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開(kāi)關(guān)電源恒流源電路方案比較和論證

1.恒定電流源模塊方案方案

一：采用開(kāi)關(guān)電源的恒流源

采用開(kāi)關(guān)電源的恒流源電路如圖所示。圖中c1、c2為濾波電容，k是開(kāi)關(guān)器件，d是續(xù)流二極管，l是扼流圈，pwm是脈寬調(diào)制電路，kp是電流反饋電路，ro是電流取樣電阻。通過(guò)精選元器件和采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以使電路的分布參數(shù)得到有效控制。

采用開(kāi)關(guān)電源的恒流源電路

采用開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)恒流源主要優(yōu)點(diǎn)是：開(kāi)關(guān)電源的功率器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，功率損耗小，效率高。與之相配套的散熱器體積大大減小，同時(shí)脈沖變壓器體積比工頻變壓器小了很多。但開(kāi)關(guān)電源的控制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出紋波較大，調(diào)試?yán)щy，在有限的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)比較困難。

方案二：采用集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的開(kāi)關(guān)恒流源圖所示是采用三端集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的開(kāi)關(guān)恒流源。當(dāng)設(shè)定電阻r一定時(shí)，電路給負(fù)載r。提供一恒定電流；當(dāng)r發(fā)生變化時(shí)，由ic的輸入-輸出壓差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償而使負(fù)載電流保持不變。

圖采用三端集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的開(kāi)關(guān)恒流源電路

一般的三端穩(wěn)壓集成塊穩(wěn)壓效果較好，但難以達(dá)到2a 以上的大電流輸出，為了滿足本題需要可以采用多塊穩(wěn)壓集成塊并聯(lián)的方式來(lái)擴(kuò)流。這種電路理論上輸出電流能力為各塊集成塊輸出最大電流的和。要達(dá)到比較好的穩(wěn)壓效果，要求并聯(lián)的各穩(wěn)壓塊參數(shù)盡量接近。在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流接近理論值時(shí)，穩(wěn)壓效果急劇變差，這是由于器件的不一致性所造成的。因此，要取得好的穩(wěn)壓效果，理論輸出最大電流值要大于所需電流值，這必然造成器件的浪費(fèi)，且器件的選擇必須使參數(shù)盡量接近。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，但難以實(shí)現(xiàn)數(shù)控步進(jìn)功能。

方案三：采用集成運(yùn)放的線性恒流源

該方案恒流源電路由n溝道的mosfet、高精度運(yùn)算放大器、采樣電阻等組成。利用功率mosfet的恒流特性，再加上電流反饋電路，使得該電路的精度很高。該電流源電路可以結(jié)合單片機(jī)構(gòu)成數(shù)控電流源。通過(guò)鍵盤預(yù)置電流值，單片機(jī)輸出相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)給d/a 轉(zhuǎn)換器，d/a轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)送到運(yùn)算放大器，控制主電路電流大小。實(shí)際輸出的電流再通過(guò)采樣電阻采樣變成電壓信號(hào)，a/d轉(zhuǎn)換后將信號(hào)反饋到單片機(jī)中。單片機(jī)將反債信號(hào)與預(yù)置值比較，根據(jù)兩者間的差值調(diào)整輸出信號(hào)大小。這樣就形成了反饋調(diào)節(jié)，提高了輸出電流的精度。本方案可實(shí)現(xiàn)題目要求，當(dāng)負(fù)載在一定范圍內(nèi)變化時(shí)具有良好的穩(wěn)定性，而且精度較高。

由于該題要求輸出最大電流達(dá)2a，輸出最大電壓達(dá)到10v，且紋波電流要求很小，因此對(duì)電源的要求比較高，尤其體現(xiàn)在電源的功率和紋波電壓的要求上。基于上述方案比較和題目的要求，采用方案三。