CN208538011U - 一种高精度脉冲恒流源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开并提供了一种高精度脉冲恒流源，它包括数模转换器、基准电压源、比较器、大功率MOS管、采样电阻、PWM、MOS开关、脉冲恒流源输出，基准电压源选用SC1592IMTR，比较器选用LT1800CS5、LT1800，大功率MOS管选用SPD28N03场效应晶体管，采样电阻选用0.1R的四线电阻；PWM采用PWM波控制MOSFET开关的方式来造成高低电平转换，从而形成方波脉冲，调控PWM的波的频率与占空比，可以实现调节输出脉冲时间频率的目的。所以本实用新型具有除了高精度可调以外，使用的元器件也很普遍，易于搭建与调试；以结构简单，工作稳定，操作方便，高效率作为特点，从而广泛应用于电子测试/测量设备、信号分析仪器/设备中。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子设备测试行业、教学实验平台,尤其涉及脉冲恒流源领域。
背景技术
脉冲恒流源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电流的一种电源。该电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成，其应用与实现日益成熟。而集成化技术使电子设备向小型化、智能化方向发展，故新型电子设备要求开关电源有更小的体积和更低的噪声干扰，以便实现集成一体化，而该设计也可以满足发展需求。现在市场中使用的恒流源设计使用以下类似方案：（1）直接使用恒流二极管，但使用恒流二极管作为恒流源在实际上的应用比较少，除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外，电流规格比较少，价格比较贵也是重要原因。（2）使用三极管构成恒流源，两只同型三极管，利用三极管相对稳定的BE电压作为基准，电流数值为I=Ube/R，这种恒流源的有点是简单易行，而电流的数值可以自由控制，也没有使用特殊的元件，有利于降低成本。缺点是不同型号的三极管，其BE电压不是一个固定值，即使是相同型号也有一定的个体差异，同时在不同的工作电流下，这个电压也会有一定的波动。因此不适合精密的恒流源需求。
针对以上两种方案的恒流源问题，本设计使用场效应管来避免三极管带来的BE电流导致误差同时使用一个运放作为反馈，保证电路能够精确输出电流。同时本设计运用比较器控制场效应管，DAC进行设置，实现可调控电路恒流源的目的，同时，除了高精度可调以外，本设计使用的元器件也很普遍，易于搭建与调试。本设计以高精度，结构简单，工作稳定，操作方便，高效率作为特点，从而广泛应用于电子测试/测量设备、信号分析仪器/设备中。
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,提供一种高精度脉冲恒流源。
本实用新型所采用的技术方案是：一种高精度脉冲恒流源，它包括数模转换器、基准电压源、比较器、大功率MOS管、采样电阻、PWM、MOS开关及脉冲恒流源输出，所述数模转换器的输入端连接电源，所述数模转换器的输出端连接所述比较器，所述比较器分别连接所述大功率MOS管、采样电阻，所述大功率MOS管分别连接所述基准电压源、采样电阻，所述MOS开关分别连接所述PWM、采样电阻和脉冲恒流源输出。
所述基准电压源选用具有75μA 静态电流的 36V、3.5A和2.4MHz 降压型开关稳压器LT3680EMSE#PBF，满足大电流，低压差，低纹波，快速动态响应的多重要求。
所述比较器选用LT1800CS5、LT1800低功率、高速度的轨到轨输入和输出的运算放大器。
所述大功率MOS管选用SPD28N03场效应晶体管，其额定电压30V，额定电流28A。
所述采样电阻选用0.1R的四线电阻。
所述PWM 采用PWM波控制MOSFET开关的方式来造成高低电平转换，从而形成方波脉冲，调控PWM的波的频率与占空比。
本实用新型的有益效果是：由于本实用新型它包括数模转换器、基准电压源、比较器、大功率MOS管、采样电阻、PWM、MOS开关、脉冲恒流源输出，所述数模转换器的输入端连接电源，所述数模转换器的输出端连接所述比较器，所述比较器分别连接所述大功率MOS管、采样电阻，所述大功率MOS管分别连接所述基准电压源、采样电阻，所述MOS开关分别连接所述PWM、采样电阻和脉冲恒流源输出。所述基准电压源选用SC1592IMTR，比较器选用LT1800CS5、LT1800，大功率MOS管选用SPD28N03场效应晶体管，采样电阻选用0.1R的四线电阻，具有高精度：即阻值精密度在±1%以内,低温飘,低电感,极好的长期稳定性；PWM 采用PWM波控制MOSFET开关的方式来造成高低电平转换，从而形成方波脉冲，调控PWM的波的频率与占空比，可以实现调节输出脉冲时间频率的目的。所以本实用新型具有除了高精度可调以外，使用的元器件也很普遍，易于搭建与调试；以结构简单，工作稳定，操作方便，高效率作为特点，从而广泛应用于电子测试/测量设备、信号分析仪器/设备中。
附图说明
图1是本实用新型电路原理结构方框示意图；
图2是本实用新型基准电压源电路原理示意图；
图3是本实用新型比较器电路原理示意图；
图4是本实用新型大功率MOS管电路原理示意图；
图5是本实用新型采样电阻电路原理示意图；
图6是本实用新型PWM电路原理示意图；
图7是是本实用新型实施电路原理示意图。
具体实施方式
如图1至图7所示，本实用新型它包括数模转换器、基准电压源、比较器、大功率MOS管、采样电阻、PWM、MOS开关及脉冲恒流源输出，所述数模转换器的输入端连接电源，所述数模转换器的输出端连接所述比较器，所述比较器分别连接所述大功率MOS管、采样电阻，所述大功率MOS管分别连接所述基准电压源、采样电阻，所述MOS开关分别连接所述PWM、采样电阻和脉冲恒流源输出。
所述基准电压源选用具有75μA 静态电流的 36V、3.5A、2.4MHz 降压型开关稳压器LT3680EMSE#PBF，同时配合LDO设计，经过3A的高性能低压差线性稳压器SC1592IMTR，满足大电流，低压差，低纹波，快速动态响应的多重要求。
