几种恒流源电路模块设计
恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源，因此恒流源的应用范围非常广泛，并且在许多情况下是必不可少的。例如在用通常的充电器对蓄电池充电时，随着蓄电池端电压的逐渐升高，充电电流就会相应减少。为了保证恒流充电，必须随时提高充电器的输出电压，但采用恒流源充电后就可以不必调整其输出电压，从而使劳动强度降低，生产效率得到了提高。恒流源还被广泛用于测量电路中，例如电阻器阻值的测量和分级，电缆电阻的测量等，且电流越稳定，测量就越准确。
集成运放构成的线性恒流源
采用集成运放构成的线性恒流源 电路构成如图所示，两个运放（一片324）构成比较放大环节， bg1、bg2三极管构成调整环节， rl 为负载电阻， rs为取样电阻， rw为电路提供基准电压。工作原理：如果由于电源波动使uin降低，从而使负载电流减小时，则取样电压us必然减小，从而使取样电压与基准电压的差值（us- uref）必然减小。由于uia为反相放大器，因此其输出电压ub=（r5/r4）×ua必然升高，从而通过调整环节使us升高恢复到原来的稳定值，保证了us的电压稳定，从而使电流稳定。当uin升高时，原理与前类同，电路通过闭环反馈系统使us下降到原来的稳定值，从而使电流恒定。调整rw，则改变uref，可使电流值在0～4a之间连续可调。
采用开关电源的开关恒流源
采用开关电源的开关恒流源电路构成如图2.3.2所示。bg1为开关管，bg2为驱动管， rl为负载电阻， rs为取样电 阻， sg35 24为脉宽调制控制器， l1、e2、e3、e4为储能元件， rw提供基准电压uref。 图采用开关电源的开关恒流源工作原理：减小开关器件的导通损耗和开关损耗是提高电路效率的关键。为此，器件选择饱和压降小、频率特性好的开关三极管和肖特基续流二极管。
扼流圈l1的磁芯上再绕一个附加线圈，利用电磁反馈降低开关三极管的饱和压降，并采用合理的结构设计，使电路的分布参数得到有效的控制。当电源电压降低或负载电阻rl 降低时，则取样电阻rs 上的电压也将减少，则sg3524的12、13管脚输出方波的占空比增大，从而使bg1导通时间变长，使电压u0回升到原来的稳定值。bg1关断后，储能元件l1、e2、e3、e4保证负载上的电压不变。当输入电源电压增大或负载电阻值增大引起u0增大时，原理与前类同，电路通过闭环反馈系统使u0下降到原来的稳定值，从而达到稳定负载电流il 的目的。
采用集成稳压器构成的开关恒流源
采用集成稳压器构成的开关恒流源 电路构成如图所示。mc7805为三端固定式集成稳压器，rl 为负载电阻，rw为可调电阻器。 工作原理：固定式集成稳压器工作在悬浮状态，在输出端2和公共端3之间接入一电位器rw，从而形成一固定恒流源。调节rw，可以改变电流的大小，其输出电流为：il=（ uout/rw） +iq式中iq 为mc7805的静态电流，小于10m a。当rw较小即输出电流较大时，可以忽略iq。当负载电阻rl 变化时，mc7 8 05用改变自身压差来维持通过负载的电流不变。
rw 的确定：rw 的值可由rw=uout/il 确定。因uout=5 v，il=0.5～2a，因此确定的取值范围为2.5～10ω。 输出电压和负载变化范围的确定：根据设计要求，本例的输出电压u0=10v。由于恒流源的输出电流可调范围为0.5～2a，因此相应的负载变化范围为5～20ω。 以上几种恒流源结构简单，可靠性高，调整方便，在科研中已得到了应用。其中线性恒流源适用于蓄电池的恒流放电，开关恒流源适用于蓄电池的恒流充电，集成稳压器构成的恒流源适用于电阻测量等。
压控恒流源电路设计
压控恒流源电路设计 压控恒流源是系统的重要组成部分，它的功能是用电压来控制电流的变化，由于系统对输出电流大小和精度的要求比较高，所以选好压控恒流源电路显得特别重要。采用如下电路： 电路原理图如图2.4.3所示。该恒流源电路由运算放大器、大功率场效应管q1、采样电阻r2、负载电阻rl等组成1、硬件设计。
电路中调整管采用大功率场效应管irf640。采用场效应管，更易于实现电压线性控制电流，既能满足输出电流最大达到2a的要求，也能较好地实现电压近似线性地控制电流。因为当场效应管工作于饱和区时，漏电流id近似为电压ugs控制的电流。即当ud为常数时，满足：id=f（ugs），只要ugs不变，id就不变。在此电路中，r2为取样电阻，采用康铜丝绕制（阻值随温度的变化较小），阻值为0.35欧。运放采用op-07作为电压跟随器， ui=up=un，场效应管id=is（栅极电流相对很小，可忽略不计） 所以io=is= un/r2= ui/r2。正因为io=ui/r2，电路输入电压ui控制电流io，即io不随rl的变化而变化， 从而实现压控恒流。 同时，由设计要求可知：由于输出电压变化的范围u〈=10v，iomax=2a，可以得出负载电阻rlmax=5欧。
电源电路设计
