智能大电流恒流源的设计
浅谈高精度可调恒流源的设计
恒流源在现代检测计量领域中发挥了极其重要的作用。
在浙江虎王公司开发的“线缆自动化检测设备”系统中,恒流源是重要的组成部分。
只有开发出精度高、输出功率大、可调范围广的高精度恒流源,“线缆自动化检测设备”才能满足“精准、快速、智能地检测各类线缆”的技术要求。
因此,本文着重探讨该系统中高精度可调恒流源的设计问题。
一、系统设计高精度可调恒流源主要由两部分组成:一是电流源主电路,二是控制电路。
其中主控电路主要由两块场效应管产生输出所需的大电流,控制电路主要由PWM控制芯片SG3525及运放构成闭环负反馈。
系统结构图如图1所示。
图1恒流源主电路由整流滤波、MOS管驱动、电流输出等三部分电路模块组成。
其中MOS管驱动电路如图2所示,图中开关管Q1、Q4是电压驱动全控型MOSFET,具有输入阻抗高、驱动电路简单、驱动功率小、开关速度快及安全工作区大等优点。
半桥式逆变电路一个桥臂由开关管Q1、Q4组成,另一个桥臂由电容C6、C9组成。
通过调节开关管的占空比,就能改变变压器二次侧整流输出平均电压Vo,经全波变换和电感去噪后,对外输出电流。
图2场效应管选择2SK2648型芯片,它的最大漏极电流9 A,最大功耗150W。
由于流过场效应管的电流较大,场效应管的发热比较严重,为保证恒流源的可靠工作,可以给场效应管加装合适大小的散热片。
恒流源控制电路由信号采样、比较放大、PWM控制、推挽等电路模块组成,是稳定恒流输出、提高调节精度的关键所在,控制环节的好坏直接影响电路的整体性能。
如图3所示,本设计采用以SG3525芯片为核心的恒频脉宽调制控制方式。
SG3525芯片的脚5和脚7间串联一个电阻Rd,可以在较大范围内调节死区时间。
SG3525的振荡频率可表示为:式中CT,RT分别是与脚5、脚6相连的振荡器的电容和电阻,Rd是与脚7相连的放电端电阻值。
取值分别为浅谈高精度可调恒流源的设计文/高建强 李 博1(0.73)sT T dfC R R=+OCCUPATION812011 3OCCUPATION2011 3822200p、10k、150,即频率为61khz。
大电流恒流源系统的设计与实现
D O I : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 1— 4 5 5 1 . 2 0 1 3 . 0 9 . 0 2 2
大 电流 恒 流 源 系统 的 设 计 与 实 现 术
金 良盛 , 郑 于海2
( 1 . 浙江 工业 大学 机 械工程 学 院 , 浙江 杭州 3 1 0 0 2 3 ; 2 . 浙 江省 机 电 设计 研究 院有 限公 司 计算 机所 , 浙江 杭州 3 1 0 0 0 0 )
第3 0卷 第 9期 2 0 1 3年 9月
机
电
工
程
Vo 1 . 3 O No. 9
J o u r n a l o f Me c h a n i c a l& E l e c t r i c l a En g i n e e r i n g
S e p .2 0 1 3
t r o 1 .T h e m a g n e t i c c i r c u i t i n p u t o f t h e m u l t i — m a g n e t i c t r a n s f o me r r w a s c o n t r o l l e d or f g e t t i n g c o n t i n u o u s l y a d j u s t bl a e v o l t a g e .A f e e d b a c k c o n -
2 . C o m p u t e r D e p a r t m e n t , Z h e j i a n g I n s t i t u t e o f Me c h a n i c a l &E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g , H a n g z h o u 3 1 0 0 0 0 , C h i n a )
怎样做出一个输出大电流的恒流源?
