CN212623801U - 一种恒流电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种恒流电路，包括主控模块、恒流采样电阻切换模块、运放电流调节模块、第一MOS管及负载，主控模块分别与恒流采样电阻切换模块和运放电流调节模块连接，恒流采样电阻切换模块分别与主控模块、运放电流调节模块及第一MOS管的源极连接，运放电流调节模块分别与主控模块、恒流采样电阻切换模块及第一MOS管的栅极连接，主控模块，用于采集输入电压和失调电压，并发送相应参数给恒流采样电阻切换模块；恒流采样电阻切换模块，接收主控模块的相应参数，自动选择合适的采样电阻调整失调电压。本实用新型能够通过恒流采样电阻切换模块，自动选择合适的采样电阻，改善普通运放的失调电压较大的问题，提高恒流电路的恒流精度。

Description

一种恒流电路

技术领域

本实用新型属于电路设计的技术领域，具体涉及一种恒流电路。

背景技术

恒流电路是由输入级和输出级构成，输入级提供参考电流，输出级输出需要的恒定电流。恒流电路中往往采用运算放大器模块，因而存在失调电压。失调电压指在差分放大器或差分输入的运算放大器中，为了在输出端获得恒定的零电压输出，而需在两个输入端所加的直流电压之差，此参数表征差分放大器的本级匹配程度。这种恒流电路中存在以下缺陷：普通运放的失调电压很大，而低失调电压的运放价格昂贵，且失调电压的存在，导致有由运放负反馈搭建的恒流电路的恒流精度不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种恒流电路，能够通过恒流采样电阻切换模块，自动选择合适的采样电阻，改善普通运放的失调电压较大的问题，提高恒流电路的恒流精度。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种恒流电路，包括主控模块、恒流采样电阻切换模块、运放电流调节模块、第一MOS管及负载，所述主控模块分别与所述恒流采样电阻切换模块和所述运放电流调节模块连接，所述恒流采样电阻切换模块分别与所述主控模块、所述运放电流调节模块及所述第一MOS管的源极连接，所述运放电流调节模块分别与所述主控模块、所述恒流采样电阻切换模块及所述第一MOS管的栅极连接，所述主控模块，用于采集输入电压和失调电压，并发送相应参数给所述恒流采样电阻切换模块；所述恒流采样电阻切换模块，接收所述主控模块的相应参数，自动选择合适的采样电阻调整失调电压。

作为本实用新型所述的一种恒流电路的一种改进，所述恒流采样电阻切换模块包括电阻和第二MOS管，所述电阻的一端连接所述第二MOS管的漏极，所述电阻的另一端连接所述第一MOS管的源极连接，所述第二MOS管的栅极连接所述主控模块，所述第二MOS管的源极接地。

作为本实用新型所述的一种恒流电路的一种改进，所述主控模块包括微控制器和晶振，所述主控模块设置有OSC输入引脚、OSC输出引脚及若干个信号传输引脚，所述晶振的两端分别连接所述OSC输入引脚和所述OSC输出引脚，所述主控模块通过若干个所述信号传输引脚分别连接所述运放电流调节模块和所述恒流采样电阻切换模块。

作为本实用新型所述的一种恒流电路的一种改进，所述运放电流调节模块包括DAC芯片及与所述DAC芯片连接的运放器，所述DAC芯片连接所述主控模块，所述运放器分别连接所述恒流采样电阻切换模块和所述第一MOS管的栅极。

作为本实用新型所述的一种恒流电路的一种改进，所述负载的负极与所述第一MOS管的漏极连接，所述负载的正极连接有电源的正极。

作为本实用新型所述的一种恒流电路的一种改进，所述负载为光源。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型包括主控模块、恒流采样电阻切换模块、运放电流调节模块、第一MOS管及负载，所述主控模块分别与所述恒流采样电阻切换模块和运放电流调节模块连接，所述恒流采样电阻切换模块分别与所述主控模块、所述运放电流调节模块及第一MOS管的源极连接，所述运放电流调节模块分别与所述主控模块、所述恒流采样电阻切换模块及所述第一MOS管的栅极连接，所述主控模块，用于采集输入电压和失调电压，并发送相应参数给所述恒流采样电阻切换模块；所述恒流采样电阻切换模块，接收所述主控模块的相应参数，自动选择合适的采样电阻调整失调电压。由于普通运放的失调电压很大，而低失调电压的运放价格昂贵，且失调电压的存在，导致有由运放负反馈搭建的恒流电路的恒流精度不高，因此，为了控制失调电压，采用主控模块，根据输出电流的大小和运放电流调节模块内运放器的失调电压的大小，通过欧姆定律，主控模块自动计算得出最小恒流需要的电阻，然后主控模块通过向运放电流调节模块发送电流值相应的电压参数，并发送信号控制恒流采样电阻切换模块，通过恒流采样电阻切换模块选择合适的采样电阻，实现对失调电压的控制，有助于提高电路的恒流精度，其中，第一MOS管和运放电流调节模块形成负反馈恒流电路，当输出电压确定时，恒流电阻的选择依据是使运放电流调节模块内运放器的正相输入电压达到最大值，且不超过运放电流调节模块内DAC芯片的最大输出电压。本实用新型能够通过恒流采样电阻切换模块，自动选择合适的采样电阻，改善普通运放的失调电压较大的问题，提高恒流电路的恒流精度。

