CN109696938B - 一种用于电流源控制的电子装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电流源控制的电子装置和控制方法，属于电流源控制技术领域。本发明的用于电流源控制的电子装置，包括依次连接的开关电源模块、电流开关模块、负载模块以及负载开关控制模块，还包括闭环负反馈控制模块用于当所述负载开关控制模块输出电流导通控制信号时，控制所述开关电源模块输出恒定电流，当所述负载开关控制模块输出电流关断控制信号时，控制所述开关电源模块输出恒定电压。本发明的用于电流源控制的电子装置通过控制开关电源模块在恒流输出模式和恒压输出模式之间切换，能够适应负载的动态变化，使得开关电源模块始终工作在明确的受控状态下，有利于负载的平稳快速开关的切换。

Description

一种用于电流源控制的电子装置和控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于电流源控制的电子装置和控制方法，属于电流源控制技术领域。

背景技术

电流源是电路中广泛使用的一个组件，是电流敏感型负载的常用驱动电源。电流敏感型负载，常见于发光二极管LED，激光二极管LD等，在工作状态下要求驱动电源提供稳定的电流输出，而不像更普通的电压源那样提供稳定的电压。实际上，电流敏感型负载要求驱动电源能够自适应的调节输出电压以确保电流输出的稳定，来克服电路环境的变化，干扰，甚至负载本身电阻变化的影响。

由于目前电源的主流技术是开关电源，因此最常用的做法是在负载线路上串联一个线性电流控制单元，然后通过闭环反馈信号来实现电流控制，而开关电源则工作在恒定电压输出的模式下，不受负载开关控制信号的影响。如图1所示，线性电流控制单元通常可以是三极管、达林顿管等，通过闭环反馈信号来控制负载线路电流的大小，当电流敏感型负载需要开关操作时，此类线性电流控制单元可以做到比较好的开关速度，通常能做到10微秒以下。但是图1方案的最大的缺陷在于整个电路的能效不高。线性电流控制单元为了限制负载的电流，必须白白消耗掉开关电源的功率输出的很大一部分。为实现更高能效，应该把开关电源直接设置成电流负反馈的模式，让开关电源工作在恒定电流的模式下，但是这种模式下的开关电源响应开关控制的速度很慢，为此需要一个独立的开关器件来实现快速开关的操作，如图2方案所示。图2方案的最大问题是电流关断之后，开关电源的工作状态不再正常，导致下一次电流开通的瞬间，开关电源要重新适应负载电路，这会经历一个很不正常的过程才达到稳态。这是因为当电路从正常负载变为断路之后，相当于负载变为无穷大，电流源的工作机制立即失效，开关电源的工作状态必然发生变化，而这个状态并不会自然地适合下次电流开通瞬间负载的要求。当电流关断时，如果开关电源的工作强度也降为0，那么下次电流开通时，负载的电流建立速度很慢，如图11a所示；如果开关电源的工作强度偏高，那么电流开通时，负载的电流就会有一个过冲，如图11b所示。只有恰当地设计电流关断时开关电源的工作状态，才可能实现电流的平稳开启，使负载的电流快速建立达到设定值且没有过冲。

为了让开关电源在电流关断时工作在一个最合理的状态，以尽量保证下次电流开通时负载电路能平稳开启，专利申请号：201010505708.4中采用了采样保持电路，通过采样保持电路使开关电源工作在记忆状态下。该专利的本质就是通过采样保持电路的记忆效应，让开关电源一直保持在电流开通时的工作状态，电流关断时，采样保持电路提供一个假的负反馈信号，而真的负反馈信号已经被切断。但是开关电源不知情，仍然以为负反馈信号持续有效。但是实际上，该专利技术并不能达到理想的效果，仍然会有电流过冲现象。这是因为当电流关断后，电路的负载变为空载，此时开关电源的工作强度不做调整，就会导致过多能量积累，使开关电源的输出电压飙高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于电流源控制的电子装置包括开关电源模块、电流开关模块、负载模块、负载开关控制模块以及闭环负反馈控制模块，闭环负反馈控制模块根据负载开关控制模块的输出控制信号反馈闭环负反馈信号给开关电源模块，从而控制开关电源模块在恒流输出模式和恒压输出模式之间切换，能够适应负载的动态变化，使得开关电源模块始终工作在明确的受控状态下，有利于负载的平稳快速开关的切换。

