CN220438808U - 一种工业大功率恒流源电路 - Google Patents

Abstract

本申请属于电源技术领域，公开了一种工业大功率恒流源电路，包括基础恒流源电路、基准源电路和保护电路，基础恒流源电路包括由差动放大器和运算放大器组成的Howland构型电流源，基准源电路包括基准源芯片、电压跟随器和DAC电路，基准源芯片用于提供基准电源，经过电压跟随器缓冲后进入DAC电路，DAC电路经过控制调压后产生直流信号接入基础恒流源电路，保护电路包括电源缓启动电路以及电流检测电路，电源缓启动电路用于实现电源的缓启动和缓降落，电流检测电路用于检测后级负载故障。该申请的电流负载可达2A以上，且误差可控制在10uA之内，可在us级别内响应电流变化，满足用户在工业现场绝大多数传感器以及设备需要的电源参数。

Description

一种工业大功率恒流源电路

技术领域

本申请涉及电源技术领域，更具体地说，涉及一种工业大功率恒流源电路。

背景技术

工业恒流源是一种电源设备，它的主要功能是将电流限制为恒定的值。在工业生产中，恒流源通常用于控制电动机的速度、照明设备的亮度、气体放电管的电流、电泳设备的电流等等。在现代工业生产中，各种设备和控制***都需要稳定、高质量的电源供应，因此大功率工业恒流源具有非常重要的作用。

恒流源的工作原理是将电源电压通过电路控制，使得输出电流始终保持在预设的恒定值。恒流源通常包含一个反馈电路，用于检测输出电流并自动调节输入电压以维持恒定电流输出。目前常见的恒流源电路控制精度和灵活性不足，难以满足大功率工业电路的使用。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请提供一种工业大功率恒流源电路。

本申请提供的一种工业大功率恒流源电路采用如下的技术方案：

一种工业大功率恒流源电路，包括基础恒流源电路、基准源电路和保护电路，所述基础恒流源电路包括由差动放大器和运算放大器组成的Howland构型电流源，所述基准源电路包括基准源芯片、电压跟随器和DAC电路，所述基准源芯片用于提供基准电源，经过电压跟随器缓冲后进入DAC电路，所述DAC电路经过控制调压后产生直流信号接入基础恒流源电路，所述保护电路包括电源缓启动电路以及电流检测电路，所述电源缓启动电路用于实现电源的缓启动和缓降落，所述电流检测电路用于检测后级负载故障。

进一步的，所述保护电路包括采样电阻，所述采样电阻的一端接入电源负载端和运算放大器，另一端接入MOS管的漏极，运算放大器的输出端接入MCU，MOS管的栅极接入MOS管驱动芯片，MCU的信号输出管脚与MOS管驱动芯片的信号输入端相连。

通过上述技术方案，利用采样电阻采集电源负载回流，经过运算放大器放大后产生一个监控电压送入MCU进行电流监控，并该监控电压与预设电压进行比较，当监控电压大于预设电压后会产生一个高电平信号，该信号通过MOS管驱动芯片驱动低边MOS管关断切开电路回路已实现电源保护。

进一步的，所述差动放大器为AD8276芯片。

通过上述技术方案，利用AD8276芯片的温漂为1ppm/℃，失调电压漂移为2uV/℃的优良特性且内置激光调整电阻可以减少系数K和PCB布板带来的误差，可以满足驱动电流2A以及uA级别的电流变化，满足工业现场大多数设备以及传感器的应用。

