大功率交流恒流源电路设计-001
大功率交流恒流源电路
恒流源电路如图1所示：
图1交流恒流源电路
在图1中，应保证R3=R5=R6=R7，这样输出的电流比较稳定，同时R2应该尽可能的小，这样R2上面能耗就比较少。
图1中，R4是负载，当R2和输入电压V1保持不变的情况下，流过R4上的电流基本上保持不变，即可以认为是恒流。
下面的图2，图3，图4都是仿真结果图。通过仿真可以看出，当其他条件都不变的情况下，仅仅改变负载的阻值，即R4的值，输出电流基本上不变。
由于LM1875具有交流和直流对地短路的保护功能和超载过热保护电路，可以输出最大功率为30W，因此，此电路可以输出的电流比较大。理论上，如果R2为30欧，最大的电流可以输出将近1A。
图2
图3
图4
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
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.360docs.net/doc/421051884.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
最简单地恒流源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
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
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
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。
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》
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。
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
高精度恒流源设计
华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 高精度恒流源设计 学生姓名：学号： 学部（系）： 专业年级： 指导教师：职称或学位：高级工程师 2010年5月21日
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 前言 (2) 1．概述 (2) 1.1 直流稳压电源的发展方向 (2) 1.2 国内发展现状 (3) 1.3 系统研究方向 (4) 2．设计原理 (5) 2.1设计原理 (5) 2.2系统框图 (7) 3．主要器件及EDA设计软件的介绍 (8) 3.1 AT89C51简介 (8) 3.2 开关管IGBT的工作原理 (11) 3.3 数码管显示原理 (11) 3.4 EDA设计软件 (13) 4．硬件电路与数据测试 (20) 4.1 整流滤波、初步稳压 (20) 4.2 AT89C51主控部分 (21) 4.3 DC/DC变换部分 (21) 4.4 稳压部分 (22) 4.5显示电路 (23) 4.6数据测试与分析 (24) 5．软件设计 (25) 5.1 软件流程图 (25) 参考文献 (26) 致谢 (27) 附录一 (28) 附录二 (29)
高精度恒流源设计 摘要 目前电源技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科，它对现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠性的电源起着关键作用。 本文介绍了一种基于单片机的智能稳压电源的设计方案，其核心技术是通过单片机控制开关管的占空比来实现对输出电压的步进调节。该系统整合了AC/DC整流和DC/DC直流变换技术，系统主体由两大部分组成：为器件提供工作电源的AC/DC整流部分；实现输出电压可调的DC/DC直流变换部分。系统由整流滤波模块、单片机控制模块、数码管显示模块、闭环调节稳压模块组成，系统的另一亮点在于可以实时显示，这弥补了传统稳压电源的不足。 