CN215494756U - 一种模拟数字双闭环双向恒流源 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种模拟数字双闭环双向恒流源，其输出单元、功率模块、检测单元、预设单元、校准单元和控制单元；预设单元用以输出预设电压；输出单元由功率模块提供电源，以输出第一电流；检测单元连接输出单元，用于检测第一电流的大小以输出与第一电流相对应的第一电压；校准单元分别连接检测单元和预设单元，用于校准第一电压，使得第一电压等于预设电压；控制单元连接检测单元，用于根据与第一电压对应的第一电流和预设电流的差值调节预设电压的大小。检测单元能够对输出单元输出的第一电流的大小进行检测，控制单元能够计算第一电流与预设电流之间的差值，并根据该差值调整预设电压，使得输出单元能够输出幅值满足实际需求的第一电流。

Description

一种模拟数字双闭环双向恒流源

技术领域

本申请涉及电源技术领域，尤其是涉及一种模拟数字双闭环双向恒流源。

背景技术

恒流源是一种稳流电源，具有响应速度快、恒流精度高、适合各种性质负载的特点。

相关技术中，通常采用反馈电路对电压进行调节，使得实际电流的大小尽可能接近预设电流的幅值。具体的，一般设置有用于检测电流的检测件，并通过检测结果与预设电流的差值对实际电流进行调节。

对于一些使用场景中，虽然恒流源经过调节后达到预设电流，但是实际上恒流源此时的电流不能满足实际需求。

实用新型内容

为了使设计的恒流源输出的电流能够满足需求，本申请提供了一种模拟数字双闭环双向恒流源。

本申请提供的一种模拟数字双闭环双向恒流源采用如下的技术方案：

一种模拟数字双闭环双向恒流源，包括输出单元、功率模块、检测单元、预设单元、校准单元和控制单元；

所述预设单元用以输出预设电压，所述预设电压为与用户在所述控制单元中预设定的预设电流相对应的电压；

所述输出单元由所述功率模块提供电源，以输出第一电流；

所述检测单元连接所述输出单元，用于检测所述第一电流的大小以输出与所述第一电流相对应的第一电压；

所述校准单元分别连接所述检测单元和所述预设单元，用于校准所述第一电压，使得第一电压等于预设电压；

所述控制单元连接所述检测单元，用于根据与所述第一电压对应的第一电流和所述预设电流的差值调节所述预设电压的大小。

通过采用上述技术方案，检测单元能够对输出单元输出的第一电流的大小进行检测，控制单元能够计算第一电流与预设电流之间的差值，并根据该差值调整预设电压，使得输出单元能够输出幅值满足实际需求的第一电流。

可选的，所述检测单元包括电流传感器和采样电阻器，所述电流传感器连接所述输出单元，用于检测所述第一电流的大小；所述采样电阻器连接所述电流传感器，用于将所述第一电流转换为相应的第一电压并输出。

通过采用上述技术方案，将第一电流转换为相应的第一电压，使得校准单元能够以预设电压为基准对第一电压进行校准。

可选的，所述控制单元为PID微控制器，所述PID微控制器连接所述采样电阻器，用于根据与所述第一电压相对应的第一电流和所述预设电流的差值调节所述预设电压的大小。

可选的，所述预设单元通过数模转换器连接所述PID微控制器，所述PID微控制器通过所述模数转换器连接所述采样电阻器。

可选的，所述校准单元为用于误差积分的积分器。

可选的，所述输出单元与所述积分器之间以及所述模数转换器与所述采样电阻器之间分别设置有信号处理单元。

通过采用上述技术方案，信号处理单元能够对信号进行筛选、放大等。

可选的，所述输出单元为桥式输出电路。

通过采用上述技术方案，桥式输出电路具有输出功率较大的优势。

可选的，所述数模转换器与所述模数转换器还连接有基准电源。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

