儀器儀表穩(wěn)流電源電路設計

發(fā)布時間:2023-08-06
穩(wěn)流源就是輸出電流不隨負載和電源電壓變化的恒定電流源,其功能就是穩(wěn)定負載上的電流。網(wǎng)小編現(xiàn)介紹一例自制用于儀器儀表的穩(wěn)流電源。
1、穩(wěn)流源技術(shù)要求
本穩(wěn)流源的技術(shù)參數(shù)如下:負載電阻rl=13±3ω,要求有一定的通用性,故負載電阻要求為0-30ω。供電220vac變動±10%時,負載電流恒定為300madc,穩(wěn)流系數(shù)si≤1%。
2、穩(wěn)流電路的確定
采用串聯(lián)穩(wěn)流電路,如圖所示。穩(wěn)流電路由運算放大器與反饋電路構(gòu)成,由于電流串聯(lián)負反饋具有恒流特性,也是本電路設計的基礎。穩(wěn)流就是穩(wěn)定某一個與負載電流成比例的電壓,如果這個電壓穩(wěn)定了,與其成比例的電流也就穩(wěn)定了。圖中的rs是電流取樣電阻,其與負載串聯(lián),如果rs的阻值固定不變,則rs上電壓降的大小便反映出了負載電流的大小,所以穩(wěn)定電流,就是穩(wěn)定rs上的電壓,如果電壓穩(wěn)定了,負載電流也就穩(wěn)定了。
3、元器件的選擇
①取樣電阻rs的確定
由于取樣電壓us的大小反映了負載電流的大小,rs的阻值大電壓降也大,讀數(shù)誤差會小,但以、越高,對電源的要求也高,且rs上的耗散功率大、溫升高,不利于工作穩(wěn)定,因此us的取值一般為1-3v。us確定后,則可根據(jù)負載電流(il=0.3a)求出取樣電阻rs的阻值。本例中us取1.2v。取樣電阻rs用錳銅線繞制。則:
②基準電壓vb的確定
取樣電壓us和取樣電阻rs確定后,就可確定基準電壓vb了。即vb≈ilrs
基準電壓通過穩(wěn)壓電源或穩(wěn)壓管獲得。本例用2dw7c穩(wěn)壓管,經(jīng)電阻分壓、w微調(diào)來獲得穩(wěn)定的基準電壓vb。
③輸入電壓ui的確定
當輸入電壓最低,而輸出電壓最高時,調(diào)整管兩端電壓uce最低,如用晶體管作放大器,則工作電壓uce必須高于該管的飽和電壓uces。,放大器才能正常工作。從手冊知晶體管的uces值均小于3v。這時可用下式來計算:
本例用原來的變壓器次級雙15v繞組,可滿足設計要求。
④調(diào)整管的確定
穩(wěn)流電源調(diào)整管的選擇很重要,大功率晶體管產(chǎn)品的選擇余地很大,故本例未作詳細的計算,已知電源電壓uimax≈20v、供電電流icm=300ma,則最大集電極耗散功率pcm=6w,則選擇的晶體管的參數(shù)中要滿足以下要求即可:
bvceo>uimax;icm>2-3icmax;pcm>2-3pcmax
其中bvceo為晶體管基極開路時,集電極至發(fā)射極的反向擊穿電壓;icmax為晶體管最大集電極電流;pcmax為晶體管最大集電極耗散功率。
⑤關(guān)于放大器的電壓增益avf
計算電壓增益avf的依據(jù)是要求的穩(wěn)流系數(shù)和輸出電阻。采用運放可使計算簡化。由于運放電路的理論依據(jù)是負反饋,從而可知加了反饋后放大器的閉環(huán)增益:avf≈1/f
這大大簡化了計算過程。確定了電路后,很容易算出它的閉環(huán)增益,如果反饋電阻已確定,同時運放的差模電壓增益avd足夠大,則對不同開環(huán)增益的運放,其閉環(huán)增益avf都等于1/f;當滿足avf≥1的條件時,放大器的閉環(huán)增益只與反饋電路有關(guān),而與運放本身無關(guān)。這些特點就為選用運放提供了極大的方便。
⑥穩(wěn)流電源的輔助電路設計
f0007b運放需要±15vdc供電、由于電源變壓器是利用原來的,因此把20vac經(jīng)倍壓整流穩(wěn)壓后供運放使用。同時該電壓經(jīng)降
壓后作為2dw7c的工作電壓,經(jīng)電阻分壓后得到基準電壓,調(diào)節(jié)w就可改變
基準電壓vb,也就改變了穩(wěn)流電流值。
4、穩(wěn)流電源制作及調(diào)試
整個電路裝在一塊印刷板上,利用原來的供電器外殼安裝。調(diào)試時在其輸出端接入500madc電流表及負載。調(diào)節(jié)w使輸出電流合乎要求。使用時待預熱穩(wěn)定后,調(diào)節(jié)w使工作電流符合儀器的規(guī)定值即可使用。
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