怎样做出⼀个输出⼤电流的恒流源?想制作⼤电流的恒流源有两种⽅法:⼀是采⽤运算放⼤器及精密基准电压源IC接成恒流源电路,并通过⼤功率三极管或场效应管扩流,这种⽅法最⼤可以获得数⼗A的恒定电流;⼆是采⽤三端稳压IC组成恒流源,这种⽅法电路较简单,⼀般可以获得⼏A的恒定电流。
下⾯我们分别介绍⼀下这两种恒流源电路。
▲运算放⼤器构成的⼤电流恒流源电路。
上图是采⽤超低失调电压运算放⼤器OP27及1.2V精密基准电压源ICL8069构成的⼤电流恒流源电路。
OP27同相输⼊端所接的1.2V精密基准电压由ICL8069产⽣,由于OP27⼯作于线性放⼤状态,其反相输⼊端电压与同相输⼊端电压相等,即也是1.2V,这样电阻Rs两端的电压亦为1.2V,由于Rs阻值固定不变,故流过Rs的电流便是恒定电流,改变OP27同相输⼊端的基准电压或Rs的阻值,即可调整恒定电流的⼤⼩。
这⾥的VT为⼤功率三极管,其作⽤是扩流。
由于Rs 接在三极管的发射极,故三极管的发射极电流和集电极电流也是恒定电流,若将负载接在集电极,这样流过负载的电流也是恒定电流。
上述电路中,运算放⼤器可以选⽤OP07、OP27这类低失调电压的运算放⼤器,VT可以选⽤2N3055、MJE13007这类⼤功率三极管。
▲三端稳压IC构成的⼤电流恒流源电路。
上述采⽤运算放⼤器组成的恒流源电路负载⼀端不能接地,这在⼀些测量电路中使⽤不太⽅便,若要求恒流源的负载⼀端接地,可以采⽤三端稳压器件LM317接成上图所⽰的恒流源电路。
▲ TO-220封装的LM317稳压IC。
由于LM317的Vout端与Adj端之间有⼀个稳定的1.25V固定电压,这样将R1接在Vout与Adj端之间,流过R1的电流就是恒定的,⽽负载RL与R1为串联关系,这样流过RL的电流也是恒定电流。
调整R1的阻值,即可改变恒定电流的⼤⼩。
由于LM317的最⼤输出电流为1.5A,故这种电路的最⼤输出电流亦为1.5A。
大电流恒流源电路设计方案
大电流恒流源电路设计方案
恒流源需要给电路提供恒定的电流
恒流源的设计有很多方案,可以用三端稳压器,可以用运放,可以用基准电源芯片,简单的可以用两个三极管实现
稳压器构建的恒流源
此设计比较简单,提供的电流也比较大。
I=Vout/R10+Iq,其中Iq为三端稳压器的静态工作电流,在电流较大的情况下,Iq是可以忽略不计的。
因为三端稳压器Vout的电压是恒定的,所以通过调整可变电阻R10就可以得到需要的电流了。
运放反馈的高精度恒流源
如果要求电流精度比较高的,可以用运放反馈设计恒流源
使用运放作为反馈,同时使用MOS管避免三极管Ibe导致的公差,可以设计出精度较高的恒流源
I=Vin/R7,只可设计合适的参考电压Vin和电阻R7就可以得到需要的恒定电流
基准电源芯片TL431设计的恒流源
使用TL431也可以设计出精度较高的恒流源
TL431也可以做到很高的精度,设计更简单
I=Vref/R3,因为TL431的参考电压是稳定的,所以设计合适的电阻R3就可以得到需要的恒定电流。
一种大功率交流恒流源的设计
电气传动2021年第51卷第23期摘要:针对某些低压电气设备需要对特定电流的热效应进行严格测试的需求,设计了一种具有多种运行模式的大功率交流恒流源装置。
该恒流源装置采用多组逆变H 桥共直流母线的电路拓扑,以矢量控制作为核心算法,根据不同的测试需求,可选择不同的运行模式,包括单相独立运行模式、单相并联运行模式以及三相运行模式。
经过实验验证,所提出的具有多种运行模式的恒流源完全可以满足不同种类低压电气设备的测试需求,并且基于矢量控制理论的控制策略使该恒流源装置实现可靠高效运行,获得了低谐波、高精度的输出电流,具有广阔的应用范围和市场前景。
关键词:恒流源;逆变H 桥;LCL 滤波器;矢量控制中图分类号:TM464文献标识码:ADOI :10.19457/j.1001-2095.dqcd22030Design of High Power AC Constant Current SourceSUN Chuanjie ,TIAN Kai ,CHU Zilin ,YANG Jingran ,ZHANG Zhonglei(Tianjin Research Institute of Electric Science Co.,Ltd.,Tianjin 300180,China )Abstract:For some low-voltage electrical equipment that requires strict testing of the thermal effects of specific currents ,a high power AC constant current source with multiple operating modes was designed.The constant current source adopts the circuit topology of multiple sets of H-bridge inverter common DC bus ,and uses vector control as the core algorithm ,according to different test requirements ,different operation modes can be selected ,including single-phase operation in independence ,single-phase operation in parallel and three-phase operation.Experimental results demonstrate that the constant current source can meet the testing needs of different types of low-voltage electrical equipment ,the control strategy based on vector control theory enables the constant current source to operate reliably and efficiently ,and obtains low harmonic ,high-precision output current ,the constant current source has a wide range of applications and market prospects.Key words:constant current source ;H-bridge inverter ;LCL filter ;vector control基金项目:天津电气院科研开发创新基金(GE2017ZL002)作者简介:孙传杰(1988—),男,硕士,工程师,Email :***************一种大功率交流恒流源的设计孙传杰,田凯,楚子林,杨敬然,张中磊(天津电气科学研究院有限公司,天津300180)交流恒流源被广泛应用于低压电气设备的型式试验,当前市场份额基本被国内产品占据。