本发明提供技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种用于电流源控制的电子装置，包括依次连接的开关电源模块、电流开关模块、负载模块以及与电流开关模块连接的负载开关控制模块，其特征在于，还包括闭环负反馈控制模块，所述闭环负反馈控制模块分别连接所述开关电源模块和所述负载开关控制模块，用于当所述负载开关控制模块输出电流导通控制信号时，控制所述开关电源模块输出恒定电流，当所述负载开关控制模块输出电流关断控制信号时，控制所述开关电源模块输出恒定电压。

根据本发明的一实施方式，所述闭环负反馈控制模块包括电流运算反馈子模块、电压运算反馈子模块和选择控制开关子模块，所述电流运算反馈子模块连接所述开关电源模块和所述选择控制开关子模块，所述电压运算反馈子模块设置于所述开关电源模块和所述选择控制开关子模块之间，所述选择控制开关子模块连接所述开关电源模块，所述负载开关控制模块分别连接所述电压运算反馈子模块和选择控制开关子模块；

当所述负载开关控制模块输出电流导通控制信号时，所述电流运算反馈子模块经所述选择控制开关子模块向所述开关电源模块提供电流闭环负反馈信号，所述电流开关模块处于导通状态，所述开关电源模块输出恒定电流；

当所述负载开关控制模块输出电流关断控制信号时，所述电压运算反馈子模块经所述选择控制开关子模块向所述开关电源模块提供电压闭环负反馈信号，所述电流开关模块处于关断状态，所述开关电源模块输出恒定电压。

根据本发明的另一实施方式，所述电压运算反馈子模块包括：

电压测量单元，与所述开关电源模块连接，用于测量所述开关电源模块的实时工作电压值；

电压采样与保持单元，设置于所述电压测量单元与所述电压误差运算单元之间，用于根据所述负载开关控制模块输出的控制信号调整工作模式并向所述电压误差运算单元输出电压采样值/电压保持值；

电压误差运算单元，分别与所述电压测量单元和所述电压采样与保持单元连接，用于比较所述电压采样与保持单元输出的电压采样值/电压保持值和所述电压测量单元测量的实时工作电压值得到电压闭环负反馈信号，并发送至所述开关电源模块。

根据本发明的另一实施方式，所述电压采样与保持单元包括：

控制信号接收子单元，用于接收所述负载开关控制模块输出的控制信号；

控制处理子单元，用于根据接收的所述控制信号控制采样子单元和保持子单元的工作；

采样子单元，用于采样所述电压测量单元的输出的所述实时工作电压值得到所述电压采样值；

保持子单元，用于根据前一阶段的所述电压采样值得到所述电压保持值；

输出子单元，用于向所述电压误差运算单元输出所述电压采样值/电压保持值。

当所述控制信号为所述电流导通控制信号时，所述电压采样与保持单元处于采样模式；当所述控制信号为所述电流关断控制信号时，所述电压采样与保持单元处于保持模式。

根据本发明的另一实施方式，所述电压采样与保持单元包括ADC模数转换器、DAC数模转换器以及逻辑控制器，所述ADC模数转换器连接所述电压测量单元，所述DAC数模转换器分别连接所述电压误差运算单元和所述ADC模数转换器，所述逻辑控制器的输入端连接所述负载开关控制信号模块，输出端分别连接所述ADC模数转换器和DAC数模转换器，当所述控制信号为所述电流导通控制信号时，所述逻辑控制器控制所述ADC模数转换器工作，所述ADC模数转换器采集所述电压测量单元输出的实时工作电压值得到所述电压采样值；