检测单元能够对输出单元输出的第一电流的大小进行检测，控制单元能够计算第一电流与预设电流之间的差值，并根据该差值调整预设电压，使得输出单元能够输出幅值满足实际需求的第一电流。

附图说明

图1是本申请实施例的模拟数字双闭环双向恒流源的系统示意图。

附图标记说明：1、桥式输出电路；2、检测单元；21、电流传感器；22、采样电阻器；3、预设单元；4、积分器；5、PID微控制器；6、功率模块；7、数模转换器；8、模数转换器；9、低通滤波器。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种模拟数字双闭环双向恒流源。参照图1，模拟数字双闭环双向恒流源包括输出单元、检测单元2、预设单元3、校准单元和控制单元。本申请中的恒流源的系统中由上述输出单元、检测单元2、预设单元3、校准单元和控制单元形成有模拟闭环和数字闭环双闭环，使得输出单元能够输出幅值满足实际需求的电流。

其中，输出单元连接有用于供电的功率模块6。在本申请实施例中，输出单元优选为桥式输出电路1，其输出端输出第一电流。值得说明的是，在桥式输出电路1中，由于其输出端导通方向不同 ，使得与桥式输出电路1输出端连接的负载可接入两个方向的电流即可形成双向电流。

检测单元2连接输出单元，用于检测第一电流的幅值大小，其包括电流传感器21和采样电阻器22。

其中，电流传感器21连接桥式输出电路1的输出端，用于检测桥式输出电路1输出的第一电流大小；采样电阻器22连接电流传感器21的输出端，用于对桥式输出电路1输出的第一电流进行采样，以将第一电流转换为相应的电压即第一电压。具体的，由采样电阻器22的两端输出的电压信号即为与第一电流相对应的第一电压。

预设单元3连接控制单元的输出端，以在用户向控制单元设定预设电流后受控输出与预设电流相对应的预设电压。

校准单元分别连接预设单元3和采样电阻器22的输出端，用于将采样电阻器22采集的第一电压的大小与预设电压的幅值进行比较并进行调节。

具体来说，当第一电压的数值大于预设电压的幅值时，校准单元能够根据第一电压的数值与预设电压的幅值的差值调低第一电压；反之，当第一电压的数值小于预设电压的幅值时，校准单元能够根据预设电压的幅值与第一电压的数值的差值调高第一电压，以使桥式输出电路1能够接收稳定的第一电压。优选的，校准单元为具有误差积分功能的积分器4。

由上述提及的预设单元3、输出单元、检测单元2和校准单元组成的闭环即为模拟闭环，使得输出单元能够稳定输出第一电流。

控制单元连接采样电阻器22的输出端，用于根据第一电压的大小与预设电压的差值调节预设电压的幅值。

可以理解的是，控制单元可以是PID微控制器5。由于PID微控制器5处理的是数字量信号，而采样电阻器22输出的是模拟量信号，故PID微控制器5需要通过模数转换器8与采样电阻器22连接。

具体的，PID微控制器5中存有用户通过用户界面预先设定的预设电流。PID微控制器5连接的与采样电阻器22输出端相连的模数转换器8能够将模拟量的第一电压转换为相应的数字量的电流，其电流大小与第一电流的大小相同，以便于PID微控制器5进行比较，即根据预设电流的幅值与由第一电压转换的电流的幅值的偏差量调节预设电压的幅值，使得调整后的预设电压接入输出桥式电路后输出的第一电流的幅值为预设电流的幅值，以满足实际需求。

同理，预设单元3输出的也是模拟量信号，其也需要通过数模转换器7与PID微控制器5进行连接。在最初调节预设单元3输出的预设电压的过程中，预设单元3连接的与PID微控制器5输出端相连的数模转换器7能够将数字量的预设电流转换为相应的模拟量的电压，即预设电压。

