双极性输出大功率压控恒流源的设计
压控恒流源电路设计
压控恒流源电路设计
压控恒流源电路是一种常用的电子电路，用于实现对负载的恒定电流控制。
它可以根据负载的电流需求，自动调整输出电压，保持电流不变。
设计压控恒流源电路的关键是利用电压和电流之间的关系来实现控制。
以下是一种常见的压控恒流源电路设计：
1.基本电路结构：
该电路由一个可变电阻和一个电流传感器组成。
可变电阻用于调整电流大小，电流传感器用于检测实际电流值。
2.参考电压电路：
在该电路中，使用一个稳定的参考电压源，例如锗二极管或稳压源，来提供一个固定的参考电压。
3.比较放大器电路：
将负载电流与参考电流进行比较，并通过比较放大器将比较结果放大。
比较放大器可以是运算放大器或比较器。
4.反馈回路：
将比较放大器的输出反馈给可变电阻，以调整电流大小。
反馈回路可以使用反馈电阻网络来实现。
5.电流传感器：
为了测量负载电流，可以使用电阻、霍尔效应传感器或电流互感器等。
整个电路的工作原理是：电流传感器检测负载电流，并将其与参考电流进行比较。
比较放大器输出的误差信号通过反馈回路调整可变电阻的阻值，从而自动调整电流大小，以保持负载电流恒定。
需要注意的是，设计压控恒流源电路时，要考虑负载的额定电流范围和电压范围，选择合适的元器件，确保电路的稳定性和可靠性。
此外，还需要进行合适的保护措施，如过流保护、过压保护等，以确保电路和负载的安全运行。
一种高精度数控双极性恒流源电路的设计
一种高精度数控双极性恒流源电路的设计引言近年来，随着计算机使用的普及，在实际的测量和控制中，特别是由计算机参与的测控过程中，数控恒流源往往是电路中不可缺少的组成部分。
随着大规模集成电路的发展，测控技术在精度方面提出了更高要求。
本文设计的高精度数控双极性恒流源电路主要由D/A 芯片AD5542，基准源芯片ADR433，高精度运放OP97 和三极管来实现。
系统硬件设计该高精度数控双极性恒流源的系统框图如图1 所示，它由总线端、数字隔离电路、D/A 转换电路、V/I 转换电路组成。
计算机通过总线传送给D/A 芯片码值，D/A 将码值转换成相应的电压，然后通过V/I 转换电路将电压转换成电流，由于该D/A 输出的电压是双极性的，因此可以获得双极性的电流。
D/A 转换电路数字隔离电路就是用专门的磁隔SI8440 芯片来对计算机输出的数字信号和D/A 输出的模拟信号进行隔离。
D/A 转换电路中的D/A 芯片采用ADI 公司的AD5542，这是一款单通道、16 位、串行输入、电压输出数模转换器，采用5V 单电源供电;采用多功能三线式接口，并且与SPI、QSPI、MICROWIRE、DSP 接口标准兼容;其具有±0.5LSB 的积分非线性典型值，±0.5LSB 的微分非线性为-1.5LSB 的增益误差，±0.1 ppm/℃的增益误差的温度系数，±1 LSB 的双极性零点误差，±0.2 ppm/℃的双极性零点误差的温度系数，-VREF～VREF 的输出电压范围，在常温下无需进行任何调整就可提供16 位性能;其输出不经过缓冲，可。
一种双极性输出大功率压控恒流源设计方案
0引言在电子仪器设备中经常要用到压控电流源，并且要求在负载变化时具有很好的稳定性。
传统的恒流源制作方法可以是利用二极管、三极管、集成稳压源的特性制作的参数稳流器、串联反馈调整型稳流电源、开关稳流源等等。
参数稳流器的输出电流范围小、稳流精度不高；串联反馈调整型稳流电源的输出电流小,效率较低；开关稳流源不仅电路复杂、元器件数量多，而且输出纹波大、可靠性较差。
考虑到以上缺点，本设计采用了普通的运放，配合三极管进行电压扩展和电流扩展，既达到了提供大输出电流的目的，而且电路结构简单，成本较低，精度较高。
1电路设计图1是本设计的原理框图，由外部的控制电压信号输入到运放构成的恒流模块中。
输出的电流经电压扩展模块和电流扩展模块后提供给负载。
电流经过采样电阻进行电流采样，获得的采样信号经由电压反馈系统模块反馈到恒流模块中进行恒流。
其中由功率模块对电压扩展模块和电流扩展模块进行供电。
田1设计原理图(1)功率模块。
选择市面上常用的开关电源对电流扩展模块提供功率输出，在其输出端并接电容以消除干扰。
由于要求双极性输出，所以选用双极性输出的开关电源可节约成本并减小体积。
在实验中，我们使用标称纹波为1%勺开关电源。
使用78、79系列三端稳压器降压后提供给电压扩展模块以提高运放的输出电压。
(2)运放恒流及电压反馈模块。
图2是运放恒流模块及电压反馈模块。
由图2可见由电流输出端采集到的经分压处理后的采样反馈信号经由运放组成的跟随器及反向器后，被送到反向加法器U4的反向端与电压控制信号相加得到运放的输出电压V3.V3计算公式为：式中 m=1+R22/R23I JI (3)电压扩展及电流扩展模块。