附图说明

图1为本实用新型的连接示意图。

图2为本实用新型的电路图。

其中：1-主控模块；2-恒流采样电阻切换模块；11-微控制器；12-晶振；21-电阻；22-第二MOS管；3-运放电流调节模块；31-DAC芯片；32-运放器；4-第一MOS管；5-负载；6-电源。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图1～2对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

实施例方式1

一种恒流电路，包括主控模块1、恒流采样电阻切换模块2、运放电流调节模块3、第一MOS管4及负载5，主控模块1分别与恒流采样电阻切换模块2和运放电流调节模块3连接，恒流采样电阻切换模块2分别与主控模块1、运放电流调节模块3及第一MOS管4的源极连接，运放电流调节模块3分别与主控模块1、恒流采样电阻切换模块2及第一MOS管4的栅极连接，主控模块1，用于采集输入电压和失调电压，并发送相应参数给恒流采样电阻切换模块2；恒流采样电阻切换模块2，接收主控模块1的相应参数，自动选择合适的采样电阻调整失调电压。由于普通运放的失调电压很大，而低失调电压的运放价格昂贵，且失调电压的存在，导致有由运放负反馈搭建的恒流电路的恒流精度不高，因此，为了控制失调电压，采用主控模块1，根据输出电流的大小和运放电流调节模块3内运放器32的失调电压的大小，通过欧姆定律，主控模块1自动计算得出最小恒流需要的电阻，然后主控模块1通过向运放电流调节模块3发送电流值相应的电压参数，并发送信号控制恒流采样电阻切换模块2，通过恒流采样电阻切换模块2选择合适的采样电阻，实现对失调电压的控制，有助于提高电路的恒流精度，其中，第一MOS管4和运放电流调节模块3形成负反馈恒流电路，当输出电压确定时，恒流电阻的选择依据是使运放电流调节模块3内运放器32的正相输入电压达到最大值，且不超过运放电流调节模块3内DAC芯片31的最大输出电压。

此外，最小恒流需要的电阻计算公式为R＝V1/I，其中，V1为运放的失调电压，R为恒流电阻值。

优选的，恒流采样电阻切换模块2包括电阻21和第二MOS管22，电阻21的一端连接第二MOS管22的漏极，电阻21的另一端连接第一MOS管4的源极连接，第二MOS管22的栅极连接主控模块1，第二MOS管22的源极接地。增加电阻21，便于恒流采样电阻切换模块2根据主控模块1的信号，选择合适的采样电阻，第二MOS管22起到电子开关的作用，当第二MOS管22截止时，将电阻21接入到电路中，于本实施方式中，主控模块1通过控制连接多个恒流采样电阻切换模块2，实现控制接入到电路中的电阻21数量，起到选择合适的采样电阻的作用；恒流采样电阻切换模块2的数量可根据失调电压的大小进行调整。

优选的，主控模块1包括微控制器11和晶振12，主控模块1设置有OSC输入引脚、OSC输出引脚及若干个信号传输引脚，晶振12的两端分别连接OSC输入引脚和OSC输出引脚，主控模块1通过若干个信号传输引脚分别连接运放电流调节模块3和恒流采样电阻切换模块2。晶振12配合OSC输入引脚和OSC输出引脚，能够产生高度稳定的信号，避免频率发生漂移，晶振12利用电能和机械能相互转化的晶体，在共振的状态下工作可以提供稳定、精确的单频振荡，利用该特性，晶振12可以提供较稳定的脉冲，可应用于微控制器11的时钟电路里，有助于提高电路的恒流精度；增加若干个信号传输引脚，起到分别连接运放电流调节模块3和恒流采样电阻切换模块2的作用，避免运放电流调节模块3和恒流采样电阻切换模块2互相干扰，其中，微控制器11的型号为STM32F103RCT6，为市面上能够直接购买得到的型号。

