本發(fā)明涉及電流源領域，更具體地，涉及一種高精度電流源。

背景技術：

電流源為很多電路中不可欠缺的部件。而對于一些數(shù)據(jù)要求精確的設備來說，內(nèi)部所使用的電流源的精度的高與低將直接影響設備的性能。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決以上現(xiàn)有技術的難題，提供了一種高精度的電流源，該電流源通過對輸出電壓的監(jiān)測來對輸出的電壓進行調(diào)整，使得提供給負載的電流值一直保持在預設的水平，因而，本發(fā)明提供的電流源提供的電流在使用的過程中不會發(fā)生漂移，且能夠達到很高的精度要求，因而能夠滿足高要求的電子設備的需要。

為實現(xiàn)以上實用新型目的，采用的技術方案是：

一種高精度電流源，包括主控制器、DAC8560芯片、ADS1110芯片、顯示器、采樣電阻R9、運算放大器U4、N溝道增強型功率場效應管Q1、電源和升壓模塊；

其中電源向主控制器、DAC8560芯片、ADS1110芯片、顯示器、運算放大器U4供電；電源的輸出端與升壓模塊的輸入端連接，升壓模塊的輸出端通過電阻與N溝道增強型功率場效應管Q1的D極連接；DAC8560芯片的輸出端與運算放大器U4的正相輸入端連接；運算放大器U4的反相輸入端通過采樣電阻R9接地，采樣電阻R9的非接地端與ADS1110芯片的輸入端連接；運算放大器U4的輸出端與N溝道增強型功率場效應管Q1的G極連接；N溝道增強型功率場效應管Q1的S極與運算放大器U4的反相輸入端連接；負載的一端與N溝道增強型功率場效應管Q1的S極、運算放大器U4的反相輸入端連接，另一端接地；主控制器分別與DAC8560芯片的控制端、ADS1110芯片的輸出端、顯示器的輸入端連接。

高精度電流源的工作過程中，電源輸出的電流電壓經(jīng)過升壓模塊進行升壓處理后進入到N溝道增強型功率場效應管Q1的D極。主控制器通過DAC8560芯片的控制端使DAC8560芯片輸出一預設電壓，預設電壓的值等于負載的電阻值乘以預設的電流值，預設電壓輸入至運算放大器U4的正相輸入端。由運算放大器虛短虛斷的特性可知，預設電壓與加載在負載上的電壓是相等的，所以流經(jīng)負載的電流與預設電流相等。但是，電路在工作穩(wěn)定后，加載上負載上的電壓可能會發(fā)生變化，使得負載的供電電流不能保持在預設的水平。所以本發(fā)明提供的電流源增設ADS1110芯片，用于采集采樣電阻的實時電壓并將其傳輸至主控制器，ADS1110芯片采集的電壓值為運算放大器U4的正相輸入端的實時電壓，主控制器將其與預設電壓進行比較，若兩者存在差別則控制DAC8560芯片對輸出的電壓進行微調(diào)，使電流保持在預設的水平。

本發(fā)明提供的高精度電流源通過對輸出電壓的監(jiān)測來對輸出的電壓進行調(diào)整，使得提供給負載的電流值一直保持在預設的水平，因而，本發(fā)明提供的電流源提供的電流在使用的過程中不會發(fā)生漂移，且能夠達到很高的精度要求，因而能夠滿足高要求的電子設備的需要。

優(yōu)選地，所述電流源還包括有溫度傳感器，溫度傳感器的輸出端與主控制器連接。溫度傳感器用于采集環(huán)境的溫度并將其傳輸至主控制器，主控制器根據(jù)采集的實時溫度數(shù)據(jù)對輸出的電壓進行校正。

在上述工作過程中，顯示器用于顯示負載的電阻值、環(huán)境溫度和輸出的電壓值。

優(yōu)選地，DAC8560芯片的D_in端、SCLK端、端與主控制器連接，DAC8560芯片的Vout端與運算放大器U4的正相輸入端連接。

優(yōu)選地，ADS1110芯片的V_IN-端接地，V_IN+端接采樣電阻的非接地端，SCK端、SDA端接主控制器。

優(yōu)選地，所述電流源還包括有電容C6、電容C7、電容C4、電容C5，其中電容C6、電容C7的一端與采樣電阻R9的非接地端連接，另一端接地；電容C4、電容C5的一端與運算放大器U4的正相輸入端連接，另一端接地。電容C6與電容C7、電容C4與電容C5分別組成濾波電路。

