專利名稱：一種反饋型寬溫范圍mos通道電流輸出曲線控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反饋型電流輸出控制電路，特別是一種反饋型寬溫范圍MOS通道電流輸出曲線控制電路。
背景技術(shù)：
工業(yè)機(jī)電設(shè)備工作環(huán)境比民用消費(fèi)類電子要惡劣，一般要求工作溫度范圍-40°C至+85°C。機(jī)電設(shè)備中的電子元器件一般都是溫度敏感型，在此溫度區(qū)間范圍內(nèi)很容易受到影響，工作狀態(tài)不穩(wěn)定。某個輸入部分元器件不穩(wěn)定的工作狀態(tài)經(jīng)過后面電路多級放大后可能會導(dǎo)致電路狀態(tài)超出設(shè)計預(yù)期的極限以致整個電路失效。為了改善這種失效，電路設(shè)計一般會考慮電子元器件工作溫度的極限情況如果超出正常工作狀態(tài)時需施加抗溫變措施。圖2為現(xiàn)有技術(shù)的電流輸出曲線控制電路圖，現(xiàn)有抗溫變措施如圖2所示，利用熱敏傳感器得到環(huán)境溫度信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺斎脒\(yùn)算放大器作比較，輸出控制信號使得MOS管輸出電流受控。現(xiàn)有技術(shù)主要存在如下問題熱敏傳感器溫度特性曲線與輸出電流實(shí)際需求曲線不一致，導(dǎo)致出現(xiàn)較大的電流輸出誤差；由于沒有可靠的輸出電流限流措施，使用環(huán)境的突然變化可能導(dǎo)致輸出電流過大，損壞下級電路負(fù)載；由于采用模擬電路，電路參數(shù)較多，調(diào)試比較困難而且對批量生產(chǎn)電路的性能一致性影響比較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種反饋型寬溫范圍MOS通道電流輸出曲線控制電路，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中熱敏傳感器溫度特性曲線與輸出電流實(shí)際需求曲線不一致，沒有可靠的輸出電流限流措施，由電路參數(shù)較多導(dǎo)致的調(diào)試比較困難而且對批量生產(chǎn)電路的性能一致性影響比較大的問題。本發(fā)明提供的一種反饋型寬溫范圍MOS通道電流輸出曲線控制電路，包括熱敏傳感器，一端接主電路運(yùn)算放大器的輸入正端、另一端接地； 主電路運(yùn)算放大器，主電路運(yùn)算放大器的輸出端接MOS管柵極、主電路運(yùn)算放大器的輸入負(fù)端通過電阻R3接地、主電路運(yùn)算放大器的輸入正端還通過電阻Rl接電源、主電路運(yùn)算放大器的輸入負(fù)端通過電阻R2接電源；MOS管，MOS管的源極通過下級電路負(fù)載RL接電源、MOS管的漏極通過電阻R8接地；所述熱敏傳感器是負(fù)溫度系數(shù)的傳感器，當(dāng)溫度升高時，熱敏傳感器的輸出電壓下降；當(dāng)溫度降低時，熱敏傳感器的輸出電壓上升。
進(jìn)一步，本發(fā)明所述的電流輸出曲線控制電路，還包括限流控制電路，所述MOS管的柵極通過限流控制電路接地，當(dāng)輸出電流超過期望最大電流值時，限流控制電路導(dǎo)通，使MOS管的源極和漏極電流為OA ;當(dāng)輸出電流沒有超過期望最大電流值時，限流控制電路不導(dǎo)通，使MOS管正常工作。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的電流輸出曲線控制電路，所述限流控制電路包括限流控制電路運(yùn)算放大器、電阻R5、電阻R6和二極管，所述二極管的陽極接所述MOS管的柵極、二極管的陰極接所述限流控制電路運(yùn)算放大器的輸出端、所述限流控制電路運(yùn)算放大器的輸入正端連接在電阻R5和電阻R6之間，所述限流控制電路運(yùn)算放大器的輸入負(fù)端接地，電阻R5和電阻R6串聯(lián)在電源和地之間。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的電流輸出曲線控制電路，還包括電阻R4，電阻R4分別連接主電路運(yùn)算放大器的輸入負(fù)端和限流控制電路運(yùn)算放大器的輸入負(fù)端，用于將輸出電流反饋到主電路運(yùn)算放大器，以調(diào)控輸出電流曲線的斜率。