怎样做出一个输出大电流的恒流源?

王宗林


想制作大电流的恒流源有两种方法:一是采用运算放大器及精密基准电压源IC接成恒流源电路,并通过大功率三极管或场效应管扩流,这种方法最大可以获得数十A的恒定电流;二是采用三端稳压IC组成恒流源,这种方法电路较简单,一般可以获得几A的恒定电流。下面我们分别介绍一下这两种恒流源电路。

▲ 运算放大器构成的大电流恒流源电路。

上图是采用超低失调电压运算放大器OP27及1.2V精密基准电压源ICL8069构成的大电流恒流源电路。OP27同相输入端所接的1.2V精密基准电压由ICL8069产生,由于OP27工作于线性放大状态,其反相输入端电压与同相输入端电压相等,即也是1.2V,这样电阻Rs两端的电压亦为1.2V,由于Rs阻值固定不变,故流过Rs的电流便是恒定电流,改变OP27同相输入端的基准电压或Rs的阻值,即可调整恒定电流的大小。这里的VT为大功率三极管,其作用是扩流。由于Rs接在三极管的发射极,故三极管的发射极电流和集电极电流也是恒定电流,若将负载接在集电极,这样流过负载的电流也是恒定电流。

上述电路中,运算放大器可以选用OP07、OP27这类低失调电压的运算放大器,VT可以选用2N3055、MJE13007这类大功率三极管。

▲ 三端稳压IC构成的大电流恒流源电路。

上述采用运算放大器组成的恒流源电路负载一端不能接地,这在一些测量电路中使用不太方便,若要求恒流源的负载一端接地,可以采用三端稳压器件LM317接成上图所示的恒流源电路。

▲ TO-220封装的LM317稳压IC。

由于LM317的Vout端与Adj端之间有一个稳定的1.25V固定电压,这样将R1接在Vout与Adj端之间,流过R1的电流就是恒定的,而负载RL与R1为串联关系,这样流过RL的电流也是恒定电流。调整R1的阻值,即可改变恒定电流的大小。由于LM317的最大输出电流为1.5A,故这种电路的最大输出电流亦为1.5A。另外,这种恒流源电路为线性恒流源,在大电流下工作时,LM317要外加面积足够大的散热片,以便恒流源电路能够稳定的工作。


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恒流源需要给电路提供恒定的电流

恒流源的设计有很多方案,可以用三端稳压器,可以用运放,可以用基准电源芯片,简单的可以用两个三极管实现

稳压器构建的恒流源

  • 此设计比较简单,提供的电流也比较大。
  • I=Vout/R10+Iq,其中Iq为三端稳压器的静态工作电流,在电流较大的情况下,Iq是可以忽略不计的。
  • 因为三端稳压器Vout的电压是恒定的,所以通过调整可变电阻R10就可以得到需要的电流了。

运放反馈的高精度恒流源

  • 如果要求电流精度比较高的,可以用运放反馈设计恒流源
  • 使用运放作为反馈,同时使用MOS管避免三极管Ibe导致的公差,可以设计出精度较高的恒流源
  • I=Vin/R7,只可设计合适的参考电压Vin和电阻R7就可以得到需要的恒定电流

基准电源芯片TL431设计的恒流源

  • 使用TL431也可以设计出精度较高的恒流源
  • TL431也可以做到很高的精度,设计更简单
  • I=Vref/R3,因为TL431的参考电压是稳定的,所以设计合适的电阻R3就可以得到需要的恒定电流。

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有两类方法:

1、线性变换;

2、开关电源方案。两个方案纹波、准确度、稳定度等指标各有千秋。


gregorylong


不用自己做了,北京有家公司做的油冷电源还不错,电流可做到2000安甚至更大,控制方式有恒流恒压选择。


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