CN220962254U - 一种分立元件双极性压控电流驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分立元件双极性压控电流驱动器，其包括：两个差分模块；第一个所述差分模块的第一输入端与电压输入端的正极电连接，第一所述差分模块的第二输入端与电压输入端的负极电连接；第二个所述差分模块的第二输入端与电压输入端的正极电连接，第二个所述差分模块的第一输入端与电压输入端的负极电连接；两个所述差分模块的输出端均与电流扩展模块电连接，所述电流扩展模块与功率输出模块电连接；所述差分模块设置有镜像恒流源、差分输入和第一恒流源，所述第一输入端设置在所述镜像恒流源，所述第二输入端设置在所述第一恒流源。实现电流极性由输入电压极性决定，以及拓宽本实用新型的适用范围。

Description

一种分立元件双极性压控电流驱动器

技术领域

本实用新型涉及到电流源设备技术领域，尤其涉及到一种分立元件双极性压控电流驱动器。

背景技术

现有的电流源一般分为单极性电流源和双极性电流源，其中单极性电流源只能够提供正/负极端的单向电流输出，而双极性电流源可提供正极和负极端双向的电流输出。

单极性电流源常用在各种电子设备和***的供电，而双极性电流源相对单极性电流源，其还能够用于家电和工业设备的供电，并且还用于驱动各种晶闸管或是应用在交流电力***中。

现有的单极性电流源的缺点是：适用范围窄，并且无法满***流电路的使用；而现有的双极性电流源的缺点是：电路复杂度高，并且容易受到电磁干扰的影响，再是其发热量大，在使用时需要配备较大的被动散热器或是配备主动散热器使用，而输出晶体管根据输出电流而不断增加散热器的尺寸大小，是非常不便且昂贵的。

因此，亟需一种能够解决以上一种或多种问题的分立元件双极性压控电流驱动器。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的一种或多种问题，本实用新型提供了一种分立元件双极性压控电流驱动器。本实用新型为解决上述问题采用的技术方案是：一种分立元件双极性压控电流驱动器，其包括：差分模块，所述差分模块设置有两个；

第一个所述差分模块的第一输入端与电压输入端的正极电连接，第一所述差分模块的第二输入端与电压输入端的负极电连接；

第二个所述差分模块的第二输入端与电压输入端的正极电连接，第二个所述差分模块的第一输入端与电压输入端的负极电连接；

两个所述差分模块的输出端均与电流扩展模块电连接，所述电流扩展模块与功率输出模块电连接，所述电流扩展模块用于驱动所述功率输出模块，所述功率输出模块用于驱动电连接的外部设备；

所述差分模块设置有镜像恒流源、差分输入和第一恒流源，所述第一输入端设置在所述镜像恒流源，所述第二输入端设置在所述第一恒流源，所述镜像恒流源包括两个旁路，所述旁路设置有电阻和三极管。

在一些实施例中，两个所述旁路并联，第一个所述旁路内的电阻和三极管分别记为第一电阻和第一三极管，第二个所述旁路内的电阻和三极管分别记为第二电阻和第二三极管；

所述第一电阻与所述第一三极管的发射极电连接，所述第二电阻与所述第二三极管的发射极电连接；

所述第一电阻与所述第二电阻的并接端为所述第一输入端，所述第一三极管的基极与所述第二三极管的基极电连接，所述第一三极管的集电极与所述第一三极管的基极、所述第二三极管的基极电连接，所述第二三极管的集电极为电流输出端。

在一些实施例中，所述差分输入包括两个差分旁路，两个所述差分旁路分别与两个所述旁路电连接，所述差分旁路内设置有第三电阻和第三三极管，所述第三电阻的第二端与所述第三三极管的发射极电连接，第一个所述差分旁路内的所述第三电阻的第一端与第二个所述差分旁路内的所述第三电阻的第一端并接在一起。

在一些实施例中，所述第一恒流源包括：第四三极管、第五三极管、第四电阻和第五电阻；

所述第四三极管的集电极与所述差分输入电连接，所述第四三极管的发射极与所述第四电阻的第一端、所述第五三极管的基极电连接，所述第四电阻的第二端与所述第二输入端、所述第五三极管的发射极电连接，所述第五电阻的第二端接地，所述第五电阻的第一端与所述第四三极管的基极、所述第五三极管的集电极电连接。