所述比较器选用LT1800CS5、LT1800低功率、高速度的轨到轨输入和输出的运算放大器，具有优良的直流特性，同时在LT1800的输入范围内，输入输出电压在 20mV内摆动，在低的供给应用中实现最大化信号的动态范围。
所述大功率MOS管选用SPD28N03场效应晶体管，其额定电压30V，额定电流28A属大功率的场效应晶体管，具有以下几个方面的优点：一、具有较高的开关速度；二、具有较宽的安全工作区而不会产生热点，并且具有正的电阻温度系数，因此适合进行并联使用；三、具有较高的可靠性；四、具有较强的过载能力，短时过载能力通常是额定值的4倍；五、具有较高的开启电压，提高了抗干扰能力；六、具有很高的输入阻抗，因此其驱动功率很小，对驱动电路要求较低。
所述采样电阻选用0.1R的四线电阻，具有高精度即阻值精密度在±1%以内,低温飘,低电感,极好的长期稳定性等特点。
所述PWM 采用PWM波控制MOSFET开关的方式来造成高低电平转换，从而形成方波脉冲，调控PWM的波的频率与占空比，可以实现调节输出脉冲时间频率的目的。
本实施例中，电路设计主要由基准电压源，比较放大器，大功率 MOS管以及采样电阻等部分构成，具体工作过程：通过采样电阻把输出电流转变成电压，反馈给比较器的输入端，再与输入的DAC电压比较，利用场效应管Ugs与Id关系的特点，以及负反馈电压来控制电流的变化，保持输出电流恒定。由于系统对输出电流大小和精度的要求比较高，所以选好压控恒流源电路显得特别重要。本设计选用的电路如图7所示：由低空耗，高速率的运算放大器U15,U16、及大功率场效应管Q5，采样电阻R73构成硬件设计。电路中调整管采用大功率场效应管SPD28N03，采用场效应管，更易于实现电压线性控制电流，不仅能满足输出大电流的要求，也能较好地实现电压近似线性地控制电流。恒流能够产生是因为当场效应管工作于饱和区时，漏电流Id近似为电压Ugs控制的电流。即当Ud为常数时，满足：Id=f（Ugs），只要Ugs不变，Id就不变。在此电路中，R73为取样电阻，采用康铜丝绕制（阻值随温度的变化较小），阻值为0.1欧。运放采用LT1800CS作为电压跟随器，取样电阻两端电压Ur=放大器Uin-=Uin+，而场效应管Id=Is（栅极电流相对很小，可忽略不计）所以流过采样电阻电流Io=Is=Uin+/R73= UI/R73。正因为Io=Uin+/R73，电路DAC输入电压V01控制电流Io，即Io不随RL的变化而变化，从而实现压控恒流，最后再通过PWM输出控制MOS关断，实现脉宽频率等参数可控的脉冲恒流源输出。
Claims (6)
1.一种高精度脉冲恒流源，其特征在于：它包括数模转换器、基准电压源、比较器、大功率MOS管、采样电阻、PWM、MOS开关及脉冲恒流源输出，所述数模转换器的输入端连接电源，所述数模转换器的输出端连接所述比较器，所述比较器分别连接所述大功率MOS管、采样电阻，所述大功率MOS管分别连接所述基准电压源、采样电阻，所述MOS开关分别连接所述PWM、采样电阻和脉冲恒流源输出。
2.根据权利要求1所述的一种高精度脉冲恒流源，其特征在于：所述基准电压源选用具有75μA 静态电流的 36V、3.5A和2.4MHz 降压型开关稳压器LT3680EMSE#PBF。
3.根据权利要求1所述的一种高精度脉冲恒流源，其特征在于：所述比较器选用LT1800CS5、LT1800低功率、高速度的轨到轨输入和输出的运算放大器。
4.根据权利要求1所述的一种高精度脉冲恒流源，其特征在于：所述大功率MOS管选用SPD28N03场效应晶体管，其额定电压30V，额定电流28A。
5.根据权利要求1所述的一种高精度脉冲恒流源，其特征在于：所述采样电阻选用0.1R的四线电阻。
6.根据权利要求1所述的一种高精度脉冲恒流源，其特征在于：所述PWM 采用PWM波控制MOSFET开关的方式来造成高低电平转换，从而形成方波脉冲，调控PWM的波的频率与占空比。
Priority Applications (1)
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| CN201821219925.5U CN208538011U (zh) | 2018-07-31 | 2018-07-31 | 一种高精度脉冲恒流源 |
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| CN201821219925.5U CN208538011U (zh) | 2018-07-31 | 2018-07-31 | 一种高精度脉冲恒流源 |
Publications (1)
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Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112000167A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-11-27 | 合肥科威尔电源系统股份有限公司 | 一种多路并联的超高速低压大电流脉冲式恒流源 |
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2018
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| CN112000167A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-11-27 | 合肥科威尔电源系统股份有限公司 | 一种多路并联的超高速低压大电流脉冲式恒流源 |
| CN112000167B (zh) * | 2020-09-23 | 2021-11-12 | 合肥科威尔电源系统股份有限公司 | 一种多路并联的超高速低压大电流脉冲式恒流源 |
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