[發(fā)明專利]一種數(shù)字式雙向恒流源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610801051.3
• 申請(qǐng)日: 2016-09-05
• 公開（公告）號(hào): CN106200748B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汝玉星;田小建;單江東;吳戈;高博;高福斌;李尚;安明;梁雪;劉大愷;馬春陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G05F1/575
• 分類號(hào): G05F1/575;G05F1/573
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司22201
• 代理人: 王恩遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種數(shù)字式雙向恒流源裝置。

背景技術(shù)

恒流源在光纖通信、LED照明、激光器驅(qū)動(dòng)等很多場(chǎng)合都有重要的應(yīng)用，而在某些場(chǎng)合，如激光器驅(qū)動(dòng)中，恒流源的輸出電流穩(wěn)定度至關(guān)重要，輸出電流的不穩(wěn)定會(huì)影響激光器的壽命以及輸出光功率。常用的提高電流穩(wěn)定性的措施有：1、利用磁飽和電抗器的非線性磁化原理提高穩(wěn)定性；2、在負(fù)載回路中串聯(lián)大電阻(相對(duì)于負(fù)載電阻)；3、通過負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電流自動(dòng)穩(wěn)定。在這幾種方案中，第一種方案受器件本身的影響較大，對(duì)穩(wěn)定度的提高有限；第二種方案由于在負(fù)載回路中串聯(lián)了大電阻，可有效地減小負(fù)載電阻的變化對(duì)輸出電流的影響，但由于負(fù)載回路大電阻的存在，使得輸出電流很小，一般只能在毫安級(jí)，而且大部分功率都降在了大電阻上，也使得效率極低；第三種方案由于負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)本身具有的自動(dòng)調(diào)整功能，可以使輸出電流自動(dòng)穩(wěn)定，而不受負(fù)載變化的影響，因此是目前提高電流穩(wěn)定度的最有效的方法，但目前已公開的技術(shù)中，一般都是采取單一的線性反饋網(wǎng)絡(luò)，這種方案存在的最大缺點(diǎn)是，一旦反饋網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將處于開環(huán)工作狀態(tài)，輸出電流將急劇增大，很容易損壞負(fù)載和電路本身，另一個(gè)缺點(diǎn)是使用場(chǎng)合受到限制，只能應(yīng)用在負(fù)載對(duì)電流是線性響應(yīng)的場(chǎng)合，在某些特定場(chǎng)合下，如負(fù)載對(duì)電流的響應(yīng)存在延遲或超前的情況，這種基于單一線性反饋網(wǎng)絡(luò)的恒流源將失去自動(dòng)穩(wěn)定的能力。另外目前常見的恒流源多數(shù)都是單向輸出的，當(dāng)某些場(chǎng)合(如控制溫度器件加熱或制冷)需要雙向電流時(shí)，其使用將受到限制。

與本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術(shù)是本課題組于2015年申請(qǐng)的發(fā)明專利“一種基于雙重負(fù)反饋控制的雙向恒流源裝置”，申請(qǐng)?zhí)枮?015110087701，該申請(qǐng)利用雙重負(fù)反饋的方式結(jié)合PID自動(dòng)控制技術(shù)，有效地提高了恒流源的穩(wěn)定性，尤其解決了傳統(tǒng)技術(shù)中基于單一反饋網(wǎng)絡(luò)的恒流源對(duì)非線性負(fù)載響應(yīng)問題，且實(shí)現(xiàn)了雙向輸出電流的功能。

但專利2015110087701所公開的技術(shù)完全是基于模擬電路實(shí)現(xiàn)的，這種電路存在諸多缺點(diǎn)，功能比較單一，只能單機(jī)工作，無法利用微機(jī)進(jìn)行程控，而且一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在不足需要升級(jí)換代時(shí)，只能重新設(shè)計(jì)及制作硬件電路，使得系統(tǒng)的可擴(kuò)展及靈活性受到極大的限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服背景技術(shù)中的不足，提供一種基于單片機(jī)控制的具有程控功能的數(shù)字式雙向恒流源。

本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案解決：

一種數(shù)字式雙向恒流源，結(jié)構(gòu)有輸出控制模塊8、功率輸出模塊9、反饋控制模塊10和前面板13，其特征在于，結(jié)構(gòu)還有單片機(jī)模塊1、顯示模塊2、指示燈模塊3、按鍵模塊4、編碼器模塊5、RS232接口模塊6、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊7、電流取樣模塊11和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊12；

所述的單片機(jī)模塊1的結(jié)構(gòu)為，單片機(jī)U1的電源端和接地端分別接+5V電源和數(shù)字地，電源端還通過電容C1接數(shù)字地，端口X1和端口X2之間接晶振Y1，端口X1和端口X2還分別通過電容C2和電容C3接數(shù)字地，端口P00～端口P07分別通過電阻R1～電阻R8接+5V電源，所述的單片機(jī)U1的型號(hào)是STC89C51。

所述的顯示模塊2的結(jié)構(gòu)為，顯示屏U2的端口D0～端口D7分別接單片機(jī)U1的端口P00～端口P07，顯示屏U2的端口EN、端口R/W和端口RS分別接單片機(jī)U1的端口P10、端口WR和端口RD，顯示屏U2的端口VL和端口BL-接數(shù)字地，端口BL+接滑動(dòng)變阻器P1的滑線端，端口VDD和端口VSS分別接+5V電源和數(shù)字地，端口VDD和端口VSS之間還接有電容C4，滑動(dòng)變阻器W1的一端接+5V電源，另一端接數(shù)字地，所述的顯示屏U2的型號(hào)為LCD1602；

所述的指示燈模塊3的結(jié)構(gòu)為，電阻R13～電阻R16的一端分別接單片機(jī)U1的端口P11～端口P14，電阻R13～電阻R16的另一端分別接場(chǎng)效應(yīng)管Q1～場(chǎng)效應(yīng)管Q4的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管Q1～場(chǎng)效應(yīng)管Q4的源極均接模擬地，漏極分別通過電阻R9～電阻R12接發(fā)光二極管D1～發(fā)光二極管D4的陰極，發(fā)光二極管D1～發(fā)光二極管D4的陽極均接+12V電源；

所述的按鍵模塊4的結(jié)構(gòu)為，開關(guān)S1、開關(guān)S2的一端與電容C5、電容C6的一端均接數(shù)字地，開關(guān)S1的另一端和電容C5的另一端相連，同時(shí)接電阻R17的一端和施密特觸發(fā)器U3A的輸入端，電阻R17的另一端接+5V電源，開關(guān)S2的另一端和電容C6的另一端相連，同時(shí)接電阻R18的一端和施密特觸發(fā)器U3B的輸入端，電阻R18的另一端接+5V電源，施密特觸發(fā)器U3A、施密特觸發(fā)器U3B的輸出端分別接單片機(jī)U1的端口P15和端口P16；