文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 双极性输出大功率压控恒流源的设计

双极性输出大功率压控恒流源的设计

双极性输出大功率压控恒流源的设计
双极性输出大功率压控恒流源的设计

可调恒流源设计

设计要求;设计一可调恒流源电路,输出电流范围2mA~20mA,最小刻度0.5mA,波动小 于0.1 mA 可调恒流源设计 摘要 本系统以直流电流源为核心,MC34063为主控制器,通过电位器来设置直流电源的输出电流,并可由数码管显示实际输出电流值和电流设定值。本系统由单片机程控输出数字信号,经过D/A转换器(AD0804)输出模拟量,再经过运算放大器隔离放大,控制输出功率管的基极,随着功率管基极电压的变化而输出不同的电流。单片机系统还兼顾对恒流源进行实时监控,输出电流经过电流/电压转变后,通过A/D转换芯片,实时把模拟量转化为数据量,再经单片机分析处理,通过数据形式的反馈环节,使电流更加稳定,这样构成稳定的压控电流源。 关键字:MC34063,恒流源,单片机,A/D

Adjustable constant current source design Abstract In this system the DC source is center and MC34063 is main controller, output current of DC power can be set by a potentiometer which step level reaches 1mA, while the real output current and the set value can be displayed by LED. In the system, the digitally programmable signal from SCM is converted to analog value by DAC (AD0804), then the analog value which is isolated and amplified by operational amplifiers, is sent to the base electrode of power transistor, so an adjustable output current can be available with the base electrode voltage of power transistor. On the other hand, The constant current source can be monitored by the system real-timely, its work process is that output current is converted voltage, then its analog value is converted to digital value by ADC, finally the digital value as a feedback loop is processed by so that output current is more stable, so a stable voltage-controlled constant current power is designed.. Key wards:MC34063, constant current source, single chip microcomputer, A/D

STM32实现4-20mA压控恒流源电路

STM32实现4-20mA压控恒流源电路 为工业场合开发的设备通常情况下都会具有4-20mA输出接口,在以往没有DAC模块的单片机系统,需要外加一主片DAC实现模拟量的控制,或者采用PWM来摸拟DA,但也带来温漂和长期稳定性问题。在以STM32为中心的设备中,使用它自带的DAC即可非常方便的实现4-20mA的输出接口,具有精度高、稳定性好、漂移小以及编程方便等特点。 在STM32单片机系统中,100脚以下没有外接出VREF引脚,但这样使得DAC的参考端和VCC共用,带来较大误码差,为解决这一问题,可以使用廉价的TL431来解决供电问题,TL431典型温漂为30ppm,所以在一般应用中已非常足够。选用两只低温漂电阻,调整输出使TL431的输出电压在3V-3.6V之间,它的并联稳压电流可达到30mA,正好能满足一般STM32核心的功耗需求。 利用TL431解决了供电问题,余下的就是4-20mA的转换电路,如下图: 上图即为非常精确的转换电路,OPA333是一颗非常优异的单电源轨至轨运算放大器,其工作电压为2.7-5.5V,其失调电压仅为10uV,实测最低输出为30uV,最高输出可达VCC-30uV。电路组成压控恒流源,其关键在于OPA333这颗芯片的优异性能,使得以上电路获得了极高的精度和稳定性。DACOUT来自于STM32的DAC1或者DAC2输出,由C25进行数字噪场滤波之后进入运算,进行1:1缓冲,后经过Q2进行电流放大,在R7上形成检测电压,C17进行去抖动处理。4-20mA信号由AN_OUT+/AN_OUT-之间输出。 上图中,负载中的电流在R7上形成压降,经运放反馈后得到Vdacout=Vr7=I*R7,所以:I=Vdacout/R7,当Vdacout在400mV到2000mV之

几种简单恒流源电路1

几种简单的恒流源电路 恒流电路应用的范围很广,下面介绍几种由常用集成块组成的恒流电路。 1.由7805组成的恒流电路,电路图如下图1所示: 电流I=Ig+VOUT/R,Ig的电流相对于Io是不能忽略的,且随Vout,Vin及环境温度的变化而变化,所以 这个电路在精度要求有些高的场合不适用。 2.由LM317组成的恒流电路如图2所示,I=Iadj+Vref/R,他的恒流会更好,另外他是低压差稳 压IC。 摘要:本文论述了以凌阳16位单片机为控制核心,实现数控直流电流源功能的方案。设计采用MOSFET和精密运算放大器构成恒流源的主体,配以高精度采样电阻及12位D/A、A/D转换器,完成了单片机对输出电流的实时检测和实时控制,实现了10mA~2000mA范围内步进小于2mA恒定电流输出的功能,保证了纹波电流小于0.2mA,具有较高的精度与稳定性。人机接口采用4×4键盘及LCD液晶显示器,控制界面直观、简洁,具有良好的人机交互性能。 关键字:数控电流源 SPCE061A 模数转换数模转换采样电阻 一、方案论证 根据题目要求,下面对整个系统的方案进行论证。 方案一:采用开关电源的恒流源 采用开关电源的恒流源电路如图1.1所示。当电源电压降低或负载电阻Rl降低时,采样电阻RS上的电压也将减少,则 SG3524的12、13管脚输出方波的占空比增大,从而BG1导通时间变长,使电压U0回升到原来的稳定值。BG1关断后,储能元件L1、E2、E3、E4保证负载上的电压不变。当输入电源电压增大或负载电阻值增大引起U0增大时,原理与前类似,电路通过反馈系统使U0下降到原来的稳定值,从而达到稳定负载电流Il的目的。 图 1.1 采用开关电源的恒流源 优点:开关电源的功率器件工作在开关状态,功率损耗小,效率高。与之相配套的散热器体积大大减小,同时脉冲变压器体积比工频变压器小了很多。因此采用开关电源的恒流源具有效率高、体积小、重量轻等优点。 缺点:开关电源的控制电路结构复杂,输出纹波较大,在有限的时间内实现比较困难。 方案二:采用集成稳压器构成的开关恒流源 系统电路构成如图1.2所示。MC7805为三端固定式集成稳压器,调节,可以改变电流的大小,其输出电流为: ,式中为MC7805的静态电流,小于10mA。当较小即输出电流较大时,可以忽略,当负载电阻 变化时,MC7805改变自身压差来维持通过负载的电流不变。