恒流源电路设计方法
恒流源电路设计方法
恒流源电路是一种用于控制电路中电流的电路,它可以将电路中的电
流保持在一定的恒定值,常用于LED驱动、压纹机等场合。
其基本原理是
将一个电流源和负载装置连接在一起,通过精确控制电流源电流大小,进
而控制负载器件的工作状态,达到恒定电流的目的。
设计恒流源电路的方法如下:
1.选择合适的电源(电压等级和电流容量等)。
2.确定负载器件的参数(电阻、功率等),根据负载器件参数计算所
需的电流大小。
3.根据所需电流大小选择合适的电流源元器件(电流计、MOSFET、晶
体管等)。
4.设计电路中的稳压电路和保护电路,保证电路的稳定性和安全性。
5.在电路设计中考虑电流源电路的可靠性和效率,尽量减小功率损失
和温度升高。
6.在实际应用中,要对电路进行测试和优化,以达到最佳的电路效果。
总之,恒流源电路的设计需要充分考虑电源、负载、电流源元器件等
因素,以及电路的稳定性、保护、效率等方面的问题。
通过合理的设计和
优化,才能获得稳定可靠、效率高的恒流源电路。
高精度4-20mA恒流源电路的设计
高精度4-20mA恒流源电路的设计[摘要] 4-20mA电流输出,在远程智能工业控制中占有重要的地位。
本设计提出的高精度可编程恒流源系统,以STC89C52单片机、AD421数模转换器为核心,经分析、处理后,可实现高精度的恒流输出,以为工业设备校准提供精密参考信号。
[关键词] 4-20mA电流恒流源AD421 单片机高精度1.引言恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源,现代电子技术的广泛应用,促进了对恒流源的需求。
例如高精度恒流源在为智能仪器仪表的检测和为工业设计提供精密参考信号发挥了很好的作用。
本设计,提出了一种廉价的高精度可编程恒流源的设计方案,使用单片机作为系统的控制核心,通过16位电流输出型DA 转换器AD421输出电流信号。
在实际测试中,恒流输出精度表现出色,达到了设计得要求。
本设计具有如下优点:(1)电流可以由用户自行调整,并通过液晶显示器与用户交互;(2)经过软件校正后,电路线性相对较好, 精度可达到±1uA;(3)电路简单, 容易实现;(4)可用于对防爆有特殊要求的工业现场。
2.系统分析4—20mA可编程恒流源的功能模块图如图1所示。
通过单片机给AD421提供数字信号,经AD421转换后输出4-20mA电流;由于AD421环流输出电路的模拟部分的影响,导致输出电流呈现一定的非线性,本设计通过软件对其进行了校准,使恒流源的精度达1uA;输出电流大小可由用户通过键盘自由设定,并通过液晶显示出来;且由于单片机和AD421之间通过光耦合实现了隔离,使其可用于对防爆有特殊要求的工业现场。
3.基于AD421的主硬件电路设计AD421是美国ADI公司推出的一种单片高性能数模转换器。
它由电流环路供电,16位数字信号以串行方式输入,4-20mA电流输出。
本质上来说,AD421提供了三个功能:将来自微处理器的数字函数变为模拟函数;用作环电流放大器;提供将环流作为能源的稳定的工作电压调节器。
以AD421为核心的主硬件电路的设计如图2所示。
lm317恒流源电路图
lm317恒流源电路图lm317恒流源电路图图1、图2分别是用78××和LM317构成的恒流充电电路,两种电路构成形式一致。
对于图1的电路,输出电流Io=Vxx/R+IQ,式中Vxx是标称输出电压,IQ是从GND端流出的电流,通常IQ≤5mA。
当VI、Vxx及环境温度变化时,IQ的变化较大,被充电电池电压变化也会引起IQ的变化。
IQ是Io的一部分,要流过电池,IQ的值与Io相比不可忽略,因而这种电路的恒流效果比较差。
对于图2的电路,输出电流Io=VREF/R+IADJ,式中VREF是基准电压,为1.25V,IADJ是从调整端ADJ流出的电流,通常IADJ≤50μA。
虽然IADJ也随VI及环境条件的变化而变化,且也是Io的一部分,但由于IADJ仅为78××的IQ的1%,与Io相比,IQ可以忽略。
可见LM317的恒流效果较好。
对可充电电池进行恒流充电,用三端稳压集成电路构成恒流充电电路具有元件易购、电路简单的特点。
有些读者在设计电路时采用78××稳压块,如《电子报》2001年第2期第十一版刊登的《简单可靠的恒流充电器》及今年第6期第十版的《恒流充电器的改进》一文,均采用7805。
78××虽然可接成恒流电路,但恒流效果不如LM317,前者是固定输出稳压IC,后者是可调输出稳压IC,两种芯片的售价又相近,采用LM317才是更为合理的改进。
LM317采用T0-3金属气密封装的耗散功率为20W,采用TO-220塑封结构的耗散功率为15W,负载电流均可达1.5A,使用时需配适当面积的散热器。
由于LM317的VREF=1.25V,其最小压差为3V,因此输入电压VI达4.25V就能正常工作。
但应注意输出电流Io调得较大时,输入电压VI的范围将减小,超出范围会进入安全保护区工作状态,使用时可从图3的安全工作区保护曲线上查明输入—输出压差(VI-Vo)的范围。
恒流源的工作原理和设计方法
恒流源的工作原理和设计方法恒流源是一种电路,它可以提供一个恒定的电流输出。
它的工作原理基于负反馈控制,通过调节输出电压来保持输出电流恒定。
设计一个恒流源需要考虑以下几个因素:1. 选择合适的电路拓扑结构:常见的恒流源电路有电压跟随器、差分放大器、反向串联放大器等。
不同的拓扑结构具有不同的性能指标和适用范围。
2. 选择合适的元器件:在设计过程中需要选择合适的元器件,如晶体管、二极管、电阻等。
这些元器件应该具有高精度、低温漂移、高稳定性等特点。
3. 负反馈控制:通过负反馈控制可以调节输出电压来保持输出电流恒定。
在设计过程中需要确定合适的反馈网络,以及调节参数如增益、带宽等。
下面是一个基于差分放大器拓扑结构实现的恒流源设计方法:1. 确定基准电压:选择一个稳定可靠的基准电压源作为参考,例如使用稳压二极管或者参考电路芯片。
2. 设计差分放大器:选择合适的差分放大器电路,其中包括晶体管、电阻等元器件。
通过调整差分放大器的增益和带宽来满足设计要求。
3. 设计反馈网络:使用反馈电路将输出电流与基准电压进行比较,并通过调节输出电压来保持输出电流恒定。
在设计过程中需要确定合适的反馈网络,例如使用运算放大器或者其他反馈元件。
4. 选择合适的控制元件:在设计过程中需要选择合适的控制元件,如可变电阻、可变电容等。
这些元件可以用来调节差分放大器的增益和带宽,以及调节反馈网络的参数。
