一种用于恒流源控制的基准电压取样电路的制作方法

本实用新型属于恒流源控制的基准电压取样技术领域，具体地说是一种用于恒流源控制的基准电压取样电路。

背景技术：

在恒流源电路中，通常需要一个高精度的基准电压来与负载上的取样电压进行比较，以此确定和控制恒定电流的大小，因此，该基准电压的精度在很大程度上决定了恒流源的精度。同时，为了减低电路的功耗并提高效率，通常的大功率恒流源均将流经负载端电流的取样电压设计得很低，一般控制在0.5V以下。并且为了简化电路，现有很多恒流源电路把基准电压和取样电压采用比较器进行电流控制，这样也就需要基准电压也在0.5V以下。

现有恒流源电路要求能够根据需要分别输出两个或以上不同的恒定电流，这就需要有两个或以上的高精度基准电压。大多数基准电压是采用高精度电阻分压的方式取得，当需要有两个或以上的高精度基准电压时，上述基准电压获得方式中就需要有机械开关、继电器或单片机来控制分流电阻是否接入分压电路以获得不同的基准电压。其中采用机械开关与继电器的控制方式虽然控制精度比较高（机械开关与继电器的接触电阻很小，可忽略不计），但是存在操作复杂且较难以实现智能控制的缺陷，因此在当前智能化时代，采用单片机的控制方式日益增多，其电路如图1所示。

当要求恒流源电路恒流输出电流能够按照要求改变且最小电流与最大电流比很大的应用场合，这就要求基准电压在大范围变动。在图1中，当恒流输出小电流恒流时需要分流电阻R3通过单片机导通接入，R3与R2并联，R3的阻值较小，而单片机导通时的导通电阻为二十欧姆左右且误差较大。因此与R2并联的等效电阻为R3与导通电阻之和，由于导通电阻的误差大，并且R3与导通电阻的阻值数量级相当，这就导致导通电阻的误差对电路精度影响变大，将降低取样电路精度从而导致恒流源电路输出小电流恒流时误差大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于恒流源控制的基准电压取样电路，该电路采用单片机控制分流电阻是否接入分压电路中以获得多种基准电压，以使输出恒定电流能够按照要求改变，电路结构简单，恒流精度高，适用于最小基准电压很小而变化范围很大（即最小电流与最大电流比很大）的应用场合。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为，一种用于恒流源控制的基准电压取样电路，包括电压源、单片机、分流电阻、基准电阻、限流电阻、基准电压输出端和分压电阻，所述电压源连接限流电阻的一端，限流电阻的另一端连接分压电阻，基准电阻与分压电阻串联连接后接地，所述分流电阻的一端接入限流电阻与分压电阻之间引出的支路上，另一端连接单片机的I/O口，所述基准电压输出端连接在分压电阻和基准电阻之间引出的支路上；所述分压电阻的阻值大于基准电阻的阻值。

作为本实用新型的一种改进， 所述分压电阻与基准电阻的阻值比大于8。

作为本实用新型的一种改进， 所述电压源采用内阻可忽略不计的高精度直流电压源，所述直流电压源的输出电压为5V。

作为本实用新型的一种改进， 所述限流电阻的阻值为5-10kΩ。

作为本实用新型的一种改进， 所述单片机I/O口的输出电压为0.2V。

相对于现有技术，本实用新型所提出的基准电压取样电路通过将连接单片机I/O口的分流电阻不与基准电压输出端直接相连（即不在基准电压点处接入（断开）分流电阻），而是在基准电压输出端上增加一个分压电阻，增加一个分压点，并将分流电阻接入此分压点上，并且将分压电阻的阻值取为大于基准电阻阻值的8倍，使得分流电阻远大于单片机的导通电阻，使得取样电路精度基本不受导通电阻所存在的误差的影响，从而提高恒流精度。本电路结构简单，易于实现且取样精度高，适用于最小电流与最大电流比很大的应用场合。

附图说明

图1为现有采用单片机控制分流电阻的恒流源控制电路图。

图2为本实用新型优选实施例的电路原理图。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解和认识，下面结合附图对本实用新型作进一步描述和介绍。