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的電流輸出曲線控制電路，還包括電阻R9，電阻R9分別連接主電路運(yùn)算放大器的輸入負(fù)端和電源，用于將輸出電流反饋到主電路運(yùn)算放大器，以消除電源電壓波動對輸出電流大小。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的電流輸出曲線控制電路，通過設(shè)置電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R9的阻值，得到滿足下級電路負(fù)載RL輸入需求的精確的輸出電流曲線。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的電流輸出曲線控制電路，通過控制電阻Rl的阻值設(shè)置輸出電流曲線的高低。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的電流輸出曲線控制電路，所述下級電路負(fù)載包括光耦電路。本發(fā)明提供的一種反饋型寬溫范圍MOS通道電流輸出曲線控制電路，使熱敏傳感器特性曲線與輸出電流目標(biāo)需求曲線相一致，提高電流輸出曲線的準(zhǔn)確性；通過可靠的輸出電流限流措施，在電流超過使用條件范圍的情況下，保護(hù)后級電路不因電流超過限制而損壞；采用多個電阻控制電流輸出曲線的斜率和高度，精確匹配電流輸出曲線，降低調(diào)試?yán)щy，有助于批量生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的電流輸出曲線控制電路圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的電流輸出曲線控制電路圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述的光耦電路的輸入電流最大電流值隨溫度變化圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述的光耦電路的輸出電流實(shí)際需求曲線和輸入電流最大電流值曲線的對照圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例所述的電流輸出曲線控制電路的熱敏傳感器溫度特性曲線圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例所述的電流輸出曲線控制電路的電阻R4控制的電流輸出曲線圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例所述的電流輸出曲線控制電路的電阻Rl控制的電流輸出曲線圖。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的電流輸出曲線控制電路圖，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種反饋型寬溫范圍MOS通道電流輸出曲線控制電路，包括熱敏傳感器SI，一端接主電路運(yùn)算放大器Ul的輸入正端、另一端接地；主電路運(yùn)算放大器Ul，主電路運(yùn)算放大器Ul的輸出端通過電阻R7接MOS管Ql柵極、主電路運(yùn)算放大器Ul的輸入負(fù)端通過電阻R3接地、主電路運(yùn)算放大器Ul的輸入正端還通過電阻Rl和電阻RlO接電源、主電路運(yùn)算放大器Ul的輸入負(fù)端通過電阻R2和電阻RlO接電源；MOS管Ql，MOS管Ql的源極通過下級電路負(fù)載RL接電源、MOS管Ql的漏極通過電阻R8接地；所述熱敏傳感器SI是負(fù)溫度系數(shù)的傳感器，當(dāng)溫度升高時，熱敏傳感器的輸出電壓下降；當(dāng)溫度降低時，熱敏傳感器的輸出電壓上升。電路中，電阻RlO用于穩(wěn)壓限流，與穩(wěn)壓二極管D2配合，一起穩(wěn)定電源電壓，穩(wěn)壓二極管D2陽極通過電阻RlO接電源，其陰極接地；電阻R7使用限流的方式保護(hù)主電路運(yùn)算放大器U1，防止因MOS管Ql失效導(dǎo)致的其柵極和源極短路使電路運(yùn)算放大器Ul被過大電流損壞；電容Cl的一端接主電路運(yùn)算放大器Ul的輸出端，另一端通過電阻R3接地，用于控制主電路運(yùn)算放大器Ul的輸出電壓波動，防止主電路運(yùn)算放大器Ul的輸出電壓波動過大導(dǎo)致MOS管Ql的輸出電流曲線振蕩。以上技術(shù)方案是為了使熱敏傳感器特性曲線與輸出電流實(shí)際需求曲線相一致。