5. 优化性能指标:在完成基本设计后,可以通过对各种参数进行优化来提高性能指标,例如增加稳定性、减小温漂等。
总之,恒流源是一种非常实用的电路,在很多应用中都有广泛的应用。
通过选择合适的拓扑结构、元器件和反馈网络,以及进行精细化优化可以实现高精度、高稳定性的恒流源设计。
高精度恒流源的设计与制作_米卫卫.pdf
电子测试Dec. 2012 2012 年12月第12 期ELECTRONIC TEST No.12高精度恒流源的设计与制作米卫卫,杨风,徐丽丽(中北大学信息与通信工程学院太原市030051)摘要:恒流源在现代检测计量领域中发挥了极其重要的作用。
通过对恒流源的工作原理和设计方法进行研究,对现有的恒流源设计方案进行对比,设计出毫安级高精度可调恒流源。
电路由基准电压源、比较放大器、调整管、采样电阻等部分构成,具体的工作过程:通过采样电阻把输出电流转变成电压,反馈给比较放大器输入端,再与基准电压相比较,放大器把误差电压放大后去控制调整管的内阻对输出电流进行调整、维持输出电流恒定。
采用基本没有温度漂移的精密电阻作为采样电阻,功率达林顿管作为调整管,实现高精度的目的。
比较放大器的输入电压可调,从而实现恒流源的可调。
用高精度电流表对输出电流进行检测,实现对恒流源输出进行实时监测。
此次所设计的恒流源具有精度高、结构简单、工作稳定、操作方便、成本低廉等优点。
关键词:恒流源;高精度;可调中图分类号:TP277文献标识码: AHigh precision constant current sourcedesign and productionMi Weiwei,Yang Feng,Xu Lili(Northern University of China,College of Informational and Communicating Engineering,Taiyuan 030051)Abstract:Constant-current source in the metrology area in modern detection plays a very important role.Through the constant current source of working principle and design method of the existing study, constant current source design schemes are compared, design a precision adjustable constant-current source.Circuit voltage source, comparative by benchmark amp- lifier, adjust tubes, sampling resistor etc components, specific work process: the output by sampling resistance, electric flow into voltage feedback to the comparative amplifier input, compared with benchmark voltage again the voltage amplifier, amplifier to control the adjustment tube after adjustment for output current internal, maintain the output current constant. Using basic no temperature drift precision resistor as sampling resistance, power of linton tube as adjust tube, realize high precision purpose. Compare the amplifier's input voltage of adjustable, so as to realize the constant-current source is adjustable. Adopting high precision testing of output current ammeter is to realize constant-current source real-time monitoring output. The design has the constant-current source of high precision, simple structure, stable work, convenient operation, low cost, etc.Keywords:constant-current source;precision;adjustable652012.12Test Tools & Solution0 引言一定的个体差异。
大功率恒流源的设计
大功率恒流源的设计设计要求:1. 输出功率达600W,输出电压可调的恒流源;2. 输出电压有效值:24~48V (之间随意值均可);对应输出电流:25~12.5A ;3. 输出电压频率:f =50~100Hz (可设置,分辨率为1 Hz );4. PWM ,D 类功放;5. 单片机控制LCD 显示电压电流值。
系统原理框图:D 类功放模块方案方案一:首先产生50~100Hz 正弦波信号,将其与频率为数十千赫的三角波信号分别加到电压比较器的正反相输入端进行调制,产生脉宽可变的调制波,调制波的包络线为50~100Hz 的正弦波形。
将调制波进行开关放大,输出功率信号,最后滤波电路,得到低频率的50~100Hz 大功率电压信号。
信号发生器 D 类功放 负载测量MCU 控制及LCD 显示 大功率电源H桥也可用单电源供电要想达到600W的输出功率,大功率电源必须可以提供600W的功率才行,要实现输出电压可调,则需要VCC可调,此处打算采用电压可调的开关电源供电。
单电源供电可生成±VCC的高频脉冲信号;双电源供电则可生成±2VCC的高频脉冲信号,便于得到更大的功率。
此方案的问题是:通过四个大功率开关管组成的H桥后,负载电阻上的电压是浮着的,从测量安全考虑需要有接地端。
负载输出问题有两个方案:1.可以采用分压的方式来进行转换,并联上大电阻就可以忽略其分流作用,这样输出端子的电压和负载两端的电压还需要一个倍数转化的关系。
2.利用变压器进行隔离,使输出有接地端。
差分比例运算电路(极性转换)本设计采用变压器进行浮地转换。
系统测量模块:电流测量:通过电流互感器。
电压测量:分压之后进行采样。
超高稳定度大直流恒流源的设计
