高jing度恒流源電路圖（一）

采用集成運放構(gòu)成的線性恒流源電路構(gòu)成如圖所示，兩個運放（一片324）構(gòu)成比較放大環(huán)節(jié)，BG1、BG2三極管構(gòu)成調(diào)整環(huán)節(jié)，RL為負(fù)載電阻，RS為取樣電阻，RW為電路提供基準(zhǔn)電壓。工作原理：如果由于電源波動使Uin降低，從而使負(fù)載電流減小時，則取樣電壓US必然減小，從而使取樣電壓與基準(zhǔn)電壓的差值（US-Uref）必然減小。由于UIA為反相放大器，因此其輸出電壓Ub=（R5/R4）&TImes;Ua必然升高，從而通過調(diào)整環(huán)節(jié)使US升高恢復(fù)到原來的穩(wěn)定值，保證了US的電壓穩(wěn)定，從而使電流穩(wěn)定。當(dāng)Uin升高時，原理與前類同，電路通過閉環(huán)反饋系統(tǒng)使US下降到原來的穩(wěn)定值，從而使電流恒定。調(diào)整RW，則改變Uref，可使電流值在0～4A之間連續(xù)可調(diào)。

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高jing度恒流源電路圖（二）

一款高jing度恒流源電路如下圖所示，在恒流電路與負(fù)載之間增設(shè)接地回路，這樣在負(fù)載變化時電流能快速恢復(fù)穩(wěn)定。A1和VT1構(gòu)成電壓／電流轉(zhuǎn)換電路，可將地電平信號轉(zhuǎn)換為后級恒流電路所需要的＋15V電平，A2、VT2、VT3等構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的恒流電路，R1=R2，則I1=I2。VT5的基極由穩(wěn)壓二極管VS1提供＋5V的穩(wěn)定電壓，則VT5的發(fā)射極電壓不受負(fù)載變化的影響，保持為 5.7V。另外，由于共基極電路的發(fā)射極輸入阻抗低，因此A2與VT2構(gòu)成的恒流源不受負(fù)載變化的影響，處于理想的工作狀態(tài)。

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將下圖所示的恒流源與開關(guān)電路組合，便可得到一個高jing度脈沖發(fā)生電路，如圖5所示。多個這種電路可構(gòu)成高jing度D/A轉(zhuǎn)換器。VD2和VD3構(gòu)成電平移動電路，VD1和VD4是肖特基二極管，構(gòu)成開關(guān)電路。

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高jing度恒流源電路圖（三）

采用開關(guān)電源的開關(guān)恒流源電路構(gòu)成如圖2.3.2所示。BG1為開關(guān)管，BG2為驅(qū)動管，RL為負(fù)載電阻，RS為取樣電阻，SG3524為脈寬調(diào)制控制器，L1、E2、E3、E4為儲能元件，RW提供基準(zhǔn)電壓Uref。圖采用開關(guān)電源的開關(guān)恒流源工作原理：減小開關(guān)器件的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗是提高電路效率的關(guān)鍵。為此，器件選擇飽和壓降小、頻率特性好的開關(guān)三極管和肖特基續(xù)流二極管。

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扼流圈L1的磁芯上再繞一個附加線圈，利用電磁反饋降低開關(guān)三極管的飽和壓降，并采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使電路的分布參數(shù)得到有效的控制。當(dāng)電源電壓降低或負(fù)載電阻RL降低時，則取樣電阻RS上的電壓也將減少，則SG3524的12、13管腳輸出方波的占空比增大，從而使BG1導(dǎo)通時間變長，使電壓U0回升到原來的穩(wěn)定值。BG1關(guān)斷后，儲能元件L1、E2、E3、E4保證負(fù)載上的電壓不變。當(dāng)輸入電源電壓增大或負(fù)載電阻值增大引起U0增大時，原理與前類同，電路通過閉環(huán)反饋系統(tǒng)使U0下降到原來的穩(wěn)定值，從而達(dá)到穩(wěn)定負(fù)載電流IL的目的。