关键词：51单片机；稳压电源；连续步进可调；开关管的占空比； High Precision Constant Current Source Abstract Present power technology has gradually developed into more than one discipline mutual penetration of integrated technical disciplines, its modern communications, electronics, computer, industrial automation, electrical work, some high-tech defense and provide high quality, high efficiency, high reliability of power plays a key role. This paper introduces a microcomputer-based Intelligent Power Supply design, the core technology is controlled by single chip switch duty cycle to achieve the output voltage of the step adjustment. The system incorporates AC / DC rectifier and DC / DC DC Converter technology, the system main body consists of two parts: the device supplies power to the AC / DC rectifier; to achieve output voltage of DC / DC DC transformation part. System by the rectifier module, microprocessor control module, digital control module, closed loop regulation voltage regulator modules, Another bright spot is that the system can display real-time, which make up the deficiencies of the traditional regulated power supply. Key Words：MCU; Regulated Power Supply; Continuously adjustable
一种高电压小功率交流恒流源的设计
一种高电压小功率交流恒流源的设计 高 华 田蔚风 (上海交通大学电气工程与电子信息学院,上海200030) 摘 要 本文根据实际工作的需求,通过对电路原理的分析和元器件的选择,介绍了一种高电压小功率的交流恒流源的设计。 关键词 高电压;小功率;交流恒流源 在普通的电子线路中,很多电路需要低电压小功率恒流源;在电力系统中,很多线路需要用到高电压大功率的恒压源或者恒流源。但是在某些系统中,对系统电源有着特殊的要求,如在静电陀螺系统中,为了达到系统要求(最高输出电压为150V ,输出电流为mA 级,电流稳定度达到1%),设计了一种高电压小功率的交流恒流源[1 ]。 1 电路设计原理 电路采用稳压加稳流结构,主要由一个稳幅、稳 频的文氏正弦波发生器[2]、采样电路、反馈控制电路、升压器件、稳流电路和功率放大部件等组成,结构原理图如图1所示。 图1 恒流原理框图 取样电路是一只和负载直接串联的精密电阻,即图中的R L 。当由外界因素引起供电电流发生变化,电阻上的电压降也随之发生改变。这一变化的电压送到反馈控制电路与标准信号作比较,比较结果将影响到最终输出的电流值。比如当采样电阻上的电流增大时,电阻上的电压降增大,导致与标准信 号的比较结果减小,通过放大环节以后电压降低,促使电流下降。反之当电流减小时,会使比较结果增大,促使电流回升,从而达到稳定电流的目的。 由于采样电阻两端有很高的共模电压,所以不能采用普通方法取得此电压值。可以通过隔离放大器[3]取得采样电阻两端的电压。 反馈控制电路的核心是一只低功耗运放。运放的“-”输入端接取样电阻R L ,“+”输入端接参考电压。两输入端上的电压差即误差电压被运放放大后作为控制电压,送往功率调整组件,调整输出电压。 功率放大器件必需考虑耐压和最大耗散功率的问题。本稳流电源属高压小功率型,虽然电压较高,但是电流很小,功率较低,所以功率器件可以采用普通散热片降温。 调整功率后,通过升压器件将电压升高,由于运放和功率放大器件的输出电压仅10V 左右,但是电流较大,可以通过变压器提升电压。对于变压器,应尽量采用线性度较高的器件,同时,变压器的放大倍数应该比较高,这样可以提高整个控制通路的前向增益,加深系统反馈深度,提高整个电路的精度。 2 电路元器件的选择 对于功率器件可以采用功率管,甲乙类功率放 大模式来提升功率,要求线性度高,并且有足够的电流输出,电路中所用的电阻应该采用稳定良好的精密金属模电阻,电路中采用的放大器采用磁导率高的磁性材料自己绕制。集成运放应选用高增益、低漂移和低噪声并且频率特性好的运算放大器(如OP07,F5027等)。并且应选用正品,并经过老化处 理。隔离放大器应该选用隔离电压高,频率特性好 的器件,典型的有AD 公司的AD215[4] 。 测量与设备 ?42 ?计量技术20061No 9
直流可调恒流源设计说明