当所述控制信号为所述电流关断控制信号时，所述逻辑控制器控制所述DAC数模转换器工作，所述DAC数模转换器根据前一阶段所述电压采样值得到所述电压保持值。

根据本发明的另一实施方式，所述电压采样与保持单元包括模拟开关、储能电容器以及输出级驱动器，所述模拟开关的输入端分别连接所述电压测量单元和所述负载开关控制信号模块，所述模拟开关的输出端分别与所述储能电容器以及所述输出级驱动器，所述储能电容器与所述输出级驱动器连接，所述输出级驱动器连接所述电压误差运算单元，

当所述控制信号为所述电流导通控制信号时，所述模拟开关控制所述储能电容器记录所述电压测量单元输入的实时工作电压值得到电压采样值，所述输出级驱动器向所述储能电容器充电；

当所述控制信号为所述电流关断控制信号时，所述模拟开关控制所述储能电容器根据前一阶段所述电压采样值得到所述电压保持值，所述输出级驱动器阻止所述储能电容器放电。

根据本发明的另一实施方式，所述电压误差运算单元包括：

接收子单元，用于接收所述电压采样与保持单元输出的电压采样值/电压保持值和所述电压测量单元测量的实时工作电压值；

比较子单元，用于比较所述电压采样值/电压保持值和所述实时工作电压值得到所述电压闭环负反馈信号；

发送子单元，用于发送所述电压闭环负反馈信号至所述开关电源模块。

根据本发明的另一实施方式，所述电流运算反馈子模块包括：

电流测量单元，与所述负载模块串联连接，用于采样所述负载模块的电流获取采样电压值；

电流参考值单元，用于提供预设的基准电压值；

电流误差运算单元，分别与所述电流测量单元、所述电流参考值单元以及所述选择控制开关子模块连接，用于比较所述采样电压值和所述基准电压值得到电流闭环负反馈信号，并发送至所述开关电源模块。

根据本发明的另一实施方式，所述电流开关模块为场效应管或三极管。

另一方面，本发明还提供了一种电流源控制方法，包括：

步骤a:接收负载开关控制模块输出的控制信号，当所述控制信号为电流导通控制信号，转入步骤b，当所述控制信号为电流关断控制信号时，转入步骤g；

步骤b:电流开关模块导通且开关电源模块向负载模块提供恒定电流；

步骤c:电流运算反馈子模块实时采样获取采样电压值；

步骤d:电流运算反馈子模块比较所述采样电压值和基准电压值得到电流闭环负反馈信号，并发送至开关电源模块；

步骤e:根据所述电流闭环负反馈信号调整开关电源模块的输出电流；

步骤f:电压运算反馈子模块测量开关电源模块的实时工作电压值得到电压采样值；

步骤g:电流开关模块关断；

步骤h:电压运算反馈子模块根据前一阶段的所述电压采样值得到所述电压保持值；

步骤i:电压运算反馈子模块比较所述电压保持值和所述实时工作电压值得到电压闭环负反馈信号，并发送至开关电源模块；

步骤j:根据所述电压闭环负反馈信号保持开关电源模块的当前输出电压。

本发明具有以下有益效果：

本发明的用于电流源控制的电子装置包括开关电源模块、电流开关模块、负载模块、负载开关控制模块以及闭环负反馈控制模块，闭环负反馈控制模块根据负载开关控制模块的输出控制信号反馈闭环负反馈信号给开关电源模块，从而控制开关电源模块在恒流输出模式和恒压输出模式之间切换，具体的当负载开关控制模块输出电流导通控制信号时，控制开关电源模块输出恒定电流，当负载开关控制模块输出电流关断控制信号时，控制开关电源模块输出恒定电压。

本发明的用于电流源控制的电子装置结构简单，闭环负反馈控制模块根据负载开关控制模块的输出控制信号反馈闭环负反馈信号给开关电源模块，开关电源模块在负载开关控制信号的控制下于两种工作模式之间切换，而不是单一的工作模式，能够适应负载的动态变化且开关电源模块的闭环反馈信号始终有效，使得开关电源模块始终工作在明确的受控状态下，有利于负载的快速开关的切换，因此，能够实现负载电流快速且平稳开关。