采用集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的開關(guān)恒流源電路構(gòu)成如圖所示。MC7805為三端固定式集成穩(wěn)壓器，RL為負(fù)載電阻，RW為可調(diào)電阻器。工作原理：固定式集成穩(wěn)壓器工作在懸浮狀態(tài)，在輸出端2和公共端3之間接入一電位器RW，從而形成一固定恒流源。調(diào)節(jié)RW，可以改變電流的大小，其輸出電流為：IL=（Uout/RW） Iq式中Iq為MC7805的靜態(tài)電流，小于10mA。當(dāng)RW較小即輸出電流較大時，可以忽略Iq。當(dāng)負(fù)載電阻RL變化時，MC7805用改變自身壓差來維持通過負(fù)載的電流不變。

RW的確定：RW的值可由RW=Uout/IL確定。因Uout=5V，IL=0.5～2A，因此確定的取值范圍為2.5～10Ω。輸出電壓和負(fù)載變化范圍的確定：根據(jù)設(shè)計要求，本例的輸出電壓

U0=10V。由于恒流源的輸出電流可調(diào)范圍為0.5～2A，因此相應(yīng)的負(fù)載變化范圍為5～20Ω。其中線性恒流源適用于蓄電池的恒流放電，開關(guān)恒流源適用于蓄電池的恒流充電，集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的恒流源適用于電阻測量等。

研制儀器需要一個能在0到3兆歐姆電阻上產(chǎn)生1MA電流的恒流源，用UC3845結(jié)合12V蓄電池設(shè)計了一個，變壓器采用彩色電視機(jī)高壓包，其中L1用漆包線在原高壓包磁心上繞24匝，L3借助原來高壓包的一個線圈，L2借助高壓包的高壓部分。L3和LM393構(gòu)成限壓電路，限制輸出電壓過高，調(diào)節(jié)R10可以調(diào)節(jié)開路輸出電壓。

壓控恒流源電路設(shè)計壓控恒流源是系統(tǒng)的重要組成部分，它的功能是用電壓來控制電流的變化，由于系統(tǒng)對輸出電流大小和jing度的要求比較高，所以選好壓控恒流源電路顯得特別重要。采用如下電路：電路原理圖如圖2.4.3所示。該恒流源電路由運算放大器、大功率場效應(yīng)管Q1、采樣電阻R2、負(fù)載電阻RL等組成

硬件設(shè)計

電路中調(diào)整管采用大功率場效應(yīng)管IRF640。采用場效應(yīng)管，更易于實現(xiàn)電壓線性控制電流，既能滿足輸出電流達(dá)到2A的要求，也能較好地實現(xiàn)電壓近似線性地控制電流。因為當(dāng)場效應(yīng)管工作于飽和區(qū)時，漏電流Id近似為電壓Ugs控制的電流。即當(dāng)Ud為常數(shù)時，滿足：Id=f（Ugs），只要Ugs不變，Id就不變。在此電路中，R2為取樣電阻，采用康銅絲繞制（阻值隨溫度的變化較?。?，阻值為0.35歐。運放采用OP-07作為電壓跟隨器，UI=Up=Un，場效應(yīng)管Id=Is（柵極電流相對很小，可忽略不計）所以Io=Is=Un/R2=UI/R2。正因為Io=UI/R2，電路輸入電壓UI控制電流Io，即Io不隨RL的變化而變化，從而實現(xiàn)壓控恒流。同時，由設(shè)計要求可知：由于輸出電壓變化的范圍U〈=10V，Iomax=2A，可以得出負(fù)載電阻RLmax=5歐。

介紹了一種由基準(zhǔn)電壓源、集成運算放大器及復(fù)合管等組成的高jing度恒流源電路。詳細(xì)分析了該電路的工作原理，公式推導(dǎo)證明了設(shè)計的正確性，并對實際應(yīng)用中元器件的選取進(jìn)行了說明。對所設(shè)計恒流源電路的性能進(jìn)行了測試，測試結(jié)果表明，該電路jing度高，穩(wěn)定性好，輸出電流jing度相對誤差的值。

