仪器仪表稳流电源设计

2023-05-24 19:30   124   0  

稳流源就是输出电流不随负载和电压变化的恒定电流源,其功能就是稳定负载上的电流。学习网小编现介绍一例自制用于的稳流电源




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。


c8a7a524-ac52-11ed-bcd2-b8ca3a6cb5c4.jpg


3、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:


c8a7a525-ac52-11ed-bcd2-b8ca3a6cb5c4.png


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:


c8a7a526-ac52-11ed-bcd2-b8ca3a6cb5c4.png


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。




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