本实用新型涉及电学领域，更具体地说，涉及一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构。
背景技术：
在工业控制中，对感性负载的电流进行限制有两种典型的方式：一种是加电阻进行限制，这种方式控制损耗较大，大部分电能转换成热能散发出去，效率比较低，并且，所产生的热量对整个设备的正常运行极为不利，目前实现负载恒流的方法大致有以下几种：1、采用mosfet加功率电阻的办法实现恒流，该方法实用简单，但不能实现负载电流连续可调且精度低；2、使用ldo加功率电阻的办法实现恒流，该方法同样简单，但其对负载源电压有一定的要求，功率一般过小且可调性差；3、采用可编程直流负载仪，该方法占用空间大、成本高、不易携带和组装，对于对空间和成本要去较高的测试设备来说很不实用。
现有的方案存在如下缺点：
1.不能实现负载电流连续可调且精度低；
2.对负载源电压有一定的要求，功率一般过小且可调性差；
3.占用空间大、成本高、不易携带和组装，对于对空间和成本要去较高的测试设备来说很不实用。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题在于如何通过采用一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构，针对零到壹安培基于运放设计的可调小电流负载，成本低且安全可靠，体积小方便组装与维护，使用高精度16位可调dac作为基准调节负载电流，采用传统的uart串口通信，通用性强，为后续测试产品提供基础。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构，一种针对零到壹安培基于运放设计的可调小电流负载，基于运放设计的可调负载不仅成本低安全可靠，且电流连续可调精度高，方便组装及后期的维护，对于测试设备的成本控制有较大的提高。
在本实用新型所述的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构中，所述一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构，包括：控制板、恒流模块mcu、数模转换器dac、电流采集模块、采样放大器、恒流比较器、功率mos模块、采样电阻、基准电压比较器和负载输入端；
控制板与恒流模块mcu连接，恒流模块mcu与数模转换器dac连接，数模转换器dac与恒流比较器连接，恒流比较器与功率mos模块连接，功率mos模块与基准电压比较器连接，基准电压比较器与负载输入端连接；
恒流模块mcu与电流采集模块连接，电流采集模块与采样电阻连接，采样电阻与采样放大器连接，采样放大器与恒流比较器的负输出端连接。
在本实用新型的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构中，采样电阻上的电压v_rf，经过采样放大器采集并放大后，输出到恒流比较器的负输出端。
在本实用新型的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构中，根据需求的恒流值，控制板发送指令到恒流模块mcu中，恒流模块mcu解码指令，将解码获得的理论值传送给数模转换器dac。
在本实用新型的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构中，数模转换器dac输出基准电压v_dac,输出到恒流比较器中，与电压v_rf进行比较。
在本实用新型的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构中，电流采集模块采集采样电阻上的电压v_i_secse,并放大后得到电压vout_i。
在本实用新型的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构中，恒流模块mcu采集电流采集模块输出的电压vout_i，并经过换算得出实际的恒流电流值。
在本实用新型的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构中，恒流模块mcu换算得出的恒流电流值，与理论值进行比较，再通过pdi算法，调节数模转换器dac输出的电压v_dac。
在本实用新型的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构中，采样电阻上的电压经过电流采集模块放大后得到电压vout_i，输入基准电压比较器中与基准电压vref1进行比较。
在本实用新型的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构中，当电压vout_i大于基准电压vref1时，断开继电器。
在本实用新型的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构中，负载输入端的电压v_input经基准电压比较器采集并与最大允许电压vmax进行比较，当v_input大于vmax时，断开继电器。
根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于，本实用新型提供了一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构，使用高精度16位可调dac作为基准调节负载电流，采用传统的uart串口通信，成本低安全性高、占用空间小、通用性强、方便组装和维护。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型的一种可调节保护范围的电路结构原理框图。
在图中，1、控制板；2、恒流模块mcu；3、数模转换器；4、恒流比较器；5、采样放大器；6、电流采集模块；7、基准电压比较器；8、负载输入端；9、采样电阻；10、功率mos模块。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构，一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构，包括：控制板1、恒流模块mcu2、数模转换器3dac、电流采集模块6、采样放大器5、恒流比较器4、功率mos模块10、采样电阻9、基准电压比较器7和负载输入端8；
控制板1与恒流模块mcu2连接，恒流模块mcu2与数模转换器3dac连接，数模转换器3dac与恒流比较器4连接，恒流比较器4与功率mos模块10连接，功率mos模块10与基准电压比较器7连接，基准电压比较器7与负载输入端8连接；
恒流模块mcu2与电流采集模块6连接，电流采集模块6与采样电阻9连接，采样电阻9与采样放大器5连接，采样放大器5与恒流比较器4的负输出端连接。
进一步地，采样电阻9上的电压v_rf，经过采样放大器5采集并放大后，输出到恒流比较器4的负输出端。