在一些实施例中，所述电流扩展模块设置有两个放大旁路，两个所述放大旁路镜像设置，两个所述放大旁路分别与两个所述差分模块电连接。

在一些实施例中，所述放大旁路包括：第六电阻、第一电容和第六三极管；

所述第六电阻的第一端与电压输入端电连接，所述第六电阻的第二端与所述第六三极管的发射极电连接，所述第一电容的两端分别电连接在所述第六三极管的基极和集电极；

两个所述放大旁路内的两个所述第六三极管的集电极电连接在一起并向所述功率输出模块输出驱动电流。

在一些实施例中，所述功率输出模块设置有两个驱动旁路，所述驱动旁路包括：第七三极管、第一复合三极管和第七电阻；

所述第七三极管的集电极和所述第一复合三极管的集电极与电压输入端电连接，所述第七三极管的基极通过所述第七电阻与所述电流扩展模块的输出端电连接；

第一个所述驱动旁路的所述第七三极管的发射极、所述第一复合三极管的基极与第八电阻的第一端电连接；

第二个所述驱动旁路的所述第七三极管的发射极、所述第一复合三极管的基极与所述第八电阻的第二端电连接；

第一个所述驱动旁路的所述第一复合三极管的发射极与第二个所述驱动旁路的所述第一复合三极管的发射极电连接并向电连接的外部设备输出驱动电流。

在一些实施例中，还包括：反馈网络，所述反馈网络与电压输入端、所述差分模块和所述功率输出模块电连接，所述反馈网络包括：反馈电阻和输出电流检测电阻。

本实用新型取得的有益价值是：本实用新型通过将上述两个差分模块、电流扩展模块和功率输出模块电连接在一起，实现对带宽5khz以内的交流电压信号进行处理，达到电流极性由输入电压极性决定的目的，进而拓宽本实用新型的适用范围，同时，输入可采用差分模拟电压或单端模拟电压，可输出双极性电流；在实现电压到电流转换的同时，还能够实现高电压输出。

再是，在实现输出电流由输入电压决定的同时，精简了电路结构，降低了复杂度和工作时的发热量。以上极大地提高了本实用新型的实用价值。

附图说明

图1为本实用新型的实施原理框图；

图2为本实用新型的第一个差分模块的原理图；

图3为本实用新型的第二个差分模块的原理图；

图4为本实用新型的电流扩展模块和功率输出模块的原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加浅显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例限制。

如图1-图4所示，本实用新型公开了一种分立元件双极性压控电流驱动器，其包括：差分模块，所述差分模块设置有两个；

结合图1、2所示，第一个所述差分模块的第一输入端与电压输入端的正极电连接，第一所述差分模块的第二输入端与电压输入端的负极电连接；

结合图1、3所示，第二个所述差分模块的第二输入端与电压输入端的正极电连接，第二个所述差分模块的第一输入端与电压输入端的负极电连接；

上述电压输入端为VCC端和VEE端，用于对电路进行供电；

结合图1、4所示，两个所述差分模块的输出端均与电流扩展模块电连接，所述电流扩展模块与功率输出模块电连接，所述电流扩展模块用于驱动所述功率输出模块，所述功率输出模块用于驱动电连接的外部设备；

所述差分模块设置有镜像恒流源、差分输入和第一恒流源，所述第一输入端设置在所述镜像恒流源，所述第二输入端设置在所述第一恒流源，所述镜像恒流源包括两个旁路，所述旁路设置有电阻和三极管/其他晶体管，此三极管/其他晶体管根据需要进行选型。

需要指出的是，所述电流扩展模块和所述功率输出模块可为现有的电流放大电路，即所述电流扩展模块放大来自所述差分模块的电流以驱动所述功率输出模块，所述功率输出模块放大来自所述电流扩展模块的电流以驱动外设。

具体地，以图2为例，两个所述旁路并联，第一个所述旁路内的电阻和三极管分别记为第一电阻R17和第一三极管Q13，第二个所述旁路内的电阻和三极管分别记为第二电阻R18和第二三极管Q14；

所述第一电阻R17与所述第一三极管Q13的发射极电连接，所述第二电阻R18与所述第二三极管Q14的发射极电连接；

所述第一电阻R17与所述第二电阻R18的并接端为所述第一输入端VCC，所述第一三极管Q13的基极与所述第二三极管Q14的基极电连接，所述第一三极管Q13的集电极与所述第一三极管Q13的基极、所述第二三极管Q14的基极电连接，所述第二三极管Q14的集电极为电流输出端。图3同理，三极管Q11的集电极为电流输出端。

结合图2、图3可知，图2中的所述差分模块的所述镜像恒流源接正向的VCC端，图3中的所述差分模块的所述镜像恒流源接负向的VEE端，因此，图2和图3中的两个所述镜像恒流源的三极管的选型不同，图2中的为PNP型，图3中的为NPN型，其他电路/模块中的三极管的选型同理。

