輸出端，記為端口 Vr ef; 所述的限流設(shè)置模塊(2)的結(jié)構(gòu)為:電阻R4的一端接電源VCC，另一端接3芯接口Header31的I腳和穩(wěn)壓二極管Dl的負極，3芯接口 Header31的3腳和穩(wěn)壓二極管Dl的正極接地，3芯接口 Header31的2腳接運放UlA的同相輸入端，運放UlA的反相輸入端接運放UlA的輸出端，運放UlA的正電源端接電源VCC，負電源端接地，運放UlA的輸出端作為限流設(shè)置模塊(2)的輸出端，記為端口 Ilim; 所述的電流設(shè)置模塊(3)的結(jié)構(gòu)為:3芯接口 Header32的I腳接限流設(shè)置模塊(2)的端口Ilim,3芯接口Header32的3腳接地，3芯接口Header32的2腳接電阻R5的一端，電阻R5的另一端接運放UlB的同相輸入端，運放UlB的反相輸入端接電阻R6和電阻R7的一端，電阻R6的另一端接地，電阻R7的另一端接運放UlB的輸出端，運放UlB的輸出端作為電流設(shè)置模塊(3)的輸出端，記為端口 Iset; 所述的減法器模塊(4)的結(jié)構(gòu)為:電阻R9的一端接電流設(shè)置模塊(3)的端口 Iset，另一端接運放U2A的同相輸入端和電阻R8的一端，電阻R8的另一端接參考電壓模塊(I)的端口Vref，電阻RlO的一端接第二反饋模塊(9)的端口 Vf d2，另一端接運放U2A反相輸入端和電阻Rl I的一端，電阻Rl I的另一端接運放U2A的輸出端，運放U2A的正電源端接電源VCC，負電源端接地，運放U2A的輸出端作為減法器模塊(4)的輸出端，記為端口 Vdiff; 所述的PID控制模塊(5)的結(jié)構(gòu)為:電阻R13的一端接減法器模塊(4)的端口 VdifT，另一端接運放U2B的反相輸入端和電阻R12的一端，電阻R12的另一端接滑動變阻器W3的一端，滑動變阻器W3的滑動端接運放U2B的輸出端，運放U2B的同相輸入端接電阻R16的一端，電阻Rl 6的另一端接參考電壓模塊(I)的端口 Vref，運放U2B的輸出端作為PID控制模塊(5)的一個輸出端，記為端口Vk;電阻R14的一端接減法器模塊(4)的端口Vdiff，另一端接滑動變阻器W4的一端，滑動變阻器W4的滑動端接運放U3A的反相輸入端和電容Cl的一端，電容Cl的另一端接運放U3A的輸出端，運放U3A的同相輸入端接電阻R17的一端，電阻R17的另一端接參考電壓模塊(I)的端口 Vref，運放U3A的正電源端接電源VCC，負電源端接地，運放U3A的輸出端作為PID控制模塊(5)的一個輸出端，記為端口Vint;電容C3的一端接減法器模塊(4)的端口 Vdiff，另一端接運放U3B的反相輸入端、電容C2的一端和電阻R15的一端，電容C2的另一端接運放U3B的輸出端，電阻R15的另一端接滑動變阻器W5的一端，滑動變阻器W5的滑動端接運放U3B的輸出端，運放U3B的同相輸入端接電阻R18的一端，電阻R18的另一端接參考電壓模塊(I)的端口 Vref，運放U3B的輸出端作為PID控制模塊(5)的一個輸出端，記為端口 Vd; 所述的加法器模塊(6)的結(jié)構(gòu)為:電阻R20的一端接PID控制模塊(5)的端口 Vk，電阻R21的一端接PID控制模塊(5)的端口 Vint，電阻R22的一端接PID控制模塊(5)的端口 Vd，電阻R20的另一端、電阻R21的另一端和電阻R22的另一端接在一起與運放U4A的反相輸入端和電阻Rl 9的一端相連，電阻Rl 9的另一端接運放U4A的輸出端，電阻R23的一端接參考電壓模塊(I)的端口 Vref，另一端接運放U4A的同相輸入端和電阻R24的一端，電阻R24的另一端接地，運放U4A的正電源端接電源VCC，負電源端接地，運放U4A的輸出端作為加法器模塊(6)的輸出端，記為端口 Vsum; 所述的電流輸出模塊(7)的結(jié)構(gòu)為:電阻R25的一端接加法器模塊(6)的端口 