為了實(shí)現(xiàn)電流輸出需要MOS管，為了實(shí)現(xiàn)溫度控制需要熱敏傳感器，在電路中設(shè)置如圖1所示的MOS管Ql和熱敏傳感器SI。熱敏傳感器采集溫度信息并轉(zhuǎn)換成電信號，主電路運(yùn)算放大器Ul把熱敏傳感器SI采集到的電信號隔離放大后，用于控制MOS管Ql的輸出電流，以實(shí)現(xiàn)輸出電流隨溫度變化而變化的效果。RL為下級電路負(fù)載。根據(jù)下級電路負(fù)載的輸出電流實(shí)際需求曲線不同，熱敏傳感器的溫度特性也不同。一般來說電子元器件在高溫下輸出電流實(shí)際需求值會變小，低溫下輸出電流實(shí)際需求值會變大。圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述的光耦電路的輸入電流最大電流值隨溫度變化圖，以光耦電路為例，其輸入電流最大值曲線如圖3所示，在40°C時，隨著溫度上升，光耦電路的輸入電流最大值呈直線下降；而在40°C之前，光耦電路的輸入電流最大值并未發(fā)生變化。圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述的光耦電路的輸出電流實(shí)際需求曲線和輸入電流最大電流值曲線的對照圖，光耦電路的輸出電流實(shí)際需求曲線如圖4所示下邊的第二條曲線，該輸出電流實(shí)際需求曲線從-40°C開始就呈直線下降，與光耦電路的輸入電流最大電流值曲線不同，該光耦電路的輸入電流最大電流值曲線在40°C時才開始下降。為了滿足溫度特性，需要使光耦電路的輸出電流實(shí)際需求曲線如圖4所示，也就是需要實(shí)現(xiàn)MOS管Ql輸出電流曲線符合如圖4所示的光耦電路的輸出電流實(shí)際需求曲線。因此，要求實(shí)現(xiàn)主電路運(yùn)算放大器Ul的輸出電壓隨溫度變化而變化。在主電路運(yùn)算放大器Ul的輸入正端添加一個負(fù)溫度系數(shù)的熱敏傳感器就可以實(shí)現(xiàn)。圖5為本發(fā)明實(shí)施例所述的電流輸出曲線控制電路的熱敏傳感器溫度特性曲線圖，如圖5所示，熱敏傳感器的電壓隨著溫度升高呈直線下降，與圖4所示的輸出電流實(shí)際需求曲線相符合。具體為:當(dāng)溫度升高時，傳感器SI輸出電壓下降，主電路運(yùn)算放大器Ul的輸出電壓下降，MOS管Ql漏極輸出電流減小；當(dāng)溫度降低時，傳感器SI輸出電壓上升，主電路運(yùn)算放大器Ul輸出電壓上升，MOS管Ql漏極輸出電流增大。這樣就實(shí)現(xiàn)了使熱敏傳感器溫度特性曲線與輸出電流實(shí)際需求曲線相一致，使MOS管Ql的漏極的輸出電流與熱敏傳感器溫度特性曲線相對應(yīng)。本發(fā)明實(shí)施例所述的電流輸出曲線控制電路，還包括限流控制電路，所述MOS管Ql的柵極通過限流控制電路接地，當(dāng)輸出電流超過期望最大電流值時，限流控制電路導(dǎo)通，使MOS管Ql的源極和漏極電流為OA ;當(dāng)輸出電流沒有超過期望最大電流值時，限流控制電路不導(dǎo)通，使MOS管Ql正常工作。進(jìn)一步，本發(fā)明實(shí)施例所述的電流輸出曲線控制電路，所述限流控制電路包括限
流控制電路運(yùn)算放大器U2、電阻R5、電阻R6和二極管Dl，所述二極管Dl的陽極接所述MOS
管Ql的柵極、二極管Dl的陰極接所述限流控制電路運(yùn)算放大器U2的輸出端、所述限流控
制電路運(yùn)算放大器U2的輸入正端連接在電阻R5和電阻R6之間，所述限流控制電路運(yùn)算放
大器U2的輸入負(fù)端接地，電阻R5、電阻R6和電阻RlO連接在電源和地之間。以上技術(shù)方式
是為了限定最大輸出電流。為了防止MOS管Ql的輸出電流過大燒毀下級電路負(fù)載RL，需要
添加一個輸出限流控制電路。利用限流控制電路運(yùn)算放大器U2和電阻R5、電阻R6、電阻R8
構(gòu)成負(fù)反饋電路來限制輸出電流最大值。電路輸出電流，即MOS管Ql漏極的電流(Id)會流
過MOS管Ql的漏極、源極和電阻R8，將在電阻R8上產(chǎn)生的壓降(R8X ID)，即圖1所示的A點(diǎn)
電壓，反饋給限流控制電路運(yùn)算放大器U2的輸入負(fù)端。用電阻R5和電阻R6來設(shè)定輸出電
T V1
流最大值，即期望最大電流值。期望最大電流值(Imax)的設(shè)定公式為=Ix^T ，
K 十 K
