一种压控恒流源电路结构的制作方法

本技术应用于恒流源的,特别涉及一种压控恒流源电路结构。

背景技术：

1、恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源，因此恒流源的应用范围非常广泛，并且在许多情景下是必不可少的。例如在用通常的充电器对蓄电池充电时，随着蓄电池端电压的逐渐升高，充电电流就会相应减少。为了保证恒流充电，必须随时提高充电器的输出电压，但采用恒流源充电后就可以不必调整其输出电压，从而使劳动强度降低，生产效率得到了提高。恒流源还被广泛用于测量电路中，例如电阻器阻值的测量和分级，电缆电阻的测量等，且电流越稳定，测量就越准确。

2、目前技术1：关于电压控制恒流源的研究是以恒流源研究为基础进行的，其中比较成熟的单运放压控恒流源以howland电压控制恒流源为主要代表，由于 howland 电压控制恒流源电路的电流输出与控制电压的输入是反相的关系，在很多场合下应用不便，图 7对howland 电压控制恒流源做了比较深入的描述和分析，其电路形式如下，据分析，当 r1=r2=r3=r4 时，流过负载 rl 的电流等于 ui/r0，与实际的负载电阻无关，同时也解决了电流与输入控制电压反相的关系。

3、目前技术2：设计了一款具有较大驱动能力的压控恒流源，其电路形式如图8所示，其中主要采用了采样电阻负反馈的基本原理，在电路中 r 是采样电阻，电流的波动通过采样电阻上的电压产生的负反馈进行抑制。 这也是目前用的最多的压控恒流源电路，优点在于带载能力强，电流精度高，稳定性强，在信号传输与信号测量、 半导体光源驱动等方面得到广泛应用。

4、目前压控恒流源设计中对于大电流的响应速度要求比较高，但是对于小电流例如的响应速度和精度都不太关心，往往小电流的设计中都是采用热敏电阻，但在一些要求较高的场合，如火工品检测、试验中，不仅需要输出幅度恒定的电流，而且对其动态性能也提出了较高的要求。通常情况下只需考虑其稳态的输出电流值是否精确，而不需要考虑其输出响应的动态性能。

5、然而现有技术1中恒流源带载能力太弱，原因在于恒流源的输出电流实际上是运放输出的，而运放的输出能力是有限的，这样就限制了恒流源在需要较大电流输出应用的场合；技术2中的带载能力强，大电流的响应速度快，通常情况下只需考虑其稳态的输出电流值是否精确，而不需要考虑其输出响应的动态性能。但是对于小电流例如的响应速度和精度都不太关心，同时对于防止“误触发”没有有效的措施。因此有必要提供一种带载能力强、电流精度高、响应时间快、动态性能优良、可调节性高、适用于大部分应用场景、能够有效关断mos管、防止误触发的压控恒流源电路结构。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种带载能力强、电流精度高、响应时间快、动态性能优良、可调节性高、适用于大部分应用场景、能够有效关断mos管、防止误触发的压控恒流源电路结构。

2、本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括输入级和输出级，所述输出级包括误差放大器、功率放大器以及恒流反馈网络，所述输入级与所述误差放大器连接，外部输入电压与所述功率放大器连接，所述误差放大器、所述功率放大器均与所述恒流反馈网络连接，所述恒流反馈网络与输出电压端连接。

3、由上述方案可见，所述压控恒流源电路结构在恒流源输出1ma的响应速度能达到10ms以内；提升整个电路的电流精度达到1‰；能够有效关断mos管，防止误触发；超调量不超过５％；结构引入了环路补偿，可以适配于大多数应用场景，有很高的调整性，可以按照需求进行参数调节；引入了防止误触发的保护电路，能有效关断mos管；给整个环路增加一对零极点，改善环路动态性能，同时让电路具有很高的调节性；改进后的电路具有带载能力强、电流精度高、响应时间快、动态性能优良、可调节性高等优点。

4、一个优选方案是，所述输入级包括单极双投模拟开关、第一电阻以及第一电容，所述单极双投模拟开关的a引脚与dac连接，所述单极双投模拟开关的s引脚与使能开关连接，所述单极双投模拟开关的b2引脚经所述第一电阻、所述第一电容接地。

