本發(fā)明屬于恒流源設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多路精密恒流源。

背景技術(shù)：

對(duì)于小信號(hào)高精度電源，在長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，容易受到周圍環(huán)境和地面環(huán)境的干擾和影響，即使采用屏蔽、低分布電感電容、雙絞線信號(hào)線傳輸也會(huì)在負(fù)載上產(chǎn)生一定噪聲，給測(cè)量帶來(lái)一定麻煩和干擾，恒流源設(shè)備在變送器和傳感器電路中應(yīng)用較為廣泛，恒流源要求輸出電流保持恒定，而現(xiàn)有的恒流源設(shè)計(jì)多存在以下幾個(gè)干擾：第一，環(huán)境溫度不斷變換影響恒流源內(nèi)阻變化；第二，負(fù)載變化影響輸出電壓變化；第三，設(shè)備輸出電流精度難以控制；另外，多路精密恒流源設(shè)備即使設(shè)備內(nèi)部達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境，設(shè)備內(nèi)的多個(gè)通道之間肯定也會(huì)存在一定差異，同一個(gè)通道每次電流輸出也會(huì)存在少許誤差，給恒流源的設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的困難，因此，現(xiàn)如今缺少一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、設(shè)計(jì)合理、精度高的多路精密恒流源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為減小溫度變化及負(fù)載變化對(duì)恒流源的影響，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種多路精密恒流源。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

本發(fā)明的多路精密恒流源，包括電源模塊、FPGA及于FPGA連接的輸入部件，其特征在于：所述多路精密恒流源還包括和與FPGA連接的多個(gè)用于為負(fù)載5提供恒流的恒流源調(diào)理單元，每個(gè)所述恒流源調(diào)理單元包括恒流源電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、電流采樣電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及與所述FPGA1輸出端相接的隔離電路2，

所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路3和恒流源電路4依次連接在隔離電路2的輸出端與所述負(fù)載5的輸入端之間，所述電流采樣電路6和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路7依次連接在負(fù)載5的輸出端與所述隔離電路2的輸入端之間；

所述電源模塊包括與所述FPGA1輸出端相接且為每個(gè)所述恒流源電路4和每個(gè)所述負(fù)載5均供電的DC/DC轉(zhuǎn)換電路10、以及與所述DC/DC轉(zhuǎn)換電路10輸出端相接且為所述FPGA1供電的電平轉(zhuǎn)換電路9；

所述多路精密恒流源還包括溫度采樣調(diào)整單元，所述溫度采樣調(diào)整單元包括加熱模塊、散熱模塊及與所述FPGA1輸入端相接的溫度采樣電路8，

所述加熱模塊包括與所述FPGA1輸出端相接的繼電器開關(guān)14和所述繼電器開關(guān)14輸出端相接用于增加環(huán)境溫度的電熱絲15；所述散熱模塊包括與所述FPGA1輸出端相接的直流電機(jī)模塊16和安裝在所述直流電機(jī)模塊16轉(zhuǎn)軸上用于降低環(huán)境溫度的風(fēng)扇17。

上述恒流源調(diào)理單元的數(shù)目與多路精密恒流源的通道數(shù)相等。

上述DC/DC轉(zhuǎn)換電路10包括電源、場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3、場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4帶有中心抽頭的變壓器T1、電容C11、電容C12、電容C13、電容C14、電容C15、電容C16、電容C17、電阻R11、電阻R12、二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、電感L1及電感L2，

所述變壓器T1的初級(jí)的一端經(jīng)電容C13與場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3的源極和場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4的漏極的連接端相接，場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3的漏極分兩路，一路與電源輸出端相接，另一路與并聯(lián)的電阻R11和電容C11的一端相接；場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4的源極分兩路，一路與并聯(lián)的電阻R12和電容C17的一端相接，另一路接地；并聯(lián)的電阻R11和電容C11的另一端與并聯(lián)的電阻R12和電容C17的另一端相接，且并聯(lián)的電阻R11和電容C11的另一端與并聯(lián)的電阻R12和電容C17的另一端的連接端與變壓器T1的初級(jí)的另一端相接，場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3的柵極和場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4的柵極均與所述FPGA1相接，變壓器T1的次級(jí)的一端經(jīng)二極管D2、電感L1和電感L2與電容C16的一端相接，電感L2和電容C16的一端的連接端為5V電源輸出端，電容C16的另一端分兩路，一路與變壓器T1的次級(jí)的中心抽頭相接，另一路接地；變壓器T1的次級(jí)的另一端經(jīng)二極管D3和電感L1的連極端相接。

