一種恒流源的制作方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝艘环N恒流源，包括：恒流源電路和與所述恒流源電路的輸入端相連的控制器；其中，所述控制器用于輸出預(yù)設(shè)頻率的交流信號。該恒流源通過控制器輸出預(yù)設(shè)頻率的交流信號經(jīng)過恒流源電路后輸出，得到所需頻率的交流恒流信號，使交流恒流源的頻率不再局限于工頻頻率50Hz，而是可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。
【專利說明】一種恒流源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請涉及開關(guān)電源【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種恒流源。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，恒流源的應(yīng)用也日益變得重要，如機(jī)器人、工業(yè)自動化、衛(wèi)星通信、電力通訊、智能化儀器儀表以及其它數(shù)字控制領(lǐng)域都迫切需要使用恒定電流電路。因此，研究和開發(fā)恒流電路具有十分重要的意義。許多場合，尤其是高精度測控系統(tǒng)需要高精度的電壓源與電流源，同時(shí)，微電子工藝的高速發(fā)展，給我們提供了許多小型化、集成化的高精度電壓源，但是對于電流源，尤其是工作電流大的高精度電流源仍需使用者自行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。
[0003]申請?zhí)枮?01110086911.7的發(fā)明專利公開了一種由輸入AC信號單元、輸入級EMI濾波單元、整流電路單元、PFC檢測電路單元、主控制回路單元、主開關(guān)電路單元、變壓器隔離電路單元、輸出整流濾波單元以及電流采樣控制回路單元組成的交流恒流源，該發(fā)明具有低成本，所占空間小等優(yōu)點(diǎn)，然而，其不足之處在于，由于其交流信號由220V/50HZ交流電源提供，故其交流恒流源只能輸出50Hz的工頻信號，無法調(diào)節(jié)恒流源信號的頻率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N恒流源，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的恒流源只能輸出50Hz的工頻信號而無法調(diào)節(jié)輸出恒流源信號的頻率的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┮韵录夹g(shù)方案:
[0006]一種恒流源，包括:恒流源電路和與所述恒流源電路的輸入端相連的控制器；
[0007]其中，所述控制器用于輸出預(yù)設(shè)頻率的交流信號。
[0008]優(yōu)選的，所述控制器包括:微控制單元MCU和直接數(shù)字式頻率合成器DDS ；
[0009]其中，所述MCU用于控制所述DDS輸出預(yù)設(shè)頻率的交流信號。
[0010]優(yōu)選的，所述控制器還包括:分別與所述MCU以及所述DDS相連的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC ；
[0011]其中，所述DAC用于控制所述DDS輸出的交流信號的幅值；
[0012]所述MCU還用于通過控制所述DAC的輸出電壓來控制所述DDS的輸出電流。
[0013]優(yōu)選的，還包括:帶通濾波器，用于對所述控制器輸出的交流信號進(jìn)行濾波處理，得到濾波處理后的交流信號。
[0014]優(yōu)選的，所述濾波器為巴特沃斯二階帶通濾波器。
[0015]優(yōu)選的，還包括:分別與所述帶通濾波器以及所述恒流源電路相連的儀表放大器，用于對所述濾波處理后的交流信號的幅值放大預(yù)設(shè)倍數(shù)。
[0016]優(yōu)選的，還包括:分別與所述恒流源電路的輸出端以及所述控制器相連的電流采集器，用于采集恒流源的電流值，并將所述電流值反饋至所述控制器；
[0017]所述控制器還用于根據(jù)獲得的反饋信號進(jìn)行電流的動態(tài)調(diào)節(jié)。
[0018]優(yōu)選的，所述電流采集器包括:采樣電阻和采樣電路；
[0019]其中，所述采樣電路根據(jù)采集到的所述采樣電阻兩端的電壓降計(jì)算出所述恒流源的電流值。
[0020]優(yōu)選的，所述采樣電路包括:差分放大器和有效值轉(zhuǎn)換芯片。
[0021]優(yōu)選的，所述采樣電阻為低溫漂采樣電阻。
