1  恒流源的組成和工作原理

　　恒流源電路如圖1 所示。圖中A 是高運(yùn)放，Q1、Q2 是功率MOSFET ,負(fù)載為感性。由NE555P 構(gòu)成脈位調(diào)制器，工作于無穩(wěn)態(tài)方式，其振蕩頻率受⑤腳輸入的信號調(diào)制?？刂贫刷菽_加入調(diào)制信號VΩ （該端允許外加0~ EC 的電壓） ,使定時(shí)器的閾值電平Vth1和觸發(fā)電平Vth2均隨VΩ 而變，即：

　　因而定時(shí)器電容C2 的充電時(shí)間和放電時(shí)間均受調(diào)制信號VΩ 的控制； ③腳輸出正脈沖的位置及脈沖寬度將隨調(diào)制信號VΩ 的變化而變化，實(shí)現(xiàn)脈沖的位置及寬度的雙重調(diào)制。

圖1 　恒流源電路

　　控制電壓Vi 經(jīng)R1、R2 分壓后加到運(yùn)放A 的輸入端， 運(yùn)放的輸出信號作為NE555P 的調(diào)制信號。

　　NE555P ③腳輸出的PWM信號控制Q1 ,驅(qū)動Q1、Q2 交替工作在開關(guān)狀態(tài)；Q1 的工作頻率和占空比等于NE555P ③腳輸出電壓信號的頻率和占空比。Q2 導(dǎo)通時(shí)，D 處于截止?fàn)顟B(tài)，直流電壓EC 加在D 的兩端，經(jīng)LC濾波后對負(fù)載供電；Q2 截止時(shí)，輸入電壓為0 ,D 在回路電感的作用下導(dǎo)通，構(gòu)成續(xù)流回路，D 還可以削弱輸出信號電壓從高電平跳變到低電平時(shí)在感性負(fù)載兩端產(chǎn)生的反電動勢。RS 為取樣電阻。所以，控制電壓經(jīng)運(yùn)放后，控制脈位調(diào)制器輸出脈沖信號的占空比，改變Q1、Q2 的開關(guān)時(shí)間，從而控制輸出電流的大小。

　　由圖1 ,根據(jù)運(yùn)放的特性知：

　　取RS = 1Ω , R1 = 24k , R2 = 16k 時(shí)，得I0 =0. 4Vi .當(dāng)輸入電壓Vi 從0~5V 變化時(shí)，輸出電流I0 將在0~2A 變化。由此可見，輸出電流主要由R1 、R2 和RS 決定，與負(fù)載大小無關(guān)。

　　2  試驗(yàn)結(jié)果

　　為了測試恒流源的性能，筆者對其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。電源選用直流12V 2A 的高穩(wěn)壓電源，在元件選擇上，A 選用高運(yùn)放，電阻選用千分之一的精密電阻器，取樣電阻選用溫度穩(wěn)定性好的無感線繞電阻，實(shí)驗(yàn)采用的負(fù)載為感性，其電感量為180mH、靜態(tài)電阻為4Ω ,MOSFET的參數(shù)見表1.

表1  MOSFET的參數(shù)

　　2. 1  輸出電流與輸入電壓的關(guān)系

　　當(dāng)RS = 1Ω , R1 = 24k , R2 = 16k ,輸入電壓Vi 從0~5V 變化時(shí)，理論計(jì)算和實(shí)際測量的輸出電流I0 隨輸入電壓Vi 的變化關(guān)系如圖2 （吻合） ,輸出電流與輸入電壓成線性關(guān)系。

圖2  輸出電流與輸入電壓的關(guān)系

　　2. 2  取樣電阻與輸出電流的關(guān)系

　　當(dāng)R1 = 24k , R2 = 16k ,輸入電壓Vi 為5V 時(shí)，測得取樣電阻與輸出電流的關(guān)系如圖3.取樣電阻越小，輸出電流越大，電阻的功耗也相應(yīng)增大；反之亦然。與理論計(jì)算基本相吻合。

圖3  取樣電阻與輸出電流的關(guān)系

　　2. 3  其他性能的測量

　　測得恒流源輸出電流與PWM 信號占空比成線性關(guān)系，占空比越大，輸出電流越大（見圖4） ;紋波電流< 3mA ;負(fù)載調(diào)整率< 1 %.

圖4  占空比與輸出電流的關(guān)系

　　3  結(jié)論

　　選擇適當(dāng)元件參數(shù)，當(dāng)控制電壓從0~5V 變化時(shí)，該恒流源電路的輸出電流I0 將在0~ + 2A 范圍內(nèi)連續(xù)變化；電源的效率高，線性度好，具有結(jié)構(gòu)簡單、安全（輸出電壓< 12V） 、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。此恒流源可作為磁流變阻尼器的驅(qū)動電源，也可應(yīng)用于其他領(lǐng)域。