优选的，运放电流调节模块3包括DAC芯片31及与DAC芯片31连接的运放器32，DAC芯片31连接主控模块1，运放器32分别连接恒流采样电阻切换模块2和第一MOS管4的栅极。由于DAC芯片31的基准电压是固定的，所以DAC芯片31的每一级输出电压是固定的，且DAC芯片31输出电压与运放器32的正相输入V+相连，由运放负反馈的虚短特性可知，运放器32的正相输入电压V+与负相输入电压V-一样，所以运放器32的负反馈恒流电路的输出电流I＝V+/R，即V+＝I*R，由于运放器32的正相输入V+越大，输出电流受到的温度影响最小，当输出电流I确定时，恒流电阻R的选择依据是使运放器32的正相输入V+达到最大值，且不能超过括DAC芯片31的最大输出电压。

优选的，负载5的负极与第一MOS管4的漏极连接，负载5的正极连接有电源6的正极，负载5为光源。

本实用新型的工作原理是：

由于普通运放的失调电压很大，而低失调电压的运放价格昂贵，且失调电压的存在，导致有由运放负反馈搭建的恒流电路的恒流精度不高，因此，为了控制失调电压，采用主控模块1，根据输出电流的大小和运放电流调节模块3内运放器32的失调电压的大小，通过欧姆定律，主控模块1自动计算得出最小恒流需要的电阻，然后主控模块1通过向运放电流调节模块3发送电流值相应的电压参数，并发送信号控制恒流采样电阻切换模块2，通过恒流采样电阻切换模块2选择合适的采样电阻，实现对失调电压的控制，有助于提高电路的恒流精度，其中，第一MOS管4和运放电流调节模块3形成负反馈恒流电路，当输出电压确定时，恒流电阻的选择依据是使运放电流调节模块3内运放器32的正相输入电压达到最大值，且不超过运放电流调节模块3内DAC芯片31的最大输出电压。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (6)

1.一种恒流电路，其特征在于：包括主控模块(1)、恒流采样电阻切换模块(2)、运放电流调节模块(3)、第一MOS管(4)及负载(5)，所述主控模块(1)分别与所述恒流采样电阻切换模块(2)和所述运放电流调节模块(3)连接，所述恒流采样电阻切换模块(2)分别与所述主控模块(1)、所述运放电流调节模块(3)及所述第一MOS管(4)的源极连接，所述运放电流调节模块(3)分别与所述主控模块(1)、所述恒流采样电阻切换模块(2)及所述第一MOS管(4)的栅极连接；

所述主控模块(1)，用于采集输入电压和失调电压，并发送相应参数给所述恒流采样电阻切换模块(2)；

所述恒流采样电阻切换模块(2)，接收所述主控模块(1)的相应参数，自动选择合适的采样电阻调整失调电压。

2.如权利要求1所述的一种恒流电路，其特征在于：所述恒流采样电阻切换模块(2)包括电阻(21)和第二MOS管(22)，所述电阻(21)的一端连接所述第二MOS管(22)的漏极，所述电阻(21)的另一端连接所述第一MOS管(4)的源极连接，所述第二MOS管(22)的栅极连接所述主控模块(1)，所述第二MOS管(22)的源极接地。

3.如权利要求1所述的一种恒流电路，其特征在于：所述主控模块(1)包括微控制器(11)和晶振(12)，所述主控模块(1)设置有OSC输入引脚、OSC输出引脚及若干个信号传输引脚，所述晶振(12)的两端分别连接所述OSC输入引脚和所述OSC输出引脚，所述主控模块(1)通过若干个所述信号传输引脚分别连接所述运放电流调节模块(3)和所述恒流采样电阻切换模块(2)。

4.如权利要求1所述的一种恒流电路，其特征在于：所述运放电流调节模块(3)包括DAC芯片(31)及与所述DAC芯片(31)连接的运放器(32)，所述DAC芯片(31)连接所述主控模块(1)，所述运放器(32)分别连接所述恒流采样电阻切换模块(2)和所述第一MOS管(4)的栅极。

5.如权利要求1所述的一种恒流电路，其特征在于：所述负载(5)的负极与所述第一MOS管(4)的漏极连接，所述负载(5)的正极连接有电源(6)的正极。

6.如权利要求1所述的一种恒流电路，其特征在于：所述负载(5)为光源。

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