超高稳定度大直流恒流源的设计占清;朱自科;陈勇;张自长;曾舒帆;李亚娟【摘要】研制的超高稳定度大直流恒流源在国防、计量、精密测量等领域都有着重要的应用价值.该直流恒流源主要采用直流电流比较仪作为反馈采样元件,使用"极低负载效应分布式电阻"作为恒流源的输出信号采样电阻,可降低电阻功耗,温漂减小,噪声有抵消效应,使恒流源的稳定性提高了一个数量级;采用功率管并联,实现大直流输出.测试结果表明:该恒流源稳定性优于0.001%(1 min),最大输出电流达400 A,是一款性能优异的超高稳定度的大直流恒流源.%Development of ultrahigh-stability big DC constant current source has important application value in the field of national defense industry,metrology,precision measurement and so on.The design of DC constant current source,DC current comparator was adopted as a sampling element and the Distributed Low Load Coefficient Precision Resistor was used as a constant current source feedback and the output signal of the sampling resistor,so the overall stability of the constant current sources was improved.And the power tube in parallel realized DC constant current source of big currentoutput,thereby the system reliability was also improved.The performance of the designed constant current source is tested,and the results indicate that the source could generate a ultrahigh-stability current.The stability of the output current is excel to 0.001%(min),the maximal output current is 400 A and it''s an excellent ultrahigh-stability big DC constant current source.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2017(040)003【总页数】5页(P607-611)【关键词】恒流源;超高稳定;极低负载效应;大电流;直流电流比较仪【作者】占清;朱自科;陈勇;张自长;曾舒帆;李亚娟【作者单位】西南林业大学机械与交通学院,昆明 650224;云南省计量测试技术研究院,昆明 650228;云南省计量测试技术研究院,昆明 650228;云南省计量测试技术研究院,昆明 650228;云南省计量测试技术研究院,昆明 650228;云南省计量测试技术研究院,昆明 650228;云南省计量测试技术研究院,昆明 650228【正文语种】中文【中图分类】TM9恒流源以输入交流电压控制输出稳定的电流达到稳流流目的,实际应用中通过采样输出电压信号,通过闭环反馈与基准直流电压信号通过比较控制放大器进行比较放大调节输出高稳定的电流。
恒流源和恒压源的设计与实现
恒流源和恒压源的设计与实现恒流源和恒压源是电子电路中常用的电源类型,它们能够为电路提供特定的电流和电压稳定信号。
在电路设计过程中,合理地使用恒流源和恒压源可以提高电路的稳定性和可靠性,增强电路的工作效率。
本文将会介绍恒流源和恒压源的设计原理与实现方法。
一、恒流源的设计与实现1.设计原理恒流源的设计原理是基于基本定理“欧姆定律”(Ohm’s law)而制定的。
根据欧姆定律,电阻R上的电压与电流的关系可以描述为:U=IR,其中U是电压,I是电流,R是电阻。
因此,如果电阻R的值是恒定的,那么由此得到的电流也是恒定的。
在电路中,恒流源就是通过加入一个固定电阻,使得电流保持不变的一种电源类型。
2.实现方法实现恒流源的方法有多种,这里我们介绍两种最常用的方法。
(1)基准电压和调节电阻法此方法的主要原理是通过把调节电阻与基准电压串联,由基准电压分压而产生稳定的电流信号。
具体实现步骤如下:1) 选取一个稳定的参考电压源(可以是芯片内置的基准电压源或是一个高精度稳压器等),作为恒流源电路的基准电压源;2) 选取一个适当的电阻R1,与基准电压源串联,产生一个分压比为R1/(R1+R2)的电压信号;3) 选取另外一个可调电阻R2(也可以是可变电阻),此电阻与电路的负极相连;4) 在电阻R2和负极之间加入一个分流电阻R3,保证电路不被短路。
(2)模拟电流误差放大器法此方法是通过差动放大器的方式对电路进行反馈控制,保证输出电流恒定。
具体实现步骤如下:1) 选定一个操作放大器(Op Amp,即运放),并根据电路需要的电流输出范围和精度选择一种合适的模拟误差放大器(Error Amplifier );2) 选取一个小信号电源作为基准电压源(可以是芯片内置的电压基准源或是一个高精度稳压器等),并将其接到运放的正极;3) 选取一根集成的电流传感器(Current Sensor),并将传感器接到差动输入端;4) 通过更改反馈网络,将电路转换成差分放大器电路,然后将差分输入端连接到误差放大器的输出端;5) 动态调整放大器的增益和阈值,保证输入端和输出端的电压差恒为零,从而保证输出电流稳定。
大电流脉冲恒流源系统设计
关键词
恒流源
场效 应管
脉冲 电流 文献标志码
PD控制 I A
・
中图法分类号 T 7 2 1 N 8. ;
}
●
。
随着大功率半导体的驱动技术的发展, 大功率
半导 体器 件在 工业 , 医疗 和军事 上得 到广 泛应 用 。
1 系统组成和工作 原理
本系 统输 出两 路 大 电流 脉 冲 恒 流源 , 同步 或 可 异步输 出两路不 大 于 1 的横 流 脉 冲 。系统 应 用 2A PD控 制算 法 , 过控 制 MO F T管 器件 , 现 了脉 I 通 SE 实 冲 电流上 升 时 间小 于 50 s脉 宽 5 一 10m 0 、 0ms 5 s
程
Vo . 0 No 2 S p 0 0 11 .7 e .2 1
17 — 11 f 0 0 2 —6 30 6 1 85 2 1 )7 6 5 -5
SineT cnlg n n n e n c c ehooyadE  ̄ ef g e i
@ 2 1 SiT c. nn 00 c eh E gf .
