CN106291010A - 高精度多路可控恒流源 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高精度多路可控恒流源，包括供电电路，与所述供电电路相连的电压控制电路，以及与所述电压控制电路相连的恒流输出电路，所述供电电路包括与外部电源连接的接线端子，与接线端子连接并提供电源VIN的电磁干扰滤波单元，与所述电源VIN连接的降压单元，与所述降压单元连接的电压稳定保护电路，以及与所述电压稳定保护电路连接的滤波整流单元。本发明所述的高精度多路可控恒流源，可多路同时使用，输出高精度电流信号，极大的方便了同时需要多种电流值信号的设备测试。
Description
技术领域
本发明涉及工业设备测试技术领域，特别涉及一种高精度多路可控恒流源。
背景技术
目前，工业设备中多采用0～20mA的电流信号，而在实际工业生产中，生产的设备大多是需要进行测试的，怎样模拟传感器所发出的0～20mA的连续电流信号就成为一个迫在眉睫的问题了。
传统工业设备测试中，使用电流电压校准仪提供4～20mA的电流信号，每次只能测试一路，实际上一台设备往往有几路到几十路不等的电流信号，这样测试起来十分麻烦，而每一路都使用一台电流电压校准仪提供0～20mA的电流信号的话成本太高了，如果用一般的电流发生器测试的话，精度又成为了一个大问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种高精度多路可控恒流源，以模拟传感器发出的多路连续高精度电流信号。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种高精度多路可控恒流源，包括供电电路，与所述供电电路相连的电压控制电路，以及与所述电压控制电路相连的恒流输出电路，所述供电电路包括与外部电源连接的接线端子，与接线端子连接并提供电源VIN的电磁干扰滤波单元，与所述电源VIN连接的降压单元，与所述降压单元连接的电压稳定保护电路，以及与所述电压稳定保护电路连接的滤波整流单元。
进一步的，所述供电电路包括连接在所述接线端子和所述电磁干扰滤波单元之间的防反接保护单元。
3、根据权利要求1所述的高精度多路可控恒流源，其特征在于：所述供电电路包括供电状态指示单元。
进一步的，所述电压控制电路包括输入信号调整单元，与所述输入信号调整单元相连的隔离保护单元，与所述隔离保护单元相连的高频增益降低单元，以及将电流信号还原成电压信号的电压还原电路。
进一步的，所述恒流输出电路包括输入阻抗匹配单元，与所述阻抗匹配单元相连的恒流源形成单元，与所述恒流源形成单元相连的电压保护单元，以及将多路信号隔离的电压隔离单元。
进一步的，所述恒流输出电路还包括对当前电流值进行显示的显示单元。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的高精度多路可控恒流源，可多路同时使用，并输出高精度电流信号，极大的方便了同时需要多种电流值信号的设备测试。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的供电电路的电路连接关系示意图；
图2为本发明实施例所述的电压控制电路的电路连接关系示意图；
图3为本发明实施例所述的恒流输出电路的电路关系示意图；
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本实施例涉及的一种高精度多路可控恒流源，包括供电电路，与所述供电电路相连的电压控制电路，以及与所述电压控制电路相连的恒流输出电路。
其中，由图1所示，供电电路包括与外部电源连接的接线端子101，与接线端子101连接并提供电源VIN的电磁干扰滤波单元102，与所述电源VIN连接的降压单元103，与所述降压单元103连接的电压稳定保护电路104，以及与所述电压稳定保护电路104连接的滤波整流单元105，所述接线端子101和所述电磁干扰滤波单元102之间的防反接保护单元106。此外，本实施例的供电电路还包括对供电状态进行指示的供电状态指示单元107。
具体来讲，参见图1，供电电路包括与外部的接线端子适配的接线端子P12，作为防反接保护单元106的MOS管Q11，作为电磁干扰滤波单元102的电感L2、L3，作为降压单元103的集成电路U36，作为电压稳定保护电路104的稳压管D21，作为滤波整流单元105的直插电容C45、C46，以及作为供电状态指示单元107的发光二极管D22，此外，还包括将构成如上各个单元连接用的电阻R102，电容C43、C44，电感L1，直插电容C42、C41。
具体连接上，MOS管Q11的引脚1接电源正极，引脚2接R102一端，引脚3接L2一端、接C43一端，R102、C43另一端、L3一端都接电源负极，C44一端接L2另一端、C44另一端接L3另一端，L2另一端接C42正极，并提供电源VIN。集成电路U36的引脚1接C41、C42的正极，引脚4接L1一端，引脚2接D21，引脚2接电感L1一端，L1另一端接C45、C46正极、接R101一端，R101另一端接D22正极，C42负极、C41负极、U36的引脚6、U36引脚3、U36引脚5、D21引脚1、C45的负极、C46的负极、D22的负极都接电源负极GND。
如上结构中，P12的作用是方便提供电源信号，Q11的作用是进行防反接保护，L2、L3的作用是过滤电磁干扰，U36的作用是降压变成所需电压，D21的作用是稳定电压保护电路，C45、C46的作用是滤波、整流，D22的作用是指示供电状态。这几部分相互配合，实现了屏蔽干扰、保护电路、稳定供电的作用。
