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日期:2019-4-18 来源:clydebrooks.com 作者:呆呆 浏览量:

仪器仪表稳流电源设计

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稳流源就是输出电流不随负载和电源电压变化的恒定电流源,其功能就是稳定负载上的电流。电工学习网小编现介绍一例自制用于仪器仪表的稳流电源。
1、稳流源技术要求
本稳流源的技术参数如下:负载电阻RL=13±3Ω,要求有一定的通用性,故负载电阻要求为0-30Ω。供电220VAC变动±10%时,负载电流恒定为300mADC,稳流系数Si≤1%。
2、稳流电路的确定
采用串联稳流电路,如图所示。稳流电路由运算放大器与反馈电路构成,由于电流串联负反馈具有恒流特性,也是本电路设计的基础。稳流就是稳定某一个与负载电流成比例的电压,如果这个电压稳定了,与其成比例的电流也就稳定了。图中的Rs是电流取样电阻,其与负载串联,如果Rs的阻值固定不变,则Rs上电压降的大小便反映出了负载电流的大小,所以稳定电流,就是稳定Rs上的电压,如果电压稳定了,负载电流也就稳定了。


3、元器件的选择
①取样电阻Rs的确定
由于取样电压Us的大小反映了负载电流的大小,Rs的阻值大电压降也大,读数误差会小,但以、越高,对电源的要求也高,且Rs上的耗散功率大、温升高,不利于工作稳定,因此Us的取值一般为1-3V。Us确定后,则可根据负载电流(IL=0.3A)求出取样电阻Rs的阻值。本例中Us取1.2V。取样电阻Rs用锰铜线绕制。则:

                         
②基准电压Vb的确定
取样电压Us和取样电阻Rs确定后,就可确定基准电压Vb了。即Vb≈ILRs
基准电压通过稳压电源或稳压管获得。本例用2DW7C稳压管,经电阻分压、W微调来获得稳定的基准电压Vb。
③输入电压Ui的确定
当输入电压最低,而输出电压最高时,调整管两端电压Uce最低,如用晶体管作放大器,则工作电压Uce必须高于该管的饱和电压Uces。,放大器才能正常工作。从手册知晶体管的Uces值均小于3V。这时可用下式来计算:


本例用原来的变压器次级双15V绕组,可满足设计要求。
④调整管的确定
稳流电源调整管的选择很重要,大功率晶体管产品的选择余地很大,故本例未作详细的计算,已知电源电压Uimax≈20V、供电电流Icm=300mA,则最大集电极耗散功率Pcm=6W,则选择的晶体管的参数中要满足以下要求即可:
BVceo>Uimax;Icm>2-3Icmax;Pcm>2-3Pcmax
其中BVceo为晶体管基极开路时,集电极至发射极的反向击穿电压;Icmax为晶体管最大集电极电流;Pcmax为晶体管最大集电极耗散功率。
⑤关于放大器的电压增益Avf
计算电压增益Avf的依据是要求的稳流系数和输出电阻。采用运放可使计算简化。由于运放电路的理论依据是负反馈,从而可知加了反馈后放大器的闭环增益:Avf≈1/F
这大大简化了计算过程。确定了电路后,很容易算出它的闭环增益,如果反馈电阻已确定,同时运放的差模电压增益Avd足够大,则对不同开环增益的运放,其闭环增益Avf都等于1/F;当满足Avf≥1的条件时,放大器的闭环增益只与反馈电路有关,而与运放本身无关。这些特点就为选用运放提供了极大的方便。
⑥稳流电源的辅助电路设计
F0007B运放需要±15VDC供电、由于电源变压器是利用原来的,因此把20VAC经倍压整流稳压后供运放使用。同时该电压经降
压后作为2DW7C的工作电压,经电阻分压后得到基准电压,调节W就可改变
基准电压Vb,也就改变了稳流电流值。
4、稳流电源制作及调试
整个电路装在一块印刷板上,利用原来的供电器外壳安装。调试时在其输出端接入500mADC电流表及负载。调节W使输出电流合乎要求。使用时待预热稳定后,调节W使工作电流符合仪器的规定值即可使用。