源系 统 。
恒流源 按 照 恒 流器 件 不 同可 分 为 晶体 管 恒 流 源 、 成 电路 恒 流 源 、 效 应 管 恒 流 源 。 晶 体 管 恒 集 场
4n 小 负载 的脉 冲恒流 源系 统 。系统 组成 框 图如 图
1 所示 。
流源的电流控制器件稳流精度不高; 集成 电路恒流
图 1 大 电流脉 冲恒流源 系统组成框 图
由于集成 运 算 放 大 器 具 有 单 管 或 差 分 放 大 器
无法 比拟的许多优点 , 因此本驱动器设计方案借鉴
2 1 7月 1日收到 00年
恒流源的设计与实现
恒流源的设计与实现一、引言随着科技的不断发展,电子技术的应用越来越广泛,其中恒流源作为电子电路中常见的基本电路之一,被广泛应用于电源电路、调节电路等实际应用中。
本文将对恒流源的设计与实现进行探讨,以期能够为读者的电子电路设计工作提供帮助。
二、恒流源的基本原理恒流源,顾名思义,其输出电流应该是恒定不变的。
其基本电路原理如图1所示。
其中,V_be为晶体管的基极到发射极的电压,R_e为限流电阻,I_0为输出电流。
晶体管的输入电阻非常高,可以忽略不计,输出电流可以根据电阻定律推导出来:I_0≈V_be/R_e。
因此,当V_be一定时,输出电流也能保持恒定。
图1 恒流源的基本电路原理三、恒流源的设计方法1. 静态工作点的确定设计恒流源的第一步是确定静态工作点,即晶体管的偏置点。
一般情况下,我们会选择V_ce≈V_cc/2的工作点,其中V_ce为晶体管的集电极到发射极的电压,V_cc为电源电压。
2. 晶体管的选择选择晶体管时,一般先根据需要输出的最大电流来确定晶体管的类型,在满足最大电流需求的前提下,优先选择高电压、高电流系数、低噪声系数、低漏电流等性能较好的晶体管。
3. 限流电阻的选择限流电阻的选取需要根据晶体管的最大输出电流来确定。
一般情况下,限流电阻的值为几十欧姆至几百欧姆之间,以保证晶体管工作在恒定的电流状态下。
四、恒流源的实现方法1. 单级恒流源的实现单级恒流源的实现方法如图2所示。
其中V_1为电源电压,R_1、R_2为偏置电阻,Q_1为晶体管,R_e为限流电阻,I_0为输出电流。
通过选择不同的电阻值,可以实现不同电流范围内的恒流控制。
图2 单级恒流源电路图2. 串联恒流源的实现串联恒流源的实现方法如图3所示。
其中V_1为电源电压,R_1、R_2为偏置电阻,Q_1、Q_2为晶体管,R_e1、R_e2为限流电阻,I_0为输出电流。
与单级恒流源相比,串联恒流源的优点在于其输出电流范围更广,但其缺点是电路结构更为复杂。
高精度数控恒流源的设计与实现
高精度数控恒流源的设计与实现宋林桂【摘要】为了满足可调温无纺布热切割机对恒流源的需求,文章阐述了一种基于单片机的高精度数控恒流源的设计和实现方法.该电源以电流串联负反馈式压控恒流源电路为基础,以AT89S52单片机为控制核实现数字化控制.为实现高精度要求,在数控部分中,要采用12位高精度数字模拟转换器(Digital Analog Converter,DAC)芯片TLV5616控制压控恒流源的输出电流,并利用16位高精度模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)芯片ADS1115测量输出电流.文章采用矩阵键盘设定电流输出值,采用LCD12864液晶屏显示设定的电流和负载两端电压值.测试结果表明,本恒流源在20 ~2000mA输出电流时,输出电流与给定值误差小于5mA.【期刊名称】《无线互联科技》【年(卷),期】2016(000)018【总页数】3页(P59-60,76)【关键词】AT89S52;恒流源;ADS1115;TLV5616【作者】宋林桂【作者单位】苏州健雄职业技术学院电气工程学院,江苏太仓215411【正文语种】中文高精度恒流源是一种非常重要的特种电源,在现代科学研究和医疗、工业生产中得到了越来越广泛的应用。
传统的恒流源往往用电位器调节输出电流,其精度较差,且无法实现精确步进。
目前,恒流源已朝着数字化方向发展,多采用模数和数模转换器实现数字化控制,具有高精度、高稳定性等特点[1]。
该系统主要由电源模块、恒流源电路模块、负载模块、单片机最小系统模块、键盘显示模块、ADC电路模块和DAC电路模块、LCD12864液晶显示电路以及4×4矩阵键盘电路构成,系统结构如图1所示。
2.1 电源电路系统中使用到集成运算放大器,集成运算放大器供电使用正负电源。
如图2所示,为了减少系统输出的纹波系数,系统选用±12V变压器把市电降成低压,变压器变压后经过整流滤波得到正直流电源DC+和负直流电源DC-,正电源DC+和负电源DC-为集成运算放大器提供正负电源。
高精度恒流源的设计与制作
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如何搞定恒流电源电路设计
如何搞定恒流电源电路设计(LED电源)的(工程师)经常提及“恒流”驱动,其实,在很多(电子)设备中,有许多用电设备要求供给的(电流)(而不是电压)保持恒定。