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本系統(tǒng)對電源有較高的要求。設(shè)計電源時既要保證電源的高穩(wěn)定度，也要保證電源能輸出大于2A的電流，故本系統(tǒng)采用三級管1264來擴(kuò)流而且在使用電源時必須充分考慮電源的效率。電源電路如圖所示，此電源電路采用了LM317和LM337，其輸出電壓是連續(xù)可調(diào)的，輸出電壓調(diào)到為＋15V和－15V來供給硬件電路使用，其中－15V的電源是供運放使用的，不需要擴(kuò)流；而＋15V的電源的負(fù)載電流要求不低于2A，所以采用三級1264來擴(kuò)流。另外用LM7805產(chǎn)生＋5V的電壓供凌陽SPCE061A單片機(jī)使用。

線性恒流源、開關(guān)恒流源，可靠性高，調(diào)整方便，在科研中已得到了應(yīng)用。其中線性恒流源適用于蓄電池的恒流放電，開關(guān)恒流源適用于蓄電池的恒流充電，集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的恒流源適用于電阻測量等。SPCE061A單片機(jī)作為中央控制器，本系統(tǒng)有功能強(qiáng)、性能可靠、體積小、電路簡單的特點。本系統(tǒng)小可步進(jìn)1mA，jing度也比較高。輸出電流范圍較寬。，硬件部分中采樣電阻的熱穩(wěn)定性要較好，硬件中的重心模塊為壓控恒流源，其重心元件采用場效應(yīng)管其性能和穩(wěn)定性均高于三極管。

恒流源驅(qū)動電路負(fù)責(zé)驅(qū)動溫度傳感器Pt1000，將其感知的隨溫度變化的電阻信號轉(zhuǎn)換成可測量的電壓信號。本系統(tǒng)中，所需恒流源要具有輸出電流恒定，溫度穩(wěn)定性好，輸出電阻很大，輸出電流小于0.5mA（Pt1000無自熱效應(yīng)的上限），負(fù)載一端接地，輸出電流極性可改變等特點。

由于溫度對集成運放參數(shù)影響不如對晶體管或場效應(yīng)管參數(shù)影響顯著，由集成運放構(gòu)成的恒流源具有穩(wěn)定性更好、恒流性能更高的優(yōu)點。尤其在負(fù)載一端需要接地的場合，獲得了廣泛應(yīng)用。所以采用圖2所示的雙運放恒流源。其中放大器UA1構(gòu)成加法器，UA2構(gòu)成跟隨器，UA1、UA2均選用低噪聲、低失調(diào)、高開環(huán)增益雙極性運算放大器OP07。

設(shè)圖2中參考電阻Rref上下兩端的電位分別Va和Vb，Va即為同相加法器UA1的輸出，當(dāng)取電阻R1=R2，R3=R4時，則Va=VREFx Vb，故恒流源的輸出電流就為：

由此可見該雙運放恒流源具有以下顯著特點：

負(fù)載可接地；

當(dāng)運放為雙電源供電時，輸出電流為雙極性；

恒定電流大小通過改變輸入?yún)⒖蓟鶞?zhǔn)VREF或調(diào)整參考電阻Rref0的大小來實現(xiàn)，很容易得到穩(wěn)定的小電流和補(bǔ)償校準(zhǔn)。

由于電阻的失配，參考電阻Rref0的兩端電壓將會受到其驅(qū)動負(fù)載的端電壓Vb的影響。同時由于是恒流源，Vb肯定會隨負(fù)載的變化而變化，從而就會影響恒流源的穩(wěn)定性。顯然這對高jing度的恒流源是不能接受的。所以R1，R2，R3，R4這4個電阻的選取原則是失配要盡量的小，且每對電阻的失配大小方向要一致。實際中，可以對大量同一批次的精密電阻進(jìn)行篩選，選出其中阻值接近的4個電阻。