输出电流采样负反馈压控恒流源(VCCS)的分析

输出电流采样负反馈压控恒流源(VCCS)的分析 一、结果 电路中1个运放和4个电阻组成的就是模电教科书上的“单位减法器”(如果把图中的V REF 换成地,它的输出-输入关系就是:V OUT= ΔV IN= V IN+- V IN-),只不过有两个“正输入端”V IN+和V REF,所以 V OUT = V IN+ + V REF - V IN- = ΔV IN + V REF 于是,这种恒流源可以分为3部分:一个单位减法器,一个电流采样电阻R S和一个反馈跟随器。(这种恒流源其实是“电压-电流变换器”或者“压控恒流源”,当输入电压ΔV IN 为常量时,便成了恒流源。) 其中,“单位减法器”在这里的作用就是维持“输出电压为输入电压和参考电压之和”,即维持V OUT = ΔV IN + V REF,或者 V OUT - V REF = ΔV IN . 由电路结构可见,V OUT - V REF正是采样电阻R S上的电压,于是便可以维持“采样电阻R S上的电压为常量ΔV IN”,根据欧姆定律,控制了电压,当然也就控制了电流: I OUT = ΔV IN / R S 二、过程 上面的说法似乎有些“抽象”,因为它直接说了最终结果,而没有说实现结果的过程。维持这个结果的过程就是“深负反馈”。因为有个运放,“深反馈”是毫无疑问的,关键就是是否“负”。 我们假设I OUT↑,那么I OUT R S↑,当V OUT还来不及变化的时候,就会有V REF = V OUT - I OUT R S↓,既然V REF是“正输入端”之一,当然会导致V OUT↓,而V OUT↓显然会减小输出电流。 由I OUT↑出发得到I OUT↓的结果,因此电路对于I OUT是负反馈,趋向于使它保持稳定。

