怎樣做出一個輸出大電流的恆流源?

王宗林


恆流源需要給電路提供恆定的電流

恆流源的設計有很多方案,可以用三端穩壓器,可以用運放,可以用基準電源芯片,簡單的可以用兩個三極管實現

穩壓器構建的恆流源

  • 此設計比較簡單,提供的電流也比較大。
  • I=Vout/R10+Iq,其中Iq為三端穩壓器的靜態工作電流,在電流較大的情況下,Iq是可以忽略不計的。
  • 因為三端穩壓器Vout的電壓是恆定的,所以通過調整可變電阻R10就可以得到需要的電流了。

運放反饋的高精度恆流源

  • 如果要求電流精度比較高的,可以用運放反饋設計恆流源
  • 使用運放作為反饋,同時使用MOS管避免三極管Ibe導致的公差,可以設計出精度較高的恆流源
  • I=Vin/R7,只可設計合適的參考電壓Vin和電阻R7就可以得到需要的恆定電流

基準電源芯片TL431設計的恆流源

  • 使用TL431也可以設計出精度較高的恆流源
  • TL431也可以做到很高的精度,設計更簡單
  • I=Vref/R3,因為TL431的參考電壓是穩定的,所以設計合適的電阻R3就可以得到需要的恆定電流。

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想製作大電流的恆流源有兩種方法:一是採用運算放大器及精密基準電壓源IC接成恆流源電路,並通過大功率三極管或場效應管擴流,這種方法最大可以獲得數十A的恆定電流;二是採用三端穩壓IC組成恆流源,這種方法電路較簡單,一般可以獲得幾A的恆定電流。下面我們分別介紹一下這兩種恆流源電路。

▲ 運算放大器構成的大電流恆流源電路。

上圖是採用超低失調電壓運算放大器OP27及1.2V精密基準電壓源ICL8069構成的大電流恆流源電路。OP27同相輸入端所接的1.2V精密基準電壓由ICL8069產生,由於OP27工作於線性放大狀態,其反相輸入端電壓與同相輸入端電壓相等,即也是1.2V,這樣電阻Rs兩端的電壓亦為1.2V,由於Rs阻值固定不變,故流過Rs的電流便是恆定電流,改變OP27同相輸入端的基準電壓或Rs的阻值,即可調整恆定電流的大小。這裡的VT為大功率三極管,其作用是擴流。由於Rs接在三極管的發射極,故三極管的發射極電流和集電極電流也是恆定電流,若將負載接在集電極,這樣流過負載的電流也是恆定電流。

上述電路中,運算放大器可以選用OP07、OP27這類低失調電壓的運算放大器,VT可以選用2N3055、MJE13007這類大功率三極管。

▲ 三端穩壓IC構成的大電流恆流源電路。

上述採用運算放大器組成的恆流源電路負載一端不能接地,這在一些測量電路中使用不太方便,若要求恆流源的負載一端接地,可以採用三端穩壓器件LM317接成上圖所示的恆流源電路。

▲ TO-220封裝的LM317穩壓IC。

由於LM317的Vout端與Adj端之間有一個穩定的1.25V固定電壓,這樣將R1接在Vout與Adj端之間,流過R1的電流就是恆定的,而負載RL與R1為串聯關係,這樣流過RL的電流也是恆定電流。調整R1的阻值,即可改變恆定電流的大小。由於LM317的最大輸出電流為1.5A,故這種電路的最大輸出電流亦為1.5A。另外,這種恆流源電路為線性恆流源,在大電流下工作時,LM317要外加面積足夠大的散熱片,以便恆流源電路能夠穩定的工作。


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有兩類方法:

1、線性變換;

2、開關電源方案。兩個方案紋波、準確度、穩定度等指標各有千秋。


gregorylong


不用自己做了,北京有家公司做的油冷電源還不錯,電流可做到2000安甚至更大,控制方式有恆流恆壓選擇。


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