一種具有抑制接通瞬間高電壓功能的高可靠恒流源電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有抑制接通瞬間高電壓功能的新型高可靠恒流源電路，屬于通 路檢測、充電電路、器件測量等技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 恒流源電路廣泛應(yīng)用于通路檢測、充電電路、器件測量等領(lǐng)域，文獻(xiàn)一《恒流源及 其應(yīng)用電路》（陳凱良、竺樹聲編著，浙江科學(xué)技術(shù)出版社出版，1992年）中對各種類型的 恒流源電路進(jìn)行了介紹，其中晶體管恒流源電路是其中的一種，它由晶體管、穩(wěn)壓管、電阻 等構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛。文獻(xiàn)二《用于GPS設(shè)備的恒流源電路》（中國專利【申請?zhí)枴?2012207283510)和文獻(xiàn)三《一種測溫電路用恒流源》（中國專利申請?zhí)朇N201210535034)中 分別介紹了該類電路在GPS設(shè)備和測溫設(shè)備中的應(yīng)用。然而，上述文獻(xiàn)中所使用的恒流源 均無法避免恒流源在接通瞬間產(chǎn)生的瞬間高電壓對被測試設(shè)備的影響，在電路發(fā)生一度故 障的情況也無法實(shí)現(xiàn)被測試設(shè)備的測試和保證被測試設(shè)備的安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種具有抑制接通瞬間高電壓功 能的高可靠恒流源電路，利用該恒流源電路進(jìn)行通路檢測、器件測量時(shí)，可以確保被測試對 象的安全性，避免對人身以及用電設(shè)備造成損害。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0005] 本發(fā)明在傳統(tǒng)恒流源電路的基礎(chǔ)上采取了下列兩條改進(jìn)措施：
[0006] (1)在電路中設(shè)置恒流源電壓抑制電路，通過該電路的引入，為恒流源接通瞬間產(chǎn) 生的高電壓提供了泄放通路；
[0007] (2)將傳統(tǒng)電路中恒流源電流設(shè)定電阻進(jìn)行了提高可靠性處理，避免了傳統(tǒng)電路 中設(shè)定電阻失效引起的電流值增大而對測試電路產(chǎn)生的影響。
[0008] 基于上述兩種更改，設(shè)計(jì)了一種具有抑制接通瞬間高電壓功能的新型高可靠恒流 源電路，提高了傳統(tǒng)恒流源電路的可靠性，實(shí)現(xiàn)對用電設(shè)備的保護(hù)。
[0009] 本發(fā)明的一種具有抑制接通瞬間高電壓功能的高可靠恒流源電路，該電路包括恒 流源供電電路、穩(wěn)壓電路、恒流源電流設(shè)定電路、通路保護(hù)電路、恒流源電流鎖定電路、恒流 源電壓抑制電路和防倒灌電路；
[0010] 本發(fā)明電路中通過恒流源供電電路為恒流源電路提供電壓輸入，通過穩(wěn)壓電路將 恒流源供電電路產(chǎn)生的電壓進(jìn)行鎖定產(chǎn)生穩(wěn)定電壓，該穩(wěn)定電壓通過恒流源電流設(shè)定電路 轉(zhuǎn)化為恒定電流I，恒定電流I經(jīng)恒流源電流鎖定電路產(chǎn)生恒定電流II，該恒定電流II已 經(jīng)具備恒流源的特性，隨后恒定電流II經(jīng)恒流源電壓抑制電路對恒定電流II進(jìn)行電壓抑 制產(chǎn)生恒定電流III，恒定電流III經(jīng)過防倒灌電路后輸出最終恒定電流，利用該恒定電流 進(jìn)行通路監(jiān)測、器件測量時(shí)能夠保證被測試設(shè)備的安全；通過通路保護(hù)電路對穩(wěn)壓電路和 恒流源電流鎖定電路進(jìn)行電壓保護(hù)。