2013年3月 直流可调恒流源设计 学生：徐乐 指导教师：王留留 电气信息工程学院自动化专业 1课程设计的任务与要求 1.1课程设计的任务 设计一个直流可调恒流源电路。通过调节线性电位器，产生可控恒定电流,当固定时产生恒定电流。 1.2课程设计的要求 设计一个简易可调恒流源产生电路,满足日常生活对恒定电流的需要 (1)输入（AC）：U=220V，f=50HZ。 (2)输出电流稳定，在一定围可调。 (3)设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 (4)自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量。 (5)在Multisim软件上画出电路图，并仿真和调试，并测试其主要性能参数。 1.3课程设计的研究基础 电子技术基础（模电部分） 变压器、整流电路、滤波电路、稳压芯片、镜像电流源的工作原理 2 直流可调恒流源系统方案制定 2.1 方案提出 方案一 (1)电网提供交流220V(有效值)频率为50Hz的电压，要获得低压直流输出，首先必须采用 电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。 (2)降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大。 (3)脉动大的直流电压经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留
其直流成份。 (4)滤波后的直流电压，再通过稳压经可调恒流源电路，便可得到可调的恒定直流电流输出， 供给负载R L 。 方案二 (1)将交流电220v 电压转化为可调恒压源输出。包括降压器、整流电路、滤波稳压芯片、 取样电路。 (2)电压电流转换电路。 (3)两电路整合，将220v 电压转化为可调恒流源。 2.2 方案论证 第一种方案是直接设计直流可调恒流源电路，只有一个电路。第二种方案是通过电压电流转换电路，将两个电路整合，要设计的电路比较多。第一种方案比较简单，通过比较选择第一种方案。 3 直流可调恒流源系统方案设计 3.1各单元模块功能介绍及电路设计 直流恒流电源是一种将220V 交流电转换成恒流输出的直流电的装置，它需要变压、整流、滤波、恒流四个环节才能完成。一般由电源变压器、整流滤波稳压电路及恒流电路所组成，基本框图如下： 图1 系统框图 (1) 电源变压器：它的作用是将220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压。变压 器的变比由变压器的副边确定，变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n ，式中n 是变压器的效率。 （2）整流电路：利用单向导电元件，将50HZ 的正弦交流电变换成脉动的直流电路。 T 负 载
一种电压控制电流源的设计与应用
一种电压控制电流源的设计与应用 韩静霖1，李国峰2，张勇2，刘轶轶2，邹云2 1.天津赛能高科技有限公司，天津300192； 2.南开大学信息技术学院，天津300071 2009-03-23 摘要：基于运算放大器原理，介绍了一种电压控制电流源的设计，分析了控制电压的输入范围和电流的输出范围，用三极管进行扩流，以满足不同的应用要求。该电路结构简单、性能稳定、可控性好、线性度高、成本低廉。最后给出了电池充电 电路的应用实例。 关键词：压控电流源；运算放大器；电池；充电 电流源的用途很多，压控电流源因设计简单，调试方便而得到广泛应用。 压控电流源有多种实现方法。文献[1]和文献[2]采用运算放大器做输出，得到的输出电流小；文献[3]是一种比较复杂的应用；文献[4]用于蓄电池恒流充电；文献[5]采用脉宽调制控制器实现了开关恒流源。 本文采用运算放大器作为恒流元件，克服了文献[1]和文献[2]的不足，由单片机通过DA进行控制，通过A/D采样进行比较， 以得到精度高、电路稳定的闭环恒流控制。 1 电压控制电流源的原理设计与分析 1.1 电路原理 电路如图1所示，根据理想运算放大器“虚短”和“虚断”的原理，可以得到： 当R>>R0、R L时，有如下近似等式： 即输出电流I L与输入电压v i成线性关系。 1.2 改进后的电路
图1所示电路要求R>>R0、R L时，(4)式才满足。将电路进行如图2所示的改进。由于理想运算放大器的输入阻抗为无限大， 所以，流过电阻R0和R L的电流相等，可以得到： 1.3 进一步扩充电流后的电路 由于运算放大器的电流输出能力很小，一般为20mA～40mA，因此当实际应用电流比较大时，要对电路进行扩流，如图3所 示。
激光器驱动电流源电路设计方案