上述電流采樣電路(6)包括精密電阻R4、電阻R5、電容C9、電阻R8及電容C10，

所述精密電阻R4的一端經(jīng)電阻R5和電容C9接地，精密電阻R4的另一端經(jīng)電阻R8和電容C10接地，電阻R5和電容C9的連接端為電流采樣電路(6)的第一信號(hào)輸出端D0，電阻R8和電容C10的連接端為電流采樣電路(6)的第二信號(hào)輸出端D1。

上述恒流源電路(4)包括型號(hào)為OP07的運(yùn)放U1、型號(hào)為OP07的運(yùn)放U2、電阻R1、三極管Q1、三極管Q2、電阻RL及電阻R2，

所述運(yùn)放U1的同相輸入端與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路3的輸出端相接，運(yùn)放U1的輸出端經(jīng)電阻R1與三極管Q1的基極相接，三極管Q1的發(fā)射極與三極管Q2的基極相接，三極管Q1的集電極和三極管Q2的集電極均通過電阻RL與DC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出端相接，三極管Q2的發(fā)射極分兩路，一路經(jīng)電阻R2與所述精密電阻R4的一端相接，另一路與運(yùn)放U2的同相輸入端相接；運(yùn)放U2的輸出端與運(yùn)放U1的反相輸入端相接，運(yùn)放U2的反相輸入端與電阻R2和精密電阻R4的一端的連接端相接，精密電阻R4的另一端還經(jīng)電阻R9接地。

上述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路7包括芯片ADS1241及電阻R7、電阻R6和電阻R3，所述芯片ADS1241的第11管腳與電流采樣電路6的第一信號(hào)輸出端相接，芯片ADS1241的第12管腳與電流采樣電路6的第二信號(hào)輸出端相接，芯片ADS1241的第23管腳與所述FPGA1相接，芯片ADS1241的第24管腳、第25管腳和第26管腳分別經(jīng)電阻R7、電阻R6和電阻R3與所述FPGA1相接。

上述恒流源電路4還包括端口JP1，所述端口JP1的第1管腳與電阻RL的一端相接，端口JP1的第2管腳與電阻RL的另一端相接，所述負(fù)載5通過所述端口JP1與恒流源電路4相接；所述恒流源電路4的信號(hào)輸出端和負(fù)載5的信號(hào)輸入端均與端口JP1連接。

上述多路精密恒流源還包括與FPGA連接的通信接口11及顯示器13，所述通信接口11包括RS232串口通信接口。

上述溫度采樣電路8包括熱敏電路，所述電平轉(zhuǎn)換電路9包括芯片AMS117-3.3。

上述電源模塊、加熱模塊、散熱模塊、FPGA(1)和與FPGA連接的多個(gè)用于為負(fù)載(5)提供恒流的恒流源調(diào)理單元集成電子線路板上，所述電子線路板位于殼體內(nèi)，所述通信接口(11)、顯示器、輸入部件及端口JP1設(shè)置在殼體上。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明通過設(shè)置溫度采樣電路實(shí)時(shí)采集多路精密恒流源設(shè)備內(nèi)的環(huán)境溫度，使用輸入設(shè)備設(shè)置環(huán)境溫度閾值，當(dāng)溫度過低時(shí)，F(xiàn)PGA驅(qū)動(dòng)繼電器開關(guān)接通電熱絲供電回路，為環(huán)境升溫，實(shí)現(xiàn)低壓方式控制高壓回路；當(dāng)溫度過高時(shí)，F(xiàn)PGA驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)風(fēng)扇為環(huán)境散熱，電路簡(jiǎn)單,便于推廣使用。

2、本發(fā)明通過設(shè)置恒流源電路，通過型號(hào)為OP07的運(yùn)放U2組成的差分控制方式控制電流大小，并與型號(hào)為OP07的運(yùn)放U1組成負(fù)反饋模式，調(diào)節(jié)及時(shí)，控制精度高，可靠穩(wěn)定，使用效果好。

3、本發(fā)明通過顯示器顯示多路恒流源各個(gè)通道的電流值，采用RS232串口通信接口與計(jì)算機(jī)通信，使用簡(jiǎn)單方便。

4、本發(fā)明設(shè)計(jì)新穎合理，體積小，及時(shí)傳輸電梯的報(bào)警信息且延時(shí)短，響應(yīng)速度快，拆卸安裝方便，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣使用。

綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)新穎合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，每路恒流源控制精度高，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電路原理框圖。