图3所示是电压扩展模块电路图。
由运放构成差动放大器，将恒流系统生成的信号与分压处理后的输 出电压进行比较放大，形成最后的输出电压。
系统中的三极管选择对管，以达到双极性输出的目的，此系 统开环放大倍数仅由 R17与R14的比值决定， 但经R25和R24分压反馈后，相当于放大器，其放大倍数由R25与R24的比值决定。
一种高精度双极性电流输出电路设计
一种高精度双极性电流输出电路设计王晓勇1，樊迪2（1.西安航空计算技术研究所，陕西西安710065；2.西安航天精密机电研究所，陕西西安710100）摘要：电流电路由于其结构简单、抗干扰性强、安全性高和适合长距离传输等优点被广泛用于航空机载非电信号的机上传输，设计实现了一种双仪表放大器构造电流输出电路，支持-20~20mA的高精度恒流源输出，同时支持电压反馈及电流反馈两种实时监测，通过MutiSim仿真及实物测试，电流输出精度满足0.1%的设计要求，可用于机载设备的电流输出电路设计。
关键词：双极性；双反馈；高精度；电流输出中图分类号：510.99文献标识码：A文章编号：1673-1131（2019）02-0107-02Design of a dual-polar high-precision current output circuitWang xiaoyong1,Fan di2(1.ACTRI A VIC，Xi an710065，China2.Xi’an Aerospace Precisiaon Electromechanical Institute，710100) Abstract：Because of its simple structure,strong anti-jamming,high safety and suitable for long distance transmission,electric current circuits are widely used in airbornenon-electrical signals.A current output circuit is designed to support the high-preci-sion constant current output of the-20-20mA.Through simulation and physical testing,the current output accuracy meets the de-sign requirement of0.1%,can be used for the design of current output circuit.Key words：Dual-polar;Double feedback;High-precision;Current output0引言航空机载设备间需要传输各种非电物理量信号，例如温度、压力、速度和角度等，这些都需要转换成模拟量电信号才能传输到信号接收端设备。
恒流源输出电路设计
恒流源输出电路设计一、电源选择恒流源输出电路的电源应具有稳定的输出电压和足够的容量，以保证恒流源的稳定性和输出电流的准确性。
常用的电源有线性电源和开关电源，其中线性电源具有输出电压稳定、噪声小等优点，适用于对电源质量要求较高的场合；开关电源具有效率高、体积小等优点，适用于对电源效率要求较高的场合。
二、电流检测恒流源的电流检测可以采用电流互感器或取样电阻等元件实现。
电流互感器具有高精度、宽测量范围等优点，适用于大电流测量；取样电阻适用于小电流测量，其精度和稳定性要求较高。
三、误差放大器误差放大器是恒流源输出电路中的核心元件之一，其作用是将电流检测信号与设定值进行比较，产生误差信号，用于控制调整元件的输出电压或电流，以实现恒流控制。
误差放大器的性能直接影响恒流源的稳定性和精度，因此应选择低噪声、高精度、低失真的误差放大器。
四、调整元件调整元件的作用是根据误差放大器的输出信号调整恒流源的输出电流，常用的调整元件有晶体管、场效应管等。
选择调整元件时，应考虑其导通电阻、放大倍数、热稳定性等因素，以保证恒流源的输出精度和稳定性。
五、保护电路为了保护恒流源免受过流、过压等异常情况的影响，需要设计保护电路。
常用的保护电路有过流保护、过压保护等。
过流保护可以采用熔断器或自恢复保险丝等元件实现；过压保护可以采用稳压管或晶体管等元件实现。
六、指示电路指示电路的作用是显示恒流源的输出电流值，便于用户观察和调试。
指示电路可以采用数码管、液晶显示屏等显示元件实现。