[0022]由以上技術(shù)方案可知，本申請?zhí)峁┝艘环N恒流源，包括:恒流源電路和與所述恒流源電路的輸入端相連的控制器；其中，所述控制器用于輸出預(yù)設(shè)頻率的交流信號。該恒流源通過控制器輸出預(yù)設(shè)頻率的交流信號經(jīng)過恒流源電路后輸出，得到所需頻率的交流恒流信號，使交流恒流源的頻率不再局限于工頻頻率50Hz，而是可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本申請實(shí)施例一提供的一種恒流源的原理圖；
[0025]圖2為本申請實(shí)施例一提供的一種恒流源電路的原理圖；
[0026]圖3為本申請實(shí)施例一提供的一種控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為本申請實(shí)施例二提供的一種恒流源的原理圖；
[0028]圖5為本申請實(shí)施例二提供的一種控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖6為本申請實(shí)施例二提供的一種電流采集器的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031]為克服現(xiàn)有技術(shù)中的恒流源只能輸出50Hz的工頻信號而無法調(diào)節(jié)輸出恒流源信號的頻率的問題，本申請?zhí)峁┝艘环N恒流源，具體方案如下所述:
[0032]實(shí)施例一
[0033]如圖1所示，圖1為本申請實(shí)施例一提供的一種恒流源的原理圖。該恒流源包括:恒流源電路101和與恒流源電路101的輸入端相連的控制器102。
[0034]如圖2所示，圖2為本申請實(shí)施例一提供的一種恒流源電路的原理圖。在本申請中，恒流源電路采用經(jīng)典的恒流源電路，恒流源電路中的放大器選用TI公司的0PA551。其中，恒定電流產(chǎn)生的公式為Itj = Ui/!^。本申請中的恒流源信號頻率可調(diào)范圍為IHz?1MHz，其中，頻率為預(yù)先設(shè)定。
[0035]其中，控制器102用于輸出預(yù)設(shè)頻率的交流信號。
[0036]如圖3所示，圖3為本申請實(shí)施例一提供的一種控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實(shí)施例中，控制器包括:微控制單元MCU301和直接數(shù)字式頻率合成器DDS302。
[0037]其中，MCU301用于控制DDS302輸出預(yù)設(shè)頻率的交流信號。
[0038]具體的，如上所述，本申請中的恒流源信號頻率可調(diào)范圍為IHz?1MHz，首先將所需頻率預(yù)先設(shè)定好，由MCU301通過SPI (Serial Peripheral interface,串行外圍設(shè)備接口 )總線控制DDS302輸出預(yù)設(shè)頻率的交流信號，占用MCU引腳及系統(tǒng)資源較少，對MCU的要求不高，ARM7等芯片即可實(shí)現(xiàn)該交流恒流源。
[0039]在本申請中，DDS302可以采用AD公司的DDS芯片AD9834，在此不做限制。
[0040]由以上技術(shù)方案可知，本申請實(shí)施例一提供了一種恒流源，包括:恒流源電路和與所述恒流源電路的輸入端相連的控制器；其中，所述控制器用于輸出預(yù)設(shè)頻率的交流信號。該恒流源通過控制器輸出預(yù)設(shè)頻率的交流信號經(jīng)過恒流源電路后輸出，得到所需頻率的交流恒流信號，使交流恒流源的頻率不再局限于工頻頻率50Hz，而是可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且，只需通過SPI總線控制，占用MCU引腳及系統(tǒng)資源較少，對MCU的要求不高，ARM7等芯片即可實(shí)現(xiàn)該交流恒流源。
[0041]實(shí)施例二
[0042]如圖4所示，圖4為本申請實(shí)施例二提供的一種恒流源的原理圖。該恒流源包括:控制器401、帶通濾波器402、儀表放大器403、恒流源電路404和電流采集器405。
[0043]控制器401用于輸出預(yù)設(shè)頻率的交流信號。
[0044]在本實(shí)施例中，控制器401可以如實(shí)施例一中所述的控制器，也可以為其他。如圖5所示，圖5為本申請實(shí)施例二提供的一種控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。該控制器包括:微控制單元MCU501、數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC502和直接數(shù)字式頻率合成器DDS503。