圖2為本發(fā)明DC/DC轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖。

圖3為本發(fā)明恒流源電路和電流采樣電路的電路連接關(guān)系示意圖。

圖4為本發(fā)明模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖。

附圖標(biāo)記說明:

1—FPGA； 2—隔離電路； 3—數(shù)模轉(zhuǎn)換電路；

4—恒流源電路； 5—負(fù)載； 6—電流采樣電路；

7—模數(shù)轉(zhuǎn)換電路； 8—溫度采樣電路； 9—電平轉(zhuǎn)換電路；

10—DC/DC轉(zhuǎn)換電路； 11—通信接口； 12—輸入按鍵；

13—顯示器； 14—繼電器開關(guān)； 15—電熱絲；

16—直流電機(jī)模塊； 17—風(fēng)扇。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的多路精密恒流源通過熱敏電阻采樣設(shè)備內(nèi)的環(huán)境溫度，使用加熱模塊和散熱模塊實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，通過精密電阻采樣負(fù)載回路電流，靈敏度高，使用差分方式控制恒流，避免單端低浮動(dòng)影響電流精度，多路恒流源同時(shí)使用穩(wěn)定可靠。下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明包括外殼、布設(shè)在所述外殼內(nèi)的電子線路板以及安裝在所述外殼上的輸入按鍵12、顯示器13、通信接口11和多個(gè)連接端口，所述電子線路板上集成有電源模塊、加熱模塊、散熱模塊、與所述通信接口11相接的FPGA1和多個(gè)用于為負(fù)載5提供恒流的恒流源調(diào)理單元；每個(gè)所述恒流源調(diào)理單元包括與所述FPGA1輸入端相接的溫度采樣電路8和與所述FPGA1輸出端相接的隔離電路2，所述隔離電路2的輸出端與所述負(fù)載5的輸入端之間依次接有數(shù)模轉(zhuǎn)換電路3和恒流源電路4，所述負(fù)載5的輸出端與所述隔離電路2的輸入端之間依次接有電流采樣電路6和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路7；所述電源模塊包括與所述FPGA1輸出端相接且為每個(gè)所述恒流源電路4和每個(gè)所述負(fù)載5均供電的DC/DC轉(zhuǎn)換電路10、以及與所述DC/DC轉(zhuǎn)換電路10輸出端相接且為所述FPGA1供電的電平轉(zhuǎn)換電路9；所述加熱模塊包括與所述FPGA1輸出端相接的繼電器開關(guān)14和所述繼電器開關(guān)14輸出端相接用于增加環(huán)境溫度的電熱絲15；所述散熱模塊包括與所述FPGA1輸出端相接的直流電機(jī)模塊16和安裝在所述直流電機(jī)模塊16轉(zhuǎn)軸上用于降低環(huán)境溫度的風(fēng)扇17；所述輸入按鍵12與所述FPGA1的輸入端相接，所述顯示器13與所述FPGA1的輸出端相接。

本實(shí)施例中，所述連接端口的數(shù)目與所述恒流源調(diào)理單元的數(shù)目相等。

如圖2所示，本實(shí)施例中，所述DC/DC轉(zhuǎn)換電路10包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3、場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4和帶有中心抽頭的變壓器T1，所述變壓器T1的初級(jí)的一端經(jīng)電容C13與場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3的源極和場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4的漏極的連接端相接，場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3的漏極分兩路，一路與12V電源輸出端相接，另一路與并聯(lián)的電阻R11和電容C11的一端相接；場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4的源極分兩路，一路與并聯(lián)的電阻R12和電容C17的一端相接，另一路接地；并聯(lián)的電阻R11和電容C11的另一端與并聯(lián)的電阻R12和電容C17的另一端相接，且并聯(lián)的電阻R11和電容C11的另一端與并聯(lián)的電阻R12和電容C17的另一端的連接端與變壓器T1的初級(jí)的另一端相接，場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3的柵極和場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4的柵極均與所述FPGA1相接，變壓器T1的次級(jí)的一端經(jīng)二極管D2、電感L1和電感L2與電容C16的一端相接，電感L2和電容C16的一端的連接端為5V電源輸出端，電容C16的另一端分兩路，一路與變壓器T1的次級(jí)的中心抽頭相接，另一路接地；變壓器T1的次級(jí)的另一端經(jīng)二極管D3與二極管D2和電感L1的連極端相接。