V sum，另一端接運放U5B的同相輸入端，電阻R26的一端接第一反饋模塊(8)的端口Vfdl，另一端接運放U5B的反相輸入端、電阻R27的一端和電容C4的一端，電阻R27的另一端接電源VCC，電容C4的另一端接運放U5B的輸出端，運放U5B的輸出端接MOS管Ql的柵極，MOS管QI的源極接電源VCC，MOS管Ql的漏極接取樣電阻Rref的一端，并作為電流輸出模塊(7)的一個輸出端，記為端口 Vsaml，所述的MOS管Ql是N溝道增強型MOS管，取樣電阻Rref的另一端接二芯接口Header2的I腳，并作為電流輸出模塊(7)的另一個輸出端，記為端口 Vsam2，二芯接口Header2的2腳接地; 所述的第一反饋模塊(8)的結(jié)構(gòu)為:電阻R29的一端接電流輸出模塊(7)的端口 Vsaml，另一端接運放U4B的同相輸入端和電阻R28的一端，電阻R28的另一端接地，電阻R30的一端接電流輸出模塊(7)的端口 Vsam2，另一端接運放U4B的反相輸入端和電阻R31的一端，電阻R31的另一端接運放U4B的輸出端，運放U4B的輸出端作為第一反饋模塊(8)的輸出端，記為端口 Vfdl; 所述的第二反饋模塊(9)的結(jié)構(gòu)為:運放U6A的同相輸入端接電流輸出模塊(7)的端口Vsaml，運放U6A的正電源端接電源VCC，負電源端接地，運放U6A的反相輸入端接電阻R32、電阻R33的一端和滑動變阻器W6的滑動端，電阻R32的另一端接運放U6A的輸出端，運放U6A的輸出端作為第二反饋模塊(9)的輸出端，記為端口 Vf d2，電阻R33的另一端接運放U6B的輸出端和電阻R34的一端，滑動變阻器W6的一端接電阻R35的一端，電阻R35的另一端和電阻R34的另一端接在一起與運放U6B的反相輸入端和電阻R36的一端相連，電阻R36的另一端接地，運放U6B的同相輸入端接電流輸出模塊(7)的端口 Vsam2; 所述的限流顯示模塊(10)的結(jié)構(gòu)為:滑動變阻器Wl的一端接限流設(shè)置模塊(2)的端口Ilim，另一端接地，滑動變阻器Wl的滑動端接電阻R37的一端，電阻R37的另一端接運放U7A的同相輸入端，運放U7A的反相輸入端接電阻R38的一端，電阻R38的另一端接運放U7A的輸出端，運放U7A的正電源端接電源VCC，負電源端接地，前面板(12)中開關(guān)SW2的端口 LED接電阻R39的一端，R39的另一端接地，運放U7A的輸出端作為限流顯示模塊(10)的輸出端，記為端口DSPl; 所述的輸出電流顯示模塊(11)的結(jié)構(gòu)為:運放U8A的同相輸入端接電流輸出模塊(7)的端口 Vsaml，運放U8A的正電源端接電源VCC，負電源端接地，運放U8A的反相輸入端接電阻R40、電阻R41的一端和滑動變阻器W2的滑動端，電阻R40的另一端接運放U8A的輸出端，運放U8A的輸出端作為輸出電流顯示模塊(II)的輸出端，記為端口DSP2，電阻R41的另一端接運放U8B的輸出端和電阻R43的一端，滑動變阻器W2的一端接電阻R42的一端，電阻R42的另一端和電阻R43的另一端接在一起與運放U8B的反相輸入端和電阻R44的一端相連，電阻R44的另一端接地，運放U8B的同相輸入端接電流輸出模塊(7)的端口 Vsam2; 所述的前面板(12)的結(jié)構(gòu)包括:電流輸出(120)、電源開關(guān)(121)、顯示選擇(122)、數(shù)字表頭(123)、限制電流(124)、輸出電流(125)、限流設(shè)置(126)和輸出設(shè)置(127);所述的電流輸出(I20)是一個兩相的接口，正、負相分別和電流輸出模塊(7)中的二芯接口Header2的I腳、2腳相連，所述的電源開關(guān)(121)是整個裝置的電源總開關(guān)，所述的顯示選擇(122)是一個雙刀雙擲開關(guān)，它包含的兩組聯(lián)動開關(guān)分別記為開關(guān)SWl和開關(guān)SW2，開關(guān)SWl的公共端記為端口 