双极性输出大功率压控恒流源规划的详细计划

  在电子仪器设备中常常要用到压控电流源，并且要求在负载变化时具有很好的安稳性。传统的恒流源制造的进程可所以运用二极管、三极管、集成稳压源的特性制造的参数稳流器、串联反应调整型稳流电源、开关稳流源等等。参数稳流器的输出电流规模小、稳流精度不高； 串联反应调整型稳流电源的输出电流小，功率较低；开关稳流源不只电路杂乱、元器件数量多，并且输出纹波大、可靠性较差。考虑到以上缺陷，本规划选用了一般的运放，合作三极管进行电压扩展和电流扩展，既到达了供给大输出电流的意图，并且电路结构相对比较简略，本钱较低，精度较高。

  图1是本规划的原理框图， 由外部的操控电压信号输入到运放构成的恒流模块中。输出的电流经电压扩展模块和电流扩展模块后供给给负载。电流经过采样电阻进行电流采样，取得的采样信号经由电压反应体系模块反应到恒流模块中进行恒流。其间由功率模块对电压扩展模块和电流扩展模块进行供电。

  挑选市面上常用的开关电源对电流扩展模块供给功率输出，在其输出端并接电容以消除搅扰。因为要求双极性输出，所以选用双极性输出的开关电源可节约本金并减小体积。在试验中，个人会运用标称纹波为1%的开关电源。运用78、79系列三端稳压器降压后供给给电压扩展模块以进步运放的输出电压。

  图2是运放恒流模块及电压反应模块。由图2可见由电流输出端收集到的经分压处理后的采样反应信号经由运放组成的跟从器及反向器后，被送到反向加法器U4的反向端与电压操控信号相加得到运放的输出电压V3.V3计算公式为：

  图3所示是电压扩展模块电路图。由运放构成差动扩大器，将恒流体系生成的信号与分压处理后的输出电压进行比较扩大，构成最终的输出电压。体系中的三极管挑选对管，以到达双极性输出的意图，此体系开环扩大倍数仅由R17与R14的比值决议， 但经R25和R24分压反应后，相当于扩大器，其扩大倍数由R25与R24的比值决议。

  图4所示为电流扩展电路。运用简略常用的图腾柱式电流扩展办法，留意功率三极管的挑选，并加上散热片，确保功率输出。这样，经过电流扩展后V1计算公式为：

  图4中的Rs为采样电阻，在电流源电路中，取样电阻的精细程度直接影响电流输出的安稳性。在试验中，个人会运用温漂小于5×10-6/℃ 、额定功率为10W的2Ω精细金属膜电阻。分别从采样电阻的两头对电压采样，这样经过采样电阻的电流I为：

  得出经过采样电阻的电流仅与输入的操控电压有关，则可得知整个电路到达可控恒流的作用。

  试验中个人会运用一般电压源作为操控信号的输入， 运用大功率的50Ω可变电阻盘作为模仿负载，经丈量，本恒流源的输出电流纹波约为0.8%.其主要影响纹波的原因为操控信号的安稳度，如运用更好精度的数字电压信号则会有更高的输出精度。图5是在电流为1A时本设备的负载电流安稳度曲线， 可发现恒流作用很好。因为运用36V的电源供给功率输出，当负载电阻大于30Ω时电流开端有衰减。

  本规划选用简略的运放及三极管恒流电路制造了一种电路简略、有较高负载电流安稳度和较低纹波的恒流原。共同的电压扩展电路和电流扩展电路完成了运用一般运放的大功率输出，克服了一般运放电路输出功率低的缺点。并运用对称结构完成了同一电源的双极性输出。如运用数字操控信号作为电流操控信号则可完成输出电流的数字操控。