如圖3所示，本實(shí)施例中，所述電流采樣電路6包括精密電阻R4，所述精密電阻R4的一端經(jīng)電阻R5和電容C9接地，精密電阻R4的另一端經(jīng)電阻R8和電容C10接地，電阻R5和電容C9的連接端為電流采樣電路6的第一信號(hào)輸出端，電阻R8和電容C10的連接端為電流采樣電路6的第二信號(hào)輸出端。

如圖3所示，本實(shí)施例中，所述恒流源電路4包括型號(hào)為OP07的運(yùn)放U1和型號(hào)為OP07的運(yùn)放U2，所述運(yùn)放U1的同相輸入端與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路3的輸出端相接，運(yùn)放U1的輸出端經(jīng)電阻R1與三極管Q1的基極相接，三極管Q1的發(fā)射極與三極管Q2的基極相接，三極管Q1的集電極和三極管Q2的集電極均通過電阻RL與5V電源輸出端相接，三極管Q2的發(fā)射極分兩路，一路經(jīng)電阻R2與所述精密電阻R4的一端相接，另一路與運(yùn)放U2的同相輸入端相接；運(yùn)放U2的輸出端與運(yùn)放U1的反相輸入端相接，運(yùn)放U2的反相輸入端與電阻R2和精密電阻R4的一端的連接端相接，精密電阻R4的另一端還經(jīng)電阻R9接地，恒流源電路4采用5V供電。

如圖4所示，本實(shí)施例中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路7包括芯片ADS1241，所述芯片ADS1241的第11管腳與電流采樣電路6的第一信號(hào)輸出端相接，芯片ADS1241的第12管腳與電流采樣電路6的第二信號(hào)輸出端相接，芯片ADS1241的第23管腳與所述FPGA1相接，芯片ADS1241的第24管腳、第25管腳和第26管腳分別經(jīng)電阻R7、電阻R6和電阻R3與所述FPGA1相接，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路7采用5V供電。

如圖3所示，本實(shí)施例中，所述連接端口包括端口JP1，所述端口JP1的第1管腳與電阻RL的一端相接，端口JP1的第2管腳與電阻RL的另一端相接，所述負(fù)載5通過所述端口JP1與恒流源電路4相接；所述恒流源電路4的信號(hào)輸出端和負(fù)載5的信號(hào)輸入端均與端口JP1連接。

本實(shí)施例中，所述溫度采樣電路8包括熱敏電路。

本實(shí)施例中，所述通信接口11包括RS232串口通信接口。

本實(shí)施例中，所述電平轉(zhuǎn)換電路9包括芯片AMS117-3.3。

本發(fā)明使用時(shí)，將多路恒流源調(diào)理單元安裝在外殼內(nèi)，12V直流電壓為DC/DC轉(zhuǎn)換電路10提供穩(wěn)定電壓，DC/DC轉(zhuǎn)換電路10將12V直流電壓轉(zhuǎn)換為5V直流電壓，為每路恒流源調(diào)理單元中的恒流源電路4和負(fù)載5供電，電平轉(zhuǎn)換電路9將5V直流電壓轉(zhuǎn)換為3.3V直流電壓為FPGA1供電，F(xiàn)PGA1通過隔離電路2去除干擾，并輸出激勵(lì)信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路3將FPGA1輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電流信號(hào)，恒流源電路4將接收到的模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并信號(hào)放大，采用運(yùn)放U1組成的差分方式和運(yùn)放U2組成的負(fù)反饋控制電路調(diào)節(jié)電流，控制精度高，同時(shí)，電流采樣電路6采集負(fù)載5回路電流輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路7中，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入到FPGA1，經(jīng)FPGA1處理后，送入顯示單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載5回路電流的實(shí)時(shí)顯示。使用輸入按鍵設(shè)置環(huán)境溫度閾值，當(dāng)回路中溫度采樣電路8采集的精密恒流源設(shè)備內(nèi)一個(gè)通道中的環(huán)境溫度過低時(shí)，F(xiàn)PGA1驅(qū)動(dòng)繼電器開關(guān)14接通電熱絲15供電回路，為環(huán)境升溫，實(shí)現(xiàn)低壓方式控制高壓回路；當(dāng)精密恒流源設(shè)備內(nèi)一個(gè)通道中的環(huán)境溫度過高時(shí)，F(xiàn)PGA1驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)模塊16轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)風(fēng)扇17為環(huán)境散熱，使用效果好，顯示器13實(shí)時(shí)顯示多路恒流源各個(gè)通道的電流值，采用RS232串口通信接口與計(jì)算機(jī)通信，使用方便，多路恒流源同時(shí)使用穩(wěn)定可靠。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。