本发明的电流源控制方法简单高效，利用负载开关控制模块输出的控制信号来协同电路开关模块、电压运算反馈子模块、电流运算反馈子模块以及开关电源模块的协同动作，实现负载电流的通断开关，以及开关电源在输出恒定电流的工作模式和输出恒定电压的工作模式之间切换使得开关电源模块始终工作在明确的受控状态下，有利于负载的快速开关的切换，因此，能够实现负载电流快速且平稳开关。

附图说明

图1为现有用于电流源控制的电子装置的第一个实施例的结构框图；

图2为现有用于电流源控制的电子装置的第二个实施例的结构框图；

图3为本发明的用于电流源控制的电子装置的第一实施例的结构框；

图4为本发明的用于电流源控制的电子装置的第二实施例的结构框；

图5为本发明的用于电流源控制的电子装置的第三实施例的结构框；

图6为本发明的用于电流源控制的电子装置的电压采样与保持单元的第一实施例结构框图；

图7为本发明的用于电流源控制的电子装置的电压采样与保持单元的第二实施例结构框图；

图8为本发明的用于电流源控制的电子装置的电压采样与保持单元的第三实施例结构框图；

图9为本发明的用于电流源控制的电子装置的电压误差运算单元的一个实施例结构框图；

图10为本发明的一种电流源控制方法的一个实施例流程示意图；

图11为电流源控制电子装置的开关特性曲线图：图11a为现有电流源控制电子装置第一实施例的开关特性曲线图；图11b为现有电流源控制电子装置第二实施例的开关特性曲线图；图11c为本发明的电流源控制电子装置的开关特性曲线图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，如图3所示，本发明实施例提供了一种用于电流源控制的电子装置，包括依次连接的开关电源模块10、电流开关模块20、负载模块30以及与电流开关模块连接的负载开关控制模块40，还包括闭环负反馈控制模块50，闭环负反馈控制模块分别连接开关电源模块和负载开关控制模块，用于当负载开关控制模块输出电流导通控制信号时，控制开关电源模块输出恒定电流，当负载开关控制模块输出电流关断控制信号时，控制开关电源模块输出恒定电压。

本发明实施例的用于电流源控制的电子装置包括开关电源模块、电流开关模块、负载模块、负载开关控制模块以及闭环负反馈控制模块，闭环负反馈控制模块根据负载开关控制模块的输出控制信号反馈闭环负反馈信号给开关电源模块，从而控制开关电源模块在恒流输出模式和恒压输出模式之间切换，具体的当负载开关控制模块输出电流导通控制信号时，控制开关电源模块输出恒定电流，当负载开关控制模块输出电流关断控制信号时，控制开关电源模块输出恒定电压。本发明实施例的用于电流源控制的电子装置结构简单，闭环负反馈控制模块根据负载开关控制模块的输出控制信号反馈闭环负反馈信号给开关电源模块，开关电源模块在负载开关控制信号的控制下于两种工作模式之间切换，而不是单一的工作模式，能够适应负载的动态变化且开关电源模块的闭环反馈信号始终有效，使得开关电源模块始终工作在明确的受控状态下，有利于负载的快速开关的切换，因此，能够实现负载电流快速且平稳开关。

作为上述实施例的一个举例说明，如图4所示，本发明实施例的闭环负反馈控制模块50包括电流运算反馈子模块51、电压运算反馈子模块52和选择控制开关子模块53，电流运算反馈子模块连接开关电源模块和选择控制开关子模块，电压运算反馈子模块设置于开关电源模块和选择控制开关子模块之间，选择控制开关子模块连接开关电源模块，负载开关控制模块分别连接电压运算反馈子模块和选择控制开关子模块；

当负载开关控制模块输出电流导通控制信号时，电流运算反馈子模块经选择控制开关子模块向开关电源模块提供电流闭环负反馈信号，电流开关模块处于导通状态，开关电源模块输出恒定电流；

当负载开关控制模块输出电流关断控制信号时，电压运算反馈子模块经选择控制开关子模块向开关电源模块提供电压闭环负反馈信号，电流开关模块处于关断状态，开关电源模块输出恒定电压。

