源，电阻R7、R9为限流电阻。输出取样部分主要分为电流取样、电压取样。电流取样主要是负取样，取样电阻R6串联在输出负线上。电压取样主要是对输出电压进行电阻分压取样，分压电阻为R11、R12。过流保护部分主要由集成运算放大器U1-B、电阻R10和三极管Q1组成，主要将输出电压取样与基准电压做比较，当输出电流大于1mA时，输出电压升高，取样电压升高，比较器输出高位，驱动三极管Q1导通，将运算放大器U1-A输出置于低位，关断输出。
本实用新型针对传统方法的几个缺点，进行了全新设计和完善。从而有效的避免电路结构复杂，稳定性低等缺点。有效提高了转换精度及可靠性。
本实用新型电路形式简单，所用器件数量对比传统的电路大大减少，只需按照原理图进行装配即可满足使用要求。同时该电路具有较高的抗扰动能力。
在图1所示电路中，电阻R6主要实现电流信号-电压信号的转换。选用高精度、温漂系数小的1/2W的精密电阻器100Ω。电阻R1为电压源限流电阻，选用1KΩ的1/2W金属膜电阻。R2、R3为过流保护基准电压分压电阻，R2选用51KΩ的1/2W金属膜电阻、R3选用5.1KΩ的1/2W金属膜电阻。R4、R5为PID电路的基准电压分压电阻，R4选用10KΩ的1/2W金属膜电阻、R5选用5.1KΩ的1/2W金属膜电阻。电阻R7为限流电阻，选用1KΩ的1/2W金属膜电阻，电阻R8为PID电路的微分电阻，选用2KΩ的1/2W金属膜电阻，要求阻值精度高，温漂小。电阻R9、R10为限流电阻，选用2KΩ的1/2W金属膜电阻。电阻R11、R12为电压取样分压电阻，R12选用5.1KΩ的1/2W金属膜电阻。R11需要调试时确定阻值，选用高精度的1/2W金属膜电阻。ZD1基准电压源，选用的型号为LM236-2.5V。电容C1为PID计算的积分电容，选用无极性的0.001uF陶瓷电容。电容C2、C3为供电退耦电容，选用1uF的薄膜电容。三极管Q1主要实现开关功能，选用PNP管，型号为MSP2222N。集成运放UI-A、UI-B主要作为PID计算和比较器使用，所以选用抗干扰能力强，转换精度高的双运放，型号为LM158-J。
本实用新型主要用于电流基准源、标准信号输入源等电路中。经过适当调整也可以应用于其它电子系统及家电，工业控制等电路中。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于运算放大器的自带过流保护的1mA电流源模块，包括基准电压部分，其特征在于，所述电流源模块还包括运算放大器PID输出部分、输出取样部分、过流保护部分，所述基准电压部分用于输出稳定的2.5V电压源，为过流保护部分提供基准电压源，为运算放大器PID输出部分提供基准电压源，所述运算放大器PID输出部分用于将输出取样部分获得的取样电压值与基准电压值比较后，通过运算放大器输出稳定的1mA电流源，输出所述取样部分用于在输出负线上进行电流取样，在输出端对输出电压进行电阻分压取样，所述过流保护部分用于当输出电流大于1mA时，关断输出。
2.如权利要求1所述的基于运算放大器的自带过流保护的1mA电流源模块，其特征在于，所述基准电压部分包括2.5V电压源、两个过流保护分压电阻及两个PID计算分压电阻。
3.如权利要求1所述的基于运算放大器的自带过流保护的1mA电流源模块，其特征在于，所述运算放大器PID输出部分包括第一集成运算放大器、PID部分电阻、PID部分电容、输出正线限流电阻、输出负线限流电阻，第一集成运算放大器的正极输入端连接在两个PID计算分压电阻之间，PID部分电阻与PID部分电容串联后与第一集成运算放大器并联，输出正线限流电阻、输出负线限流电阻分别连接在输出正线及输出负线上。
4.如权利要求1所述的基于运算放大器的自带过流保护的1mA电流源模块，其特征在于，所述输出取样部分包括电流取样电阻及两个分压取样电阻，电流取样电阻连接在输出负线上，两个分压取样电阻连接在输出端。
5.如权利要求1所述的基于运算放大器的自带过流保护的1mA电流源模块，其特征在于，所述过流保护部分包括第二集成运算放大器、过流保护电阻、三极管，第二集成运算放大器的一个输入端连接在两个过流保护分压电阻之间，第二集成运算放大器的另一个输入端连接在两个分压取样电阻之间，第二集成运算放大器的输出端连接过流保护电阻的一端，过流保护电阻的另一端连接三极管的基极，三极管的集电极连接第一集成运算放大器的输出端。
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| CN114123115A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-03-01 | 苏州浪潮智能科技有限公司 | 一种电子保险丝保护装置、板卡及服务器 |
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| CN114123115B (zh) * | 2021-10-22 | 2023-08-08 | 苏州浪潮智能科技有限公司 | 一种电子保险丝保护装置、板卡及服务器 |
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