PDF《大功率精密恒流源系统设计》

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13 China New Technologies and Products 高新技术中国新技术新产品 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ! 大功率精密恒流源系统设计 耿振野

1 鲍学良

2 陈广秋

1 (

1、 长春理工大学, 吉林 长春

130022

2、 空军航空大学, 吉林 长春

130022 )

1 概述 恒流亦可叫稳流, 意思相近, 一般可以不加 区别. 与恒压的概念相比, 恒流的概念就难于理 解一些了, 因为日常生活中恒压源是多见的, 蓄 电池、 干电池是直流恒压电源, 而220V 交流电, 则可认为是一种交流恒压电源,因为它们的输 出电压是基本不变的,是不随输出电流的大小 而大幅变化的.恒流源性能的主要参数如下: 1.1 稳流系数 Si: 在负载和环境温度保持不 变的条件下,输出电流的变化量与输入电压的 变化量之比称为恒流源的稳流系数, 并以 Si 表示. 输出电阻 Ro: 在输入电压和环境温度保持 不变的条件下,输出电流的变化量和输出电压 的变化量之比的倒数称为恒流源的输出电阻(即 等效内阻)并用 Ro 表示. 1.2 电流温度系数 I: 在输入电源电压和负 载电阻保持不变的条件下,输出电流的变化量 和环境温度的变化量之比值称为恒流源的电流 温度系数, 并记以 I 表示. 1.3 电流稳定度 Yi:上述定义的三个参数 外, 在使用中, 对恒流源质量最直接的评述标准 应该是输出电流自身的相对变化(当上述三个条 件不变的情况下), 叫电流稳定度, 记作 Y(i).

2 系统组成和工作原理 本文所设计的数控直流稳流电源由整流滤 波, 调整电路, 输出电压电流取样电路, 电压比 较放大电路,控制器,数字电位器等几部分组 成, 原理方框图如图

1 所示: 图1系统原理框图 具体的工作原理为:输入交流电经变压器 降压, 整流滤波和三端稳压器稳压后产生

12 伏 输出作为辅助电源,提供给运放及后续电路使 用,当输入电压由于电源电压或负载电流变化 引起变动时,则变动的信号经稳压取样电路与 基准电压相比较,其所得误差经比较放大器放 大后,再经放大电路控制调整管使输出电压调 整为给定值.因为比较放大器由集成运算放大 器组成, 增益很高, 因此输出端有微小的电压变 动, 通过单片机控制 D/A, 可以改变直流电流的 输出, 再经过调整管的调整, 达到高稳定输出目 的.

3 电流源的电路设计与实现 3.1 整流滤波电路设计 输入的 220V,50Hz 交流市电,经变压器降 压后分别供给主回路整流器和辅助电源整流 器.主回路整流器是通过变压器绕组选择电路 (即调整管功率损耗电路 ) 接到与输出电压相对 应的变压器绕组上.整流滤波电路由 V7~V10, C6 所构成, 采用桥式整流, 大容量电容滤波, 因 此输出的直流电压交流成分较少. 如图

2 所示. 图2整流电路原理图 3.2 基准电压电路 基准电压电路是由辅助电源产生的+12V 电压经过限流电阻及带有温度补偿的三端可调 分流基准源产生,输出电压用两个电阻就可以 任意地设置到从 2.5 伏到

36 伏范围内的任何值 该器件的典型动态阻抗为 0.2 欧, 在很多应用中 可以用它代替齐纳二极管. 3.3 稳压稳流取样及比较放大电路 输出电压取样、电压比较放大器是由电压 比较器和有关电阻电容等组成.取样电压直接 取自输出接线端子,接到电压比较放大器的反 相端. 基准电压经由电阻, 电位器分压后接到电 压比较器的同相端.由于是二级稳压且带有温 度补偿, 因此该基准电压具有很好的稳定性.