如图2所示，一种用于恒流源控制的基准电压取样电路，包括电压源E、单片机、分流电阻R3、基准电阻R2、限流电阻R1、基准电压输出端UA和分压电阻R11，所述电压源E连接限流电阻R1的一端，限流电阻R1的另一端连接分压电阻R11，基准电阻R2与分压电阻R11串联连接后接地，所述分流电阻R3的一端接入限流电阻R1与分压电阻R11之间引出的支路上，另一端连接单片机的I/O口，所述基准电压输出端UA连接在分压电阻R11和基准电阻R2之间引出的支路上；所述分压电阻R11的阻值大于基准电阻R2的阻值。

优选的，为了得到较高的小电流取样精度，将分压电阻R11与基准电阻R2的阻值比设为大于8。

进一步优选的，所述电压源E作为分压电路的电源，采用内阻可忽略不计的高精度直流电压源E，并且直流电压源E的输出电压为5V。

进一步优选的，为了得到较高的小电流取样精度，将限流电阻R1的阻值取为5-10kΩ。

采用以下优选实施例来进一步对上述的基准电压取样电路进行说明：

在某电动车充电器中包含有基准电压取样电路，该电动车充电器要求恒流输出为0.1A和2.5A，其负载电流取样电压分别为0.01V和0.25V，因此要求基准电压分别为0.01V和0.25V。

若基准电压取样电路为图1所示的结构，则由UA=R2*E/（R1+R2）可得 R2=UA*R1/(E-UA)。

（1）当要求基准电压UA=0.25V时，单片机I/O口不导通，分流电阻R3不接入分压电路，那么

R2= UA*R1/(E-UA)=0.25R1（5-0.25）=0.0526R1

取R1=10 kΩ，则R2=526Ω。

（2）当要求基准电压UA=0.01V时，单片机I/O口导通，分流电阻R3接入分压电路中，分流电阻R3与基准电阻R2并联连接，取R1=10 kΩ，并设分流电阻R3与基准电阻R2并联后的等效阻值为R，那么

R= UA*R1/(E-UA)=0.01*10/（5-0.01）=0.022kΩ

由于R=R3*R2/（R3+R2）；

因此，R3=R*R2/(R2-R)=0.022*0.526/(0.526-0.022)=0.023 kΩ=23Ω。

单片机I/O口导通时，导通电阻和误差在规格书中均无规定，实际应用中，其导通电阻约20Ω左右，误差大约在10%。因此，分流电阻R3实际可取3Ω左右。通常分流电阻R3具有1%精度，因此，该分压电路的误差为0.01*3/23+0.1*20/23=8.8%，这大大降低了基准电压的精度。

而若基准电压取样电路为图2所示的结构，则计算如下：

（1）当要求基准电压UA=0.25V时，单片机I/O口不导通，分流电阻R3不接入分压电路，取基准电阻R2为526Ω，那么，R11+R1=10 kΩ。（此处的R11+R1即为图1中的R1）为了方便计算，取R11=R1，则可得R11=R1=5 KΩ。

（2）要求基准电压UA=0.01V时，单片机I/O口导通，分流电阻R3接入分压电路中，则

UB=UA*(R2+R11)/R2=0.01*(0.526+5)/0.526=0.104V（比UA高近10倍)

I1=(E-UB)/R1=(5-0.104)/5=0.9792 mA

I2=UA/R2=0.01/0.526=0.019 mA

I3=I1-I2=0.9792-0.019=0.9602 mA

可得R3=UB/I3=0.104/0.9602=0.108 kΩ=108Ω

从计算得出的R3中减去单片机导通电阻20Ω，则分流电阻R3的阻值为88Ω。当分流电阻R3的误差为1%，单片机导通电阻的误差为10%时，该分压电路的误差为1%*88/108+10%*20/108=2.6%。

通过比较上述基准电压取样电路分别采用图1和图2的电路结构在要求基准电压UA=0.01V时，如果两电路的其他部位电阻精度相同，则采用图2的电路的取样精度比采用图1的电路的取样精度高出3.38倍。由此可见，采用本实用新型所提出的基准电压取样电路可大大提高取样精度，从而提高恒流精度。另外，在实际应用中，若将分压电阻R11的阻值与基准电阻R2的阻值比值选的适当，则分流电阻R3可以取得更高的阻值，从而可有效忽略单片机导通电阻的误差，以利于提高恒流精度。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。