其中，V1為穩(wěn)壓二極管D2的穩(wěn)定電壓，R5、R6、R8分別為電阻R5、R6、R8的阻值。當(dāng)MOS管Ql的輸出電流超過期望最大電流值(Imax)時，A點(diǎn)電壓升高，運(yùn)算放大器U2輸出為0V，二級管Dl導(dǎo)通，MOS管Ql的柵極電壓變?yōu)?V，M0S管Ql輸出截止，MOS管Ql的漏極電流為0A，這樣形成負(fù)反饋，用來限制MOS管Ql輸出的最大電流；當(dāng)輸出電流沒有超過期望最大電流值時，A點(diǎn)電壓不變，運(yùn)算放大器U2的輸出電壓無法使二級管Dl導(dǎo)通，MOS管Ql正常工作，整個電路也正常工作。通過以上所述技術(shù)方案的可靠的輸出電流限流措施，在電流超過使用條件范圍的情況下，可以保護(hù)后級負(fù)載電路不因電流超過限制而損壞。本發(fā)明實(shí)施例所述的電流輸出曲線控制電路，還包括電阻R4，電阻R4分別連接主電路運(yùn)算放大器Ul的輸入負(fù)端和限流控制電路運(yùn)算放大器U2的輸入負(fù)端，用于將輸出電流反饋到主電路運(yùn)算放大器U1，以調(diào)控輸出電流曲線的斜率。本發(fā)明實(shí)施例所述的電流輸出曲線控制電路，還包括電阻R9，電阻R9分別連接主電路運(yùn)算放大器Ul的輸入負(fù)端和電源，用于將輸出電流反饋到主電路運(yùn)算放大器U1，以消除電源電壓波動對輸出電流的影響。本發(fā)明實(shí)施例所述的電流輸出曲線控制電路，通過設(shè)置電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R9的阻值，得到滿足下級電路負(fù)載RL輸入需求的精確的輸出電流曲線。本發(fā)明實(shí)施例所述的電流輸出曲線控制電路，通過控制電阻Rl的阻值設(shè)置輸出電流曲線的高低。以上技術(shù)方案是為了實(shí)現(xiàn)反饋控制和曲線高低控制。 利用電阻R4將輸出電流反饋到主電路運(yùn)算放大器Ul的輸入端以調(diào)控輸出電流曲線斜率大小，圖6為本發(fā)明實(shí)施例所述的電流輸出曲線控制電路的電阻R4控制的電流輸出曲線圖，如圖6所示，隨著電阻R4阻值的變化，輸出電流曲線的斜率也發(fā)生相應(yīng)變化，可以滿足下級電路負(fù)載RL不同的電流控制需求。電阻R9是另外一個反饋通道，用以消除電源電壓波動對輸出電流大小的影響。調(diào)整原理為在某一穩(wěn)定溫度下，電路的電流穩(wěn)定后，MOS管Ql的輸出電流穩(wěn)定，當(dāng)電源電壓升高時，其他參數(shù)不變時，MOS管Ql的輸出電流會升高。要想電源電壓升高時，MOS管Ql輸出電流不變，可以通過電阻R9把電源電壓升高的變化反饋給主電路運(yùn)算放大器Ul，主電路運(yùn)算放大器Ul的負(fù)極電壓就會升高，主電路運(yùn)算放大器Ul的輸出電壓就會降低，MOS管Ql的輸出電流也會降低。當(dāng)R9選擇適當(dāng)時，因電源電壓升高導(dǎo)致MOS管Ql輸出增大的電流量與因主電路運(yùn)算放大器Ul輸出降低導(dǎo)致MOS管Ql輸出減小的電流量相同，最后達(dá)到輸出電流不變的效果；而當(dāng)電源電壓降低時，同理，電阻R9的反饋可以使MOS管Ql的輸出電流不變。本發(fā)明實(shí)施例所述的電流輸出曲線控制電路從MOS管Ql的源極取反饋而不是柵極，這樣電路設(shè)計的調(diào)試可以同時考慮電阻R4和電阻R9的影響，通過試驗(yàn)計算確定電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R9的阻值，對輸出電流值進(jìn)行調(diào)整，從而得到一條精確符合下級電路輸入需求的曲線。圖7為本發(fā)明實(shí)施例所述的電流輸出曲線控制電路的電阻Rl控制的電流輸出曲線圖，如圖7所示，利用電阻Rl的阻值變化可以設(shè)置輸出電流曲線高低，電阻Rl不同的阻值可以使電流輸出曲線在保持斜率不變的情況下，上下移動，可以滿足更為復(fù)雜的電流控制需求。以上技術(shù)方案采用多個電阻控制電流輸出曲線的斜率和高度，精確匹配電流輸出曲線，降低調(diào)試?yán)щy，有助于批量生產(chǎn)電路器件。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的電流輸出曲線控制電路，所述下級電路負(fù)載包括光耦電路。