双极性输出大功率压控恒流源设计方案

　　摘要：本文介绍了一种双极性输出的大功率压控恒流源的设计方法。该恒流源采用简单的运放系统，经过电压扩展和电流扩展，可提供25V、0~2A的可调恒定电流，既达到了提供大输出电流的目的，而且电路结构简单，成本较低，精度较高。经测试该恒流源有较高的负载稳定度和较低的纹波。

　　0 引言

　　在电子仪器设备中经常要用到压控电流源，并且要求在负载变化时具有很好的稳定性。传统的恒流源制作方法可以是利用二极管、三极管、集成稳压源的特性制作的参数稳流器、串联反馈调整型稳流电源、开关稳流源等等。参数稳流器的输出电流范围小、稳流精度不高； 串联反馈调整型稳流电源的输出电流小，效率较低；开关稳流源不仅电路复杂、元器件数量多，而且输出纹波大、可靠性较差。考虑到以上缺点，本设计采用了普通的运放，配合三极管进行电压扩展和电流扩展，既达到了提供大输出电流的目的，而且电路结构简单，成本较低，精度较高。

　　1 电路设计

　　图1是本设计的原理框图， 由外部的控制电压信号输入到运放构成的恒流模块中。输出的电流经电压扩展模块和电流扩展模块后提供给负载。电流经过采样电阻进行电流采样，获得的采样信号经由电压反馈系统模块反馈到恒流模块中进行恒流。其中由功率模块对电压扩展模块和电流扩展模块进行供电。

　　（1） 功率模块。

　　选择市面上常用的开关电源对电流扩展模块提供功率输出，在其输出端并接电容以消除干扰。由于要求双极性输出，所以选用双极性输出的开关电源可节约成本并减小体积。在实验中，我们使用标称纹波为1%的开关电源。使用78、79系列三端稳压器降压后提供给电压扩展模块以提高运放的输出电压。

　　（2） 运放恒流及电压反馈模块。

　　图2是运放恒流模块及电压反馈模块。由图2可见由电流输出端采集到的经分压处理后的采样反馈信号经由运放组成的跟随器及反向器后，被送到反向加法器U4的反向端与电压控制信号相加得到运放的输出电压V3.V3计算公式为：

　　式中m=1+R22/R23。

　　（3） 电压扩展及电流扩展模块。

　　图3所示是电压扩展模块电路图。由运放构成差动放大器，将恒流系统生成的信号与分压处理后的输出电压进行比较放大，形成最后的输出电压。系统中的三极管选择对管，以达到双极性输出的目的，此系统开环放大倍数仅由R17与R14的比值决定， 但经R25和R24分压反馈后，相当于放大器，其放大倍数由R25与R24的比值决定。