5、一个优选方案是，所述误差放大器包括运算放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第二电容，所述运算放大器的正极输入端与所述第一电阻、所述第一电容的节点连接，所述运算放大器的正极输入端与所述第二电阻连接，所述运算放大器的负极输入端分两路，一路经所述第三电阻接入所述恒流反馈网络，另一路经所述第四电阻、所述第二电容接入所述运算放大器的输出端。

6、一个优选方案是，所述功率放大器包括nmos管和第五电阻，所述nmos管的漏极与外部输入电压连接，所述nmos管的栅极经所述第五电阻与所述运算放大器的输出端连接，所述nmos管的源极与所述恒流反馈网络连接。

7、一个优选方案是，所述恒流反馈网络包括同相放大器和第六电阻，所述同相放大器的输出端与所述第三电阻连接，所述同相放大器的同向输入端与所述同相放大器的反向输入端接入所述第六电阻，所述nmos管的源极经所述第六电阻接地，且作为输出电压端。

技术特征：

1.一种压控恒流源电路结构，其特征在于：它包括输入级和输出级，所述输出级包括误差放大器、功率放大器以及恒流反馈网络，所述输入级与所述误差放大器连接，外部输入电压（uin）与所述功率放大器连接，所述误差放大器、所述功率放大器均与所述恒流反馈网络连接，所述恒流反馈网络与输出电压端（uout）连接。

2.根据权利要求1所述的一种压控恒流源电路结构，其特征在于：所述输入级包括单极双投模拟开关（u1）、第一电阻（r3）以及第一电容（c3），所述单极双投模拟开关（u1）的a引脚与dac连接，所述单极双投模拟开关（u1）的s引脚与使能开关连接，所述单极双投模拟开关（u1）的b2引脚经所述第一电阻（r3）、所述第一电容（c3）接地。

3.根据权利要求2所述的一种压控恒流源电路结构，其特征在于：所述误差放大器包括运算放大器（u2a）、第二电阻（r2）、第三电阻（r7）、第四电阻（r5）以及第二电容（c4），所述运算放大器（u2a）的正极输入端与所述第一电阻（r3）、所述第一电容（c3）的节点连接，所述运算放大器（u2a）的正极输入端与所述第二电阻（r2）连接，所述运算放大器（u2a）的负极输入端分两路，一路经所述第三电阻（r7）接入所述恒流反馈网络，另一路经所述第四电阻（r5）、所述第二电容（c4）接入所述运算放大器（u2a）的输出端。

4.根据权利要求3所述的一种压控恒流源电路结构，其特征在于：所述功率放大器包括nmos管（q1）和第五电阻（r4），所述nmos管（q1）的漏极与外部输入电压（uin）连接，所述nmos管（q1）的栅极经所述第五电阻（r4）与所述运算放大器（u2a）的输出端连接，所述nmos管（q1）的源极与所述恒流反馈网络连接。

5.根据权利要求4所述的一种压控恒流源电路结构，其特征在于：所述恒流反馈网络包括同相放大器（u3）和第六电阻（r9），所述同相放大器（u3）的输出端与所述第三电阻（r7）连接，所述同相放大器（u3）的同向输入端与所述同相放大器（u3）的反向输入端接入所述第六电阻（r9），所述nmos管（q1）的源极经所述第六电阻（r9）接地，且作为输出电压端（uout）。

技术总结本技术旨在提供一种带载能力强、电流精度高、响应时间快、动态性能优良、可调节性高、适用于大部分应用场景、能够有效关断mos管、防止误触发的压控恒流源电路结构。本技术包括输入级和输出级，所述输出级包括误差放大器、功率放大器以及恒流反馈网络，所述输入级与所述误差放大器连接，外部输入电压与所述功率放大器连接，所述误差放大器、所述功率放大器均与所述恒流反馈网络连接，所述恒流反馈网络与输出电压端连接。本技术应用于恒流源的技术领域。技术研发人员：白朝东,尹兴琪,周吉灵受保护的技术使用者：成都市运泰利自动化设备有限公司技术研发日：20231204技术公布日：2024/7/11