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标题: 浅谈理想中的 “恒”流源应具备什么样的特性？ [打印本页]

作者: aiks 时间: 2012-7-19 15:33
标题: 浅谈理想中的 “恒”流源应具备什么样的特性？
本帖最后由 aiks 于 2012-7-19 15:39 编辑

恒流源，顾名思义在于“恒”，如何才能不受外界形形色色的产品所扰，找到自己心目中理想的恒流源，在这里我可以和大家谈谈我的看法。
恒流源、交流恒流源、直流恒流源、电流发生器、大电流发生器又叫电流源、稳流源，是一种宽频谱、高精度交流稳流电源，具有响应速度快、恒流精度高、能长期稳定工作，适合各种性质负载（阻性、感性、容性）等优点。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。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。
恒流源是输出电流保持恒定的电流源，而理想的恒流源应该具有以下特点：
　a)不因负载(输出电压)变化而改变；
　b)不因环境温度变化而改变；
　c)内阻为无限大（以使其电流可以全部流出到外面）。能够提供恒定电流的电路即为恒流源电路，又称为电流反射镜电路。
下面介绍一下理想中的恒流源

图1 恒流源
大家可以看到上面是我用过的一款恒流源的完美组合。他的具体参数
输出电流（峰值） 0~15A (-1%) 连续可调
输出电压最大20V  自适应
典型脉宽范围 20~1200ms
典型使用频率 1~15Hz
典型电流上升沿 10ms
典型电流下降沿 10ms
最大电流时纹波系数 0.95%
输入电压 24VDC正负0.5V
模块效率大于92%
工作温度 -20~+60℃
工作湿度 20~90%RH, 无凝露
存储温度、湿度 -40~+85℃, 10~95%RH
控制方式 0-5V模拟电压对应0-15A输出；
                     图2 产品参数
我想，每一位工程师都想拥有一款物美价廉的恒流源，以上产品参数无论是电流，电压还是温度都是最适合工程师们使用的，可以作为我们理想中的恒流源。
让我们看一下这款恒流源的结构

供电采用24V供电，和供电输入口连接，恒流输出口和半导体激光器连接，通过控制口控制恒流源大小。
但是注意：供电输入24V负极和控制口的GND不能短路。
1. 电位器调节恒流输出
电压输入和电流输出具有比例关系，5V控制电压输入对应15A恒流输出，2.5V控制电压输入对应7.5A恒流输出。模块的+5V具有200mA的驱动输出能力，可以接一块数字表头测试当前输出电流。

2. 打标机板卡或者单片机控制恒流输出
打标机卡的输出电压可以控制恒流源输出，打标机卡输出模拟电压信号，电压幅度为0-5V，或者使用单片机控制，电压幅度为也为0-5V。控制接口只需要连接GND信号和Vcon控制端口即可。

3. 测试波形
测试条件：输入电压为开关电源24V，LD自适应电压10V，使用电位器控制恒流源，使用泰克电流探头A6303探头。大家可以看一下，使用这台恒流源测试的波形，我们看一下是不是达到了“恒”，“稳”呢？

从图4可以看出，开机不存在电流过冲现象。

可以使用电位器调节恒流源大小，调节方便容易。
LD-I15A恒压/恒流源是国内首款型恒压/恒流，小巧精致，性能优越，使用方便，保护措施严密，具有如下特点： 1.外形与接口独特 2.独有过流、过热、短路保护电路，军品级的质量呵护。 3.独有电压、电流双回路，控制更加稳定精确。

掉电情况下，15A满载回归到零，然后有两个小电流脉冲，这个电流脉冲幅度小于4A，没有任何损害。

图7 在7.5A负载情况下掉电
掉电情况下，7.5A满载回归到零，然后有两个小电流脉冲，这个电流脉冲幅度小于4A，没有任何损害。

在15A的输出的情况下，测试输出纹波大小，这个纹波电流RMS为142mA，计算出恒流模块的纹波系数为：0.95% 。
6.效率测试
输入电压(V) 输入电流(A) 输出电压(V) 输出电流(A) 效率
24.2 6.53 9.75 15.2 93.7%
24.3 4.36 9.75 10.1 92.8%
24.4 3.26 9.75 7.5 91.7%
24.5 0.91 9.75 2.1 91.1%
此模块采用软开关技术和同步整流技术，在满载情况下136.5W输出情况下，自身消耗功率仅为8.6W，达到的效率国内最高。因此模块允许在自然冷却条件下长期工作，大大降低散热片尺寸，降低整机功耗，减小电源部分体积，提高系统可靠性。
最重要的是，它的应用很广泛，我们可以看一下他的用途哦！

高端的产品，没有高品质的恒流源怎么行呢？

7.尺寸

通过以上做的测试，我想大家心中应该了解理想中的 “恒”流源应具备什么样的特性？在这里，我仅此列举这些，这是我的一点心得罢了，希望对大家有用。

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