[實用新型]大功率負壓數控恒流模塊

無效

• 申請號: 201120033732.2
• 申請日: 2011-01-31
• 公開（公告）號: CN201936214U
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 盛法生
• 申請（專利權）人: 浙江財經學院
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本實用新型屬功率ASIC技術領域，尤其涉及一種大功率負壓數控恒流模塊。

背景技術

數控恒流模塊是在傳統恒流器件無法替代的條件下提出研究的，它是一種以數字信號控制輸出電流為特征的恒流模塊。它不僅輸出電流可調范圍寬、允許工作電壓變化范圍大、電路接口與TTL兼容，而且體積小、調節方便，具有優良的電性能。可廣泛應用于傳統恒流器件無法涉足的技術領域，在數字電路技術應用中具有獨特的優勢。

盛法生等公開了一種DCM02型恒流模塊(盛法生，范雅俊，呂品楨.DCM02型數控恒流器件的設計分析[J].杭州大學學報(自然科學版)，1997，24(2)：125-132)，該器件偏置電壓與TTL兼容，具有高效率、使用方便等特點。

盛法生等公開了一種數控恒流器件(盛法生，范雅俊，畢凈.一種采用數字信號控制的高穩定性恒流器件[J].儀器儀表學報，1999，20(3)：225-228)，采用模塊化結構，功耗低，體積小，且具有優良的電性能。

上述器件的應用是在正電壓情況下工作的，不能在負電壓情況下工作，而且沒有解決數字電路部分與模擬電路部分的有效隔離。

發明內容

本實用新型提供了一種可靠性高、體積小、功耗低和易調節的大功率負壓數控恒流模塊。

一種大功率負壓數控恒流模塊，包括：D/A轉換芯片、光電隔離器、運算放大器、反饋單元VMOS場效應管，輸入的數字信號依次經D/A轉換芯片和光電隔離器轉換后輸入運算放大器的正相端，反饋單元將VMOS場效應管的柵極電壓和源極電壓反饋至運算放大器的負相端，運算放大器比較運算后輸出控制信號至VMOS場效應管的柵極，控制VMOS場效應管的漏極輸出恒定電流。

所述的D/A轉換芯片采用串行數字信號輸入，外接第十電阻，進行第一級線性修正。

所述的光電隔離器輸出端和運算放大器正相端設有線性修正單元，所述的線性修正單元由第二電阻、第八電阻、第九電阻和第一電阻組成，第九電阻與第一電阻并聯，并聯后的阻值與第二電阻串聯，串聯后的阻值與第八電阻并聯，該修正單元對恒流模塊進行第二級線性修正。

上述恒流模塊還包括連接VMOS場效應管源極的第七電阻，調節第五電阻的反饋電壓，連接運算放大器輸出端的第六電阻；第六電阻、第七電阻、第一電阻、第八電阻和第九電阻連接共同結點。

所述的反饋單元包括并聯的第四電阻和第五電阻，第四電阻和第五電阻一端共同連接運算放大器的負相端，另一端分別連接VMOS場效應管的柵極和漏極，對恒流模塊進行第三級線性修正。

本實用新型還提供了上述大功率負壓數控恒流模塊在功率集成電路中的應用。

本實用新型恒流模塊通過應用光電隔離器，確保數字電路與模擬電路的有效隔離，同時應用了三級線性修正，第一級修正在D/A轉換電路中，其線性修正確保步距電流的線性和D/A轉換的高精度；第二級線性修正是保證光電轉換后的線性輸出，第三級修正是保證VMOS管的線性輸出。

本實用新型恒流模塊的模擬電路部分在負電壓下工作，起始電壓低，電流可調范圍寬、電路接口與TTL兼容、可靠性高、體積小、功耗低、易調節。該模塊可應用于計算機控制，機器人，光纖通信，軍事裝備，智能化儀器儀表及其它自動化控制等方面。

附圖說明

圖1為本實用新型恒流模塊的模塊結構圖；

圖2為本實用新型恒流器的電路原理圖；

圖3為本實用新型恒流模塊的伏安特性圖；

圖4為本實用新型恒流模塊控制信號時序圖；

圖5為本實用新型恒流模塊10bit輸入與輸出對應關系圖。

具體實施方式

如圖所示，一種大功率負壓數控恒流模塊，包括D/A轉換芯片U1、光電隔離器U2、運算放大器A、反饋單元B和VMOS場效應管VT。輸入的數字信號依次經D/A轉換芯片U1、光電隔離器U2轉換輸入運算放大器A的正相端，反饋單元將VMOS場效應管VT的柵極電壓和源極電壓反饋至運算放大器A的負相端，運算放大器A比較運算后輸出控制信號至VMOS場效應管VT的柵極，控制VMOS場效應管VT的漏極輸出恒定的電流。

D/A轉換芯片采用串行數模轉換，外連電阻R10使得D/A基準電源可調。D/A轉換芯片U1在時鐘脈沖作用下，輸入的數字信號通過移位寄存器逐位讀入，在兩個鎖存脈沖間隔輸入10個時鐘周期脈沖，鎖存10位數字信號并完成D/A轉換，D/A轉換后的模擬信號與基準電源進行比較后輸入光電隔離器U2。