[0045]其中，MCU501通過SPI總線與DAC502相連，用于通過控制DAC502的輸出電壓從而進(jìn)一步來控制DDS503的輸出電流。
[0046]MCU501通過SPI總線與DDS503相連，用于控制DDS502輸出預(yù)設(shè)頻率的交流信號。
[0047]DAC502與DDS503相連，用于控制正弦交流信號的幅值大小，即控制DDS503輸出的交流信號的幅值；。
[0048]在本申請中，DAC502可以采用AD公司的DAC芯片AD5620，DDS503可以采用AD公司的DDS芯片AD9834，在此不做限制。二者共同組成激勵(lì)信號發(fā)生電路，通過控制AD5620的輸出電壓來控制AD9834的輸出電流大小，公式為Iqut = 18 (Vref-VDAC) /6.8k Ω，再通過MCU來控制AD9834的輸出信號頻率，即可得到所需的正弦交流信號。
[0049]帶通濾波器402具體與控制器401中的DDS相連，用于對控制器401輸出的交流信號進(jìn)行濾波處理，得到濾波處理后的交流信號。
[0050]由于AD9834芯片的輸出信號噪聲較大，需采用濾波電路或帶通濾波器對其進(jìn)行濾波，本申請具體可以采用巴特沃斯二階帶通濾波器對正弦交流信號進(jìn)行濾波，在此不作限制，還可以為其他濾波器。
[0051 ] 分別與帶通濾波器402以及恒流源電路403相連的儀表放大器403，用于對濾波處理后的交流信號的幅值放大預(yù)設(shè)倍數(shù)。
[0052]具體的，在本實(shí)施例中，儀表放大器403可以根據(jù)需要選擇，若不需要，可以去除，即儀表放大器403是可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇或者放棄的。主要是為了將濾波后的交流信號進(jìn)行幅值的適當(dāng)放大。
[0053]恒流源電路采用經(jīng)典的恒流源電路，具體的，可以依見圖2所示。恒流源電路中的放大器選用TI公司的0PA551。其中，恒定電流產(chǎn)生的公式為Itj = Ui/R。。
[0054]分別與恒流源電路404的輸出端以及控制器401的MCU相連的電流采集器，用于采集恒流源的電流信號，并將電流信號反饋至控制器401的MCU，MCU用于根據(jù)獲得的反饋信號進(jìn)行電流的動態(tài)調(diào)節(jié)。
[0055]具體的，如圖6所示，圖6為本申請實(shí)施例二提供的一種電流采集器的結(jié)構(gòu)示意圖。電流采集器包括:采樣電阻601和采樣電路602。
[0056]其中，采樣電路602根據(jù)采集到的采樣電阻601兩端的電壓降計(jì)算出恒流源的電流值。
[0057]具體的，采樣電阻601與恒流源電路的輸出端相連，經(jīng)過采樣電路602將采集到的電流信號反饋會控制器的MCU。恒流源通過采樣電阻及采樣電路反饋回MCU，即可得到當(dāng)前輸出的電流值，利用MCU獲得的反饋信號與初始信號比對，進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)，即MCU可以通過比較函數(shù)來進(jìn)行調(diào)節(jié)，如反饋信號的值大了，通過MCU內(nèi)部編程來控制調(diào)節(jié)AD5620的輸出電壓，將其調(diào)小，直至符合要求，從而調(diào)節(jié)輸出的交流恒流源的大小，從而達(dá)到穩(wěn)定恒流信號的目的。
[0058]本申請中的恒流源信號頻率可調(diào)范圍為IHz?IMHz，ImA?200mA，其中，頻率為預(yù)先設(shè)定，電流可以在工作中動態(tài)調(diào)節(jié)，能適應(yīng)各類激勵(lì)信號源的需求。
[0059]具體的，本實(shí)施例中，采樣電路由差分放大器和有效值轉(zhuǎn)換芯片組成。
[0060]本實(shí)施例中，由AD9834產(chǎn)生正弦交流信號，AD5620調(diào)節(jié)正弦信號的幅值，通過二階巴特沃斯帶通濾波器后進(jìn)入恒流源電路，產(chǎn)生交流信號，再通過采樣電路將交流恒流信號反饋回MCU，從而達(dá)到可動態(tài)調(diào)節(jié)的目的。
[0061]本申請所提供的恒流源可在使用過程中動態(tài)調(diào)整恒流源信號的大小，采用低溫漂的采樣電阻即可有效的大幅降低溫漂的影響，因此具有較高的穩(wěn)定度。而且，在工作中能方便快捷的改變輸出電流信號的頻率和大小，能滿足不同種類激勵(lì)信號的需求。
[0062]本申請只需通過SPI總線控制，占用MCU引腳及系統(tǒng)資源較少，對MCU的要求不高，ARM7等芯片即可實(shí)現(xiàn)該動態(tài)可編程交流恒流源。