優(yōu)選地，所述電流源還包括有電阻R4，運算放大器U4的輸出端通過電阻R4與N溝道增強型功率場效應管Q1的G極連接。

優(yōu)選地，由于電流源連接的不同負載的電阻值具有較大的范圍，若只采用一個采樣電阻，在預設電壓與采樣電阻阻值相差較大時，采樣電阻分壓過大或過小均不利于對實際電壓的采集，為了克服這一缺陷，本發(fā)明專門進行了相應的設置，具體如下：所述電流源包括三個采樣電阻和模擬開關，三個采樣電阻的電阻值分別為50歐姆、200歐姆和1500歐姆，運算放大器U4的反相輸入端與三個采樣電阻的一端連接，三個采樣電阻的另一端分別與模擬開關的三個輸入端連接，三個輸入端對應的三個輸出端接地，模擬開關的控制端與主控制器連接。在具體實施的過程中，可選擇相應阻值的采樣電阻接入電流源，其具體接入的過程為：通過主控制器控制使與選擇的采樣電阻連接的模塊開關的輸入端與相應的輸出端閉合，從而使得采樣電阻接入電流源。

優(yōu)選地，所述升壓模塊包括電容C1、電容C2、電容C3、電容C4、電容C7、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電感L2、二極管D1和芯片TPS61085；

其中電源的輸出端與芯片TPS61085的EN端、FREQ端、IN端連接；電容C3、電容C4的一端與電源的輸出端連接，另一端接地；芯片TPS61085的COMP端依次通過電阻R1、電容C1接地；芯片TPS61085的SS端通過電容C2接地；芯片TPS61085的FREQ端、IN端通過電感L2與芯片TPS61085的SW端連接；芯片TPS61085的SW端與二極管D1的陽極連接，二極管D1的陰極通過電容C7與芯片TPS61085的PGND端連接，TPS61085的PGND端接地；二極管D1的陰極通過電阻R2與N溝道增強型功率場效應管Q1的D極連接，電阻R2與D極連接的一端通過電阻R3接地；TPS61085的FB端與電阻R2與D極連接的一端連接。

電容C3、電容C4組成濾波電路，電源的輸出端通過IN端向芯片TPS61085輸入電壓，輸入的電壓經(jīng)過芯片TPS61085升壓處理后通過SW端輸出，并經(jīng)過二極管D1輸入至電阻R2、電阻R3，電阻R2、電阻R3對輸出的電壓進行調(diào)整，在具體實施的過程中，可通過對電阻R2、電阻R3的阻值進行調(diào)整來對輸出的電壓進行調(diào)整。同時，F(xiàn)B端采集輸入至主控制器的電壓給芯片TPS61085，芯片TPS61085根據(jù)采集的電壓對輸出的電壓進行調(diào)整，使得輸出的電壓穩(wěn)定。

優(yōu)選地，所述電源包括兩節(jié)5號電池，兩節(jié)5號電池串聯(lián)后其負極接地，正極與芯片TPS61085的EN端、FREQ端、IN端連接。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是：

本發(fā)明提供的高精度電流源通過對輸出電壓的監(jiān)測來對輸出的電壓進行調(diào)整，使得提供給負載的電流值一直保持在預設的水平，因而，本發(fā)明提供的電流源提供的電流在使用的過程中不會發(fā)生漂移，且能夠達到很高的精度要求，因而能夠滿足高要求的電子設備的需要。

附圖說明

圖1為電流源的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為升壓模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為采樣電阻R9、運算放大器U4、N溝道增強型功率場效應管Q1的連接示意圖。

圖4為DAC8560芯片的引腳示意圖。

圖5為ADS1110芯片的引腳示意圖。

具體實施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的闡述。

實施例1

如圖1、3、4、5所示，高精度電流源包括主控制器、DAC8560芯片、ADS1110芯片、顯示器、采樣電阻R9、運算放大器U4、N溝道增強型功率場效應管Q1、電源和升壓模塊；

其中電源向主控制器、DAC8560芯片、ADS1110芯片、顯示器、運算放大器U4供電；電源的輸出端與升壓模塊的輸入端連接，升壓模塊的輸出端通過電阻與N溝道增強型功率場效應管Q1的D極連接；DAC8560芯片的輸出端與運算放大器U4的正相輸入端連接；運算放大器U4的反相輸入端通過采樣電阻R9接地，采樣電阻R9的非接地端與ADS1110芯片的輸入端連接；運算放大器U4的輸出端與N溝道增強型功率場效應管Q1的G極連接；N溝道增強型功率場效應管Q1的S極與運算放大器U4的反相輸入端連接；負載的一端與N溝道增強型功率場效應管Q1的S極、運算放大器U4的反相輸入端連接，另一端接地；主控制器分別與DAC8560芯片的控制端、ADS1110芯片的輸出端、顯示器的輸入端連接。

本實施例中，電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8為負載的簡化示意圖。

其中，如圖4所示，DAC8560芯片的D_in端、SCLK端、端與主控制器連接，DAC8560芯片的Vout端與運算放大器U4的正相輸入端連接。如圖5所示，ADS1110芯片的V_IN-端接地，V_IN+端接采樣電阻的非接地端，SCK端、SDA端接主控制器。主控制器采用MSP430F5529芯片；N溝道增強型功率場效應管Q1采用SI2302。

