CN216647203U - 一种恒流源以及传感器设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种恒流源以及传感器设备。该恒流源包括运算放大器、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第一电源以及第二电源，结构简单，成本低；且通过在运算放大器和第二三极管中间添加第一三极管，通过该第一三极管将运算放大器的输出电流进行放大后，再作为第二三极管的驱动信号，使得输出节点所可以输出的电流范围更大，使得该恒流源具有较宽的输出电流范围，提高了恒流源的通用性。

Description

一种恒流源以及传感器设备

技术领域

本申请涉及电源技术领域，具体涉及一种恒流源以及传感器设备。

背景技术

在测控领域，很多传感器设备需要采用恒流源供电，例如，激光传感器。现有的恒流源有的采用集成芯片和模块构成，其成本高且电路结构复杂；有的电路结构简单，但是，其输出电流范围较小，通用性低。

并且随着时间的推移，传感器设备的内阻会发生变化。在传感器设备的内阻发生变化后，若所采用恒流源的输出电流范围较小，无法满足内阻发生变化后的电流需求，将导致传感器设备无法正常工作。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种恒流源以及传感器设备，以改善上述现有恒流源无法兼顾成本和输出电流范围即通用性的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种恒流源，所述恒流源包括：

运算放大器、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第一电源以及第二电源；

所述运算放大器的输出端和所述第一三极管的基极连接，所述运算放大器的同相输入端和所述第一电源连接，所述运算放大器的反相输入端和所述第二三极管的发射极连接；

所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的集电极连接形成输出节点；

所述输出节点经负载和所述第二电源连接；

所述第二三极管的发射极经所述第一电阻接地。

在上述方案中，该恒流源包括运算放大器、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第一电源以及第二电源，结构简单，成本低；且通过在运算放大器和第二三极管中间添加第一三极管，通过该第一三极管将运算放大器的输出电流进行放大后，再作为第二三极管的驱动信号，使得输出节点所可以输出的电流范围更大，使得该恒流源具有较宽的输出电流范围，提高了恒流源的通用性。

可选的，所述恒流源还包括：第二电阻和第三电阻；所述运算放大器的输出端经所述第二电阻和所述第一三极管的基极连接；所述运算放大器的反相输入端经所述第三电阻和所述第二三极管的发射极连接。

在上述方案中，在上述运算放大器的输出端和上述第一三极管的基极之间添加第二电阻，在上述运算放大器的反相输入端和上述第二三极管的发射极之间添加第三电阻；通过第二电阻和第三电阻对该恒流源的电路进行限流保护，以提高该恒流源的稳定性。

可选的，所述恒流源还包括：第四电阻和第五电阻；所述运算放大器的同相输入端经所述第四电阻和所述第一电源连接，所述运算放大器的同相输入端经所述第五电阻接地；其中，所述第四电阻或第五电阻的阻值可调。

在上述方案中，通过第四电阻、第五电阻以及第一电源组成调压器，对输入上述运算放大器的同相输入端的电压大小进行调节，进而实现对该恒流源的输出节点所输出电流的调节。

可选的，所述恒流源还包括：滑动变阻器；所述运算放大器的同相输入端和所述滑动变阻器的中间接线柱连接；所述滑动变阻器两端的接线柱，一端和所述第一电源连接，另一端接地。

在上述方案中，通过滑动变阻器和第一电源组成调压器，对输入上述运算放大器的同相输入端的电压大小进行调节，进而实现对该恒流源的输出节点所输出电流的调节。

可选的，所述运算放大器选用低温漂高精度运算放大器。

在上述方案中，低温漂高精度运算放大器的失调电压小且其失调电压不随温度的变化而变化，采用低温漂高精度运算放大器可以提高该恒流源的输出电流精度。

可选的，所述第一三极管是集电极耗电功率小于1W的三极管，所述第二三极管是集电极耗电功率大于10W的三极管。

在上述方案中，第一三极管选用集电极耗电功率小于1W的三极管，降低功耗，第二三极管选用集电极耗电功率大于10W的三极管，以使该恒流源输出电流的范围更宽，进一步提高该恒流源的通用性。

可选的，所述第一三极管和所述第二三极管均为NPN型三极管。

可选的，所述第一电源的电压幅值小于等于所述第二电源的电压幅值。

第二方面，本申请实施例提供一种传感器设备，所述设备包括：第一传感器以及上述第一方面所述的恒流源；

所述恒流源和所述第一传感器连接，所述恒流源用于为所述第一传感器提供恒流的工作电源。

在上述方案中，通过上述第一方面所述的恒流源为上述第一传感器提供恒流的工作电源，在保证低成本的前提下，延长了该传感器设备的使用寿命。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的第一种恒流源的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的第二种恒流源的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的第三种恒流源的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种传感器设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

术语“第一”、“第二”等仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

针对现有技术中存在的不足，本申请实施例提供一种恒流源，用于在兼顾成本的前提下，提高该恒流源的通用性。请参照图1，图1为本申请实施例提供的第一种恒流源的结构示意图，所述恒流源包括：运算放大器U1、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电阻R1、第一电源Vcc1以及第二电源Vcc2；