本发明实施例的闭环负反馈控制模块包括电流运算反馈子模块、电压运算反馈子模块和选择控制开关子模块，当负载开关控制模块输出电流导通控制信号时，选择控制开关子模块将电流运算反馈子模块连接到开关电源模块，并向开关电源模块提供电流闭环负反馈信号，此时电流开关模块处于导通状态，开关电源模块输出恒定电流；当负载开关控制模块输出电流关断控制信号时，选择控制开关子模块将电压运算反馈子模块连接到开关电源模块，并向开关电源模块提供电压闭环负反馈信号，电流开关模块处于关断状态，开关电源模块输出恒定电压。本发明实施例的闭环负反馈控制模块结构简单，通过选择控制开关子模块根据负载开关控制模块输出的控制信号选择控制电压负反馈/电流负反馈，从而实现开关电源模块在两种工作模式之间切换，能够适应负载的动态变化且使得开关电源模块始终工作在明确的受控状态下，有利于负载的快速开关的切换，因此能够实现负载电流快速且平稳开关。

作为上述实施例的另一个举例说明，如图5所示，本发明实施例的电压运算反馈子模块52包括：

电压测量单元521，与开关电源模块连接，用于测量开关电源模块的实时工作电压值；

电压采样与保持单元522，设置于电压测量单元与电压误差运算单元之间，用于根据负载开关控制模块输出的控制信号调整工作模式并向电压误差运算单元输出电压采样值/电压保持值；

电压误差运算单元523，分别与电压测量单元和电压采样与保持单元连接，用于比较电压采样与保持单元输出的电压采样值/电压保持值和电压测量单元测量的实时工作电压值得到电压闭环负反馈信号，并发送至开关电源模块。

本发明实施例的电压运算反馈子模块包括电压测量单元、电压采样与保持单元以及电压误差运算单元，其结构简单。本发明实施例的电压运算反馈子模块在开关电源模块工作在恒流输出模式时工作在采样模式，电压采样与保持单元采样开关电源模块的实际输出电压，在开关电源模块工作在恒压输出模式时工作在保持模式，向开关电源模块提供保持电压的闭环负反馈信号。

作为上述实施例的另一个举例说明，如图6所示，本发明实施例的电压采样与保持单元522包括：

控制信号接收子单元5221，用于接收负载开关控制模块输出的控制信号；

控制处理子单元5222，用于根据接收的控制信号控制采样子单元和保持子单元的工作；

采样子单元5223，用于采样电压测量单元的输出的实时工作电压值得到电压采样值；

保持子单元5224，用于根据前一阶段的电压采样值得到电压保持值；

输出子单元5225，用于向电压误差运算单元输出电压采样值/电压保持值。

当控制信号为电流导通控制信号时，电压采样与保持单元处于采样模式；当控制信号为电流关断控制信号时，电压采样与保持单元处于保持模式。

本发明实施例的电压采样与保持单元包括控制信号接收子单元、控制处理子单元、采样子单元、保持子单元和输出子单元，其结构简单，根据接收的负载开关控制模块输出的控制信信号控制采样子单元和保持子单元的工作，使得电压采样与保持单元处于不同工作模式，当控制信号为电流导通控制信号时，电压采样与保持单元处于采样模式；当控制信号为电流关断控制信号时，电压采样与保持单元处于保持模式。

作为上述实施例的另一个举例说明，如图7所示，本发明实施例的电压采样与保持单元包括ADC模数转换器5221’、DAC数模转换器5222’以及逻辑控制器5223’，ADC模数转换器连接电压测量单元521’，DAC数模转换器分别连接电压误差运算单元523’和ADC模数转换器，逻辑控制器的输入端连接负载开关控制信号模块40’，输出端分别连接ADC模数转换器和DAC数模转换器，