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)然，本發(fā)明還可以有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種反饋型寬溫范圍MOS通道電流輸出曲線控制電路，包括: 熱敏傳感器，一端接主電路運(yùn)算放大器的輸入正端、另一端接地； 主電路運(yùn)算放大器，主電路運(yùn)算放大器的輸出端接MOS管柵極、主電路運(yùn)算放大器的輸入負(fù)端通過電阻R3接地、主電路運(yùn)算放大器的輸入正端還通過電阻Rl接電源、主電路運(yùn)算放大器的輸入負(fù)端通過電阻R2接電源； MOS管，MOS管的源極通過下級電路負(fù)載RL接電源、MOS管的漏極通過電阻R8接地； 其特征在于:所述熱敏傳感器是負(fù)溫度系數(shù)的傳感器，當(dāng)溫度升高時，熱敏傳感器的輸出電壓下降；當(dāng)溫度降低時，熱敏傳感器的輸出電壓上升。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流輸出曲線控制電路，其特征在于，還包括限流控制電路，所述MOS管的柵極通過限流控制電路接地，當(dāng)輸出電流超過期望最大電流值時，限流控制電路導(dǎo)通，使MOS管的源極和漏極電流為OA ;當(dāng)輸出電流沒有超過期望最大電流值時，限流控制電路不導(dǎo)通，使MOS管正常工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流輸出曲線控制電路，其特征在于，所述限流控制電路包括限流控制電路運(yùn)算放大器、電阻R5、電阻R6和二極管，所述二極管的陽極接所述MOS管的柵極、二極管的陰極接所述限流控制電路運(yùn)算放大器的輸出端、所述限流控制電路運(yùn)算放大器的輸入正端連接在電阻R5和電阻R6之間，所述限流控制電路運(yùn)算放大器的輸入負(fù)端接地，電阻R5和電阻R6連接在電源和地之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流輸出曲線控制電路，其特征在于，還包括電阻R4，電阻R4分別連接主電路運(yùn)算放大器的輸入負(fù)端和限流控制電路運(yùn)算放大器的輸入負(fù)端，用于將輸出電流反饋到主電路運(yùn)算放大器，以調(diào)控輸出電流曲線的斜率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4 所述的電流輸出曲線控制電路，其特征在于，還包括電阻R9，電阻R9分別連接主電路運(yùn)算放大器的輸入負(fù)端和電源，用于將輸出電流反饋到主電路運(yùn)算放大器，以消除電源電壓波動對輸出電流大小。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電流輸出曲線控制電路，其特征在于，通過設(shè)置電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R9的阻值，得到滿足下級電路負(fù)載RL輸入需求的精確的輸出電流曲線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項所述的電流輸出曲線控制電路，其特征在于，通過控制電阻Rl的阻值設(shè)置輸出電流曲線的高低。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電流輸出曲線控制電路，其特征在于，所述下級電路負(fù)載包括:光賴電路。
全文摘要
一種反饋型寬溫范圍MOS通道電流輸出曲線控制電路，包括熱敏傳感器，主電路運(yùn)算放大器，MOS管，所述熱敏傳感器是負(fù)溫度系數(shù)的傳感器，當(dāng)溫度升高時，熱敏傳感器的輸出電壓下降；當(dāng)溫度降低時，熱敏傳感器的輸出電壓上升。本發(fā)明提供的一種反饋型寬溫范圍MOS通道電流輸出曲線控制電路，使熱敏傳感器溫度特性曲線與輸出電流實(shí)際需求曲線相一致，提高電流輸出曲線的準(zhǔn)確性；通過可靠的輸出電流限流措施，在電流超過使用條件范圍的情況下，保護(hù)下級電路負(fù)載不因電流超過限制而損壞；采用多個電阻控制電流輸出曲線的斜率和高度等特性，精確匹配電流輸出曲線，降低調(diào)試?yán)щy，有助于批量生產(chǎn)電路。
文檔編號G05F1/569GK103076837SQ201210568759
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者石赟 申請人:北京交控科技有限公司