具体地，以图2为例，所述差分输入包括两个差分旁路，两个所述差分旁路分别与两个所述旁路电连接，以第一个所述差分旁路为例，此所述差分旁路内设置有第三电阻R15和第三三极管Q7，所述第三电阻R15的第二端与所述第三三极管Q7的发射极电连接，所述第三三极管Q7的集电极与其中一个所述旁路电连接，第二个所述差分旁路内的三极管Q8和电阻R16的连接与上述同理；

再是，图2中，三极管Q8的基极为正向输入，三极管Q7的基极为负向输入，图3同理，三极管Q4的基极为正向输入，三极管Q3的基极为负向输入；

第一个所述差分旁路内的所述第三电阻R15的第一端与第二个所述差分旁路内的所述第三电阻R16的第一端并接在一起，并向所述第一恒流源输出电流。其中图2中的所述差分输入内的三极管为NPN型，图3中的所述差分输入内的三极管为PNP型。

具体地，以图2为例，所述第一恒流源包括：第四三极管Q5、第五三极管Q6、第四电阻R13和第五电阻R14；

所述第四三极管Q5的集电极与所述差分输入电连接，所述第四三极管Q5的发射极与所述第四电阻R13的第一端、所述第五三极管Q6的基极电连接，所述第四电阻R13的第二端与所述第二输入端VEE、所述第五三极管Q6的发射极电连接，所述第五电阻R14的第二端接地，所述第五电阻R14的第一端与所述第四三极管Q5的基极、所述第五三极管Q6的集电极电连接。图2与图3同理，其中图2中的所述第一恒流源为负端恒流源，其内的三极管为NPN型，而图3中的所述第一恒流源为正端恒流源，其内的三极管为PNP型。

具体地，结合图4所示，所述电流扩展模块设置有两个放大旁路，两个所述放大旁路镜像设置，两个所述放大旁路分别与两个所述差分模块电连接，两个所述放大旁路内的三极管也依据极性进行选型；

以第一个所述放大旁路为例，所述放大旁路包括：第六电阻R19、第一电容C1和第六三极管Q16，第二个所述放大旁路的元器件为R20、C2、Q15，其中Q15和Q16的基极分别接入不同的所述差分模块的电流输出端(结合图1-图4，即Q14、Q11的集电极)；

所述第六电阻R19的第一端与电压输入端VCC电连接，所述第六电阻R19的第二端与所述第六三极管Q16的发射极电连接，所述第一电容C1的两端分别电连接在所述第六三极管Q16的基极和集电极；

两个所述放大旁路内的两个所述第六三极管(Q16和Q15)的集电极电连接在一起并向所述功率输出模块输出驱动电流。

具体地，结合图4所示，所述功率输出模块设置有两个驱动旁路，所述驱动旁路包括：第七三极管Q17/Q18、第一复合三极管Q9/Q10和第七电阻R21/R22；

以第一个所述驱动旁路为例，所述第七三极管Q17的集电极和所述第一复合三极管Q9的集电极与电压输入端VCC电连接，所述第七三极管Q17的基极通过所述第七电阻R21与所述电流扩展模块的输出端电连接；

第一个所述驱动旁路的所述第七三极管Q17的发射极、所述第一复合三极管Q9的基极与第八电阻R23的第一端电连接；

第二个所述驱动旁路的所述第七三极管Q18的发射极、所述第一复合三极管Q10的基极与所述第八电阻R23的第二端电连接；

第一个所述驱动旁路的所述第一复合三极管Q9的发射极与第二个所述驱动旁路的所述第一复合三极管Q10的发射极电连接并向电连接的外部设备输出驱动电流。再是所述驱动旁路内的三极管也依据极性进行选型。

具体地，结合图1所示，还包括：反馈网络，所述反馈网络与电压输入端、所述差分模块和所述功率输出模块电连接，所述反馈网络包括：反馈电阻R1、R2和输出电流检测电阻RS，其中两组R1、R2组成电阻反馈网络，RS用于检测反馈输出电流。

综上所述，本实用新型通过将上述两个差分模块、电流扩展模块和功率输出模块电连接在一起，实现对带宽5khz以内的交流电压信号进行处理，达到电流极性由输入电压极性决定的目的，进而拓宽本实用新型的适用范围，同时，输入可采用差分模拟电压或单端模拟电压，可输出双极性电流；在实现电压到电流转换的同时，还能够实现高电压输出。

