設(shè)計(jì)寬帶壓控式交流電流源
出處:電源技術(shù)應(yīng)用 發(fā)布于:2011-09-03 12:42:58
摘要:由集成功放和運(yùn)放組成基本電流源,并用基本電流源的并聯(lián)來(lái)獲得大電流的輸出。
頻率為0至1kHz的寬帶壓控交流電流源的重要設(shè)備有開(kāi)關(guān)、熔絲及繼電器觸點(diǎn)試驗(yàn)和檢測(cè)。不僅要求輸出電流非常大而電壓較低,并且要求有良好負(fù)載調(diào)整率?,F(xiàn)有的半導(dǎo)體恒流器件很難提供數(shù)十安培的輸出電流,而且只適合于直流運(yùn)用,為了滿足上述要求,我們研制一種寬帶壓控式大電流交流穩(wěn)流電源。
1 電路的設(shè)計(jì)和基本電流源電路
為了滿足大電流輸出的需要,并顧及器件極限功耗的局限,電流源采取"基本電流源"并聯(lián)工作的方案。"基本電流源"本身就是一個(gè)寬帶壓控電流源,只是輸出電流較小。其電流值的選擇,要考慮到所用功率器件的電流極限和功耗極限。負(fù)載端的電壓值,決定了負(fù)載的電阻值,它又決定了電流源工作電源的電壓值以及所用功率器件的極限電壓參數(shù)。在輸出電流確定之后,輸入電壓值的選取又決定了基本電流源的互導(dǎo)增益;此外還應(yīng)考慮到輸入電壓是經(jīng)過(guò)D/A變換的數(shù)字信號(hào),以便與計(jì)算機(jī)接口連接。

圖1是基本電流源的原理圖,圖中
是能輸出較大電流的同相放大器,
是電壓跟隨器,
是電流采樣電阻,RL是負(fù)載電阻。
的輸出電壓(即負(fù)載電壓
),它經(jīng)過(guò)
兩個(gè)阻值相同的電阻作二分之一分壓后,接入
;輸入電壓Ui即為壓控電壓,它同樣經(jīng)
分壓后與
輸出電壓疊加。選擇
的電壓放大倍數(shù)為2.其輸出電壓
則采樣電阻
的壓降為
輸出電流
由此達(dá)到了Io的壓控,且Io與UL無(wú)關(guān),滿足了電流源的基本特性。電路中無(wú)電容耦合元件,因此可滿足0至1kHz以上的寬頻帶要求。

圖2是基本電流源的實(shí)際電路。其中
用于失調(diào)和增益微調(diào)。
調(diào)節(jié)失調(diào)輸入電壓引起的零位偏移,
調(diào)節(jié)元器件參數(shù)誤差引起的跨導(dǎo)偏差。
為頻率補(bǔ)償電容,用于消除高頻自激振蕩。
采用功放集成電路,其優(yōu)點(diǎn)是互補(bǔ)輸出級(jí)對(duì)稱性好,不必選配。但集成功放多用于音頻信號(hào)的放大,廠家提供的典型應(yīng)用電路中均含有隔直耦合電容。而在寬帶壓控電流源中
、
均為直流耦合方式,這樣
的偏置電阻就不能用廠家的推薦阻值,需通過(guò)調(diào)試選擇。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
基本電流源分別在f=20Hz、50Hz、500Hz及1kHz情況下,對(duì)不同負(fù)載電阻進(jìn)行測(cè)量,被測(cè)電路電阻為1Ω、負(fù)載電阻RL=8Ω,其端電壓為10V.
實(shí)際測(cè)量結(jié)果如下:

由以上數(shù)據(jù)可見(jiàn):
?。?)基本電流在線性度、電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整度、失真度這四項(xiàng)指標(biāo)都比較滿意。
?。?)由基本電流源并聯(lián)獲得更大的輸出電流的方案,不會(huì)造成四項(xiàng)指標(biāo)的明顯劣化。
(3)集成功放作為運(yùn)算放大器使用,其輸入失調(diào)電壓和噪聲較大,如果能以功率運(yùn)放取代,四項(xiàng)指標(biāo)可能提高。
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