高精度電流源的工作過程中，電源輸出的電流電壓經(jīng)過升壓模塊進行升壓處理后進入到N溝道增強型功率場效應管Q1的D極。主控制器通過DAC8560芯片的控制端使DAC8560芯片輸出一預設電壓，預設電壓的值等于負載的電阻值乘以預設的電流值，預設電壓輸入至運算放大器U4的正相輸入端。由運算放大器虛短虛斷的特性可知，預設電壓與加載在負載上的電壓是相等的，所以流經(jīng)負載的電流與預設電流相等。但是，電路在工作穩(wěn)定后，加載上負載上的電壓可能會發(fā)生變化，使得負載的供電電流不能保持在預設的水平。所以本發(fā)明提供的電流源增設ADS1110芯片，用于采集采樣電阻的實時電壓并將其傳輸至主控制器，ADS1110芯片采集的電壓值為運算放大器U4的正相輸入端的實時電壓，主控制器將其與預設電壓進行比較，若兩者存在差別則控制DAC8560芯片對輸出的電壓進行微調(diào)，使電流保持在預設的水平。

本實施例中，電流源還包括有溫度傳感器，溫度傳感器的輸出端與主控制器連接。溫度傳感器用于采集環(huán)境的溫度并將其傳輸至主控制器，主控制器根據(jù)采集的實時溫度數(shù)據(jù)對輸出的電壓進行校正。

在上述工作過程中，顯示器用于顯示負載的電阻值、環(huán)境溫度和輸出的電流值。

實施例2

本實施例在實施例1的基礎上，如圖3所示，增設了電容C6、電容C7、電容C4、電容C5，其中電容C6、電容C7的一端與采樣電阻R9的非接地端連接，另一端接地；電容C4、電容C5的一端與運算放大器U4的正相輸入端連接，另一端接地。電容C6與電容C7、電容C4與電容C5分別組成濾波電路。本實施例中，電容C6、電容C7、電容C4、電容C5的規(guī)格分別是30p、100n、30p、100n。

實施例3

由于電流源連接的不同負載的電阻值具有較大的范圍，若只采用一個采樣電阻，在預設電壓與采樣電阻阻值相差較大時，采樣電阻分壓過大或過小均不利于對實際電壓的采集，為了克服這一缺陷，本發(fā)明專門進行了相應的設置，具體如下：所述電流源包括三個采樣電阻和模擬開關，三個采樣電阻的電阻值分別為50歐姆、200歐姆和1500歐姆，運算放大器U4的反相輸入端與三個采樣電阻的一端連接，三個采樣電阻的另一端分別與模擬開關的三個輸入端連接，三個輸入端對應的三個輸出端接地，模擬開關的控制端與主控制器連接。在具體實施的過程中，可選擇相應阻值的采樣電阻接入電流源，其具體接入的過程為：通過主控制器控制使與選擇的采樣電阻連接的模塊開關的輸入端與相應的輸出端閉合，從而使得采樣電阻接入電流源。

實施例4

本實施例在實施例1、實施例2、實施例3的基礎上，對升壓模塊的具體結(jié)構(gòu)做了進一步的限定，如圖2所示，本實施例所述的升壓模塊包括電容C1、電容C2、電容C3、電容C4、電容C7、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電感L2、二極管D1和芯片TPS61085；

其中電源的輸出端與芯片TPS61085的EN端、FREQ端、IN端連接；電容C3、電容C4的一端與電源的輸出端連接，另一端接地；芯片TPS61085的COMP端依次通過電阻R1、電容C1接地；芯片TPS61085的SS端通過電容C2接地；芯片TPS61085的FREQ端、IN端通過電感L2與芯片TPS61085的SW端連接；芯片TPS61085的SW端與二極管D1的陽極連接，二極管D1的陰極通過電容C7與芯片TPS61085的PGND端連接，TPS61085的PGND端接地；二極管D1的陰極通過電阻R2與N溝道增強型功率場效應管Q1的D極連接，電阻R2與D極連接的一端通過電阻R3接地；TPS61085的FB端與電阻R2與D極連接的一端連接。

電容C3、電容C4組成濾波電路，電源的輸出端通過IN端向芯片TPS61085輸入電壓，輸入的電壓經(jīng)過芯片TPS61085升壓處理后通過SW端輸出，并經(jīng)過二極管D1輸入至電阻R2、電阻R3，電阻R2、電阻R3對輸出的電壓進行調(diào)整，在具體實施的過程中，可通過對電阻R2、電阻R3的阻值進行調(diào)整來對輸出的電壓進行調(diào)整。同時，F(xiàn)B端采集輸入至主控制器的電壓給芯片TPS61085，芯片TPS61085根據(jù)采集的電壓對輸出的電壓進行調(diào)整，使得輸出的電壓穩(wěn)定。

本實施例中，電容C1、電容C2、電容C3、電容C4、電容C7、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電感L2的規(guī)格分別為1.1nF、100nF、100uF、0.1uF、100uF、51k歐姆、214.6k歐姆、18.2k歐姆、3.3uH。

顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。