当控制信号为电流导通控制信号时，逻辑控制器控制ADC模数转换器工作，ADC模数转换器采集电压测量单元输出的实时工作电压值得到电压采样值；

当控制信号为电流关断控制信号时，逻辑控制器控制DAC数模转换器工作，DAC数模转换器根据前一阶段电压采样值得到电压保持值。

本发明实施例的电压采样与保持单元包括ADC模数转换器、DAC数模转换器以及逻辑控制器，在开关电源模块与负载模块之间断开时，保持开关电源模块的输出电压不变，具体包括：在开关电源模块与负载模块之间导通时用ADC模数转换器采集开关电源模块输出的工作电压测量值，在开关电源模块与负载模块之间断开时，用DAC数模转换器继续将前一阶段的工作电压测量值表达在电压误差运算单元的输入端，与此同时，将开关电源模块的闭环反馈信号的来源切换为电压误差运算单元的输出，即切换为电压闭环负反馈信号。

作为上述实施例的另一个举例说明，如图8所示，本发明实施例的电压采样与保持单元包括模拟开关5221”、储能电容器5223”以及输出级驱动器5222”，模拟开关的输入端分别连接电压测量单元521”和负载开关控制信号模块40”，模拟开关的输出端分别与储能电容器以及输出级驱动器，储能电容器与输出级驱动器连接，输出级驱动器连接电压误差运算单元523”，

当控制信号为电流导通控制信号时，模拟开关控制储能电容器记录电压测量单元输入的实时工作电压值得到电压采样值，输出级驱动器向储能电容器充电；

当控制信号为电流关断控制信号时，模拟开关控制储能电容器根据前一阶段电压采样值得到电压保持值，输出级驱动器阻止储能电容器放电。

本发明实施例的电压采样与保持单元包括模拟开关、储能电容器以及输出级驱动器，在开关电源模块与负载模块之间断开时，保持开关电源模块的输出电压不变，具体包括：在开关电源模块与负载模块之间导通时让储能电容器存储电能，在开关电源模块与负载模块之间断开时，将储能电容器的电压表达在电压误差运算单元的输入端，与此同时，将开关电源模块的闭环反馈信号的来源切换为电压误差运算单元的输出，即切换为电压闭环负反馈信号。

作为上述实施例的另一个举例说明，如图9所示，本发明实施例的电压误差运算单元523包括：

接收子单元5231，用于接收电压采样与保持单元输出的电压采样值/电压保持值和电压测量单元测量的实时工作电压值；

比较子单元5232，用于比较电压采样值/电压保持值和实时工作电压值得到电压闭环负反馈信号；

发送子单元5233，用于发送电压闭环负反馈信号至开关电源模块。

作为上述实施例的另一个举例说明，如图5所示，本发明实施例的电流运算反馈子模块51包括：

电流测量单元511，与负载模块串联连接，用于采样负载模块的电流获取采样电压值；

电流参考值单元512，用于提供预设的基准电压值；

电流误差运算单元513，分别与电流测量单元、电流参考值单元以及选择控制开关子模块连接，用于比较采样电压值和基准电压值得到电流闭环负反馈信号，并发送至开关电源模块。

本发明实施例的电流运算反馈子模块包括电流测量单元、电流参考值单元和电流误差运算单元，在开关电源模块与负载模块之间导通时向开关模块提供电流负反馈信号，其通过电源测量单元实时采样负载模块的电流获取采样电压值，通过电流误差运算单元比较采样电压值和基准电压值得到电流闭环负反馈信号并发送至开关电源模块，使得开关电源模块调整输出电压保持恒流输出。