大电流恒流源放电回路及其分析

大电流恒流源放电回路及其分析李冬梅(茂名学院计算机与电子信息学院) 摘要:在经济飞速发展的今天,各种大容量可高倍率放电的电池的需求量越来越多,在使用前,都需要放电测试,而通常的测试设备电流值太小,如何实现大电流恒流放电,同时又经济、安全、可靠,大电流和小电流放电对电路的要求差别很大,放电回路需要重点考虑。本文针对大电流恒流放电回路进行设计,并对其实际问题进行分析。 关键词:恒流源放电 0引言 随着电池使用的迅速增长,对电池产业化生产及产品质量提出了更高的要求。在电子信息时代,对移动电源的需求快速增长,对高容量、大电流工作的电池的需求越来越大。特殊的大容量可高倍率放电的电池的使用也越来越多。因此电池厂也就需要大电流的电池检测设备。本文根据电池的特点,设计了放电电流可达50A的放电电路。此电路经济、实用,简单、安全、可靠。 1恒流放电机理 此电路需要实现的功能是可以稳定的恒流,放电电流范围:1A~50A分200mA级可设置。要实现这两个功能,其组成部分应该有控制回路和放电回路两部分构成。 1.1控制回路放电的方式为恒流放电,根据需要设置电流,根据需要送来的控制数据,对电池放电进行实时控制。电流值从1A到50A可调。要实现50A这么大的电流,考虑管子的选取以及散热的需求,一路放电回路很难实现,因此采用两路并联的放电回路实现,要控制这两路并联的回路,根据显示要求电流并不需要连续可调,可以采用数字电位器9312提供可控的电位给放电回路。 此电路实现的功能是可以稳定的恒流,放电电流范围:1A~50A 分200mA级可设置。要实现这两个功能,其组成部分应该有控制回路和放电回路两部分构成。 如图所示,根据实际需要的设定,控制数字电位器9312向运放TL062提供需要的电位。实现放电电流分级设置,每级为200mA。 1.2恒流放电回路如果恒流放电时的电流不够稳定,对电池的测试有影响,因此恒流源电路采用负反馈恒流源电路,如图所示,由运算放大器、基准电压源和大电流MOS管负载组成,它的电流由基准电压决定,运放电路工作在负反馈放大状态[1]。MOS管工作在放大区。根据需要对电流值进行预制,采用合适的处理器输出相应的数字信号,通过数字电位器的基准电压,压控恒流源输出相应的电流,压控恒流源时闭环负反馈系统,实现恒流,电流需要采样后经A/D转换反馈到处理器,处理器根据反馈信号调整控制信号[2]。使用此种负反馈,实际测试时,放电电流测量准确度可达:±(0.5FS+0.3RD)%,实际电流表读数与显示测量小数点后一位有效数字相同。 此压控恒流源电路采用双运放和两个独立控制的MOS管组成,电流大小由运放的同相输入端决定,因电流较大故采用两组独立工作的电路。在多个电池同时放电时,采用循环采样的方式,采样电池两端的工作电压和两路放电电阻上的电压;电流采用计算的方法获得,采样放电电阻的电压,电流由电压和电阻计算得到,由于电阻的值不一定很一致,可以采用软件校准。采样完成后将数据送回主控制板后对电流进行实时控制。经实验验证,此电路稳定性很好,在50A电流放电时每路的电流都很稳定。 MOS管采用IRF3710,IRF3710参数:R DS(ON)=0.025I D=57A,V GS:±20V[3]。只要采取足够的散热措施,IRF3710完全可以满足需要。要在短时间将电池能量释放出来,对散热设备的设计需要充分考虑。MOS管与散热器之间可以采用导热绝缘的钢片,因为此电路是大电流放电,会在短时间内将电池能量以热能的形式释放,因此在使用时还需要考虑采用风扇散热。 在进行采样设计时,要考虑到两路电路很难做到完全对称,电流采样采用两路分别采样,在10A以下,单路导通,10A以上,两路同时导通。由于电流很大,不能直接采样,需要接采样电阻R13和R28,放电回路的R1和R30的阻值很小,在62mΩ左右,采用鏮铜丝做成,由于此部分不能做到完全一致,因此计算的电流不准,这方面需要通过软件校准。通过软件校准后,工作情况良好,达到实际需要和精度要求。 2结语 此回路采用两个数字电位器实现对放电电流的控制,采用压控恒流源负反馈电路实现大电流放电功能。使用并联回路,如果需要更大电流时,可以再并联恒流源回路。在控制过程中采用需要的处理器,合理设计接口电路和解决散热问题,就可以使用在各种大电流放电的电池检测设备中。 参考文献: [1]崔玉文,艾学忠,杨潇.实用恒流源电路设计[J].电子测量技术.2002年第五期:25-26. [2]李婷婷,李洪波.数控大功率精密恒流源设计[J].通信电源技术.2006年9月.第23卷第5期:35-37. [3]https://www.wendangku.net/doc/7813324492.html,. 至少6头,多至60头以上,随着灌装头数的增加,灌装能力也不断提高,虽然灌装机的头数有多有少,但其基本工作原理是一样的。灌装阀是储液箱、气室(充气室、排气室、真空室等)和灌装容器三者之间的流体通路开关,根据灌装工艺要求,能依次对有关通路进行切换。 2.4真空系统是由真空泵、空气过虑装置和电气控制系统组成。该系统直接影响灌装速度和精度。本机选用了进口真空泵(水环式真空泵),确保了真空系统的可靠性。 真空泵由变频器控制,同时,真空表可随时反映灌装时的真空度,并可通过阀门控制量的大小,待真空泵的负压值达到所需值后,一般真空度保持在0.01~0.06Mpa之间,按下变频器面板上的按钮,灌装机开始转动。 参考文献: [1]刘姗姗,宋秋红.屋顶包饮品纸盒灌装机气动理盖机构的设计研究[J].食品工业.2007.05. [1]Liu Shanshan,Song Qiuhong.Resarch&Development For Spout Applicator of Gable Top Beverage Filler[J].The Food Industry,2007,05. [2]丁毅,贾向丽,李国志.基于ADAMS的润滑脂灌装机的设计[J].包装与食品机械.2007.06. [2]DING Yi,JIA Xiang-li,LI Guo-zhi.The Design of Lubricate Grease Fill Machine Based on ADAMS[J].Packaging and Food Machinery, 2007,06. 图1恒流源放电电路 (上接第255页) 实用科技 256

数控直流电流源(线性恒流源)

数控直流电流源 摘要:本文设计了一种数控直流电流源的方案,给出了硬件组成和软件流程及源程序。以STC89C52单片机为核心控制电路,利用12位D/A模块产生稳定的控制电压,12位A/D模块完成电流测量。输出电流范围为20~2000mA,具有“+”“-”步进调整功能,步进为1mA,纹波电流小,LCD同时显示预置电流值和实测电流值,便于操作和进行误差分析。 关键词:STC89C52数控电流源 Numerical Control DCCurrent Source Abstract:This paper introduces a design scheme of numerical control DC current source ,and gives the hardware composition and software flow as well as the source program. UseSTC89C52MCU as the core control circuit. 12 D/A module generates A steady the control voltage and 12 A/D module completes current measurements.The current-output ranges 20 to 2000mA,with "+" and "-" steppingfor 1mA adjustment function and small ripple current. LCD could show presets current value and the measured resultat the same time,for easy operation and error analysis. Keywords:STC89C52 Numerical controlCurrent source 1设计方案的选择 1.1电路综合设计流程