运算放大器U1的输出端和第一三极管Q1的基极连接，运算放大器U1的同相输入端和第一电源Vcc1连接，运算放大器U1的反相输入端和第二三极管Q2的发射极连接；

第一三极管Q1的发射极和第二三极管Q2的基极连接，第一三极管Q1的集电极和第二三极管Q2的集电极连接形成输出节点；

所述输出节点经负载和第二电源Vcc2连接；

第二三极管Q2的发射极经第一电阻R1接地。

其中，恒流源指的是能够提供恒定电流的电源。运算放大器是内含多级放大电路的电子集成电路，其输入级是差分放大电路，具有高输入电阻和抑制零点漂移能力；中间级主要进行电压放大，具有高电压放大倍数，输出级与负载相连，具有带负载能力强，低输出电阻的特点。其中，运算放大器U1可以是低温漂高精度运算放大器；低温漂高精度运算放大器的失调电压小且其失调电压不随温度的变化而变化，采用低温漂高精度运算放大器可以提高该恒流源的输出电流精度。

其中，第一电源Vcc1为运算放大器U1同相输入端的输入电压，用于为该恒流源提供闭环控制；第二电源Vcc2用于提供恒流源的输出电流。该恒流源的输出节点所输出的电流大小取决于第一电源Vcc1的电压大小以及负载的阻值大小。第一三极管Q1和第二三极管Q2均为由两个PN结构成的三极管，也称晶体三极管，三极管具有放大电流的功能。

由上可知，本申请实施例提供的一种恒流源，该恒流源包括运算放大器、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第一电源以及第二电源，结构简单，成本低；且通过在运算放大器和第二三极管中间添加第一三极管，通过该第一三极管将运算放大器的输出电流进行放大后，再作为第二三极管的驱动信号，使得输出节点所可以输出的电流范围更大，使得该恒流源具有较宽的输出电流范围，提高了恒流源的通用性。

请参照图2，图2为本申请实施例提供的第二种恒流源的结构示意图。

在一些可选的实施例中，所述恒流源还包括：第二电阻R2和第三电阻R3；运算放大器U1的输出端经第二电阻R2和第一三极管Q1的基极连接；运算放大器U1的反相输入端经第三电阻R3和第二三极管Q2的发射极连接。

其中，在运算放大器U1的输出端和第一三极管Q1的基极之间添加第二电阻R2，在运算放大器U1的反相输入端和第二三极管Q2的发射极之间添加第三电阻R3；通过第二电阻R2和第三电阻R3对该恒流源的电路进行限流保护，以提高该恒流源的稳定性。

在一些可选的实施例中，所述恒流源还包括：第四电阻R4和第五电阻R5；运算放大器U1的同相输入端经第四电阻R4和第一电源Vcc1连接，运算放大器U1的同相输入端经第五电阻R5接地；其中，第四电阻R4或第五电阻R5的阻值可调。

其中，第四电阻R4或第五电阻R5的阻值可调。若第四电阻R4的阻值可调，第四电阻R4的阻值越大，则运算放大器U1同相输入端所输入的电压值越小；若第五电阻R5的阻值可调，第五电阻R5的阻值越大，则运算放大器U1同相输入端所输入的电压值越大。通过调节第四电阻R4或第五电阻R5的阻值，对输入运算放大器U1的同相输入端的电压大小进行调节，进而实现对该恒流源的输出节点所输出电流的调节。

其中，第四电阻R4和第五电阻R5可以用调压器代替。

请参照图3，图3为本申请实施例提供的第三种恒流源的结构示意图。

在一些可选的实施例中，所述恒流源还包括：滑动变阻器P1；运算放大器U1的同相输入端和滑动变阻器P1的中间接线柱连接；滑动变阻器P1两端的接线柱，一端和第一电源Vcc1连接，另一端接地。

其中，通过调节滑动变阻器P1接入运算放大器U1的同相输入端和第一电源Vcc1之间的阻值以及运算放大器U1的同相输入端和接地端之间的阻值的大小，对输入运算放大器U1的同相输入端的电压大小进行调节，进而实现对该恒流源的输出节点所输出电流的调节。

在一些可选的实施例中，运算放大器U1选用低温漂高精度运算放大器。

其中，运算放大器U1选用低温漂高精度运算放大器，具体可以是OP-07或OP-27或AD508等。低温漂高精度运算放大器的失调电压小且其失调电压不随温度的变化而变化，采用低温漂高精度运算放大器可以提高该恒流源的输出电流精度。

在一些可选的实施例中，第一三极管Q1是集电极耗电功率小于1W的三极管，第二三极管Q2是集电极耗电功率大于10W的三极管。

其中，第一三极管Q1是集电极耗电功率小于1W的三极管，即小功率三极管；第二三极管Q2是集电极耗电功率大于10W的三极管，即大功率三极管。大功率三极管的工作电流大，第二三极管Q2选用大功率三极管可以使得该恒流源输出电流的范围更宽，进一步提高该恒流源的通用性。

