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恒定电流电源应用教程示例

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sqcumt123|  楼主 | 2011-11-23 12:32 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
恒流源的应用教程
      恒流源就是一个能输出恒定电流的电源。 恒流源的应用领域非常广阔,然而不少应该用恒流源供电的场合,不适当的使用了稳压电源。下面举一些实际例子来说明恒流源的应用:

1:电真空器件,如示波管、显像管、功率发射管等,它们的灯丝冷电阻很小,当用额定电压点燃时,在通电瞬间电流非常大,常常超过灯丝额定电流xuduobei 。这样大的冲击电流容易使灯丝寿命缩短,为了保护灯丝,最好才用恒流供电,当灯丝从冷到热变化时,通过灯丝的电流保持稳定。对于价格昂贵的大功率发射管或要求电真空器件的工作十分稳定时,恒流供电尤为必要。
2:各种标准灯(如光强度标准灯)的冷态电阻接近零,在使用时为防止电流冲击,一般通过调压器或者限流电阻逐步加大电流至额定值,既不方便,又不安全。特别是,使用这些标准灯时,必须控制通过灯丝的额定电流不变,否则灯丝内阻变化将影响灯的发光稳定性。因此,采用恒流源供电更合理。
3:在用通常的充电器充电是,随着蓄电池的电压逐渐升高,充电电流相应减小。位保证正常充电,必须随时提高充电器的输出电压。采用恒流充电,可以不必调整,即使从充电器中加入或移去部分蓄电池也不影响正常充电。
4:校验电流表都用恒流源。校验时,将待校的多个电流表传接于恒流源电路中,调节恒流源的输出电流大小至被校表的慢度值,即可检查各电流表指示是否正确。
5:在自动化仪表中,为避免传输线阻抗对电压信号的影响。其现场待输信号均以恒流给定器提供的直流电流作为统一的标准信号,便于对各种信号进行变换和运算,并使电——气、模——数直接的转换均能统一规定,有利于气动仪表、数字仪表的配合使用。
6:半导体器件的参数测量常常用到恒流源。例如,测量晶体管的反向击穿电压时,若预先将恒流源调至测试条件要求的电流值,则对不同击穿电压的晶体管无需调整就可由电表或图示仪直读击穿电压的数值。不仅提高了测试效率,延长了仪器的使用寿命,且因限制了反向电流,不致损坏被测晶体管。其他如晶体管的热阻,二极管的反向压降。热敏电阻的阻值,乃至TTl集成电路的扇出系数和输出低电平等参数的测量都应使用恒流源。同样,半导体材料参数的测量也必须采用恒流源。因为半导体材料的电阻率对温度、光照和注入大小极为敏感。弱采用稳压电源供电,当电阻率改变时,测试电流也会变化。从而影响被测材料的参数值,为了保持测试电流不变,只有采用恒流源供电。
7:目前广泛应用各类物性型敏感器件:如热敏、力敏、光敏、磁敏、湿敏等传感器,常常采用恒流源供电。这不仅因为许多敏感器件是用半导体材料制成的,还因为这可避免连接器的导线电阻和接触电阻的影响。
8:各种辉光放电光源,如光谱仪中的氢等,氘等,电影放映机中的氙灯,铟灯等等,一旦被点燃。管内稀薄空气迅速电离。由于离化过程的不稳定性并恒有增加倾向,放电管中的电流将随时上升。因此,在灯管上加以恒定电压时,它是不稳定的,其电流值可能增大到使灯管损坏。为了稳定放电电流,从而稳定灯管的工作状态,最好采用恒流源供电。
9:恒流和恒压的关系十分密切,两者相辅相成并可互相转化。用恒定电流通过一组精密电阻器可获得一系列稳定的基准电压,特别是可得到一般情况下难以获得的低电压基准。用恒流源和稳压管组成的简单稳压器,其稳压性能大为改善。在串联负反馈稳压电源的许多环节中都可使用恒流源,它对提高稳压电源的稳定性、减小温漂、缩短预稳时间和简化电路结构等方面都有明显的作用。
10:恒流源在电子电路和模拟集成电路中是应用最多的电路单元之一。主要用途有下列几个方面:
a.作偏置电路,给晶体管提供稳定的偏流,起到稳定工作点的作用;
b.作集电极有缘负载,可大幅度的提高放大器的增益;c.在电平移动电路和差分放大器双端输入。、,单端输出电路中采用恒流源,可减小信号在传输过程中的损失;d.用恒流源的基准电压电路是集成稳压器的重要稳压器的重要组成部分。
11:在核物理试验装置中如粒子加速器,质谱仪以及云雾室中的磁场均要求十分稳定,否则会造成严重的测量误差。如果采用稳压电源。、由于电磁线圈工作时发热等原因使其阻值改变,因而供电电流变化。导致磁场不稳定。用恒流源供电就能客服上述缺点。
因此凡是要求磁场十分稳定的装置,必须采用恒流源供电。其它,如电阻器阻值的测量和分级;电缆电阻的测量;线性扫描锯齿波的获得;有线通信远供电源;电泳、电解、电镀等电化学加工装置电源;以及在电子显微镜、电子束加工机、离子注入机等电子光学设备中聚焦线圈的供电电源等等也都应用恒流源。再有,大容量的直流电动机和某些电阻炉。如果改用恒流源启动,不但可以省去许多启动设备,而且提高了启动质量