压控恒流源2

数控恒流源设计 摘要:设计利用集成运放、场效应管对电流放大与单片机的自动控制来实现数控直流电流源。系统有控制模块与恒流源模块组成。控制模块使用AT89S52结合按键与四位数码管显示,实现对恒流源的数控和预设值的显示。恒流源模块采用OP07与IRF640组成的反馈放大电路实现对电流的放大。控制到恒流源的信号转换采用DAC0832来实现;实测显示模块有ADC0809组成的显示电路来显示。并使用自制电源进行供电。 关键词:AT89S51,恒流源,ADC0809,DAC0832,OP07 1硬件电路设计与分析 1.1 恒流源模块: 恒流源分为流控式与压控式,由于压控式易于实现,电路实现相对简单;因此本模块使用了压控式恒流源。压控式恒流源可以有集成运放芯片与晶体复合管或场效应管来实现;但由于晶体复合管实现起来比较复杂,发热量相对MOS管相

对较大,性能参数相对MOS管较差;因此本模块采用高精度集成运放芯片OP07与大功率场效应管IRF640相结合构成的恒流源。 压控恒流源是系统的重要组成部分,它的功能用电压来控制电流的变化,由于系统对输出电流大小和精度的要求比较高,所以选好压控恒流源电路显得特别重要。 恒流源是采用了电流反馈的方式来稳定电流的,下图是个典型的正向电流源,利用运放虚短的概念,使R2上的电压保持与V一致,来获得一个I=V/R2的恒流源。该恒流源电路由运算放大器、大功率场效应管Q1、采样电阻R3、负载电阻R4 等组成。电路原理图如图所示: 恒流源电路图 调整管采用大功率场效应管IRF640N更易于实现电压线性控制电流, 满足最大电流和电压线性电流化。因为当场效应管工作于饱和区时,漏电流Id近似

最简单的恒流源LED驱动电路

WMZD系列专门为LED照明做温度补偿的电阻,采用热敏电阻补偿法的LED恒流源,具有电路简洁,可靠性好,组合方便,经济实用,适用各种LED头灯,日光灯,路灯;车船灯,太阳能LED庭院灯;LED显示屏等对恒流的需求。是专门针对LED照明出现的由于温度引起的LED PN结电压VF下降,即-2mV/℃,称为PN结的负温效应。该特性在发光应用上是个致命的缺陷,直接影响到LED器件的发光效率、发光亮度、发光色度。比如,常温25℃时LED最佳工作电流20mA,当环境温度升高到85℃时,PN结电压VF下降,工作电流急剧增加到35mA~37mA,此时电流的增加并不会产生亮度的增加,称为亮度饱和。更为严重的是,温度的上升,引起光谱波长的偏移,造成色差。如长时工作在此高温区还将引起器件老化,发光亮度逐步衰减。同样,当环境温度下降至-40℃时,结电压VF上升,最佳工作电流将从20mA减小到8mA~10mA,发光亮度也随电流的减少而降低,达不到应用场所所需的照度。 为了避免上述特性带来的不足,一般在LED灯的相关产品上,通常采用如下措施:1.将LED装在散热板上,或风机风冷降温。2.LED采用恒流源的供电方式,不因LED随温度上升引起使回生电流增加,防止PN结恶性升温。或这两种方法并用。实践证明,这两种方法用于大功率LED灯(如广告背景灯、街灯)。确实是行之有效的措施。但当LED灯进入寻常百姓家就碰到如下问题了:散热板和风冷能否集成在一个普通灯头的空间内;采用集成电路或诸多元器件组成的恒流源电路,它的寿命不取于LED,而取决整个系统的某块“短板”;有没有吸引眼球的价格。用热敏电阻补偿法来解决LED恒流源问题,既经济又实用。 我公司采用具有正温度系数的热敏电阻(+2mV/℃)与负温度特性的LED(-2mV/℃)串联,互补成一个温度系数极小电阻型负载。一旦工作电压确定后,串联回路中的电流,将不会随温度变化而变化,通俗地讲,当LED随温度升高电流增加时,热敏电阻也随温度升高电阻变大,阻止了回路电流上升,当LED随温度下降电流减小时,热敏电阻也随温度下降电阻变小,阻止了回路电流的减少,如匹配得当,当环境温度在-40℃-85℃范围内变化时,LED的最佳工作电流不会明显变化,见图1电流曲线Ⅱ。 2:应用: 从图1可见,采用热敏电阻温度补偿方法与采用集成电路等元件组成的恒源相比,热敏电阻温度补偿法只用1个热敏电阻元件就可解决LED恒流源问题,其价格、体积、寿命等优势不言而喻。我们采用的这种正温度热敏电阻WMZD,专为LED应用而研制的,其常用规格见表1,下面介绍一下该热敏电阻的应用特性。 20mA LED恒流源WMZD-5A20的应用 我们可以用1只WMZD-5A20与5只LED(20mA)串联组成一个标准单元,它的LED恒流源电流20mA,工作电压U=3V+5×3.4V=20.0V。3V是WMZD-A20电阻压降,3.4V是LED的正向导通电压(或2.8V~4.2V),它的恒流特性见图1中的电流曲线II。

恒流源总结

恒流源是电路中广泛使用的一个组件,这里我整理一下比较常见的恒流源的结构和特点。 恒流源分为流出(Current Source)和流入(Current Sink)两种形式。 最简单的恒流源,就是用一只恒流二极管。实际上,恒流二极管的应用是比较少的,除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外,电流规格比较少,价格比较贵也是重要原因。 最常用的简易恒流源如图(1) 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。 这种恒流源优点是简单易行,而且电流的数值可以自由控制,也没有使用特殊的元件,有利于降低产品的成本。缺点是不同型号的管子,其be电压不是一个固定值,即使是相同型号,也有一定的个体差异。同时不同的工作电流下,这个电压也会有一定的波动。因此不适合精密的恒流需求。 为了能够精确输出电流,通常使用一个运放作为反馈,同时使用场效应管避免三极管的be电流导致的误差。典型的运放恒流源如图(2)所示,如果电流不需要特别精确,其中的场效应管也可以用三极管代替。 电流计算公式为: I = Vin/R1

