CN207976786U - 可控电压恒流源模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型旨在提供一种成本低、电压可控且精度高的可控电压恒流源模块。它包括DAC模块（1）、输入端电压放大器（2）、推挽输出模块（3）、功率三极管（4）、精密单位增益差分放大器（5）、高精度采样电阻（6）以及电压跟随器（7），DAC模块（1）的其中一路与输入端电压放大器（2）连接，另一路与精密单位增益差分放大器（5）连接，输入端电压放大器（2）的输出侧与推挽输出模块（3）的输入端连接，高精度采样电阻（6）的输出端与电压跟随器（7）相连接，电压跟随器（7）与精密单位增益差分放大器（5）相连通，在高精度采样电阻（6）与电压跟随器（7）之间连接负载。本实用新型可应用于电源领域。

Description

可控电压恒流源模块

技术领域

本实用新型涉及电源领域，尤其涉及一种可控电压的恒流源模块。

背景技术

恒流源是指能够输出电流并保持恒定的电流源，这种能够向负载提供恒定电流的电源称为恒流源。恒流源在电子电路中运用是比较广泛的，最常见的应用领域在LED驱动。它可以分为直流恒流源和交流恒流源，恒流源还可以分为流入型恒流源和流出型恒流源，当然根据不同的方式，还可作其它区分。对于流出型直流恒流源模块，市面上最简单的是仅采用稳压二极管和三极管或者LDO稳压器来搭建，主要运用在对恒流源要求不高的地方。虽然其成本较低，但其存在无法精准输出所需要的恒流的缺点，无法达到精准控制。

恒流源电路主要由恒压源输入级和恒流源输出级组成。如图1示出了一种在测试行业运用比较广泛的恒流源电路。该恒流源电路主要采用了专用电压基准IC，为输入级提供恒定的电压，保证精密仪器运放两端的电压差，同时使用多个高精度采样电阻，确保计算的准确。输出级采用跟随器实时反馈电压，减小输出端对反馈电压的影响，从而取得更高精度的恒流源。但是存在以下几点缺点：

1.电压差恒定，在需要不同的电流源时，需要选择非常多的高精度电阻来取样，无法随时改变电流源，使用不方便。

2.采用过多的高精度电阻的同时，需要采用相同数量的继电器，导致成本增加，整个PCBA板面面积增加。

3.恒流源输出端最大输出电压趋向于电源电压+12V，对于部分IC、电路或者产品而言，是无法承受的，存在损坏后端电路的风险。

4.无法提供非常大的电流输出，电流输出能力由运放决定，远远达不到电源的输出能力。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、电压可控且精度高的可控电压恒流源模块。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括DAC模块、输入端电压放大器、推挽输出模块、功率三极管、精密单位增益差分放大器、高精度采样电阻以及电压跟随器，所述DAC模块为双通道DAC模块，所述DAC模块的其中一路与所述输入端电压放大器连接，另一路与所述精密单位增益差分放大器连接，所述输入端电压放大器的输出侧与所述推挽输出模块的输入端连接，所述推挽输出模块的输出端与所述功率三极管的集电极连接，所述功率三极管的基极与所述精密单位增益差分放大器相连接，所述功率三极管的发射极与所述高精度采样电阻相连接，所述高精度采样电阻的输出端与所述电压跟随器相连接，所述电压跟随器与所述精密单位增益差分放大器相连通，在所述高精度采样电阻与所述电压跟随器之间连接负载。

上述方案可见，通过双通道DAC模块可输出高分辨率且可控的电压差，同时可根据需要设定电流输出端的最大输出电压值，从而避免后端的负载因高压而损坏；采用推挽输出模块能有效地提高电流的输出能力，从而大大地提高了恒流源的输出能力；输入端电压放大器的设置则可使输入电压接近于电源电压；通过DAC模块和高精度采样电阻的设置，当需要输出不同电流的恒流源时，可通过改变DAC模块输出的电压即可调节到需要的恒流值，而无需进行继电器的切换动作，使得恒流源调节更加快速，也更加稳定；此外，本恒流源模块既可以作为一个单独的模块使用，也可以结合到其它电路上作为整体的一部分使用，其应用十分广泛；另外，本实用新型的成本低廉，使用的元器件也非常常见，整个模块也易于搭建和调试，工作相对地更加稳定。

进一步地，所述DAC模块连接有I2C通讯端口；所述DAC模块的芯片可为8位AD5337、10位AD5338或12位AD5339。由此可见，通过I2C通讯端口的设置，能够兼容不同款IC引脚功能和封装的要求，提高了其兼容性和可扩展性。

