一种高精度恒流源模组的制作方法

1.本实用新型应用于恒流源模组的技术领域,特别涉及一种用于开短路测试的高精度恒流源模组。


背景技术：

2.电子行业中的开短路测试，其原理就是给待检测的两点输入一个很小的电流，然后读取两点间的电压，利用r=v/i来计算两点间的电阻值，以得到的电阻大小来判断两点是属于短路还是断路。如果两点是出于短路状态，如果不能对输入的电流进行控制，那么必然会导致电源烧毁。因此需要一个恒定的电流源，不管所输出的负载是什么状态，都能以恒定的电流值进行输出。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，并且在许多情况下是必不可少的。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。
3.现在市场中使用的恒流源设计使用以下类似方案：（1）直接使用恒流二极管，但使用恒流二极管作为恒流源在实际上的应用比较少，除了因为恒流二极管的恒流特性恒流特性并不是非常好之外，电流规格比较少，价格比较贵也是重要原因；（2）使用三极管构成恒流源，两只同型三极管，利用三极管相对稳定的be电压作为基准，电流数值为i=ube/r，这种恒流源的有点是简单易行，而电流的数值可以自由控制，也没有使用特殊的元件，有利于降低成本。缺点是不同型号的三极管，其be电压不是一个固定值，即使是相同型号也有一定的个体差异，同时在不同的工作电流下，这个电压也会有一定的波动。因此不适合精密的恒流源需求。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种大电流、低压差、低纹波、快速动态响应且能够输出脉冲形恒流源的高精度恒流源模组。
5.本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括电源输入模块和压控恒流源模块，所述电源输入模块的输入端与外部的供电电源连接，所述压控恒流源模块包括依次连接的第一运算放大器、场效应管组以及开关场效应管，所述第一运算放大器的正输入端接收控制电压，所述第一运算放大器的输出端与所述场效应管组包含的若干大功率场效应管的栅极连接，所述电源输入模块的输出端与若干所述大功率场效应管的漏极连接，所述开关场效应管的输入与若干所述大功率场效应管的源极连接，所述开关场效应管的输出端与负载连接，所述开关场效应管的控制端接收pwm信号。
6.由上述方案可见，通过所述场效应管组作为电路中调整单元 ，通过采用场效应管进行控制更易于实现电压线性控制电流，既能满足输出电流最大达到2a的要求，也能较好
地实现电压近似线性地控制电流。当场效应管工作于饱和区时，漏电流近似为控制电压设定的电流，只要控制电压不变，漏电流就不变。为了输出脉冲形恒流源，本实用新型采用pwm信号控制所述开关场效应管的方式来造成高低电平转换，从而形成方波脉冲，调控pwm信号的频率与占空比，可以实现调节输出脉冲时间频率的目的。所述第一运算放大器的正输入端与外部控制器上的dac电路连接，由dac电路输出控制电压至所述第一运算放大器的正输入端进行输出电压的设定。
7.一个优选方案是，所述电源输入模块包括型号为lt3680emse的降压型开关稳压器和型号为sc1592imtr的线性稳压器。
8.一个优选方案是，所述压控恒流源模块还包括第二运算放大器以及采样电阻，所述采样电阻连接在所述场效应管组的输出端与所述开关场效应管之间，所述带二运算放大器的正输入端和负输入端分别接在所述采样电阻的两端，所述第二运算放大器的输出端与所述第一运算放大器的负输入端连接。
9.由上述方案可见，通过所述第二运算放大器作为电压跟随器，进行所述采样电阻两端电压的采样，进而获取所述压控恒流源模块的输出电流。再通过所述第二运算放大器的输出端反馈电压值所述第一运算放大器中。使所述第一运算放大器进行输出控制。
10.进一步的优选方案是，所述第二运算放大器为型号是lt1800c854的运算放大芯片。
11.一个优选方案是，若干所述大功率场效应管为型号是spd28n03的场效应管。
12.一个优选方案是，所述第一运算放大器为型号是lt1800c854的运算放大芯片。
13.一个优选方案是，所述高精度恒流源电模组还包括型号为adp3654ardz的高压侧开关和mosfet驱动器，所述高压侧开关和mosfet驱动器的输出端与所述开关场效应管的控制端连接。
14.由上述方案可见，通过所述高压侧开关和mosfet驱动器输出和pwm信号至所述开关场效应管中进行控制。
附图说明
15.图1是本实用新型的系统框图；
16.图2是所述电源输入模块的电路原理图；
17.图3是所述压控恒流源模的电路原理图。
具体实施方式
18.如图1至图3所示，在本实施例中，本实用新型包括电源输入模块1和压控恒流源模块2，所述电源输入模块1的输入端与外部的供电电源连接，所述压控恒流源模块2包括依次连接的第一运算放大器u15、场效应管组以及开关场效应管q3，所述第一运算放大器u15的正输入端与外部控制模块的dac电路连接，dac电路输出0至2.5v的控制电压至所述第一运算放大器u15，所述第一运算放大器u15的输出端与所述场效应管组包含的两个大功率场效应管q5/q1的栅极连接，所述电源输入模块1的输出端与两个所述大功率场效应管q5/q1的漏极连接，所述开关场效应管q3的输入与两个所述大功率场效应管q5/q1的源极连接，所述开关场效应管q3的输出端与负载连接，所述开关场效应管q3的控制端接收pwm信号。若干所
述大功率场效应管q5/q1为型号是spd28n03的场效应管。所述第一运算放大器u15为型号是lt1800c854的运算放大芯片。
19.在本实施例中，所述电源输入模块1包括型号为lt3680emse的降压型开关稳压器u14和型号为sc1592imtr的线性稳压器u32。
20.在本实施例中，所述压控恒流源模块2还包括第二运算放大器u16以及采样电阻r73，所述采样电阻r73连接在所述场效应管组的输出端与所述开关场效应管q3之间，所述带二运算放大器的正输入端和负输入端分别接在所述采样电阻r73的两端，所述第二运算放大器u16的输出端与所述第一运算放大器u15的负输入端连接。所述第二运算放大器u16为型号是lt1800c854的运算放大芯片。所述采样电阻r73采用康铜丝绕制，阻值随温度的变化较小。
21.在本实施例中，所述高精度恒流源电模组还包括型号为adp3654ardz的高压侧开关和mosfet驱动器u17，所述高压侧开关和mosfet驱动器u17的输出端与所述开关场效应管q3的控制端连接。