设计指示电路时，应考虑其精度、分辨率、响应时间等因素。
七、温度补偿由于温度对恒流源的输出电流有一定的影响，因此需要进行温度补偿。
常用的温度补偿方法有硬件补偿和软件补偿两种。
硬件补偿可以采用热敏电阻、晶体管等元件实现；软件补偿可以采用数字信号处理技术实现。
通过温度补偿，可以提高恒流源的稳定性和精度。
八、滤波电路为了减小恒流源输出电流的波动和噪声，需要设计滤波电路。
常用的滤波电路有RC滤波器、LC滤波器等。
大功率恒流源的设计
大功率恒流源的设计恒流源（Constant Current Source）是一种电子设备，它能够提供并保持稳定的输出电流，无论负载的电阻值如何变化。
在电路设计中，常常需要使用恒流源来驱动负载，例如LED、激光二极管等。
本文将介绍大功率恒流源的设计过程。
首先，我们需要明确设计的要求和限制条件。
在设计大功率恒流源时，需要考虑以下几个关键参数：1.输出电流范围：确定所需的输出电流范围，以满足特定负载的要求。
2.输出电压范围：选择适当的输出电压范围，以满足特定负载的工作电压需求。
3.输出功率：根据负载的功率需求，确定所需的输出功率范围。
4.稳定性：确保输出电流的稳定性，以防止负载中的电压和电流波动。
接下来，我们将介绍大功率恒流源的设计步骤：步骤1：选择适当的电流源在设计恒流源之前，我们需要选择适当的电流源。
一般来说，常用的电流源包括运算放大器、普通二极管、场效应管等。
选择电流源时要注意其输出电流范围和稳定性。
步骤2：设计电流反馈环路为了实现恒流源的稳定性，我们需要设计电流反馈环路，使输出电流与参考电流保持一致。
这可以通过负反馈来实现，其中负载电流与参考电流比较，并通过控制电流源来实现输出电流的调节。
步骤3：选择适当的功率放大器为了实现大功率输出，我们需要选择适当的功率放大器。
常见的功率放大器包括MOSFET、功率晶体管等。
选择功率放大器时要考虑其最大功率输出和效率。
步骤4：设计电源供应为了提供足够的电源供应，我们需要设计适当的电源电路。
这可以通过使用变压器、整流器和滤波电容等组件来实现。
步骤5：进行样品测试和优化完成恒流源的设计后，我们需要进行样品测试和优化。
这包括测量输出电流的稳定性、负载调整的响应速度等。
根据测试结果，我们可以对电路进行优化和改进。
最后，根据设计需求和实际应用要求，我们可以选择适当的元件和电路拓扑来实现大功率恒流源。
在设计过程中，需要综合考虑电流范围、电压范围、功率输出和稳定性等因素，并进行适当的测试和优化。
压控恒流源电路设计
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。
大功率恒流源设计
大功率恒流源设计引言：一、设计原理：二、设计步骤：1.选定电路拓扑结构：根据需求和应用场景，选择适合的电路拓扑结构。
常见的大功率恒流源电路结构包括串联电流源、并联电流源和开环式电路。
2.选择功率器件：根据设计要求和工作条件，选择适合的功率器件。
功率器件的选择应考虑其功率损耗、工作电流和温度特性等因素。
3.设计控制电路：根据电路拓扑结构和选定的功率器件，设计和实现控制电路。
控制电路通常包括电流传感器、比较器、放大器、反馈电路和输出控制电路等。
4.优化设计参数：通过参数调节和性能测试，优化设计参数，以提高大功率恒流源的稳定性和输出精度。
5.安全保护设计：为了保护设备和用户安全，设计必须包括过流保护、过热保护和短路保护等安全保护机制。
三、实例分析：以串联电流源设计为例，以下为具体实例分析：1.电路拓扑结构选择：选择串联电流源拓扑结构，其中包括反馈控制回路和输出限流器。
2.选择功率器件：选择适合的功率晶体管，要求具有较大的电流承受能力和低热阻。
3.设计控制电路：设计反馈控制回路，包括电流传感器、比较器和放大器等。
选择合适的电流传感器，如霍尔传感器或电流互感器，用于测量输出电流的值。
比较器用于将测量值与设定值进行比较，并产生误差信号。
放大器用于放大误差信号，并通过反馈电路控制功率晶体管的驱动电压。
4.优化设计参数：通过参数调节和性能测试，优化电流源的输出精度和稳定性。
可以进行校准来调整电流源的输出电流与设定电流之间的差异。
5.安全保护设计：为了保护设备和用户安全，设计必须包括过流保护、过热保护和短路保护等安全保护机制。
过流保护可以通过开关或保险丝实现，过热保护可以通过温度传感器和风扇进行控制，短路保护可以通过电流限流器实现。
四、总结：设计大功率恒流源需要考虑功率晶体管的选择、电路的拓扑结构和控制电路的设计等因素，还需要进行参数调节和性能测试以优化设计。
此外，为了确保安全，还需要包括过流保护、过热保护和短路保护等安全保护机制。