这个电路可以认为是恒流源的标准电路,除了足够的精度和可调性之外,使用的元件也都是很普遍的,易于搭建和调试。只不过其中的Vin还需要用户额外提供。 从以上两个电路可以看出,恒流源有个定式(寒,“定式”好像是围棋术语XD),就是利用一个电压基准,在电阻上形成固定电流。有了这个定式,恒流源的搭建就可以扩展到所有可以提供这个“电压基准”的器件上。 最简单的电压基准,就是稳压二极管,利用稳压二极管和一只三极管,可以搭建一个更简易的恒流源。如图(3)所示: 电流计算公式为:I = (Vd-Vbe)/R1 TL431是另外一个常用的电压基准,利用TL431搭建的恒流源如图(4)所示,其中的三极管替换为场效应管可以得到更好的精度。TL431组成流出源的电路,暂时我还没想到:) TL431的其他信息请参考《TL431的内部结构图》和《TL431的几种基本用法》

LED恒流源设计

LED恒流源设计 使用本方案交流、直流电源均可,本方案不能解决供电电压变化引起的LED电流变化,仅对电源电压比较恒定的情况下有效,电压波动范围不能超过10%。如果电压波动超过10%应采取相应的稳压措施。比如220Vac(200Vac~240Vac),(交流电源只需要整流,不需要滤波)直流电电源4.5Vdc(4.0~5.0Vdc),超过这个电压波动范围,要采用稳压措施。 与一般LED恒流源相比,该标准单元有不怕负载开路的优点,也不怕负载短路,当短接5个LED后,回路电流急剧上升,引起WMZD温升,WMZD阻值迅速增大,可有效阻止电流继续上升。经过反复实验后发现,负载短路后,短路电流可由130mA迅速下降到60mA的稳定值,如在电源的允许范围内,不会损坏电源。 一、什么是LED?LED(LightEmittingDiode),又称发光二极管,它们利用固体半导体芯片作为发光材料,当两端加上正向电压,半导体中的载流子发生复合,放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。 二、LED有哪些优点?★高效节能一千小时仅耗几度电(普通60W白炽灯十七小时耗1度电,普通10W 节能灯一百小时耗1度电) ★超长寿命半导体芯片发光,无灯丝,无玻璃泡,不怕震动,不易破碎,使用寿命可达五万小时(普通白炽灯使用寿命仅有一千小时,普通节能灯使用寿命也只有八千小时) ★光线健康光线中不含紫外线和红外线,不产生辐射(普通灯光线中含有紫外线和红外线) ★绿色环保不含汞和氙等有害元素,利于回收和利用,而且不会产生电磁干扰(普通灯管中含有汞和铅等元素,节能灯中的电子镇流器会产生电磁干扰) ★保护视力直流驱动,无频闪(普通灯都是交流驱动,就必然产生频闪) ★光效率高,发热小:90%的电能转化为可见光(普通白炽灯80%的电能转化为热能,仅有20%电能转化为光能) ★安全系数高所需电压、电流较小,发热较小,不产生安全隐患,可用于矿场等危险场所 ★市场潜力大低压、直流供电,电池、太阳能供电即可,可用于边远山区及野外照明等缺电、少电场所。 三、权威预测半导体照明将在未来5-10年内取代现有传统光源。 "未来白光LED将更加便宜,市场总体容量将快速增长。"许志鹏乐观地指出,据美国能源部预测,2010年前后,美国将有55%的白炽灯和荧光灯被LED替代,可能形成一个500亿美元的大产业。而日本提出,LED将在今年大规模替代传统白炽灯。日、美、欧、韩等国均已正式启动LED照明战略计划。

什么是恒流源

什么是恒流源? 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。 首先举例说明:一个恒定电流值调至1A 的,最高输出电压可达100V 的一个恒流电源,当你打开这个恒流源的电源开关时,你会看到电源的电压表和电流表显示什么数值呢?可以肯定的说:输出电压为100V ,输出电流为0A 。有人曾经这样问,你不是100V 1A 的恒流源吗?怎么输出不是100V 1A 呢?这里仍然要用欧姆定律来解释,理论上可以这样来计算,电源的输出电压 U=IR ,式中U 为输出电压,I 为输出电流,R 为负载电阻。 以下分5 种情况来说明: 如果电源为空载,R 可以用无穷大来表示,U=I* ∞,由于电源能输1A 的电流,如果电源电流为1A ,那么U=1A* ∞ = ∞,而电源电压最多只能输出 100V ,无疑电源只能输出其最大电压100V ,由于电源不能输出无穷大的电压,因而电流只能是很小很小的值,即电流输出为0A ,即I=U/R=100V/ ∞ =0A 。 如果负载电阻R=200 欧,那么又因电源只能输出100V ,因此电流只能为0.5A ,即I=U/R=100V/200R=0.5A 如果负载电阻R=100 欧,由于电源能输出100V ,就使得电流能达到1A ,即I=U/R=100V/100R=1A 此时输出电流正好达到电源的恒流值。 如果负载电阻继续减小,改为50 欧,如果根据公式I=U/R=100V/50R=2A. 但这里的关键是我们的电源是个恒流值为1A 的电源,因此此时的输出电流只能被强迫限制在1A 而不能为2A 因而输出电压只能被迫降到50V 而不能为100V 。这里仍然要符合欧姆定律,即U=IR=1A*50R=50V 如果负载电阻变为0 欧(即短路),那么由于输出电流只能为1A ,输出电压就只能为0V ,即U=I*R=1A*0R=0V 从以上5 个例子可以看出,如果负载电阻太大,使电源输出电流不能达到恒流值,那么恒流源的输出电压就会自动升到电源的最大输出电压,只有当负载电阻小到一定的程度,使电源输出电流达到恒流值,电源才真正处于恒流工作状态,随着负载电阻值的逐步减小,输出电压也按规律下降,以保持输出电流的恒定不变。这就是恒流的概念。

