[发明专利]一种数字式双向恒流源

说明书

技术领域

本发明属于电子设备技术领域，特别涉及一种数字式双向恒流源装置。

背景技术

恒流源在光纤通信、LED照明、激光器驱动等很多场合都有重要的应用，而在某些场合，如激光器驱动中，恒流源的输出电流稳定度至关重要，输出电流的不稳定会影响激光器的寿命以及输出光功率。常用的提高电流稳定性的措施有：1、利用磁饱和电抗器的非线性磁化原理提高稳定性；2、在负载回路中串联大电阻(相对于负载电阻)；3、通过负反馈网络实现电流自动稳定。在这几种方案中，第一种方案受器件本身的影响较大，对稳定度的提高有限；第二种方案由于在负载回路中串联了大电阻，可有效地减小负载电阻的变化对输出电流的影响，但由于负载回路大电阻的存在，使得输出电流很小，一般只能在毫安级，而且大部分功率都降在了大电阻上，也使得效率极低；第三种方案由于负反馈网络本身具有的自动调整功能，可以使输出电流自动稳定，而不受负载变化的影响，因此是目前提高电流稳定度的最有效的方法，但目前已公开的技术中，一般都是采取单一的线性反馈网络，这种方案存在的最大缺点是，一旦反馈网络出现故障，系统将处于开环工作状态，输出电流将急剧增大，很容易损坏负载和电路本身，另一个缺点是使用场合受到限制，只能应用在负载对电流是线性响应的场合，在某些特定场合下，如负载对电流的响应存在延迟或超前的情况，这种基于单一线性反馈网络的恒流源将失去自动稳定的能力。另外目前常见的恒流源多数都是单向输出的，当某些场合(如控制温度器件加热或制冷)需要双向电流时，其使用将受到限制。

与本发明最接近的现有技术是本课题组于2015年申请的发明专利“一种基于双重负反馈控制的双向恒流源装置”，申请号为2015110087701，该申请利用双重负反馈的方式结合PID自动控制技术，有效地提高了恒流源的稳定性，尤其解决了传统技术中基于单一反馈网络的恒流源对非线性负载响应问题，且实现了双向输出电流的功能。

但专利2015110087701所公开的技术完全是基于模拟电路实现的，这种电路存在诸多缺点，功能比较单一，只能单机工作，无法利用微机进行程控，而且一旦发现系统存在不足需要升级换代时，只能重新设计及制作硬件电路，使得系统的可扩展及灵活性受到极大的限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服背景技术中的不足，提供一种基于单片机控制的具有程控功能的数字式双向恒流源。

本发明的技术问题通过以下技术方案解决：

一种数字式双向恒流源，结构有输出控制模块8、功率输出模块9、反馈控制模块10和前面板13，其特征在于，结构还有单片机模块1、显示模块2、指示灯模块3、按键模块4、编码器模块5、RS232接口模块6、数模转换模块7、电流取样模块11和模数转换模块12；

所述的单片机模块1的结构为，单片机U1的电源端和接地端分别接+5V电源和数字地，电源端还通过电容C1接数字地，端口X1和端口X2之间接晶振Y1，端口X1和端口X2还分别通过电容C2和电容C3接数字地，端口P00～端口P07分别通过电阻R1～电阻R8接+5V电源，所述的单片机U1的型号是STC89C51。

所述的显示模块2的结构为，显示屏U2的端口D0～端口D7分别接单片机U1的端口P00～端口P07，显示屏U2的端口EN、端口R/W和端口RS分别接单片机U1的端口P10、端口WR和端口RD，显示屏U2的端口VL和端口BL-接数字地，端口BL+接滑动变阻器P1的滑线端，端口VDD和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口VDD和端口VSS之间还接有电容C4，滑动变阻器W1的一端接+5V电源，另一端接数字地，所述的显示屏U2的型号为LCD1602；

所述的指示灯模块3的结构为，电阻R13～电阻R16的一端分别接单片机U1的端口P11～端口P14，电阻R13～电阻R16的另一端分别接场效应管Q1～场效应管Q4的栅极，场效应管Q1～场效应管Q4的源极均接模拟地，漏极分别通过电阻R9～电阻R12接发光二极管D1～发光二极管D4的阴极，发光二极管D1～发光二极管D4的阳极均接+12V电源；

所述的按键模块4的结构为，开关S1、开关S2的一端与电容C5、电容C6的一端均接数字地，开关S1的另一端和电容C5的另一端相连，同时接电阻R17的一端和施密特触发器U3A的输入端，电阻R17的另一端接+5V电源，开关S2的另一端和电容C6的另一端相连，同时接电阻R18的一端和施密特触发器U3B的输入端，电阻R18的另一端接+5V电源，施密特触发器U3A、施密特触发器U3B的输出端分别接单片机U1的端口P15和端口P16；