DSPin，接數(shù)字表頭(123)的信號輸入端的正極，數(shù)字表頭(123)的信號輸入端的負極接地，開關(guān)SWl的兩個選擇端分別接限流顯示模塊(10)的端口DSPl和輸出電流顯示模塊(I I)的端口 DSP2，開關(guān)SW2的公共端記為端口 LED，開關(guān)SW2的一個選擇端接限制電流(I 24)的負極，該選擇端與開關(guān)SWl中與限流顯示模塊(10)的端口 DSPl相連的選擇端相對應(yīng)，開關(guān)SW2的另一個選擇端接輸出電流(125)的負極，該選擇端與開關(guān)SWl中與輸出電流顯示模塊(I I)的端口 DSP2相連的選擇端相對應(yīng)，所述的限制電流(124)和輸出電流(125)均為發(fā)光二極管，它們的正極共同接電源VCC，所述的數(shù)字表頭(123)是一個4位半的數(shù)字電壓表，所述的限流設(shè)置(126)和輸出設(shè)置(127)是兩個阻值均為20kQ的旋鈕式滑動變阻器，分別與限流設(shè)置模塊(2)中的3芯接口 Header31和電流設(shè)置模塊(3)中的3芯接口 Header32相連，連接方式均為滑動變阻器的兩端分別與各3芯接口的I腳、3腳相連，滑動端與2腳相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙環(huán)負反饋的恒流源裝置，其特征在于，各模塊中所用到的元件參數(shù)為:運放U1A、運放UlB?運放U6A、運放U6B、運放U7A、運放U8A和運放U8B均為TLC2252;穩(wěn)壓二極管Dl的穩(wěn)壓電壓為2.5V;滑動變阻器Wl和滑動變阻器W2均為20kQ，滑動變阻器W3?滑動變阻器W5均為500k Ω，滑動變阻器W6為10kQ ；電阻Rl和電阻R2均為1kΩ，電阻R4?電阻R18均為1kQ，電阻R25、電阻R26、電阻R29和電阻R30均為1kQ，電阻R37?電阻R39均為1kQ，電阻R19?電阻R22和電阻R24均為15kQ，電阻R3、電阻R32?電阻R34、電阻R36、電阻R40、電阻R41、電阻R43和電阻R44均為10kQ，電阻R28和電阻R31均為200kΩ，電阻R35和電阻R42均為IkQ，電阻R27為1ΜΩ，電阻1?23為5.11^0，取樣電阻Rref?為0.1 Ω ;電容Cl為4.7nF，電容C2為10pF，電容C3為100pF，電容C4為0.47uF;M0S管Ql為IRF530;電源VCC為12V直流電源。
【專利摘要】本發(fā)明的一種基于雙環(huán)負反饋的恒流源裝置屬于電子技術(shù)的技術(shù)領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)有限流設(shè)置模塊(2)、電流設(shè)置模塊(3)、電流輸出模塊(7)和第一反饋模塊(8)；其特征在于，結(jié)構(gòu)還有參考電壓模塊(1)、減法器模塊(4)、PID控制模塊(5)、加法器模塊(6)、第二反饋模塊(9)、限流顯示模塊(10)、輸出電流顯示模塊(11)和前面板(12)。本發(fā)明采用雙環(huán)負反饋結(jié)構(gòu)，具有輸出電流穩(wěn)定高、安全性高、使用場合廣泛等特點。
【IPC分類】G05F1/46, H02M3/155
【公開號】CN105549669
【申請?zhí)枴緾N201511009383
【發(fā)明人】吳戈, 單江東, 汝玉星, 高博, 田小建, 劉大愷, 李尚 , 張大朋, 安明, 梁雪, 馬春陽
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月29日