进一步地，根据需求的恒流值，控制板1通过传统的uart通信，发送指令到恒流模块mcu2中，恒流模块mcu2解码指令，将解码获得的理论值传送给数模转换器3dac。
更进一步地，数模转换器3dac为高精度16位可调dac。
进一步地，数模转换器3dac输出基准电压v_dac,输出到恒流比较器4中，与电压v_rf进行比较。
更进一步地，当v_rf小于v_dac时，恒流比较器4的输出电压v_out将增大，功率mos模块10的导通也将增大，流过rsense的电流将增加，所以采样电阻9上的电压将增大，经过一级放大后，v_rf值也将增大；当v_rf大于v_dac时，比较放大输出电压v_out将减小，功率mos模块10的导通也将减小，即流经采样电阻9的电流减小，所以采样电阻9上的电压也减小，经过一级放大后，v_rf的值也将减小，这样电路将维持在恒定的给值上，最终实现恒流工作。
进一步地，电流采集模块6采集采样电阻9上的电压v_i_secse,并放大后得到电压vout_i。
进一步地，恒流模块mcu2采集电流采集模块6输出的电压vout_i，并经过换算得出实际的恒流电流值。
进一步地，恒流模块mcu2换算得出的恒流电流值，与理论值进行比较，再通过pdi算法，调节数模转换器3dac输出的电压v_dac，使得恒流模块mcu2的实际电流值与理论值相等，以实现校准的目的。
进一步地，采样电阻9上的电压经过电流采集模块6放大后得到电压vout_i，输入基准电压比较器7中与基准电压vref1进行比较。
进一步地，当电压vout_i大于基准电压vref1时，(ref值：当流过采样电阻9的电流为允许通过的最大电流imax时，此时采样电阻9上的电压经过电流采集模块6放大后得到的电压值即为vref1)断开继电器，以达到过流保护的目的。
进一步地，负载输入端8的电压v_input经基准电压比较器7采集并与最大允许电压vmax进行比较，当v_input大于vmax时，断开继电器，以达到过压保护的目的。
更进一步地，工作电压范围为0.2v～12v，工作电流范围为0a～2a。
更进一步地，调节精度为0.5ma。
本实用新型提供一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构，采用简单的电路，使用高精度16位可调dac作为基准调节负载电流，采用传统的uart串口通信，确保高精度的同时，可实现输出回路电流恒定，并能实现校准以及过流过压保护功能，不仅成本低，而且安全性高、占用空间小、通用性强，简单的结构使其组装方便，更便于维护。
尽管通过以上实施例对本实用新型进行了揭示，但本实用新型的保护范围并不局限于此，在不偏离本实用新型构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本实用新型的权利要求范围内。
技术特征：
1.一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构，其特征在于，包括：控制板、恒流模块mcu、数模转换器dac、电流采集模块、采样放大器、恒流比较器、功率mos模块、采样电阻、基准电压比较器和负载输入端；
所述控制板与所述恒流模块mcu连接，所述恒流模块mcu与所述数模转换器dac连接，所述数模转换器dac与所述恒流比较器连接，所述恒流比较器与所述功率mos模块连接，所述功率mos模块与所述基准电压比较器连接，所述基准电压比较器与所述负载输入端连接；
所述恒流模块mcu与所述电流采集模块连接，所述电流采集模块与所述采样电阻连接，所述采样电阻与所述采样放大器连接，所述采样放大器与所述恒流比较器的负输出端连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构，其特征在于，所述采样电阻上的电压v_rf，经过所述采样放大器采集并放大后，输出到所述恒流比较器的负输出端。
3.根据权利要求1所述的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构，其特征在于，根据需求的恒流值，所述控制板发送指令到所述恒流模块mcu中，所述恒流模块mcu解码指令，将解码获得的理论值传送给所述数模转换器dac。
4.根据权利要求2所述的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构，其特征在于，所述数模转换器dac输出基准电压v_dac,输出到所述恒流比较器中，与所述电压v_rf进行比较。
5.根据权利要求1所述的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构，其特征在于，所述电流采集模块采集所述采样电阻上的电压v_i_secse,并放大后得到电压vout_i。
6.根据权利要求5所述的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构，其特征在于，所述恒流模块mcu采集所述电流采集模块输出的电压vout_i，并经过换算得出实际的恒流电流值。
7.根据权利要求6所述的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构，其特征在于，所述恒流模块mcu换算得出的恒流电流值，与理论值进行比较，再通过pdi算法，调节所述数模转换器dac输出的电压v_dac。
8.根据权利要求7所述的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构，其特征在于，所述采样电阻上的电压经过所述电流采集模块放大后得到电压vout_i，输入所述基准电压比较器中与基准电压vref1进行比较。
9.根据权利要求8所述的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构，其特征在于，当所述电压vout_i大于所述基准电压vref1时，断开继电器。
10.根据权利要求1所述的一种基于运放设计的电流可调负载的电路结构，其特征在于，所述负载输入端的电压v_input经所述基准电压比较器采集并与最大允许电压vmax进行比较，当v_input大于vmax时，断开继电器。
技术总结
本实用新型涉及的基于运放设计的电流可调负载的电路结构，包括：控制板、恒流模块MCU、数模转换器DAC、电流采集模块、采样放大器、恒流比较器、功率MOS模块、采样电阻、基准电压比较器和负载输入端；控制板与恒流模块MCU连接，恒流模块MCU与数模转换器DAC连接，数模转换器DAC与恒流比较器连接，恒流比较器与功率MOS模块连接，功率MOS模块与基准电压比较器连接，基准电压比较器与负载输入端连接；恒流模块MCU与电流采集模块连接，电流采集模块与采样电阻连接，采样电阻与采样放大器连接，采样放大器与恒流比较器负输出端连接。本实用新型基于运放设计的电流可调负载的电路结构，成本低安全性高，占用空间小且通用性强，方便组装和维护。
技术研发人员：吴少华;崔林
受保护的技术使用者：深圳市明信测试设备有限公司
技术研发日：.08.22
技术公布日：.02.21
