阅读说明：本技术 一种可调微安级恒流源电路、激发光源及其控制方法 (Adjustable microampere constant current source circuit, excitation light source and control method thereof ) 是由 王君 张文松 于 2021-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明属于激发光源控制电路及控制方法,为解决广泛应用的恒流源输出电流较大,操作困难,导致无法满足高精度和高可靠性的要求,精度更高的脉冲恒流源价格昂贵、电路结构复杂的问题,提供一种可调微安级恒流源电路、激发光源及其控制方法,包括运算放大器A、场效应管T和采样电阻R3,运算放大器A的同相输入端与外部单片机的DAC模块相连,运算放大器A的使能端与外部单片机相连,场效应管T的栅极与运算放大器A的输出端相连,源极与运算放大器A的反相输入端相连,漏极与待调节部件相连,采样电阻R3的一端与供电电源相连,另一端连接于场效应管T的源极和运算放大器A的反相输入端之间,激发光源即将外部待调节部件换为LED灯。(The invention belongs to an excitation light source control circuit and a control method, and aims to solve the problems that the widely used constant current source has larger output current, is difficult to operate, cannot meet the requirements of high precision and high reliability, and has higher precision, and a pulse constant current source has high price and a complex circuit structure, and provides an adjustable microampere constant current source circuit, an excitation light source and a control method thereof, wherein the adjustable microampere constant current source circuit comprises an operational amplifier A, a field-effect tube T and a sampling resistor R3, the non-inverting input end of the operational amplifier A is connected with a DAC module of an external singlechip, the enabling end of the operational amplifier A is connected with the external singlechip, the grid electrode of the field-effect tube T is connected with the output end of the operational amplifier A, the source electrode is connected with the inverting input end of the operational amplifier A, the drain electrode is connected with a part to be adjusted, one end of the sampling resistor R3 is connected with a power supply, the other end is connected between the source electrode of the field-effect tube T and the inverting input end of the operational amplifier A, the excitation light source is to replace the external part to be regulated into an LED lamp.)

一种可调微安级恒流源电路、激发光源及其控制方法

技术领域

本发明属于激发光源控制电路及控制方法，具体涉及一种可调微安级恒流源电路、激发光源及其控制方法。

背景技术

目前，广泛应用的恒流源输出电流都较大，对电流进行调节时需要使用旋钮调节，每次调节数值不固定，导致操作较为困难，这类恒流源在系统测试时，无法满足高精度和高可靠性的要求。而市场上精度更高的脉冲恒流源，一般通过微控制器输出PWM控制MOS管，往往价格昂贵，且电路结构复杂。

发明内容

本发明为解决现有广泛应用的恒流源输出电流较大，操作困难，导致无法满足高精度和高可靠性的要求，而精度更高的脉冲恒流源价格昂贵、电路结构复杂的技术问题，提供一种可调微安级恒流源电路、激发光源及其控制方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可调微安级恒流源电路，其特殊之处在于，包括运算放大器A、场效应管T和采样电阻R3；

所述运算放大器A的同相输入端与外部单片机的DAC模块相连，用于接收所述DAC模块的可调电压；运算放大器A的使能端与外部单片机相连，用于接收单片机发送的高电平或低电平控制信号；

所述场效应管T的栅极与运算放大器A的输出端相连，源极与运算放大器A的反相输入端相连，漏极与外部待调节部件相连；

所述采样电阻R3的一端与供电电源相连，另一端连接场效应管T的源极。

进一步地，还可以包括电容C1；所述电容C1的一端与供电电源相连，另一端连接运算放大器A的同相输入端，用于对单片机DAC模块的输入电压信号进行滤波。

进一步地，还可以包括电阻R1；所述电阻R1的一端与供电电源相连，另一端连接运算放大器A的使能端，可以作为上拉电阻，在运算放大器A上电时，避免因为电压不稳导致误动作。

进一步地，还可以包括电容C2，作为运算放大器A的退耦电容；所述电容C2的一端接地，另一端连接于运算放大器A的电源端。

进一步地，还包括电阻R4；所述电阻R4的一端与供电电源相连，另一端连接运算放大器A的输出端，电阻R4与电阻R1的作用类似，可以作为上拉电阻，在运算放大器A上电时，避免因为电压不稳导致误动作。

本发明还提供了一种激发光源，其特殊之处在于，包括LED灯，以及上述可调微安级恒流源电路；

所述LED灯阳极与可调微安级恒流源电路中场效应管T的漏极相连，阴极接地。

进一步地，激发光源还包括电阻R2；所述电阻R2与所述LED灯并联，抑制LED灯的暗电流。

另外，本大明还提供了一种上述激发光源的控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

S1，通过外部单片机向所述运算放大器A的使能端发送高电平信号或低电平信号，若发送低电平信号，则同时通过外部单片机的DAC模块向运算放大器A的同相输入端输入电压U_DAC，执行步骤S2；若发送高电平信号，则外部单片机的DAC模块与运算放大器A的同相输入端之间无信号传输，所述LED灯处于灭灯状态；

S2，通过控制外部单片机DAC模块向运算放大器A同相输入端的输入电压U_DAC，实现对所述LED灯的供电电流控制；其中，所述LED灯的电流与场效应管T的电流相等，场效应管T的电流I＝(U-U_DAC)/R3，其中，U为电源电压。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明可调微安级恒流源电路，通过运算放大器A的使能端，发送高电平信号或低电平信号，实现脉冲恒流源或直流恒流源，控制整个电路的工作状态，并以此控制外部待调节部件的工作与否；根据外部单片机DAC模块的输入，控制可调电压的大小，进而实现高精度调节输出电流，可实现输出微安级的输出电流。本发明的电路结构简单，易于实现，制造成本低。