[0011] 恒流源供電電路包括濾波電容Cl、濾波電容C2、濾波電容C3、濾波電容C4、濾波電 容C5、濾波電容C6、濾波電容C7、濾波電容C8、濾波電容C9、濾波電容C10、電感L1、穩(wěn)壓二 極管D1、濾波器U1和電壓轉(zhuǎn)換芯片U2 ;
[0012] 濾波電容C2的一端與電源負(fù)極相連，濾波電容C2的另一端與濾波電容C1的一端 相連，濾波電容C1的另一端與電源正極、電感L1的一端相連，電感L1的另一端與濾波電容 C3的一端、濾波電容C5的一端、濾波電容C7的一端、穩(wěn)壓二極管D1的負(fù)端、濾波器U1的 +Vin管腳相連；
[0013] 濾波電容C3的另一端與濾波電容C4的一端相連，濾波電容C5的另一端與濾波電 容C6的一端相連，濾波電容C7的另一端與濾波電容C8的一端相連；
[0014] 濾波電容C4的另一端、濾波電容C6的另一端、濾波電容C8的另一端與電源負(fù)極、 穩(wěn)壓二極管D1的正端、濾波器U1的-Vin管腳相連；
[0015] 濾波器U1的+Vout管腳與電壓轉(zhuǎn)換芯片U2的+Vin管腳相連；
[0016] 濾波器U1的-Vout管腳與電壓轉(zhuǎn)換芯片U2的-Vin管腳、電壓轉(zhuǎn)換芯片U2的SYNC 管腳相連；
[0017] 濾波器U1的CASE管腳與電壓轉(zhuǎn)換芯片U2的CASE管腳相連；
[0018] 電壓轉(zhuǎn)換芯片U2的+Vout管腳與濾波電容C9的一端、濾波電容C10的一端、雙端 穩(wěn)壓二極管D2的一端相連，電壓轉(zhuǎn)換芯片U2的-Vout管腳與濾波電容C9的另一端、濾波 電容C10的另一端、電流鎖定電路5中的濾波電容C11的另一端相連；
[0019] 電壓轉(zhuǎn)換芯片U2的INHIBIT管腳和NC管腳懸空；
[0020] 穩(wěn)壓電路包括雙端穩(wěn)壓二極管D2 ;
[0021] 恒流源電流設(shè)定電路包括電阻R3、電阻R4、電阻R5和電阻R6 ;電阻R3的一端與 電阻R4的一端相連，電阻R3的另一端與電阻R5的一端、電阻R6的一端、電阻R4的另一端 相連；電阻R5的另一端與電阻R6的另一端相連；
[0022] 電阻R3的一端與雙端穩(wěn)壓二極管D2的一端相連；
[0023] 電阻R5的另一端與電流鎖定電路5中的三極管Q2的發(fā)射極相連；
[0024] 通路保護(hù)電路包括電阻R1和電阻R2 ;
[0025] 恒流源電流鎖定電路包括PNP型三極管Ql、PNP型三極管Q2及濾波電容Cl 1 ;
[0026] 恒流源電壓抑制電路包括電阻R7和電阻R8 ;
[0027] 防倒灌電路包括二極管D3 ;
[0028] 雙端穩(wěn)壓二極管D2的另一端與電阻R1的一端、電阻R2的一端相連，電阻R2的另 一端與PNP型三極管Q1的基極相連，PNP型三極管Q1的發(fā)射極與PNP型三極管Q2的基極 相連，PNP型三極管Q1的集電極與濾波電容C11的一端相連；濾波電容C11的另一端與電 阻R1的另一端、電阻R7的另一端、電阻R8的另一端相連；PNP型三極管Q2的集電極與電 阻R7的一端、電阻R8的一端、二極管D3的正端相連。
[0029] 恒流源供電電路將常用的28V電壓信號轉(zhuǎn)換為恒流源電路需要的12V電壓信號， 恒流源供電電路的輸出電壓可直接提供給恒流源電路，實(shí)際使用過程中可以視電源電壓的 具體值選定不同的濾波器U1、電壓轉(zhuǎn)換芯片U2。