激光器驱动电流源电路设计方案 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。 基于以上分析，选择方案二,利用STC89C52单片机将电流步进值或设定值通过换算由D/A转换，驱动恒流源电路实现电流输出。输出电流经处理电路作A/D转换反馈到单片机系统，通过补偿算法调整电流的输出,以此提高输出的精度和稳定性。在器件的选取中，D/A转换器选用12位优质D/A转换芯片 TLV5618，直接输出电压值，且其输出电压能达到参考电压的两倍，A/D转换器选用高精度12数转换芯片ADS7816。. 恒流源模块设计方案 方案一：由三端可调式集成稳压器构成的恒流源。其典型恒流源电路图如图1.2.1所示。一旦稳压器选定，则U0 是定值。若R固定不变，则I0不变，因此可获得恒流输出。若改变R值，可使输出 I0改变。因此将R设为数控电位器，则输出电流可以以某个步长进行改变。此电路结构简单，调试方便，价格便宜，但是精密的大功率数控电位器难购买。 图1.2.1 三端集成稳压器构成的恒流源框图 方案二：由数控稳压器构成的恒流源方案一是在U0不变的情况下，通过改变R的数值获得输出电流的变化。如果固定R不变，若能改变U0的数值，同样也可以构成恒流源，也就是说将上图中的三端可调式集成稳压源改为数控电压源，其工作原理和上图类似。此方案原理清楚，若赛前培训过数控电压源的设计的话，知识、器件有储备，方案容易实现。但是，由1.2.2图可知，数控稳压源的地是浮地，与系统不共地线，对于系统而言，地线不便处理。
交流恒流源设计
第二次作业：交流恒流源设计 要完成交流恒流源的设计，一般需要两个步骤。首先要产生一个正弦波信号的电压，然后再把所产生的电压转化为我们需要的恒定大小的电流。也就是说需要两个电路模块：正弦波振荡电路模块和电压电流转换电路模块。根据课本的知识和查阅的资料，用于产生正弦波的电路有很多种，一般有RC正弦波振荡电路、LC正弦波振荡电路和石英晶体振荡电路。而RC正弦波振荡电路又分为RC移相振荡电路和RC选频振荡电路；LC正弦波振荡电路也可分为变压器耦合反馈式振荡电路、电容反馈式振荡电路、电感反馈式振荡电路和LC差分振荡电路。所以在考虑产生符合要求的正弦波信号时我们有很多种选择，本次作业我们组选择了RC正弦波选频振荡电路，V/I转换部分我们选用了经典的电压-电流电路。 RC正弦波选频振荡电路（文氏桥振荡电路） RC选频振荡器是利用具有选频特新的RC网络筛选出满足起振条件的信号而实现振荡。当信号频率从零逐渐变化到无穷大时，输出电压的相位将从+900逐渐变化到-900。因此，对于RC串并联选频网络，必定存在一个频率f0，当f=f0时，输入电压=输出电压，且同相。通过计算可求出RC串并联选频网络的频率特性，如下图所示，其谐振频率为 。 因为正弦波振荡器的起振条件是，从幅频特性曲线可得，当f=f0时，F=1/3，所以当A>3时，即RC串并联选频网络匹配一个电压放大倍数略大于3的正反馈放大器时，就可构成正弦波振荡器。经过计算得：R f >2R1 。所以起振的具体条件是R f的取值应略大于2R1。 为了稳定输出电压的幅值，应在电路中加入非线性环节。可在R f回路串联两个并联的二极管，如上图所示，利用电流增大时二极管动态电阻减小、电流减小时二极管动态电阻增
威尔逊恒流源设计
- 《集成电路CAD》课程设计报告 班级：xxxxxxxxxx 学号：xxxxxxxxxx 姓名：xxxxxxx 指导教师：xxxx
一、设计要求 威尔逊恒流源电路版图设计 二、设计目的 集成运放电路中的晶体管和场效应管，除了作为放大管外，还构成电流镜电路，为各级提供合适的静态电流；或作为有源负载取代高阻值的电阻，从而提高放大电路的放大能力。本设计通过对基本电流镜的改进，设计改进型电流源—威尔逊电流源。 三、设计的具体实现 a)镜像电流源 图1为基于三极管的镜像电流源电 路，它由两只特性完全相同的管子T0 和T1构成由于T0的管压降Uceo与其 b-e之间电压Ubeo相等，从而保证T0 工作在放大状态，而不可能进入饱和 状态，故其集电极电流。 T0和T1的b-e间电压相等，故它们的 基电流==，而由于电流放大系数，故集电极电流 。可见，由于电路的这种特殊接法，使和呈镜像关系，故称此电路为镜像电流源。为输出电流。 电阻R中的电流为基准电流，其表达式为：
所以集电极电流 当时，输出电流 图1 集成运放中纵向晶体管的β均在百倍以上，因而上式成立。当Vcc和R的数值一定时，也就随之确定。 镜像电流具有一定的温度补偿作用，简述如下： 温度上升时增大，增大，使增大，增大减小，减小减小。 当温度降低时，电流、电压的变化与上述过程相反，因此提高了输出电流的稳定性。 镜像电流源电路简单，应用广泛。但是，在电源电压一定的情况下，若要求较大，根据式 ，势必增大，R的功耗
也就增大这是集成电路中应当避免的；若要求很小，则的数值必然很大，这在集成电路中是很难做到的。因此，就派生了其他类型的电流源，威尔逊电流源就是通过改进设计的一种。 b)威尔逊电流源 图2为基于PNP管的威尔逊电流源电路， 为输出电流。T1管c-e串联在T2管的发 射极，其作用与典型工作点稳定电路中的 Re相同。因为c-e间等效电阻非常大，所 以可使Ic2高度稳定。图中T0、T1和T2管 的特性完全相同，因而 ，。 根据各管的电流可知，A点的电流方程为 所以 在B点图2