6种最常用恒流源电路的分析与比较

恒流电路有很多场合不仅需要场合输出阻抗为零的恒流源,也需要输入阻抗为无限大的恒流源,以下是几种单极性恒流电路: 类型1: 特征:使用运放,高精度 输出电流:Iout=Vref/Rs

类型2: 特征:使用并联稳压器,简单且高精度 输出电流:Iout=Vref/Rs 检测电压:根据Vref不同(1.25V或2.5V) 类型3: 特征:使用晶体管,简单,低精度 输出电流:Iout=Vbe/Rs 检测电压:约0.6V

类型4: 特征:减少类型3的Vbe的温度变化,低、中等精度,低电压检测输出电流:Iout=Vref/Rs 检测电压:约0.1V~0.6V

类型5: 特征:使用JEFT,超低噪声 输出电流:由JEFT决定 检测电压:与JEFT有关 其中类型1为基本电路,工作时,输入电压Vref与输出电流成比例的检测电压 Vs(Vs=Rs×Iout)相等,如图5所示, 图5 注:Is=IB+Iout=Iout(1+1/h FE)其中1/h FE为误差 若输出级使用晶体管则电流检测时会产生基极电流分量这一误差,当这种情况不允许时,可采用图6所示那样采用FET管

图6 Is=Iout-I G 类型2,这是使用运放与Vref(2.5V)一体化的并联稳压器电路,由于这种电路的Vref高达2.5V,所以电源利用范围较窄 类型3,这是用晶体管代替运放的电路,由于使用晶体管的Vbe(约0.6V)替代Vref的电路,因此,Vbe的温度变化毫无改变地呈现在输出中,从而的不到期望的精度 类型4,这是利用对管补偿Vbe随温度变化的电路,由于检测电压也低于0.1V左右,应此,电源利用范围很宽 类型5,这是利用J-FET的电路,改变R gs可使输出电流达到漏极饱和电流I DSS,由于噪声也很小,因此,在噪声成为问题时使用这种电路也有一定价值,在该电路中不接R GS,则电流值变成I DSS,这样,J-FET接成二极管形式就变成了“恒流二极管” 以上电路都是电流吸收型电路,但除了类型2以外,若改变Vref极性与使用的半导体元件,则可以变成电流吐出型电路。

数控恒流源

摘要:本方案采用AT89S52单片机作为系统控制核心,实现数控恒流源方案。设计采用大功率双极型三极管2SC3997以及仪表放大器等构成闭环恒流源控制电路,配以8位A/D,D/A 芯片完成单片机对输出电流的实时检测与实时控制,实现了0mA~1500mA 范围内步进20mA 恒定电流输出的功能,保证了纹波电流小于1mA,达到了较高的稳定度。人机接口采用4*4键盘以及LCD1602液晶显示器,控制界面直观简洁,具有良好的人机交互性。 一 作品完成功能 1.输出电流范围:0mA ~1500mA ; 2.可设置并显示输出电流给定值,输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值1%+10 mA ; 3.具有“+”、“-”步进调整功能,步进≤20mA ; 4.纹波电流≤2mA ; 5.自制电源 二 系统方案论证 1.系统总设计模块 2.方案论证 本系统设计关键在于恒流源模块方案,关于恒流源模块方案 电压控制的电流源模块,可采用的方案有以下三种: ① 功率集成运放,如OPA501、OPA541、PA05等; ② 运放+晶体三极管放大; ③ 可调集成稳压模块,如LM317。 方案一:直接使用功率集成运放。特点:使用容易、性能稳定可靠。常用 的功率集成运放一般能够输出±40V ,10~15A 的功率,性能指标也较高,完全能够满足本题要求。功率集成运放还可以双极性输出,但本题只需单极性输出,却需要为功率集 DA 转换模块