本系统对电源有较高的要求。设计电源时既要保证电源的高稳定度，也要保证电源能输出大于2a的电流，故本系统采用三级管1264来扩流而且在使用电源时必须充分考虑电源的效率。电源电路如图所示，此电源电路采用了lm317和lm337，其输出电压是连续可调的，输出电压调到为＋15v和－15v来供给硬件电路使用，其中－15v的电源是供运放使用的，不需要扩流；而＋15v的电源的负载电流要求不低于2a，所以采用三级1264来扩流。另外用lm7805产生＋5v的电压供凌阳spce061a单片机使用。
线性恒流源、开关恒流源，可靠性高，调整方便，在科研中已得到了应用。其中线性恒流源适用于蓄电池的恒流放电，开关恒流源适用于蓄电池的恒流充电，集成稳压器构成的恒流源适用于电阻测量等。spce061a单片机作为中央控制器，本系统有功能强、性能可靠、体积小、电路简单的特点。本系统最小可步进1ma ，精度也比较高。输出电流范围较宽。，硬件部分中采样电阻的热稳定性要较好，硬件中的核心模块为压控恒流源，其核心元件采用场效应管其性能和稳定性均高于三极管。
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采用集成运放构成的线性恒流源 电路构成如图所示，两个运放（一片324）构成比较放大环节， bg1、bg2三极管构成调整环节， rl 为负载电阻， rs为取样电阻， rw为电路提供基准电压。工作原理：如果由于电源波动使uin降低，从而使负载电流减小时，则取样电压us必然减小，从而使取样电压与基准电压的差值（us- uref）必然减小。由于uia为反相放大器，因此其输出电压ub=（r5/r4）×ua必然升高，从而通过调整环节使us升高恢复到原来的稳定值，保证了us的电压稳定，从而使电流稳定。当uin升高时，原理与前类同，电路通过闭环反馈系统使us下降到原来的稳定值，从而使电流恒定。调整rw，则改变uref，可使电流值在0～4a之间连续可调。
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采用开关电源的开关恒流源电路构成如图2.3.2所示。bg1为开关管，bg2为驱动管， rl为负载电阻， rs为取样电 阻， sg35 24为脉宽调制控制器， l1、e2、e3、e4为储能元件， rw提供基准电压uref。 图采用开关电源的开关恒流源工作原理：减小开关器件的导通损耗和开关损耗是提高电路效率的关键。为此，器件选择饱和压降小、频率特性好的开关三极管和肖特基续流二极管。
扼流圈l1的磁芯上再绕一个附加线圈，利用电磁反馈降低开关三极管的饱和压降，并采用合理的结构设计，使电路的分布参数得到有效的控制。当电源电压降低或负载电阻rl 降低时，则取样电阻rs 上的电压也将减少，则sg3524的12、13管脚输出方波的占空比增大，从而使bg1导通时间变长，使电压u0回升到原来的稳定值。bg1关断后，储能元件l1、e2、e3、e4保证负载上的电压不变。当输入电源电压增大或负载电阻值增大引起u0增大时，原理与前类同，电路通过闭环反馈系统使u0下降到原来的稳定值，从而达到稳定负载电流il 的目的。
采用集成稳压器构成的开关恒流源
采用集成稳压器构成的开关恒流源 电路构成如图所示。mc7805为三端固定式集成稳压器，rl 为负载电阻，rw为可调电阻器。 工作原理：固定式集成稳压器工作在悬浮状态，在输出端2和公共端3之间接入一电位器rw，从而形成一固定恒流源。调节rw，可以改变电流的大小，其输出电流为：il=（ uout/rw） +iq式中iq 为mc7805的静态电流，小于10m a。当rw较小即输出电流较大时，可以忽略iq。当负载电阻rl 变化时，mc7 8 05用改变自身压差来维持通过负载的电流不变。
rw 的确定：rw 的值可由rw=uout/il 确定。因uout=5 v，il=0.5～2a，因此确定的取值范围为2.5～10ω。 输出电压和负载变化范围的确定：根据设计要求，本例的输出电压u0=10v。由于恒流源的输出电流可调范围为0.5～2a，因此相应的负载变化范围为5～20ω。 以上几种恒流源结构简单，可靠性高，调整方便，在科研中已得到了应用。其中线性恒流源适用于蓄电池的恒流放电，开关恒流源适用于蓄电池的恒流充电，集成稳压器构成的恒流源适用于电阻测量等。
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压控恒流源电路设计 压控恒流源是系统的重要组成部分，它的功能是用电压来控制电流的变化，由于系统对输出电流大小和精度的要求比较高，所以选好压控恒流源电路显得特别重要。采用如下电路： 电路原理图如图2.4.3所示。该恒流源电路由运算放大器、大功率场效应管q1、采样电阻r2、负载电阻rl等组成1、硬件设计。
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