作为上述实施例的另一个举例说明，本发明实施例的电流开关模块为场效应管或三极管。

另一方面，如图10所示，本发明实施例还提供了一种电流源控制方法，包括：

步骤100:接收负载开关控制模块输出的控制信号，当控制信号为电流导通控制信号，转入步骤b，当控制信号为电流关断控制信号时，转入步骤g；

步骤101:电流开关模块导通且开关电源模块向负载模块提供恒定电流；

步骤102:电流运算反馈子模块实时采样获取采样电压值；

步骤103:电流运算反馈子模块比较采样电压值和基准电压值得到电流闭环负反馈信号，并发送至开关电源模块；

步骤104:根据电流闭环负反馈信号调整开关电源模块的输出电流；

步骤105:电压运算反馈子模块测量开关电源模块的实时工作电压值得到电压采样值；

步骤106:电流开关模块关断；

步骤107:电压运算反馈子模块根据前一阶段的电压采样值得到电压保持值；

步骤108:电压运算反馈子模块比较电压保持值和实时工作电压值得到电压闭环负反馈信号，并发送至开关电源模块；

步骤109:根据电压闭环负反馈信号保持开关电源模块的当前输出电压。

本发明实施例的一种电流源控制方法利用负载开关控制模块输出的控制信号来协同电路开关模块、电压运算反馈子模块、电流运算反馈子模块以及开关电源模块的协同动作，实现负载电流的通断开关，以及开关电源在输出恒定电流的工作模式和输出恒定电压的工作模式之间切换，同时实现在开关电源模块与负载模块之间断开时，保持开关电源模块的输出电压不变，使得开关电源模块始终工作在明确的受控状态下，有利于负载的快速开关的切换，因此，能够实现负载电流快速且平稳开关。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于电流源控制的电子装置，包括依次连接的开关电源模块、电流开关模块、负载模块以及与电流开关模块连接的负载开关控制模块，其特征在于，还包括闭环负反馈控制模块，所述闭环负反馈控制模块分别连接所述开关电源模块和所述负载开关控制模块，用于当所述负载开关控制模块输出电流导通控制信号时，控制所述开关电源模块输出恒定电流，当所述负载开关控制模块输出电流关断控制信号时，控制所述开关电源模块输出恒定电压。

2.根据权利要求1所述的一种用于电流源控制的电子装置，其特征在于，所述闭环负反馈控制模块包括电流运算反馈子模块、电压运算反馈子模块和选择控制开关子模块，所述电流运算反馈子模块连接所述开关电源模块和所述选择控制开关子模块，所述电压运算反馈子模块设置于所述开关电源模块和所述选择控制开关子模块之间，所述选择控制开关子模块连接所述开关电源模块，所述负载开关控制模块分别连接所述电压运算反馈子模块和选择控制开关子模块；

当所述负载开关控制模块输出电流导通控制信号时，所述电流运算反馈子模块经所述选择控制开关子模块向所述开关电源模块提供电流闭环负反馈信号，所述电流开关模块处于导通状态，所述开关电源模块输出恒定电流；

当所述负载开关控制模块输出电流关断控制信号时，所述电压运算反馈子模块经所述选择控制开关子模块向所述开关电源模块提供电压闭环负反馈信号，所述电流开关模块处于关断状态，所述开关电源模块输出恒定电压。

3.根据权利要求2所述的一种用于电流源控制的电子装置，其特征在于，所述电压运算反馈子模块包括：

电压测量单元，与所述开关电源模块连接，用于测量所述开关电源模块的实时工作电压值；

电压采样与保持单元，设置于所述电压测量单元与所述电压误差运算单元之间，用于根据所述负载开关控制模块输出的控制信号调整工作模式并向所述电压误差运算单元输出电压采样值/电压保持值；

电压误差运算单元，分别与所述电压测量单元和所述电压采样与保持单元连接，用于比较所述电压采样与保持单元输出的电压采样值/电压保持值和所述电压测量单元测量的实时工作电压值得到电压闭环负反馈信号，并发送至所述开关电源模块。

4.根据权利要求3所述的一种用于电流源控制的电子装置，其特征在于，所述电压采样与保持单元包括：

控制信号接收子单元，用于接收所述负载开关控制模块输出的控制信号；

控制处理子单元，用于根据接收的所述控制信号控制采样子单元和保持子单元的工作；

采样子单元，用于采样所述电压测量单元的输出的所述实时工作电压值得到所述电压采样值；

保持子单元，用于根据前一阶段的所述电压采样值得到所述电压保持值；

输出子单元，用于向所述电压误差运算单元输出所述电压采样值/电压保持值；

当所述控制信号为所述电流导通控制信号时，所述电压采样与保持单元处于采样模式；当所述控制信号为所述电流关断控制信号时，所述电压采样与保持单元处于保持模式。

5.根据权利要求3或4所述的一种用于电流源控制的电子装置，其特征在于，所述电压采样与保持单元包括ADC模数转换器、DAC数模转换器以及逻辑控制器，所述ADC模数转换器连接所述电压测量单元，所述DAC数模转换器分别连接所述电压误差运算单元和所述ADC模数转换器，所述逻辑控制器的输入端连接所述负载开关控制信号模块，输出端分别连接所述ADC模数转换器和DAC数模转换器，

