儀器儀表穩(wěn)流電源設計
1、穩(wěn)流源技術要求
本穩(wěn)流源的技術參數(shù)如下：負載電阻RL=13±3Ω，要求有一D的通用性，故負載電阻要求為0-30Ω。供電220VAC變動±10%時，負載電流恒定為300mADC，穩(wěn)流系數(shù)Si≤1%。
2、穩(wěn)流電路的確定
采用串聯(lián)穩(wěn)流電路，如圖所示。穩(wěn)流電路由運算放大器與反饋電路構(gòu)成，由于電流串聯(lián)負反饋具有恒流特性，也是本電路設計的基礎。穩(wěn)流就是穩(wěn)定某一個與負載電流成比例的電壓，如果這個電壓穩(wěn)定了，與其成比例的電流也就穩(wěn)定了。圖中的Rs是電流取樣電阻，其與負載串聯(lián)，如果Rs的阻值固定不變，則Rs上電壓降的大小便反映出了負載電流的大小，所以穩(wěn)定電流，就是穩(wěn)定Rs上的電壓，如果電壓穩(wěn)定了，負載電流也就穩(wěn)定了。
3、元器件的選擇
①取樣電阻Rs的確定
由于取樣電壓Us的大小反映了負載電流的大小，Rs的阻值大電壓降也大，讀數(shù)誤差會小，但以、越高，對電源的要求也高，且Rs上的耗散功率大、溫升高，不利于工作穩(wěn)定，因此Us的取值一般為1-3V。Us確定后，則可根據(jù)負載電流（IL=0.3A）求出取樣電阻Rs的阻值。本例中Us取1.2V。取樣電阻Rs用錳銅線繞制。則：
②基準電壓Vb的確定
取樣電壓Us和取樣電阻Rs確定后，就可確定基準電壓Vb了。即Vb≈ILRs
基準電壓通過穩(wěn)壓電源或穩(wěn)壓管獲得。本例用2DW7C穩(wěn)壓管，經(jīng)電阻分壓、W微調(diào)來獲得穩(wěn)定的基準電壓Vb。
③輸入電壓Ui的確定
當輸入電壓Z低，而輸出電壓Z高時，調(diào)整管兩端電壓UceZ低，如用晶體管作放大器，則工作電壓Uce必須高于該管的飽和電壓Uces。,放大器才能正常工作。從手冊知晶體管的Uces值均小于3V。這時可用下式來計算：
本例用原來的變壓器次級雙15V繞組，可滿足設計要求。
④調(diào)整管的確定
穩(wěn)流電源調(diào)整管的選擇很重要，大功率晶體管產(chǎn)品的選擇余地很大，故本例未作詳細的計算，已知電源電壓Uimax≈20V、供電電流Icm=300mA，則Z大集電極耗散功率Pcm=6W，則選擇的晶體管的參數(shù)中要滿足以下要求即可:
BVceo＞Uimax；Icm＞2-3Icmax；Pcm＞2-3Pcmax
其中BVceo為晶體管基極開路時，集電極至發(fā)射極的反向擊穿電壓；Icmax為晶體管Z大集電極電流；Pcmax為晶體管Z大集電極耗散功率。
⑤關于放大器的電壓增益Avf
計算電壓增益Avf的依據(jù)是要求的穩(wěn)流系數(shù)和輸出電阻。采用運放可使計算簡化。由于運放電路的理論依據(jù)是負反饋，從而可知加了反饋后放大器的閉環(huán)增益：Avf≈1/F
這大大簡化了計算過程。確定了電路后，很容易算出它的閉環(huán)增益，如果反饋電阻已確定，同時運放的差模電壓增益Avd足夠大，則對不同開環(huán)增益的運放，其閉環(huán)增益Avf都等于1/F；當滿足Avf≥1的條件時，放大器的閉環(huán)增益只與反饋電路有關，而與運放本身無關。這些特點就為選用運放提供了極大的方便。
⑥穩(wěn)流電源的輔助電路設計
F0007B運放需要±15VDC供電、由于電源變壓器是利用原來的，因此把20VAC經(jīng)倍壓整流穩(wěn)壓后供運放使用。同時該電壓經(jīng)降
壓后作為2DW7C的工作電壓，經(jīng)電阻分壓后得到基準電壓，調(diào)節(jié)W就可改變
基準電壓Vb，也就改變了穩(wěn)流電流值。
4、穩(wěn)流電源制作及調(diào)試
整個電路裝在一塊印刷板上，利用原來的供電器外殼安裝。調(diào)試時在其輸出端接入500mADC電流表及負載。調(diào)節(jié)W使輸出電流合乎要求。使用時待預熱穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)W使工作電流符合儀器的規(guī)定值即可使用。