成运放配置正负双电源。 方案二:利用三端可调直流稳压集成芯片,通过调整其输出电压来实现负载的恒流特性。特点:直接利用稳压片提供所需功率,只需要添加相应控制电路即可实现本题的大部分要求,但是,其电流调整率指标只能达到0.5%~0.15%,不满足题目要求, 方案三:采用“运放+功率三极管”的结构构成恒流源。特点:性能满足本题要求,同时可以通过选用功率三极管的不同容量来满足不同的应用要求。 鉴于上述原因,我们选用方案三。 另外,本方案中涉及AD,DA芯片。AD,DA芯片的选择直接关系到系统的精度以及方案的成本。综合考虑精度与成本,我们选择了常用的8位DA芯片DAC0832与8位AD芯片ADC0832. 三硬件结构设计及实现 1.压控恒流源电路及电路分析 电压控制的电流源电路如图所示。压控电流源模块主要由给定与比较放大单元、功率放大单元和电流反馈单元组成。给定与比较放大单元由U1(OP07)及其外围阻容器件组成,起着计算给定电流与实际输出电流偏差并进行放大的作用。与R2并联的电容器C9起加速反馈的作用,与运放反馈电阻并联的电容器C10起滤波作用,二极管D1起电压钳位作用,用以保护运算放大器;功率放大单元由Q1、Q2和Q3及其配套阻容器件组成,为满足最大输出容量(10V,2000mA)的要求,选取最严重工况(负载端短路且输出2000mA)计算Q3的功率损耗:(10+5)V×2A=30W式中,5V是考虑电流源输出10V 电压,输出2A电流时,为Q3留出的ce极间电压。为可靠起见,留有足够的功率裕量和安全系数,选择Q3的型号为2SC3997.其主要技术参数如下:800V,20A,允许管耗250W。 C14起纹波抑制作用,二极管D3用以保护功率三极管Q3,防止其承受反压而损坏;电流反馈单元由仪用放大器AD620和低噪声运放OP07构成,前者对串联在负载回路的康铜丝两端电压进行取样,康铜丝是一种温度特性佳的阻性元件,其两端电压正比于流过的电流,因此该电压的反馈就是负载电流的反馈。仪用放大器具有极强的抗共模干扰的能力,特别适合对小信号进行放大。OP07作为二级放大且其输入端设置一个反馈系数调节用的精密电位器,起着输出电流校正之功用。

恒流源设计实例

实例设计 在恒流源中,变压器的直流输入直流电压的范围为Vin(min)=250V ,Vin(max)=380V ;输出功率Po =60W ;输出电压V o=58V ,效率 =0.85;在NCP1377B 中,其工作频率是可变的。 1. 首先我们来选择MOSFET 管的额定电压。因为其额定电压是决定变压器 匝比的主要因素。在直流输入电压最大时开关管的最大电压应力为 DSS V =INDCMAX V + OR V + SPIKE V OR V 为MOSFET 关断时,二次侧线圈反射至一次侧的电压;SPIKE V 为一次侧 漏感引起的尖峰,设计初期一般以30%的MOS DSS V 来选择,具体调试则依 Snubber 缓冲线路设计时需考虑电压的85%de-rating ,所以此选用MOSFET 为2SK2608,2A/900V 。 而OR V =N*(O V +F V )待入上式得 N= (DSS V *0.70- INDCMAX V - SPIKE V )/ (O V +F V )=2.8 依选取MOS 的Datasheet ,查出相关各参数的规格:Ciss ,Coss ,Crss 等。因此为准谐振线路,MOS VDS 两端电容近似为谐振电容Cp (如两端无额外并联电容,则可近似取Coss ),此电容的大小决定dead time 的长短,查表得Cp =110pF 。 2. 确定最低工作频率min s f 对于准谐振模式,工作频率是变化的,所以需以最低工作频率来确定其它相关参数。最低工作频率的确定需从两方面考虑:一是为了采用较小尺寸的变压器,必须提高SW F ,需注意IC 的最高限频;二是为了降低开关损耗以及EMI 噪声,SW F 应取得小些,需注意不能掉至音频以下。折衷考虑,通常全输入电压段min s f 取样范围为:25kHz~50kHz 。因此有加PFC 设计,仅需考虑输入电容的压降及PFC 输出的误差即可,可适当取高工作频率,但从开关损耗及EMI 方面考虑,建议<80kHz 。这里选择min s f =50kHz 。

最新压控恒流源电路设计资料

3、电流源模块的选择方案 方案一:由晶体管构成镜像恒流源 一缺点在于,集电极最大输出电流约为几百毫安,而题目要求输出电流为200~2000mA,因此由晶体管构成的恒流源不适合采用。 方案二:由运算放大器构成恒流电路 运算放大器构成的恒流电路摆脱了晶体管恒流电路受限于工艺参数的缺点。但是只由运放构成的恒流电路,输出电流同样只能达到几十毫安,远远不能满足设计要求,因此必须加上扩流电路。采用运算放大器加上扩流管构成恒流电路,既能利用运算放大器准确的特性,输出又能达到要求。该电路的缺点之一在于电流的测量精度受到两个晶体管的匹配程度影响,其中涉及到比较复杂的工艺参数。 方案三:由运算放大器加上扩流管构成恒流电路 采用高精度运算放大器OP07,更能增加其准确的性能;采用达林顿管TP127 进行扩流,具有很大的扩流能力,两者结合,可以实现比较精确的恒流电路。 鉴于上面分析,本设计采用方案三。 (3)恒流源电路的设计 恒流源电路如图8.15 所示。其中,运算放大器U3 是一个反相加法器,一路输入为控制信号V1,另一路输入为运放U1 的输出反馈,R8 是U3 的反馈电阻。用达林顿管TIP122 和TIP127 组成推挽式电路,两管轮流导通。U2 是电压跟随器,输入阻抗高,基本没有分流,因此流经R2 的电流全部流入负载RL。U1 是反相放大器,取R14=R11 时,放大 倍数为-1,即构成反相器。 针对运算放大器输出电流小的不足,该电路加了扩流电路。采 图8.15 恒流源部分电路 若U3 的输入电压为Vin,根据叠加原理,有