[0030] 穩(wěn)壓電路主要作用為將恒流源供電電路輸出的電壓值轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定電壓U0,通過該 穩(wěn)定電壓U0為恒流源電流設(shè)定電路提供穩(wěn)定的電壓輸入，從而產(chǎn)生恒定電流I。
[0031] 本發(fā)明中穩(wěn)壓電路的雙端穩(wěn)壓二極管D2的型號為2DW236,該雙端穩(wěn)壓二極管D2 為硅溫度補(bǔ)償二極管，能夠?yàn)楹蠹壴O(shè)備提供較為穩(wěn)定的電壓輸入。
[0032] 恒流源電流設(shè)定電路中的四個(gè)電阻為并串聯(lián)結(jié)構(gòu)，可以有效防止因?yàn)閱蝹€(gè)電阻發(fā) 生短路故障時(shí)對電路造成的損害，且因?yàn)榇⒙?lián)設(shè)計(jì)的引入以及電阻阻值的合理選取，可 以使該恒流源電路在電阻R3~R6發(fā)生一度故障的情況下恒流源的輸出電流仍然能夠穩(wěn)定 在安全范圍內(nèi)，確保不會對被測試設(shè)備造成損害。
[0033] 通路保護(hù)電路中R1的功能主要為穩(wěn)壓二極管提供供電回路，其電阻阻值可根據(jù) 需要進(jìn)行選擇，實(shí)際使用過程中應(yīng)考慮恒流源供電電路的輸出能力及該電阻的發(fā)熱情況合 理選擇阻值。同時(shí)，保護(hù)電阻R1還能夠保證在穩(wěn)壓二極管D2發(fā)生擊穿短路故障后，對恒流 源供電電路進(jìn)行保護(hù)，防止恒流源供電電路燒毀。保護(hù)電阻R2的功能與R1相似，因?yàn)镽2 串在恒流源電流鎖定電路內(nèi)三極管Q1的基極，能夠起到一定的限流、保護(hù)作用，但因三極 管Q2的發(fā)射級電流已經(jīng)被恒流源電流設(shè)定電路限定住，因此流經(jīng)R1電阻的電流可忽略不 計(jì)，計(jì)算電壓時(shí)R1電阻兩端的電壓也可以忽略不計(jì)。
[0034] 恒流源電流鎖定電路的組合電路能夠有效提高該恒流源電路的性能，減小了流經(jīng) 電阻R2的電流，使該電路具有較高的溫度穩(wěn)定性。本發(fā)明中三極管Q1和Q2的型號均為 3CG130C，該三級管為中功率高頻三極管，具有較大的直流放大系數(shù)，能夠保證恒流源輸出 電流的穩(wěn)定性。三極管Q1集電極處濾波電容C11的引入，可以有效得濾除本恒流源電路中 的交流分量，并且使三極管Q2工作在穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)附近。
[0035] 恒流源電壓抑制電路中的R7與R8的電阻阻值需要依據(jù)被測試設(shè)備的具體情況進(jìn) 行選取。通過R7與R8的引入，恒定電流II中有部分電流由R7、R8流回恒流源負(fù)端，從而 有效抑制了恒流源接通瞬間加在被測試設(shè)備兩端的瞬時(shí)高壓，從而保護(hù)了被測試設(shè)備的安 全。通過R7與R8并聯(lián)的形式，合理選取兩電阻的阻值，可以使該電路能夠在一度故障的情 況下，仍然能夠有效抑制恒流源接通瞬間產(chǎn)生的瞬時(shí)高壓并且確保流過被測試設(shè)備的電流 在安全范圍內(nèi)。
[0036] 防倒灌二極管D3的引入主要是為了保護(hù)恒流源電路不受外部被測試設(shè)備的影 響，保護(hù)電路不會因?yàn)楸粶y試設(shè)備故障及外部異常電流接入時(shí)對恒流源電路產(chǎn)生損害。
[0037] 有益效果
[0038] 本發(fā)明的恒流源電路，可有效抑制恒流源電路接通瞬間產(chǎn)生的瞬時(shí)高電壓，從而 保護(hù)被測試設(shè)備，同時(shí)該恒流源電路將電流設(shè)定電阻進(jìn)行了串并聯(lián)處理，增強(qiáng)了恒流源電 路的