2.本发明中还包括电容C1，能够对外部单片机DAC模块向运算放大器A发送的电压信号进行滤波处理。

3.本发明中还包括电阻R1，作为上拉电阻，能够避免在对电路上电时，由于电压不稳定导致误动作。

4.本发明中还包括电容C2，能够作为运算放大器A的退耦电容，避免引起寄生振荡。

5.本发明中还包括电阻R4，与电阻R1作用相同，作为上拉电阻，能够避免在对电路上电时，由于电压不稳定导致误动作。

6.本发明的激发光源，利用上述可调微安级恒流源电路，能够有效实现对激发光源中LED灯的亮灭控制，同时能够对LED灯的亮度通过恒流源电路的微安级电流输出进行控制，通过简单的电路结构，以性价比较高的价格保证了激发光源的精度和可靠性。

7.本发明中还包括了电阻R2，能够抑制LED灯的暗电流。

8.本发明还提供了一种激发光源的控制方法，基于上述可调微安级恒流源电路，对激发光源进行控制，通过外部单片机向运算放大器A的使能端发送高电平或低电平信号对LED等的亮灭进行控制，通过控制外部单片机DAC模块向运算放大器A同相输入端的输入电压U_DAC，即可实现对LED灯的控制，利用控制运算放大器A的使能端的方式，可靠性更高，能够在高精度下实现微安级电流控制。

附图说明

图1为本发明激发光源实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供了一种激发光源，通过本发明的可调微安级恒流源电路实现对LED灯的控制，如下通过本发明激发光源的一个实施例对本发明的具体方案进行说明：

如图1所示，一种激发光源，包括包括运算放大器A、场效应管T、采样电阻R3、电容C1、电阻R1、电容C2、电阻R2和电阻R4。其中，运算放大器A的同相输入端3号引脚与外部单片机的DAC模块相连，用于接收DAC模块的可调电压，电压可通过数字调节，运算放大器A的使能端8号引脚与外部单片机相连，用于接收单片机发送的高电平或低电平控制信号，用于滤波的电容C1的一端与供电电源相连，另一端连接于运算放大器A的同相输入端与DAC模块之间，作为上拉电阻的电阻R1的一端与供电电源相连，另一端连接于运算放大器A的使能端与外部单片机之间，在上电时，避免因为电压不稳导致误动作，作为运算放大器A退耦电容的电容C2的一端接地，另一端连接于运算放大器A的7号引脚与供电电源之间，作为上拉电阻的电阻R4的一端与供电电源相连，另一端连接于运算放大器A的输出端与场效应管T的栅极之间，运算放大器A的1号引脚和5号引脚为空管脚，4号引脚接地。场效应管T的栅极与运算放大器A的输出端6号引脚相连，源极与运算放大器A的反相输入端2号引脚相连，漏极与LED灯相连。采样电阻R3的一端与供电电源相连，另一端连接于场效应管T的源极和运算放大器A的反相输入端之间。

上述激发光源是本发明可调微安级恒流源电路通过电压来控制电流的变化，适用于系统对输出电流大小和精度的要求比较高的情况。本发明的恒流源电路的一个实施例，具体为上述激发光源中除去LED灯以外的其他部分，在本发明恒流源电路的其他实施例中，电容C1、电阻R1、电容C2和电阻R4，均可以根据实际使用需求进行适当选择配置，其具体参数值，也可根据需要进行调整。在本发明激发光源的另一个实施例中，还可以为LED灯并联一个电阻R2，用于抑制LED灯的暗电流。

本发明采用场效应管T，更易于实现电压控制电流，当运算放大器A的8号引脚为低电平时，运算放大器A作为电压跟随器(隔离前后端)，此时，运算放大器A的同相输入端3号引脚电压等于运算放大器A的反相输入端2号引脚电压，场效应管T处的电流I＝(U-U_DAC)/R3，其中，U为电源电压。外部单片机的DAC模块输入可调电压控制电流I，从而实现压控恒流源，外部单片机用高低电平控制8号引脚，进而控制LED灯的亮灭，可实现脉冲恒流源，若外部单片机使8号引脚一直处于低电平，则可实现直流恒流源。具体控制方法为：

步骤1：通过外部单片机向所述运算放大器A的使能端发送高电平信号或低电平信号，若发送低电平信号，则同时通过外部单片机的DAC模块向运算放大器A的同相输入端输入电压U_DAC，执行步骤S2；若发送高电平信号，则外部单片机的DAC模块与运算放大器A的同相输入端之间无信号传输，所述LED灯处于灭灯状态；

步骤2：场效应管T处的源极与运算放大器A的反相输入端之间形成负反馈，使运算放大器A作为电压跟随器对其前端和后端进行隔离，场效应管T处的电流I＝(U-U_DAC)/R3；

步骤3：LED灯处的电流与场效应管T处的电流相等，通过控制外部单片机DAC模块向运算放大器A同相输入端的输入电压U_DAC，实现对所述LED灯的控制。

如下为采用本发明的一个实例：

外部单片机中的数字/模拟转换器可以将12位的数字数据转换为电压3.3V输出，若U(即VCC)为5V，R3＝10Ω，当DAC模块输入3.3V时，恒流源输出电流：I＝(5-3.3)/10A＝0.17A；其中，DAC模块的可调精度为：

3.3/4095V＝0.00080586V，可调电流精度为：0.00080586/R3＝0.000080586A＝0.080586mA。因此，通过选取合适的DAC模块与R3阻值，可实现精度更高的可调恒流源。

以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。