电压控制电路包括输入信号调整单元201，与所述输入信号调整单元201相连的隔离保护单元202，与所述隔离保护单元202相连的高频增益降低单元203，以及将电流信号还原成电压信号的电压还原电路204。如图2所示，本实施例的具体结构中，主要包括作为输入信号调整单元201的高精度绕线变阻器R1，以得到适当的输入信号；作为隔离保护单元202的光电隔离U3，以及驱动光电隔离U3工作的运算放大器U4A；作为高频增益降低单元203的电阻R4和电容C2；作为电压还原电路204的运算放大器U1A，以及电阻R2、R7、R5，电容C1。通过如上构件的具体连接关系及配合，实现了D/A到A/D之间的高精度转换。
具体来讲，高精度绕线变阻器R1引脚1、引脚2接R2一端，同时R1引脚2接R7一端，R2另一端接电源VIN，R1引脚3接地。运算放大器U4A，其引脚8接电源VCC，引脚4接地GND,引脚1、引脚2之间接电容C1，引脚2接R7另一端，引脚3接引脚4。光电隔离U3，其引脚1接R5另一端，引脚2接电源VCC，引脚3接U4A的引脚2，引脚4接地GND，引脚5接U1A的引脚3，引脚6接U1A的引脚2。运算放大器U1A,其引脚2、引脚1之间接R4、C2(R4与C2并联)，引脚4接引脚3、接地GND_DA1。
恒流输出电路包括输入阻抗匹配单元301，与所述阻抗匹配单元301相连的恒流源形成单元302，与所述恒流源形成单元302相连的电压保护单元303，将多路信号隔离的电压隔离单元304，对当前电流值进行显示的显示单元305。其中，由图3所示，本实施例中，作为输入阻抗匹配单元301的运算放大器U1B，用于匹配输入阻抗；作为恒流源形成单元302的运算放大器U1C、NPN三极管Q1、高精度采样电阻R9，用于形成恒流源；作为电压保护单元303的二极管D1、D2，用于形成电压保护；作为电压隔离单元304的电源隔离模块U2，用于电压隔离，保证每一路信号不相互影响；作为显示单元305的电流表A1，用于实现当前电流值，并最终由Out1输出电流。此外，还包括电容C4、C3，电阻R6、R8、R3、R10。
运算放大器U1B，其引脚11接电源VCC_DA1，引脚4接地GND_DA1，引脚5接C4一端、接U1A的引脚1，引脚6接引脚7，引脚7接R6一端，C4另一端接地GND_DA1。运算放大器U1C，其引脚10接R6另一端、接R3一端，引脚9接R8一端、接R10一端，引脚11接电源VCC_DA1，引脚4接地GND_DA1，R8另一端接地GND_DA1。NPN三极管Q1，其引脚1接电源VCC_DA1，引脚2接U1C的引脚8，引脚3接R10的另一端、接R9一端，R9另一端接R3另一端，R9另一端接P1引脚2。电流表A1，其引脚1接二极管D1正极、接二极管D2负极，其引脚2接二极管D1负极、接二极管D2正极。电源隔离模块U2，其引脚2接电源VIN，引脚1接地GND，引脚3接C3一端、接地GND_DA1，引脚4接C3另一端并提供电源VCC_DA1。
如上描述中，所述MOS管Q11选用AP2305N型号的三极管。稳压管D21选用IN5824型号。集成电路U36选用LM2596型号。高精度绕线变阻器R1选用BOURNS 3590S-2型号。运算放大器U4A选用LM358型号。运算放大器U1A、U1B、U1C选用LM324型号。光电隔离U3选用HCNR201型号。三极管Q1选用9014型号。二极管D1选用IN5819型号。电源隔离模块U2选用B2415S型号。高精度采样电阻R9选用150Ω0.1％型号。
采用本实施例的技术方案，可以实现多路同时使用，输出高精度电流信号，极大的方便了同时需要多种电流值信号的设备测试；每一路电流均可单独调节，选择性和可控性更好；每一路之间互相隔离，抗干扰能力强，而且即使有一路故障，其他路可继续正常工作；高精度电流表、高精度线性变阻器、四级运放，多重保证了电流信号的稳定以及高精度；采用光电隔离器件，使用设备时更安全。此外，如上结构，带负载能力强，采用恒流源提供电流信号不必考虑负载变化的因素(0～300Ω)造成的电流信号大小的变化，方便工业设备测试的使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高精度多路可控恒流源，包括供电电路，与所述供电电路相连的电压控制电路，以及与所述电压控制电路相连的恒流输出电路，其特征在于：所述供电电路包括与外部电源连接的接线端子，与接线端子连接并提供电源VIN的电磁干扰滤波单元，与所述电源VIN连接的降压单元，与所述降压单元连接的电压稳定保护电路，以及与所述电压稳定保护电路连接的滤波整流单元。
2.根据权利要求1所述的高精度多路可控恒流源，其特征在于：所述供电电路包括连接在所述接线端子和所述电磁干扰滤波单元之间的防反接保护单元。
3.根据权利要求1所述的高精度多路可控恒流源，其特征在于：所述供电电路包括供电状态指示单元。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的高精度多路可控恒流源，其特征在于：所述电压控制电路包括输入信号调整单元，与所述输入信号调整单元相连的隔离保护单元，与所述隔离保护单元相连的高频增益降低单元，以及将电流信号还原成电压信号的电压还原电路。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的高精度多路可控恒流源，其特征在于：所述恒流输出电路包括输入阻抗匹配单元，与所述阻抗匹配单元相连的恒流源形成单元，与所述恒流源形成单元相连的电压保护单元，以及将多路信号隔离的电压隔离单元。
6.根据权利要求5所述的高精度多路可控恒流源，其特征在于：所述恒流输出电路还包括对当前电流值进行显示的显示单元。
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