一种可调恒流源电路及电流控制方法与流程

本发明涉及电路控制，具体而言，涉及一种可调恒流源电路及电流控制方法。

背景技术：

1、电流源，即理想电流源，是从实际电源抽象出来的一种模型，其端钮总能向外部提供一定的电流而不论其两端的电压为多少，电流源具有两个基本的性质：第一，它提供的电流是定值i或是一定的时间函数i(t)与两端的电压无关；第二，电流源自身电流是确定的，而它两端的电压是任意的。由于内阻等多方面的原因，理想电流源在真实世界并不存在的，但是理想电流源模型对于电路分析具有重大价值。

2、现有技术中，目前恒流源电路基本为小电流0-20ma,多用于传感器信号传输，大电流信号受限于芯片发热量及功率，难以直接输出精密大电流，稳定性差。

技术实现思路

1、本发明解决的问题是大电流信号受限于芯片发热量及功率，难以直接输出精密大电流，稳定性差。

2、为解决上述问题，本发明提供一种可调恒流源电路，所述可调恒流源电路包括：主控芯片、外接电压输出电路、电压转电流电路、反馈电路和网络通讯电路；所述主控芯片电连接所述外接电压输出电路，所述主控芯片用于控制所述外接电压输出电路输出电压信号v_dac；所述电压转电流电路电连接所述外接电压输出电路，所述电压转电流电路用于接收所述电压信号v_dac，产生可调恒流源；所述电压转电流电路包括电压输入端、电流检测端、第一运算放大器和分压电路，所述第一运算放大器连接所述电压输入端，所述分压电路连接所述第一运算放大器和所述电流检测端之间；所述反馈电路电连接所述主控芯片和所述外接电压输出电路，所述反馈电路用于接收所述电压信号v_dac并反馈至所述主控芯片；所述网络通讯电路电连接所述主控芯片，所述网络通讯电路用于外部实时通讯。

3、采用该技术方案后所达到的技术效果：主控芯片根据网络通讯电路接收指令，从而控制外接电压输出电路输出电压信号v_dac，经过第一运算放大器二倍放大后得到输出电压v_out，根据输出电压可以更准确地测得输出电流i_out；并且，通过反馈电路反馈的电压信号v_dac，主控芯片可以实时调节电压信号v_dac，从而使输出电压v_out更加精准。

4、进一步的，所述电压转电流电路还包括：第一电阻，所述第一电阻并联于所述第一运算放大器的第一负极输入端和第一输出端。

5、采用该技术方案后所达到的技术效果：第一电阻用于降低电阻产生的热噪声；由于与并联第一电阻之间的电流相互独立,因此在第一运算放大器的第一负极输入端处,可以得到更为平坦的噪声谱密度，这样可以降低整个电路的噪声,提高电路的性能。

6、进一步的，所述电压转电流电路还包括：第二电阻，所述第一运算放大器的第一负极输入端通过所述第二电阻接地。

7、采用该技术方案后所达到的技术效果：第二电阻接地能够降低第一运算放大器的噪声电压；第二电阻的阻值较小时，噪声电压也减小，从而提高第一运算放大器的信噪比；第二电阻接地可以减小输入偏置电流的影响，使第一运算放大器的输入偏置电流得到有效的改善；第二电阻接地可以减小第一运算放大器输出阻抗，增加输出电流能力，提高输出信号的稳定性。

8、进一步的，所述电压转电流电路还包括：第三电阻，所述第三电阻电连接所述第一运算放大器的第一输出端和分压电路之间。

9、采用该技术方案后所达到的技术效果：第三电阻用于保护第一运算放大器，避免第一运算放大器的输出短路失效。

10、进一步的，所述电压转电流电路还包括：第四电阻，所述第四电阻电连接所述第一运算放大器的第一正极输入端和所述电压输入端之间。

11、采用该技术方案后所达到的技术效果：第一运算放大器输入信号为零时，由于受温度变化或电源电压不稳等因素的影响，静态工作点发生变化，并被逐级放大和传输，导致电路输出端电压偏离原固定值而上下漂动，第四电阻能够稳定电路输出端电压。

12、进一步的，所述分压电路包括第一支路和第二支路，所述第一支路通过第七电阻接地；所述电压转电流电路还包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的第二正极输入端连接所述第二支路。

13、采用该技术方案后所达到的技术效果：第一支路接地可以保证电路的稳定性和减小杂散干扰，同时还可以有效降低电路中的噪声和干扰；第二支路用于获取v_out，并根据运放虚短特性得到第二运算放大器的第二负极输入端的电压，从而控制输出电流i_out。

14、进一步的，所述电压转电流电路还包括mos管，所述mos管的栅极电连接所述第二运算放大器的第二输出端；所述mos管的源极和所述第二运算放大器的第二负极输入端连接，并通过第八电阻接地。

15、采用该技术方案后所达到的技术效果：mos管用于输出可调恒流源，通过调节电压信号v_dac，实现对输出电流i_out的调节；mos管通过第八电阻接地，避免mos管的源极和漏极反接时烧坏mos管，也可以在电路有反向感生电压时，为反向感生电压提供通路，避免反向感生电压击穿mos管。

16、进一步的，所述电压转电流电路还包括插针连接器，所述插针连接器连接所述mos管的漏极。

17、采用该技术方案后所达到的技术效果：插针连接器用于输出稳定的可调恒流源，方便通过插拔的方式连接其他设备，确保了连接的稳定性和可靠性；该可调恒流源电路能够对连接的设备输出可调的精密大电流。

18、本发明还提供一种电流控制方法，所述电流控制方法通过如上述任一技术方案提供的可调恒流源电路实现，所述电流控制方法包括：步骤s1：所述主控芯片控制所述外接电压输出电路输出所述电压信号v_dac；步骤s2：所述电压转电流电路接收所述电压信号v_dac，产生可调恒流源；步骤s3：所述反馈电路接收所述电压信号v_dac并反馈至所述主控芯片，所述主控芯片调节所述电压信号v_dac。

19、采用该技术方案后所达到的技术效果：电压信号v_dac，经过电压转电流电路得到输出电压v_out，根据输出电压v_out可以更准确地测得输出电流i_out。

20、进一步的，所述步骤s2，具体包括；所述电压信号v_dac经第一运算放大器二倍放大，经过分压电路分压后得到输出电压v_out；所述输出电压v_out连接第二运算放大器的第一输入端，根据所述第二运算放大器的第二输入端上的电阻r8计算得到输出电流i_out。

21、采用该技术方案后所达到的技术效果：根据运放虚短特性，分压电路分压后得到输出电压v_out，和第二运算放大器的第二负极输入端的电压近似相等，因此根据第二输入端上的电阻r8可以得到输出电流i_out，从而准确控制输出电流i_out。

22、综上所述，本技术上述各个技术方案可以具有如下一个或多个优点或有益效果：i)主控芯片根据网络通讯电路接收指令，从而控制外接电压输出电路输出电压信号v_dac，经过第一运算放大器二倍放大后得到输出电压v_out，根据输出电压可以更准确地测得输出电流i_out；ii)通过反馈电路反馈的电压信号v_dac，主控芯片可以实时调节电压信号v_dac，从而使输出电压v_out更加精准。