当所述控制信号为所述电流导通控制信号时，所述逻辑控制器控制所述ADC模数转换器工作，所述ADC模数转换器采集所述电压测量单元输出的实时工作电压值得到所述电压采样值；

当所述控制信号为所述电流关断控制信号时，所述逻辑控制器控制所述DAC数模转换器工作，所述DAC数模转换器根据前一阶段所述电压采样值得到所述电压保持值。

6.根据权利要求3或4所述的一种用于电流源控制的电子装置，其特征在于，所述电压采样与保持单元包括模拟开关、储能电容器以及输出级驱动器，所述模拟开关的输入端分别连接所述电压测量单元和所述负载开关控制信号模块，所述模拟开关的输出端分别与所述储能电容器以及所述输出级驱动器，所述储能电容器与所述输出级驱动器连接，所述输出级驱动器连接所述电压误差运算单元，

当所述控制信号为所述电流导通控制信号时，所述模拟开关控制所述储能电容器记录所述电压测量单元输入的实时工作电压值得到电压采样值，所述输出级驱动器向所述储能电容器充电；

当所述控制信号为所述电流关断控制信号时，所述模拟开关控制所述储能电容器根据前一阶段所述电压采样值得到所述电压保持值，所述输出级驱动器阻止所述储能电容器放电。

7.根据权利要求3或4所述的一种用于电流源控制的电子装置，其特征在于，所述电压误差运算单元包括：

接收子单元，用于接收所述电压采样与保持单元输出的电压采样值/电压保持值和所述电压测量单元测量的实时工作电压值；

比较子单元，用于比较所述电压采样值/电压保持值和所述实时工作电压值得到所述电压闭环负反馈信号；

发送子单元，用于发送所述电压闭环负反馈信号至所述开关电源模块。

8.根据权利要求2-4任一所述的一种用于电流源控制的电子装置，其特征在于，所述电流运算反馈子模块包括：

电流测量单元，与所述负载模块串联连接，用于采样所述负载模块的电流获取采样电压值；

电流参考值单元，用于提供预设的基准电压值；

电流误差运算单元，分别与所述电流测量单元、所述电流参考值单元以及所述选择控制开关子模块连接，用于比较所述采样电压值和所述基准电压值得到电流闭环负反馈信号，并发送至所述开关电源模块。

9.根据权利要求1-4任一所述的一种用于电流源控制的电子装置，其特征在于，所述电流开关模块为场效应管或三极管。

10.一种电流源控制方法，其特征在于，包括：

步骤a:接收负载开关控制模块输出的控制信号，当所述控制信号为电流导通控制信号，转入步骤b，当所述控制信号为电流关断控制信号时，转入步骤g；

步骤b:电流开关模块导通且开关电源模块向负载模块提供恒定电流；

步骤c:电流运算反馈子模块实时采样获取采样电压值；

步骤d:电流运算反馈子模块比较所述采样电压值和基准电压值得到电流闭环负反馈信号，并发送至开关电源模块；

步骤e:根据所述电流闭环负反馈信号调整开关电源模块的输出电流；

步骤f:电压运算反馈子模块测量开关电源模块的实时工作电压值得到电压采样值；

步骤g:电流开关模块关断；

步骤h:电压运算反馈子模块根据前一阶段的所述电压采样值得到电压保持值；

步骤i:电压运算反馈子模块比较所述电压保持值和所述实时工作电压值得到电压闭环负反馈信号，并发送至开关电源模块；

步骤j:根据所述电压闭环负反馈信号保持开关电源模块的当前输出电压。