值得说明的是，为了便于数模转换器7和模数转换器8进行转换工作，数模转换器7和模数转换器8连接有基准电源。

由上述提及的预设单元3、输出单元、检测单元2、校准单元和控制单元组成的闭环即为数字闭环，使得输出单元能够稳定的输出与预设电流大小相同的第一电流，即输出符合实际需求的第一电流。

为了使桥式输出电路1输出的第一电流更加精准，在整个恒流源的系统中，还设置有信号处理单元，以对信号进行滤波和放大等。

具体的，信号处理单元包括低通滤波器9和增益放大电路。其中，一个低通滤波器9设置于积分器4与桥式输出电路1连接的通路上，其输入端连接积分器4的输出端，其输出端与桥式输出电路1的输入端连接，以去除电压信号中频率较高的杂波。

同样的，在模数转换器8与采样电阻器22连接的通路上设置有另一个低通滤波器9和增益放大电路，以放大经过滤波处理后的电压信号。其中，增益放大电路的增益倍数可根据实际情况进行调节。

本申请实施例一种模拟数字双闭环双向恒流源的实施原理为：通过设置电流传感器21和采样电阻器22对桥式输出电路1输出的第一电流的大小进行检测，并将检测到的第一电流以第一电压的形式与根据用户预先设定的预设电流转换而得到的预设电压进行比较和校准，使得桥式输出电路1输出稳定的第一电流。同时，将第一电压以电流的形式与PID微控制器5设定的预设电流的大小进行比较，并根据两者的差值重新设置预设电压的大小，使得桥式输出电路1输出的第一电流的大小符合实际需求，进而提高恒流源输出电流的准确性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (8)

1.一种模拟数字双闭环双向恒流源，其特征在于：包括输出单元、功率模块（6）、检测单元（2）、预设单元（3）、校准单元和控制单元；

所述预设单元（3）用以输出预设电压，所述预设电压为与用户在所述控制单元中预设定的预设电流相对应的电压；

所述输出单元由所述功率模块（6）提供电源，以输出第一电流；

所述检测单元（2）连接所述输出单元，用于检测所述第一电流的大小以输出与所述第一电流相对应的第一电压；

所述校准单元分别连接所述检测单元（2）和所述预设单元（3），用于校准所述第一电压，使得第一电压等于预设电压；

所述控制单元连接所述检测单元（2），用于根据与所述第一电压对应的第一电流和所述预设电流的差值调节所述预设电压的大小。

2.根据权利要求1所述的模拟数字双闭环双向恒流源，其特征在于：所述检测单元（2）包括电流传感器（21）和采样电阻器（22），所述电流传感器（21）连接所述输出单元，用于检测所述第一电流的大小；所述采样电阻器（22）连接所述电流传感器（21），用于将所述第一电流转换为相应的第一电压并输出。

3.根据权利要求2所述的模拟数字双闭环双向恒流源，其特征在于：所述控制单元为PID微控制器（5），所述PID微控制器（5）连接所述采样电阻器（22），用于根据与所述第一电压相对应的第一电流和所述预设电流的差值调节所述预设电压的大小。

4.根据权利要求3所述的模拟数字双闭环双向恒流源，其特征在于：所述预设单元（3）通过数模转换器（7）连接所述PID微控制器（5），所述PID微控制器（5）通过所述模数转换器（8）连接所述采样电阻器（22）。

5.根据权利要求4所述的模拟数字双闭环双向恒流源，其特征在于：所述校准单元为用于误差积分的积分器（4）。

6.根据权利要求5所述的模拟数字双闭环双向恒流源，其特征在于：所述输出单元与所述积分器（4）之间以及所述模数转换器（8）与所述采样电阻器（22）之间分别设置有信号处理单元。

7.根据权利要求6所述的模拟数字双闭环双向恒流源，其特征在于：所述输出单元为桥式输出电路（1）。

8.根据权利要求4所述的模拟数字双闭环双向恒流源，其特征在于：所述数模转换器（7）与所述模数转换器（8）还连接有基准电源。

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