进一步的，所述DAC电路芯片为AD5791B。

通过上述技术方案，该DAC芯片输出的精度较高，可实现uV级别的变化，且通过在电路的PCB进行良好散热的措施可保证电流的热稳定性。

综上所述，本申请包括以下至少一个有益技术效果：

(1)驱动电流较大，常规的PCB以及散热处理可以驱动30V/2A以上的功率器件；

(2)调整精度高，可动态调节0-2A范围电流，调整进度可实现uA级别；

(3)保护电路响应迅速，可接近实时响应电源过流保护，及时切断电源保护设备。

附图说明

图1为本申请的结构示意图；

图2为基础恒流源电路示意图；

图3为基准源电路示意图；

图4为保护电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种工业大功率恒流源电路，包括基础恒流源电路、基准源电路和保护电路，基础恒流源电路包括由差动放大器和运算放大器组成的Howland构型电流源，基准源电路包括基准源芯片、电压跟随器和DAC电路，基准源芯片用于提供基准电源，经过电压跟随器缓冲后进入DAC电路，DAC电路经过控制调压后产生直流信号接入基础恒流源电路，保护电路包括电源缓启动电路以及电流检测电路，电源缓启动电路用于实现电源的缓启动和缓降落，电流检测电路用于检测后级负载故障。

基础电流源使用的郝兰德(Howland)电路为负载接地型恒流源，其输出能力好、温度偏移小，但也存在由于电阻匹配和工作点的问题导致其稳定性等问题，而其本设计使用的差动放大器内置激光调整电阻具有严格的电阻匹配，可以规避PCB布板以及电阻匹配导致的误差，使得输出电流Io＝Vref/R1；(其中：Vref是DAC输出的基准电压，R1为采样电阻)。

请参见图4，保护电路包括采样电阻，采样电阻的一端接入电源负载端和运算放大器，另一端接入MOS管的漏极，运算放大器的输出端接入MCU，MOS管的栅极接入MOS管驱动芯片，MCU的信号输出管脚与MOS管驱动芯片的信号输入端相连。利用采样电阻采集电源负载回流，经过运算放大器放大后产生一个监控电压送入MCU进行电流监控，并该监控电压与预设电压进行比较，当监控电压大于预设电压后会产生一个高电平信号，该信号通过MOS管驱动芯片驱动低边MOS管关断切开电路回路已实现电源保护。相对与传统MOS管控制电路，因为电源回路使用的大电流MOS管存在比较大的寄生电容在关断低边MOS管时无法做到及时快速，经过MOS管驱动芯片则可以在25ns之内关闭大电流MOS管实现电源保护的实时响应。

图2是本实用新型的基础恒流源电路设计，利用差动放大器AD8276芯片的温漂为1ppm/℃，失调电压漂移为2uV/℃的优良特性且内置激光调整电阻可以减少系数K和PCB布板带来的误差，可以满足驱动电流2A以及uA级别的电流变化，可以满足工业现场大多数设备以及传感器的应用。

图3是本实用新型的基准源电路。基准源输出5V基准电源，经过运算放大器的放大和缓冲后送入DAC芯片AD5791B，由DAC芯片生产电压驱动后级恒流源电路。该DAC芯片输出的精度较高，可实现uV级别的变化，且通过在电路的PCB进行良好散热的措施可保证电流的热稳定性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种工业大功率恒流源电路，其特征在于：包括基础恒流源电路、基准源电路和保护电路，所述基础恒流源电路包括由差动放大器和运算放大器组成的Howland构型电流源，所述基准源电路包括基准源芯片、电压跟随器和DAC电路，所述基准源芯片用于提供基准电源，经过电压跟随器缓冲后进入DAC电路，所述DAC电路经过控制调压后产生直流信号接入基础恒流源电路，所述保护电路包括电源缓启动电路以及电流检测电路，所述电源缓启动电路用于实现电源的缓启动和缓降落，所述电流检测电路用于检测后级负载故障。

2.根据权利要求1所述的一种工业大功率恒流源电路，其特征在于：所述保护电路包括采样电阻，所述采样电阻的一端接入电源负载端和运算放大器，另一端接入MOS管的漏极，运算放大器的输出端接入MCU，MOS管的栅极接入MOS管驱动芯片，MCU的信号输出管脚与MOS管驱动芯片的信号输入端相连。

3.根据权利要求1所述的一种工业大功率恒流源电路，其特征在于：所述差动放大器为AD8276芯片。

4.根据权利要求1所述的一种工业大功率恒流源电路，其特征在于：所述DAC电路芯片为AD5791B。