再进一步地，所述推挽输出模块由两个三极管组成，两个三极管的基极均与所述输入端电压放大器的输出端连接，两个三极管的发射极与所述功率三极管的集电极连接。

上述方案可见，在输入端设置推挽输出模块，能够有效地提高电流的输出能力，进而大大地提升了恒流源的输出能力，且其结构简单，易于实现，成本低廉。

附图说明

图1是背景技术中述及的恒流源电路原理图；

图2是本实用新型电路的原理框图；

图3是本实用新型的主电路原理图；

图4是所述DAC模块的原理图；

图5是所述I2C通讯端口的简易原理图。

具体实施方式

对于恒流源，无论采用哪种方式来搭建，都是电压对电流进行反馈，动态的调节前端输入的供电电压，从而使得流过采样电阻的电流趋向于恒定。恒流源的电流值也不是绝对不变的，而仅仅只是这种波动相对很小而已，在一定的工作范围内能够稳定的工作，而理想的恒流源具有以下几个特点：

1.改变所带负载，而为其提供的电流不变，而电压改变；

2.恒流源的内阻无限大。也就是自己设定的电流可以全部流出；

3.不因温度的变化而变化。

为此，本实用新型提供了如下具体实施方式。

如图2至图5所示，本实用新型包括DAC模块1、输入端电压放大器2、推挽输出模块3、功率三极管4、精密单位增益差分放大器5、高精度采样电阻6以及电压跟随器7。为了能够让本恒流源模块发挥到最佳状态，需要提供纹波相对较小的电源，确保运放和DAC正常工作。所述DAC模块1为双通道DAC模块，所述DAC模块1的其中一路与所述输入端电压放大器2连接，另一路与所述精密单位增益差分放大器5连接，所述输入端电压放大器2的输出侧与所述推挽输出模块3的输入端连接，所述推挽输出模块3的输出端与所述功率三极管4的集电极连接，所述功率三极管4的基极与所述精密单位增益差分放大器5相连接，所述功率三极管4的发射极与所述高精度采样电阻6相连接。在使用到较大的电流时，通过功率三极管4的电流同样很大，这个时候需要并联一个三极管，用于提高功率，防止其损坏。所述高精度采样电阻6的输出端与所述电压跟随器7相连接，所述电压跟随器7与所述精密单位增益差分放大器5相连通，在所述高精度采样电阻6与所述电压跟随器7之间连接负载。所述DAC模块1连接有I2C通讯端口。采用I2C通讯接口的双路输出的DAC模块，同时采用输入端电压放大器将输出电压提升，可以设置成接近电源电压。如有需要提高电压的输出，电路中所有的运放都可以采用±15V 或者±18V供电，保证恒流源输出端的电压点。也可以将普通运放全部设置为轨到轨的运放，这样恒流源输出端的电压点就更加趋向于电源电压。

所述DAC模块1的AD可为8位（AD5337）、10位（AD5338）或12位（AD5339），具体可以根据需要而设置。采用I2C通讯接口，而且三款IC引脚功能和封装都兼容，所以可以直接替代，非常方便选择。所述推挽输出模块3由两个三极管组成，两个三极管的基极均与所述输入端电压放大器2的输出端连接，两个三极管的发射极与所述功率三极管4的集电极连接。恒流源的输入级采用了推挽的方式，确保整个恒流源模块可以提供比较大的电流。

总而言之，本实用新型不仅能够提供高精度的恒定电流值，而且可以跟随使用人员的需求，而去随意更改电流值，随意更改恒流源输出的最大电压值，所以应用范围广泛。

根据上述说明书的揭示和指导，本实用新型可控电压恒流源所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改，比如改善为输入性恒流源，更改为小型电子负载等。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。

本实用新型可应用于电源领域。

Claims (4)

1.一种可控电压恒流源模块，其特征在于：该恒流源模块包括DAC模块（1）、输入端电压放大器（2）、推挽输出模块（3）、功率三极管（4）、精密单位增益差分放大器（5）、高精度采样电阻（6）以及电压跟随器（7），所述DAC模块（1）为双通道DAC模块，所述DAC模块（1）的其中一路与所述输入端电压放大器（2）连接，另一路与所述精密单位增益差分放大器（5）连接，所述输入端电压放大器（2）的输出侧与所述推挽输出模块（3）的输入端连接，所述推挽输出模块（3）的输出端与所述功率三极管（4）的集电极连接，所述功率三极管（4）的基极与所述精密单位增益差分放大器（5）相连接，所述功率三极管（4）的发射极与所述高精度采样电阻（6）相连接，所述高精度采样电阻（6）的输出端与所述电压跟随器（7）相连接，所述电压跟随器（7）与所述精密单位增益差分放大器（5）相连通，在所述高精度采样电阻（6）与所述电压跟随器（7）之间连接负载。

2.根据权利要求1所述的可控电压恒流源模块，其特征在于：所述DAC模块（1）连接有I2C通讯端口。

3.根据权利要求1所述的可控电压恒流源模块，其特征在于：所述DAC模块（1）的芯片可为8位AD5337、10位AD5338或12位AD5339。

4.根据权利要求1所述的可控电压恒流源模块，其特征在于：所述推挽输出模块（3）由两个三极管组成，两个三极管的基极均与所述输入端电压放大器（2）的输出端连接，两个三极管的发射极与所述功率三极管（4）的集电极连接。