技术特征：
1.一种高精度恒流源模组，其特征在于：它包括电源输入模块（1）和压控恒流源模块（2），所述电源输入模块（1）的输入端与外部的供电电源连接，所述压控恒流源模块（2）包括依次连接的第一运算放大器（u15）、场效应管组以及开关场效应管（q3），所述第一运算放大器（u15）的正输入端接收控制电压，所述第一运算放大器（u15）的输出端与所述场效应管组包含的若干第一大功率场效应管（q5）和若干第二大功率场效应管（q1）的栅极连接，所述电源输入模块（1）的输出端与若干所述第一大功率场效应管（q5）和若干所述第二大功率场效应管（q1）的漏极连接，所述开关场效应管（q3）的输入与若干所述第一大功率场效应管（q5）和若干所述第二大功率场效应管（q1）的源极连接，所述开关场效应管（q3）的输出端与负载连接，所述开关场效应管（q3）的控制端接收pwm信号。2.根据权利要求1所述的一种高精度恒流源模组，其特征在于：所述电源输入模块（1）包括型号为lt3680emse的降压型开关稳压器（u14）和型号为sc1592imtr的线性稳压器（u32）。3.根据权利要求1所述的一种高精度恒流源模组，其特征在于：所述压控恒流源模块（2）还包括第二运算放大器（u16）以及采样电阻（r73），所述采样电阻（r73）连接在所述场效应管组的输出端与所述开关场效应管（q3）之间，所述第二运算放大器（u16）的正输入端和负输入端分别接在所述采样电阻（r73）的两端，所述第二运算放大器（u16）的输出端与所述第一运算放大器（u15）的负输入端连接。4.根据权利要求3所述的一种高精度恒流源模组，其特征在于：所述第二运算放大器（u16）为型号是lt1800c854的运算放大芯片。5.根据权利要求1所述的一种高精度恒流源模组，其特征在于：若干所述第一大功率场效应管（q5）和若干所述第二大功率场效应管（q1）为型号是spd28n03的场效应管。6.根据权利要求1所述的一种高精度恒流源模组，其特征在于：所述第一运算放大器（u15）为型号是lt1800c854的运算放大芯片。7.根据权利要求1所述的一种高精度恒流源模组，其特征在于：所述高精度恒流源电模组还包括型号为adp3654ardz的高压侧开关和mosfet驱动器（u17），所述高压侧开关和mosfet驱动器（u17）的输出端与所述开关场效应管（q3）的控制端连接。

技术总结
本实用新型旨在提供一种大电流、低压差、低纹波、快速动态响应且能够输出脉冲形恒流源的高精度恒流源模组。本实用新型包括电源输入模块和压控恒流源模块，电源输入模块的输入端与外部的供电电源连接，压控恒流源模块包括依次连接的第一运算放大器、场效应管组以及开关场效应管，第一运算放大器的正输入端接收控制电压，第一运算放大器的输出端与场效应管组包含的若干大功率场效应管的栅极连接，电源输入模块的输出端与若干大功率场效应管的漏极连接，开关场效应管的输入与若干大功率场效应管的源极连接，开关场效应管的输出端与负载连接，开关场效应管的控制端接收PWM信号。本实用新型应用于恒流源模组的技术领域。新型应用于恒流源模组的技术领域。新型应用于恒流源模组的技术领域。


技术研发人员：毛健
受保护的技术使用者：珠海市运泰利自动化设备有限公司
技术研发日：2021.06.28
技术公布日：2022/3/25