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開關電源恒流源電路方案比較和論證

1.恒定電流源模塊方案方案

一：采用開關電源的恒流源

采用開關電源的恒流源電路如圖所示。圖中c1、c2為濾波電容，k是開關器件，d是續流二極管，l是扼流圈，pwm是脈寬調制電路，kp是電流反饋電路，ro是電流取樣電阻。通過精選元器件和采用合理的結構設計，可以使電路的分布參數得到有效控制。

采用開關電源的恒流源電路

采用開關電源的開關恒流源主要優點是：開關電源的功率器件工作在開關狀態，功率損耗小，效率高。與之相配套的散熱器體積大大減小，同時脈沖變壓器體積比工頻變壓器小了很多。但開關電源的控制電路結構復雜，輸出紋波較大，調試困難，在有限的時間內實現比較困難。

方案二：采用集成穩壓器構成的開關恒流源圖所示是采用三端集成穩壓器構成的開關恒流源。當設定電阻r一定時，電路給負載r。提供一恒定電流；當r發生變化時，由ic的輸入-輸出壓差進行自動補償而使負載電流保持不變。

圖采用三端集成穩壓器構成的開關恒流源電路

一般的三端穩壓集成塊穩壓效果較好，但難以達到2a 以上的大電流輸出，為了滿足本題需要可以采用多塊穩壓集成塊并聯的方式來擴流。這種電路理論上輸出電流能力為各塊集成塊輸出最大電流的和。要達到比較好的穩壓效果，要求并聯的各穩壓塊參數盡量接近。在應用中發現，當電流接近理論值時，穩壓效果急劇變差，這是由于器件的不一致性所造成的。因此，要取得好的穩壓效果，理論輸出最大電流值要大于所需電流值，這必然造成器件的浪費，且器件的選擇必須使參數盡量接近。該方案的優點是：結構簡單，可靠性高，但難以實現數控步進功能。

方案三：采用集成運放的線性恒流源

該方案恒流源電路由n溝道的mosfet、高精度運算放大器、采樣電阻等組成。利用功率mosfet的恒流特性，再加上電流反饋電路，使得該電路的精度很高。該電流源電路可以結合單片機構成數控電流源。通過鍵盤預置電流值，單片機輸出相應的數字信號給d/a 轉換器，d/a轉換器輸出的模擬信號送到運算放大器，控制主電路電流大小。實際輸出的電流再通過采樣電阻采樣變成電壓信號，a/d轉換后將信號反饋到單片機中。單片機將反債信號與預置值比較，根據兩者間的差值調整輸出信號大小。這樣就形成了反饋調節，提高了輸出電流的精度。本方案可實現題目要求，當負載在一定范圍內變化時具有良好的穩定性，而且精度較高。

由于該題要求輸出最大電流達2a，輸出最大電壓達到10v，且紋波電流要求很小，因此對電源的要求比較高，尤其體現在電源的功率和紋波電壓的要求上。基于上述方案比較和題目的要求，采用方案三。