[0063]由以上技術(shù)方案可知，本申請實(shí)施例二提供了一種恒流源，包括:控制器、帶通濾波器、儀表放大器、恒流源電路和電流采集器；其中，所述控制器用于輸出預(yù)設(shè)頻率的交流信號，并根據(jù)電流采集器反饋的信號進(jìn)行電流的動態(tài)調(diào)節(jié)；所述帶通濾波器用于對所述控制器輸出的交流信號進(jìn)行濾波處理，得到濾波處理后的交流信號；所述儀表放大器用于對所述濾波處理后的交流信號的幅值放大預(yù)設(shè)倍數(shù)；所述電流采集器用于采集恒流源的電流信號，并將所述電流信號反饋至所述控制器。該恒流源通過控制器輸出預(yù)設(shè)頻率的交流信號經(jīng)過恒流源電路后輸出，得到所需頻率的交流恒流信號，使交流恒流源的頻率不再局限于工頻頻率50Hz，而是可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且，控制器通過電流采集器的反饋信號實(shí)現(xiàn)了對電流的動態(tài)調(diào)節(jié)，并且只需通過SPI總線控制，占用MCU引腳及系統(tǒng)資源較少，對MCU的要求不高，ARM7等芯片即可實(shí)現(xiàn)該動態(tài)可編程交流恒流源。
[0064]最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0065]本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0066]對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種恒流源，其特征在于，包括:恒流源電路和與所述恒流源電路的輸入端相連的控制器； 其中，所述控制器用于輸出預(yù)設(shè)頻率的交流信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒流源，其特征在于，所述控制器包括:微控制單元MCU和直接數(shù)字式頻率合成器DDS ； 其中，所述MCU用于控制所述DDS輸出預(yù)設(shè)頻率的交流信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的恒流源，其特征在于，所述控制器還包括:分別與所述MCU以及所述DDS相連的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC ； 其中，所述DAC用于控制所述DDS輸出的交流信號的幅值； 所述MCU還用于通過控制所述DAC的輸出電壓來控制所述DDS的輸出電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的恒流源，其特征在于，還包括:帶通濾波器，用于對所述控制器輸出的交流信號進(jìn)行濾波處理，得到濾波處理后的交流信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的恒流源，其特征在于，所述濾波器為巴特沃斯二階帶通濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的恒流源，其特征在于，還包括:分別與所述帶通濾波器以及所述恒流源電路相連的儀表放大器，用于對所述濾波處理后的交流信號的幅值放大預(yù)設(shè)倍數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的恒流源，其特征在于，還包括:分別與所述恒流源電路的輸出端以及所述控制器相連的電流采集器，用于采集恒流源的電流信號，并將所述電流信號反饋至所述控制器； 所述控制器還用于根據(jù)獲得的反饋信號進(jìn)行電流的動態(tài)調(diào)節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的恒流源，其特征在于，所述電流采集器包括:采樣電阻和采樣電路； 其中，所述采樣電路根據(jù)采集到的所述采樣電阻兩端的電壓降計(jì)算出所述恒流源的電流值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的恒流源，其特征在于，所述采樣電路包括:差分放大器和有效值轉(zhuǎn)換芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的恒流源，其特征在于，所述采樣電阻為低溫漂采樣電阻。
【文檔編號】G05F1/56GK104345764SQ201410625849
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】曾熠, 袁強(qiáng), 張雄林, 唐建, 宋方偉 申請人:綿陽市維博電子有限責(zé)任公司