在一些可选的实施例中，第一三极管Q1和第二三极管Q2均为NPN型三极管。

其中，NPN型三极管是指由两块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成的三极管。

在一些可选的实施例中，第一电源Vcc1的电压幅值小于等于第二电源Vcc2的电压幅值。

其中，第一电源Vcc1为运算放大器U1同相输入端的输入电压，用于为该恒流源提供闭环控制；第二电源Vcc2用于提供恒流源的输出电流。第一电源和第二电源之间需满足，第一电源Vcc1的电压幅值小于等于第二电源Vcc2的电压幅值，且第一电源Vcc1的电压幅值小于等于运算放大器U1的供电电压幅值。

在一些可选的实施例中，所述恒流源还包括：第四电阻R4和第五电阻R5；运算放大器U1的同相输入端经第四电阻R4和第一电源Vcc1连接，运算放大器U1的同相输入端经第五电阻R5接地；其中，第四电阻R4或第五电阻R5的阻值可调；其中，运算放大器U1的同相输入端的输入电压幅值小于等于第二电源Vcc2的电压幅值。

其中，运算放大器U1同相输入端的输入电压，用于为该恒流源提供闭环控制；第二电源Vcc2用于提供恒流源的输出电流。运算放大器U1同相输入端的输入电压和第二电源之间需满足，运算放大器U1的同相输入端的输入电压幅值小于等于第二电源Vcc2的电压幅值，且运算放大器U1的同相输入端的输入电压幅值小于等于运算放大器U1的供电电压幅值。

请参照图4，图4为本申请实施例提供的一种传感器设备的结构示意图。该传感器设备，用于在兼顾成本的前提下，提高该传感器设备的使用寿命，包括：

第一传感器101以及上述第一方面所述的恒流源102；

恒流源102和第一传感器101连接，恒流源102用于为第一传感器101提供恒流的工作电源。

其中，第一传感器101可以是ICP传感器或者激光传感器等需要恒流源为其供电的传感器；也可以是其他需要供电的传感器，本申请对此不作具体限定。

上述所提供的一种传感器设备，包括第一传感器101和恒流源102。由于恒流源102包括运算放大器、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第一电源以及第二电源，结构简单，成本低；且通过在运算放大器和第二三极管中间添加第一三极管，通过该第一三极管将运算放大器的输出电流进行放大后，再作为第二三极管的驱动信号，使得输出节点所可以输出的电流范围更大，使得该恒流源具有较宽的输出电流范围，提高了恒流源的通用性。该传感器设备通过恒流源102为第一传感器101提供恒流电源，由于恒流源102结构简单、成本低且输出电流范围更宽，即使第一传感器101的内阻随着时间推移发生了变化，恒流源102依旧可以为内阻变化后的第一传感器101提供合适的横流电源。因此，采用上述第一方面所述的恒流源102，可以在兼顾该传感器设备成本的前提下，提高该传感器设备的使用寿命。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置以及系统，可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种恒流源，其特征在于，所述恒流源包括：运算放大器、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第一电源以及第二电源；

所述运算放大器的输出端和所述第一三极管的基极连接，所述运算放大器的同相输入端和所述第一电源连接，所述运算放大器的反相输入端和所述第二三极管的发射极连接；

所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的集电极连接形成输出节点；

所述输出节点经负载和所述第二电源连接；

所述第二三极管的发射极经所述第一电阻接地。

2.根据权利要求1所述的恒流源，其特征在于，所述恒流源还包括：第二电阻和第三电阻；

所述运算放大器的输出端经所述第二电阻和所述第一三极管的基极连接；

所述运算放大器的反相输入端经所述第三电阻和所述第二三极管的发射极连接。

3.根据权利要求1所述的恒流源，其特征在于，所述恒流源还包括：第四电阻和第五电阻；

所述运算放大器的同相输入端经所述第四电阻和所述第一电源连接，所述运算放大器的同相输入端经所述第五电阻接地；其中，所述第四电阻或第五电阻的阻值可调。

4.根据权利要求1所述的恒流源，其特征在于，所述恒流源还包括：滑动变阻器；

所述运算放大器的同相输入端和所述滑动变阻器的中间接线柱连接；

所述滑动变阻器两端的接线柱，一端和所述第一电源连接，另一端接地。

5.根据权利要求1-4任一所述的恒流源，其特征在于，所述运算放大器选用低温漂高精度运算放大器。

6.根据权利要求1-4任一所述的恒流源，其特征在于，所述第一三极管是集电极耗电功率小于1W的三极管，所述第二三极管是集电极耗电功率大于10W的三极管。

7.根据权利要求1-4任一所述的恒流源，其特征在于，所述第一三极管和所述第二三极管均为NPN型三极管。

8.根据权利要求1-4任一所述的恒流源，其特征在于，所述第一电源的电压幅值小于等于所述第二电源的电压幅值。

9.一种传感器设备，其特征在于，所述设备包括：第一传感器以及如权利要求1-8任一所述的恒流源；

所述恒流源和所述第一传感器连接，所述恒流源用于为所述第一传感器提供恒流的工作电源。

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