开关电源恒流源电路方案比较和论证

1.恒定电流源模块方案方案

一：采用开关电源的恒流源

采用开关电源的恒流源电路如图所示。图中c1、c2为滤波电容，k是开关器件，d是续流二极管，l是扼流圈，pwm是脉宽调制电路，kp是电流反馈电路，ro是电流取样电阻。通过精选元器件和采用合理的结构设计，可以使电路的分布参数得到有效控制。

采用开关电源的恒流源电路

采用开关电源的开关恒流源主要优点是：开关电源的功率器件工作在开关状态，功率损耗小，效率高。与之相配套的散热器体积大大减小，同时脉冲变压器体积比工频变压器小了很多。但开关电源的控制电路结构复杂，输出纹波较大，调试困难，在有限的时间内实现比较困难。

方案二：采用集成稳压器构成的开关恒流源图所示是采用三端集成稳压器构成的开关恒流源。当设定电阻r一定时，电路给负载r。提供一恒定电流；当r发生变化时，由ic的输入-输出压差进行自动补偿而使负载电流保持不变。

图采用三端集成稳压器构成的开关恒流源电路

 

一般的三端稳压集成块稳压效果较好，但难以达到2a 以上的大电流输出，为了满足本题需要可以采用多块稳压集成块并联的方式来扩流。这种电路理论上输出电流能力为各块集成块输出最大电流的和。要达到比较好的稳压效果，要求并联的各稳压块参数尽量接近。在应用中发现，当电流接近理论值时，稳压效果急剧变差，这是由于器件的不一致性所造成的。因此，要取得好的稳压效果，理论输出最大电流值要大于所需电流值，这必然造成器件的浪费，且器件的选择必须使参数尽量接近。该方案的优点是：结构简单，可靠性高，但难以实现数控步进功能。

方案三：采用集成运放的线性恒流源

该方案恒流源电路由n沟道的mosfet、高精度运算放大器、采样电阻等组成。利用功率mosfet的恒流特性，再加上电流反馈电路，使得该电路的精度很高。该电流源电路可以结合单片机构成数控电流源。通过键盘预置电流值，单片机输出相应的数字信号给d/a 转换器，d/a转换器输出的模拟信号送到运算放大器，控制主电路电流大小。实际输出的电流再通过采样电阻采样变成电压信号，a/d转换后将信号反馈到单片机中。单片机将反债信号与预置值比较，根据两者间的差值调整输出信号大小。这样就形成了反馈调节，提高了输出电流的精度。本方案可实现题目要求，当负载在一定范围内变化时具有良好的稳定性，而且精度较高。

由于该题要求输出最大电流达2a，输出最大电压达到10v，且纹波电流要求很小，因此对电源的要求比较高，尤其体现在电源的功率和纹波电压的要求上。基于上述方案比较和题目的要求，采用方案三。