一般把这种能够向负载提供恒定电流的(电源)称为恒流源。
所谓恒流,是一种习惯说法,并不是电流值绝对不变,只是这种变化相对的小而已,在一个规定的工作范围内保持足够的稳定性。
经常有人问起,看到(LED驱动)电源,不知道是恒压源还是恒流源类型的。
讲正题之前,先在这里给大家讲一个很实用的区分小技巧:看到一个LED驱动电源,先看电源的名牌参数。
看输出电压这个关键参数:若它的电压标称是一个恒定值,则是恒压源。
如果是一个范围值,则是恒流源。
比如:有一个电源它的输出电压是12V,就确定这个是恒压源,如果它标称的是30~70V呢,那就一个恒流源。
恒流源是LED电路中经常使用的,今天把比较常见的恒流源的基本结构和特点整理一下,奉献给eepw(论坛)的网友们分享。
当然,真正的恒流源电源都用的是这些结构的拓展和变换类型,或者集成IC的形式。
基本的恒流源电路,这里依据主要组成器件的不同,可分为三类:(晶体管)恒流源、场效应管恒流源、集成运放恒流源等。
一,晶体管恒流源这类恒流源以晶体三极管为主要组成器件,利用晶体三极管集电极电压变化对电流影响小,并在电路中采用电流负反馈来提高输出电流之恒定性,通常,还采用一定的温度补偿和稳压措施。
其基本型电路如图1的A,B两种类型。
图1晶体管恒流源的两种基本类型如图1中的A图,R1、R2分压稳定b点电位为Vb,Re形成电流负反馈,输出电流IO=(Vb-Vbe)/Re≈Vb / Re (Vb >>Vbe)。
B图的计算参考A图。
提示1:图1中的电路的不足就是晶体管的集射极间电阻一般为几十千欧以上,当只需几伏的工作电压,采用这种恒流源电路,其等效内阻是非常大,功耗大,且精度不高。
实际电路中,最常用的简易恒流源如图2所示,用两只同型三极管,利用三极管相对稳定的be电压作为基准,电流数值为:I=Vbe/R1。
智能大电流恒流源的设计
智能开关电源的工作原理见图 1。由于 采用零电流开关技术, 电源的工作频率高, 电 源的传递变压器体积大大减小 , 其功率密度 为常规开关电源的 10 倍。工作原理为 : 主控 制器由微型计算机组成, 在上电后 , 微机给出 整个电路的复位信号, 然后送出开关的导通 信号。这时, 输入 AC DC 电源的能量传输到 LC 谐振电路。谐振电路 由变压器 T 1 的漏 感 L 和 T 1 次级及电容 C 组成, 其等效电路 可看作为 R、 L、 C 串联谐振电路。在开关导 通前 , I = 0, 即开关在零电流的状态下打开。 开关导通后 , 流过开关的电流波形 很接 近正 弦波。当电 流下 降 至零 时 , 计算 机给 出关 断开 关的 信号。 开关 在 电 流 为 零 时 断 开。 由 于 M OSFET 开关工作在零电流状态 , 开关的工作环 境好, 寿 命长。在本 电路中, 由于 整流二极管的单向导 电性, 所以不 可能产生全波谐振或 能量的双向传输 ( 即电容 C 中的能
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电子与自动化
t ion, V ol. 31, 1995 [ 2] 蔡宣三、 龚绍文 换部分 [ 3] 李华强
1999 年第 1 期
悉开关电源技术的行家来说 , 从电压型控制 转变到电流型控 制并非难 事。而这 样做之 后, 电源的性能可以上一个台阶。
参考文献
[ 1] Liod H. Dizon, J r. Current M ode Cont rol of Sw it ching Pow er Supply. IEEE Transact ions on Indust ry Applica
图 1 智能开关电源工作原理框图
量不可 能再传 给电感 ) 。因开关在 电流等于零状态下工作, 输入的能量1999 年第 1 期电子与自动化29
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悉开关电源技术的行家来说,从电压型控制转变到电流型控制并非难事。
而这样做之后,电源的性能可以上一个台阶。
参考文献
[1]Liod H.Dizon,J r.Current2Mode Control of Switching
Power Supply.IEEE Transactions on Industry Applica2
tion,Vol.31,1995
[2]蔡宣三、龚绍文1高频功率电子学:K K直流-直流变
换部分1北京:清华大学出版社,1992
[3]李华强1电流控制型开关稳压电源1第11届全国电
源技术年会论文集1中国电源学会,北京:1995
(修改稿收到日期:1998211225
)图1 智能开关电源工作原理框图
智能大电流恒流源的设计
王 宪
(无锡轻工大学,214036)
摘 要 针对传统大电流恒流源设计中存在的问题,提出了组成大功率恒流源的智能开关电源的一种新的设计方法,其优点为振荡频率高,体积小,效率高,输出功率大,工作状态可控制。
关键词 恒流源 开关电源 零电流开关 谐振