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沙发
liuzhuo1978| | 2011-11-23 16:07 | 只看该作者
恒流源
恒流源是电路中广泛使用的一个组件,这里我整理一下比较常见的恒流源的结构和特点。
恒流源分为流出(Current Source)和流入(Current Sink)两种形式。
最简单的恒流源,就是用一只恒流二极管。实际上,恒流二极管的应用是比较少的,除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外,电流规格比较少,价格比较贵也是重要原因。
  最常用的简易恒流源用两只同型三极管,利用三极管相对稳定的be电压作为基准,
      电流数值为:I = Vbe/R1。
  这种恒流源优点是简单易行,而且电流的数值可以自由控制,也没有使用特殊的元件,有利于降低产品的成本。缺点是不同型号的管子,其be电压不是一个固定值,即使是相同型号,也有一定的个体差异。同时不同的工作电流下,这个电压也会有一定的波动。因此不适合精密的恒流需求。
  为了能够精确输出电流,通常使用一个运放作为反馈,同时使用场效应管避免三极管的be电流导致的误差。如果电流不需要特别精确,其中的场效应管也可以用三极管代替。
  电流计算公式为:
  I = Vin/R1
  这个电路可以认为是恒流源的标准电路,除了足够的精度和可调性之外,使用的元件也都是很普遍的,易于搭建和调试。只不过其中的Vin还需要用户额外提供。
  从以上两个电路可以看出,恒流源有个定式(寒,“定式”好像是围棋术语XD),就是利用一个电压基准,在电阻上形成固定电流。有了这个定式,恒流源的搭建就可以扩展到所有可以提供这个“电压基准”的器件上。
  最简单的电压基准,就是稳压二极管,利用稳压二极管和一只三极管,可以搭建一个更简易的恒流源。
  电流计算公式为:I = (Vd-Vbe)/R1
  TL431是另外一个常用的电压基准,利用TL431搭建的恒流源,其中的三极管替换为场效应管可以得到更好的精度。
  TL431的其他信息请参考《TL431的内部结构图》和《TL431的几种基本用法》
  电流计算公式为:I = 2.5/R1
  事实上,所有的三端稳压,都是很不错的电压源,而且三端稳压的精度已经很高,需要的维持电流也很小。利用三端稳压构成恒流源,也有非常好的性价比。
  这种结构的恒流源,不适合太小的电流,因为这个时候,三端稳压自身的维持电流会导致较大的误差。
  电流计算公式为:I = V/R1,其中V是三端稳压的稳压数值。
  实际的电路中,有一些特殊的结构,也可以提供很好的恒流特性,最典型的就是一个很高的电压通过一个电阻在一个低压设备上形成电流,这个恒流源的精度,取决于高压的精确度和低压设备本身导致的电压波动。在一些开关电源电路中,这个结构用来给三极管提供偏置电流。
  电流计算公式为: I = Vin/R1
  值得一提的是,以上这些恒流源并不都适合安培以上级别的恒流应用,因为电阻上面太大的电流会导致发热严重。
  可以通过使用更小的电阻来降低这个热量,不过在单电源供电模式下,多数运放都不能有效检测和输出接近地或者Vcc的电压,因此必须使用特殊的器件才能达到要求。有个简单的办法是通过一个稳压器件(稳压管,或者TL431等)偏置电阻上面的电压,使得这个电压进入运放的检测范围。
  恒流源的实质是利用器件对电流进行反馈,动态调节设备的供电状态,从而使得电流趋于恒定。只要能够得到电流,就可以有效形成反馈,从而建立恒流源。
  能够进行电流反馈的器件,还有电流互感器,或者利用霍尔元件对电流回路上某些器件的磁场进行反馈,也可以利用回路上的发光器件(例如光电耦合器,发光管等)进行反馈。这些方式都能够构成有效的恒流源,而且更适合大电流等特殊场合,不过因为这些实现形式的电路都比较复杂,这里就不一一介绍了。

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shimx| | 2011-11-23 16:35 | 只看该作者
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