[发明专利]便携式工频恒流源装置

权利要求书

1.一种便携式工频恒流源装置，其特征在于所述装置包括有控 制电路、带触摸屏的LCD、恒流输出电路、输出电流采样电路、锂电 池和DC-DC转换电路；所述带触摸屏的LCD与控制电路双向连接， 所述控制电路的输出端接恒流输出电路的输入端，所述输出电流采样 电路与负载串联后接在所述恒流输出电路的输出端；所述输出电流采 样电路的输出端分别接所述控制电路和恒流输出电路的相应输入端； 所述锂电池分别为所述控制电路、恒流输出电路和DC-DC转换电路 提供电源，所述DC-DC转换电路分别为所述控制电路和带触摸屏的 LCD提供电源；

所述装置还包括有充电器；

所述锂电池由第一锂电池E1至第三锂电池E3组成；所述第一锂 电池E1的正极端为VB，其负极接地；所述第二锂电池E2由两块锂 电池串联组成正、负电压源，其正电压端为VP+，其负电压端为VP-， 所述串联的两块锂电池的节点接地；所述第三锂电池E3为单片机U1 的后备电池；

所述控制电路由单片机U1及其外围元件、恒流输出驱动信号处 理电路、输出电流采样信号处理电路、锂电池电压监测电路组成；

所述单片机U1采用混合信号单片机，其型号为C8051F410，所 述单片机U1的外围元件由晶体Y1-Y2、电容C1-C7、电阻R1、电 感L1、插座J1和跳线开关JP1组成；所述插座J1为单片机U1与带 触摸屏的LCD的连接插座，电感L1与电容C2组成的串联滤波电路接 在+5V与地之间，电感L1与电容C2的节点接单片机U1的1脚和8 脚；第三锂电池E3接在单片机U1的3脚与地之间；晶体Y1通过跳 线开关JP1接在单片机U1的4脚与5脚之间；

所述恒流输出驱动信号处理电路由二阶有源低通滤波器和数字 电位器U3组成；所述二阶有源低通滤波器由电阻R2-R4、电容C8 -C10、集成块U2B组成；所述单片机U1的输出端17脚依次经电阻 R3、电阻R4接集成块U2B的正输入端5脚，所述集成块U2B的输出 端7脚接数字电位器U3的输入端5脚，集成块U2B的7脚与6脚相 连接；所述数字电位器U3的输出端6脚即A点接恒流输出电路的输 入端A′，所述数字电位器U3的1-3脚分别接单片机U1的15脚、 12脚、14脚；

所述输出电流采样信号处理电路由程控增益放大器U4和两个加 法电路组成；第一加法电路由电阻R5-R7、电容C12组成，电阻R6 与电阻R7串联后接在+5V与地之间，电阻R5的一端B′接所述输出 电流采样电路的输出端B，电阻R5的另一端接所述程控增益放大器 U4的输入端2脚，电阻R6与电阻R7的节点接程控增益放大器U4的 输入端2脚，电容C12与电阻R7并联；产生参考信号的第二加法电 路由电阻R8-R10、缓冲器U2A组成，电阻R8与电阻R9串联后接在 +5V与地之间，电阻R8与电阻R9的节点接缓冲器U2A的正输入端3 脚，缓冲器U2A的输出端1脚接程控增益放大器U4的另一个输入端 3脚，缓冲器U2A的1脚与2脚相连接；电阻R10与电阻R9并联； 程控增益放大器U4的控制输入端5-7脚分别接单片机U1的16脚、 14脚、12脚；

所述锂电池电压监测电路由第一至第三监测电路组成，所述第一 监测电路监测VB的电压，它由电阻R12-R13、电容C14组成；电阻 R12与电阻R13串联后接在VB与地之间，电阻R12与电阻R13的节 点接单片机U1的20脚，电容C14与电阻R13并联；所述第二监测电 路监测VP-和+5V的电压，它由电阻R27-R29、电容C24组成；电阻 R27-R29为星型连接，其节点接单片机U1的21脚，电阻R27的另 一端接+5V，电阻R28的另一端接VP-，电阻R29的另一端接地，电 容C24与电阻R29并联；所述第三监测电路监测VP+的电压，它由电 阻R30-R31、电容C25组成；电阻R30与电阻R31串联后接在VP+ 与地之间，电阻R30与电阻R31的节点接单片机U1的22脚，电容 C25与电阻R31并联；

所述恒流输出电路由大电流运算放大器U5及其外围元件电阻 R14-R17、电容C15-C19、二极管D1-D2、第二锂电池E2、开关K2 ～K3组成，所述大电流运算放大器U5的输入端4脚经电容C15接数 字电位器U3的输出端6脚即A点，大电流运算放大器U5的输出端1 脚与2脚连接后为恒流电流输出端；大电流运算放大器U5的V+端经 开关K2接第二锂电池E2的VP+端，大电流运算放大器U5的V-端经 开关K3接第二锂电池E2的VP-端；电容C17接在大电流运算放大 器U5的V-端与地之间，电容C18接在大电流运算放大器U5的V+ 端与地之间；电阻R17与电容C19串联组成的输出补偿支路接在大电 流运算放大器U5的输出端1脚与地之间，二极管D1接在大电流运算 放大器U5的1脚与5脚之间；二极管D2接在大电流运算放大器U5 的1脚与10脚之间；电阻R14的一端接地，其另一端与电容C15和 大电流运算放大器U5的4脚的节点相连接；电阻R15与电容C16并 联后组成的输出过流保护阈值电路接在大电流运算放大器U5的6脚 与8脚之间；

所述大电流运算放大器U5的6脚接第二锂电池E2的VP-端；

所述输出电流采样电路由采样电阻R18组成；采样电阻R18与负 载RL串联后接在大电流运算放大器U5的输出端1脚与地之间，采样 电阻R18与负载RL的节点B的一路接第一加法电路的输入端B′， 其另一路接大电流运算放大器U5的3脚；

所述DC-DC转换电路由DC-DC转换控制芯片U6及其外围元件 电阻R19-R21、电容C21-C22、第一锂电池E1、开关K1、输入滤波 电路、输出滤波电路、电源指示电路、反馈电路组成；所述输入滤波 电路由电感L2、电容C20组成，第一锂电池E1的负极接地；开关K1、 电感L2、电容C20依次串联后接在第一锂电池E1的两端，电感L2 与电容C20的节点接DC-DC转换芯片U6的输入端7脚；

所述输出滤波电路由二极管D3、电感L3、电容C23组成；电感 L3与电容C23串联后接在DC-DC转换芯片U6的输出端14脚与地之 间，二极管D3接在DC-DC转换芯片U6的14脚与地之间；DC-DC 转换芯片U6的输出端14脚与15脚相连；

所述电源指示电路由电阻R22-R23、发光二极管LED1组成；电 阻R22、电阻R23、发光二极管LED1依次串联后与电容C23并联，电 阻R22与电阻R23的节点为+5V的输出端；

所述反馈电路由电阻R24-R26组成，电阻R24-R26依次串联后 接在电感L3与电容C23的节点与地之间，电阻R25与电阻R26的节 点接DC-DC转换芯片U6的2脚；

电阻R21与电容C22串联组成的自举支路接在DC-DC转换芯片 U6的15脚与16脚之间；

电阻R20与电容C21并联后组成的频率设定回路接在DC-DC转 换芯片U6的3脚与6脚之间，DC-DC转换芯片U6的3-5脚互相连 接。