再是，在实现输出电流由输入电压决定的同时，精简了电路结构，降低了复杂度和工作时的发热量。

以上所述的实施例仅表达了本实用新型的一种或多种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对本实用新型专利的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种分立元件双极性压控电流驱动器，其特征在于，包括：差分模块，所述差分模块设置有两个；

第一个所述差分模块的第一输入端与电压输入端的正极电连接，第一所述差分模块的第二输入端与电压输入端的负极电连接；

第二个所述差分模块的第二输入端与电压输入端的正极电连接，第二个所述差分模块的第一输入端与电压输入端的负极电连接；

两个所述差分模块的输出端均与电流扩展模块电连接，所述电流扩展模块与功率输出模块电连接，所述电流扩展模块用于驱动所述功率输出模块，所述功率输出模块用于驱动电连接的外部设备；

所述差分模块设置有镜像恒流源、差分输入和第一恒流源，所述第一输入端设置在所述镜像恒流源，所述第二输入端设置在所述第一恒流源，所述镜像恒流源包括两个旁路。

2.根据权利要求1所述的一种分立元件双极性压控电流驱动器，其特征在于，两个所述旁路并联，第一个所述旁路内的电阻和三极管分别记为第一电阻和第一三极管，第二个所述旁路内的电阻和三极管分别记为第二电阻和第二三极管；

所述第一电阻与所述第一三极管的发射极电连接，所述第二电阻与所述第二三极管的发射极电连接；

所述第一电阻与所述第二电阻的并接端为所述第一输入端，所述第一三极管的基极与所述第二三极管的基极电连接，所述第一三极管的集电极与所述第一三极管的基极、所述第二三极管的基极电连接，所述第二三极管的集电极为电流输出端。

3.根据权利要求1或2所述的一种分立元件双极性压控电流驱动器，其特征在于，所述差分输入包括两个差分旁路，两个所述差分旁路分别与两个所述旁路电连接，所述差分旁路内设置有第三电阻和第三三极管，所述第三电阻的第二端与所述第三三极管的发射极电连接，第一个所述差分旁路内的所述第三电阻的第一端与第二个所述差分旁路内的所述第三电阻的第一端并接在一起。

4.根据权利要求1所述的一种分立元件双极性压控电流驱动器，其特征在于，所述第一恒流源包括：第四三极管、第五三极管、第四电阻和第五电阻；

所述第四三极管的集电极与所述差分输入电连接，所述第四三极管的发射极与所述第四电阻的第一端、所述第五三极管的基极电连接，所述第四电阻的第二端与所述第二输入端、所述第五三极管的发射极电连接，所述第五电阻的第二端接地，所述第五电阻的第一端与所述第四三极管的基极、所述第五三极管的集电极电连接。

5.根据权利要求1所述的一种分立元件双极性压控电流驱动器，其特征在于，所述电流扩展模块设置有两个放大旁路，两个所述放大旁路镜像设置，两个所述放大旁路分别与两个所述差分模块电连接。

6.根据权利要求5所述的一种分立元件双极性压控电流驱动器，其特征在于，所述放大旁路包括：第六电阻、第一电容和第六三极管；

所述第六电阻的第一端与电压输入端电连接，所述第六电阻的第二端与所述第六三极管的发射极电连接，所述第一电容的两端分别电连接在所述第六三极管的基极和集电极；

两个所述放大旁路内的两个所述第六三极管的集电极电连接在一起并向所述功率输出模块输出驱动电流。

7.根据权利要求1所述的一种分立元件双极性压控电流驱动器，其特征在于，所述功率输出模块设置有两个驱动旁路，所述驱动旁路包括：第七三极管、第一复合三极管和第七电阻；

所述第七三极管的集电极和所述第一复合三极管的集电极与电压输入端电连接，所述第七三极管的基极通过所述第七电阻与所述电流扩展模块的输出端电连接；

第一个所述驱动旁路的所述第七三极管的发射极、所述第一复合三极管的基极与第八电阻的第一端电连接；

第二个所述驱动旁路的所述第七三极管的发射极、所述第一复合三极管的基极与所述第八电阻的第二端电连接；

第一个所述驱动旁路的所述第一复合三极管的发射极与第二个所述驱动旁路的所述第一复合三极管的发射极电连接并向电连接的外部设备输出驱动电流。

8.根据权利要求1所述的一种分立元件双极性压控电流驱动器，其特征在于，还包括：反馈网络，所述反馈网络与电压输入端、所述差分模块和所述功率输出模块电连接，所述反馈网络包括：反馈电阻和输出电流检测电阻。