在电子产品的设计中,恒流源一般常用
线性电路来组成,而对于大电流(100A以上)
恒流源,用线性电路来组成就比较困难:其
一,较难找到大电流、大功率的晶体管;其二,
线性电路组成的恒流源效率很低,大量的能
源消耗在晶体管和电阻上,不宜长时间使用。
因此,在某测试接触电阻的仪器设计中,我们
采用智能开关电源来组成大功率恒流源。
该
开关电源的核心是零电流开关,采用零电流
开关技术后,工作频率可高于1MHz,效率最
高达90%,工作电压范围宽。
智能开关电源的工作原理见图1。
由于
采用零电流开关技术,电源的工作频率高,电
源的传递变压器体积大大减小,其功率密度
为常规开关电源的10倍。
工作原理为:主控
制器由微型计算机组成,在上电后,微机给出
整个电路的复位信号,然后送出开关的导通
信号。
这时,输入AC2DC电源的能量传输到
LC谐振电路。
谐振电路由变压器T1的漏
感L和T1次级及电容C组成,其等效电路
可看作为R、L、C串联谐振电路。
在开关导
通前,I=0,即开关在零电流的状态下打开。
开关导通后,流过开关的电流波形
很接近正弦波。
当电流下降至零
时,计算机给出关断开关的信号。
开关在电流为零时断开。
由于
MOSFET开关工作在零电流状态,
开关的工作环境好,寿命长。
在本
电路中,由于整流二极管的单向导
电性,所以不可能产生全波谐振或
能量的双向传输(即电容C中的能
量不可能再传给电感)。
因开关在
电流等于零状态下工作,输入的能量—
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—电子与自动化 1999年第1期
基本上可以无损耗地传输到负载。
采用零电流技术后,电感中的电流不存在强制换流,可减少传导噪声和辐射噪声,
还可减少能源损耗。
图2 开关电源电路模型图
本电路的工作方式是属于半谐振变换器
(DC 2DC ),见图2。
在导通时,对原边的等效LC 时间常数是固定的,约为500ns 。
当开关导通时,能量输入到变压器漏感L 中,然后能量谐振进入次级的电容C 中,其值为1/2CV 2。
由于每次导通输入的能量是固定的,改变导通的速率f ,则可控制输出电压。
最大的导通速率f max 出现在最小输入电压和满
负载时,是LC 时间常数的2倍(1
μs )左右。
若负载减轻50%,导通速率f 约为最大时的一半(因为每个脉冲的能量是恒定的)。
因此,对原边控制电路来说,导通的速率f 是随着负载的变化而线性变化的。
其能量J 平衡方程式为:
J (t )=V 0×I 0×t =1/2×C ×V 2
×f 式中,V 0:输出电压; I 0:输出电流;C :折合到初级的电容;V :电容二端电压;f :导通速率(振荡频率);t :时间。
由于每次导通的能量正比于所加电压的平方(CV 2),导通速率f 的改变是按照线路输入电压改变的平方而改变。
例如:标准
300V 输入的电源,输入电压允许在200~400V 之间变化,其最高输入电压与最低电压
之比为2。
因此,在调节输出电压时,导通速
率f 必须以2的平方(即4)为单位而改变。
本电路通过接口(RS232C )或开关设置可分别以电压源或电流源状态工作。
当整个电路设置成电压源时,电路处于对输出电压进行监控状态:当负载变化、使输出电压下降时,微型计算机检测到这种状况,然后给出控制信号,使导通(振荡)的频率提高,从而使输出电压提高,以维持输出电压的稳定。
当整个电路设置成电流源时,电路处于对输出电流进行监控状态:当由于负载原因使输出电流发生变化时,微机就以改变导通(振荡)的频率来增加或减少输入的能量,使输出电流保持稳定。
由于在控制电路中,设有RS232C 串行接口,所以电源的工作方式、启停方式、输出电压和电流值的设定都可以通过串行口来设定控制,以满足计算机对电源控制的要求。
在研制的仪器中,恒流源的电压输出为0~2V ,恒定电流为100A 。
本电路中,微型计算机采用了单片微机,即选用A TM EL 公司的内含4k Flash ROM 的A T89C51芯片。
这是一种低功耗、高性能的8位单片微型计算机,内部集成了计算机系统的所有部件,并有独立的4个8位并行口,完全能够满足系统要求。
应用智能零电流开关技术,设计的电源控制功能强,性能好,体积小,可达到常规电源无法满足的指标,符合当前电源发展趋势。
(参考文献略)
(收稿日期:1998209213)
下期要目预告3
Map Info 与Visual Basic 动态数据交换(DDE )的实现
微波发射机控制与保护系统监控软件设计雷达终端光栅扫描彩色显示系统的研制非机动车辆信息管理系统小型多功能有线通讯系统
单片机与DTMF 芯片M T8880的直接接口设计
数字排队机中多频控制电路的设计自动报警电话的信号识别与控制高速电阻表的设计
自来水IC 卡收费系统的研究CCD 高分辨成像技术(一)
3个别可能有变动
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92—1999年第1期 电子与自动化。