由U2 的电压跟随特性和U1 的反相特性,有 代入得到 即流经R7 的电流完全由输入控制电压Vin 决定 由于U2 的输入端不取电流,流经负载RL 的电流完全由输入控制电压Vin 决定,实现了压控直流电流源的功能。由于R7 中流过的电流就是恒流源的输出电流,按照题目要求,输出的直流电流需要达到2A,这里采用康锰铜电阻丝作为电阻R7。 2压控恒流源电路设计 压控恒流源是系统的重要组成部分,它的功能是用电压来控制电流的变化,由于系统对输出电流大小和精度的要求比较高,所以选好压控恒流源电路显得特别重要。采用如下电路:电路原理图如图8.5 所示。该恒流源电路由运算放大器、大功率场效应管Q1、采样电阻R2、负载电阻RL 等组成。

交流恒流源的原理和用途

交流恒流源原理与用途 一:原理 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。 首先举例说明:一个恒定电流值调至 1A 的,最高输出电压可达 100V 的一个恒流电源,当你打开这个恒流源的电源开关时,你会看到电源的电压表和电流表显示什么数值呢?可以肯定的说:输出电压为 100V ,输出电流为 0A 。有人曾经这样问,你不是100V 1A 的恒流源吗?怎么输出不是 100V 1A 呢?这里仍然要用 欧姆定律来解释,理论上可以这样来计算,电源的输出电压 U=IR ,式中 U 为输出电压, I 为输出电流, R 为负载电阻。 交流恒流源原理与用途 以下分 5 种情况来说明: 如果电源为空载, R 可以用无穷大来表示, U=I* ∞,由于电源能输 1A 的电流,如果电源电流为 1A ,那么 U=1A* ∞ = ∞,而电源电压最多只能输出 100V ,无疑电源只能输出其最大电压 100V ,由于电源不能输出无穷大的电压,因而电流只能是很小很小的值,即电流输出为 0A ,即 I=U/R=100V/ ∞ =0A 。

如果负载电阻 R=200 欧,那么又因电源只能输出 100V ,因此电流只能为 0.5A ,即 I=U/R=100V/200R=0.5A 如果负载电阻 R=100 欧,由于电源能输出 100V ,就使得电流能达到 1A ,即 I=U/R=100V/100R=1A 此时输出电流正好达到电源的恒流值。 如果负载电阻继续减小,改为 50 欧,如果根据公式 I=U/R=100V/50R=2A. 但这里的关键是我们的电源是个恒流值为1A 的电源,因此此时的输出电流只能被强迫限制在 1A 而不能为 2A 因而输出电压只能被迫降到 50V 而不能为 100V 。这里仍然要符合欧姆定律,即 U=IR=1A*50R=50V 如果负载电阻变为 0 欧(即短路),那么由于输出电流只能为 1A ,输出电压就只能为 0V ,即 U=I*R=1A*0R=0V 从以上 5 个例子可以看出,如果负载电阻太大,使电源输出电流不能达到恒流值,那么恒流源的输出电压就会自动升到电源的最大输出电压,只有当负载电阻小到一定的程度,使电源输出电流达到恒流值,电源才真正处于恒流工作状态,随着负载电阻值的逐步减小,输出电压也按规律下降,以保持输出电流的恒定不变。这就是恒流的概念。 交流恒流源原理与用途 总之,实际上无论是恒压电源,还是恒流电源,它们本质上都是一致的,它们的输出都是电压和电流,两个量中,电源只能控制其中的一个量,要么稳住电压,要么稳住电流,另一个量

压控恒流源电路设计

压控恒流源电路设计 Last updated on the afternoon of January 3, 2021

3、电流源模块的选择方案 方案一:由晶体管构成镜像恒流源 一缺点在于,集电极最大输出电流约为几百毫安,而题目要求输出电流为200~2000mA,因此由晶体管构成的恒流源不适合采用。 方案二:由运算放大器构成恒流电路 运算放大器构成的恒流电路摆脱了晶体管恒流电路受限于工艺参数的缺点。但是只由运放构成的恒流电路,输出电流同样只能达到几十毫安,远远不能满足设计要求,因此必须加上扩流电路。采用运算放大器加上扩流管构成恒流电路,既能利用运算放大器准确的特性,输出又能达到要求。该电路的缺点之一在于电流的测量精度受到两个晶体管的匹配程度影响,其中涉及到比较复杂的工艺参数。 方案三:由运算放大器加上扩流管构成恒流电路 采用高精度运算放大器OP07,更能增加其准确的性能;采用达林顿管TP127进行扩流,具有很大的扩流能力,两者结合,可以实现比较精确的恒流电路。 鉴于上面分析,本设计采用方案三。 (3)恒流源电路的设计 恒流源电路如图所示。其中,运算放大器U3是一个反相加法器,一路输入为控制信号 V1,另一路输入为运放U1的输出反馈,R8是U3的反馈电阻。用达林顿管TIP122和TIP127组成推挽式电路,两管轮流导通。U2是电压跟随器,输入阻抗高,基本没有分流,因此流经R2的电流全部流入负载RL。U1是反相放大器,取R14=R11时,放大 倍数为-1,即构成反相器。 针对运算放大器输出电流小的不足,该电路加了扩流电路。采 图恒流源部分电路 若U3的输入电压为Vin,根据叠加原理,有

相关文档