关于工程师来说,电流源是个不可或缺的仪器,也有许多人想做一个合用的电流源,而运用开源套件,就仅仅用一整套的PCB,元件,程序等成套产品,参与者只需求将套件的东西焊接好,调试一下就可以了,这儿面的技能上的含金量能有多高,而咱们能从中学到的技能又能有多少呢?本文仅仅从叙述原理动身,辅导我们做个人人能掌控的电流源。本文主要是规划到模仿部分的内容,而根本不触及单片机,期望朋友可以从中学到点常识。
我这次的方针是建立一个有根本功能的20V/100mA电流源,它即可固定输出,又可用单片机步进操控。下图是易于完成数控的直流电流源。假定运放有抱负输出才能,假如输出电流100mA,采样电阻Rsample的巨细取值有何考究呢?
1. 采样功率过高,对Rsample温度安稳要求高,因而本钱呈指数进步。
2. 电路增益过高,运放噪声扩大,RL上电压根本不变,形成RL上的电压噪声增大,导致RL上电流噪声增大。
3. 对运放要求进步,因而本钱呈线. 对处理Vin的调度电路要求进步,因而进步本钱。
电流源需求采样电流进行反应,尽管也有其他办法采样,但最安稳也是最精确的办法仍然是电阻采样。
遍及常识:用于采样的电阻功率至少大于采样功率20倍以上,才不致因为发热形成显着的漂移。
持续前次,100mA_级的电流是很常用的电流值,但关于电阻采样而言一般也是比较为难的电流值。
A_级的电流一般不要求太高精确度,运用分流器采样为主,只需功率满足即可。
mA/10mA_级的电流相对简略,因为不发生明显的采样功率,因而一般的精细金属膜电阻都可满足要求。
100mA_级的电流不大不小,用分流器没这么大的阻值,用精细金属膜电阻没这么大功率。
选用这种办法需求在PCB上多下功夫,必定紧记铜也有电阻,并且铜自身可做温度传感器。
一般0.1%的精度不是必要的,但温度漂移必定要小。但是实践电阻产品的精度和漂移根本是对应的,买电阻时除了功率外必定侧重问询。
此外,电阻出厂前经过老化最好,无老化的电阻一般廉价一些,但通电后几天内功能多少会有些改变。
1. RL《《Rsample:运放看到的增益约为1,假如运放单位增益不甚安稳,例如LF357,电路或许振动。
2. 关于某些运放,如LM1875,需求20倍以上增益才可安稳,此刻要求RL》=10Rsample。
不然,如下图所示,1/F与Aopen交点斜率差为40dB/DEC,电路将振动。
但是,源是不能挑选负载的,除非超出源的才能,例如电压源有输出电流约束,而电流源有输出电压约束。
关于第一种状况,经过运放的外部补偿即可消除,因为现代运放都具有0dB安稳性,因而不作为评论要点。
关于第二种状况,需求在反应通路引进恰当的频率补偿,因为一般补偿元件并联在RL两头,因而称为输出减振器。
关于电阻性负载,输出减振器即电容,经过在反应回路中引进零点z,从而到达安稳,但将约束反应系统带宽。
零点的挑选依据运放的Aopen各转机频率点挑选。为确保各种负载电阻下均到达安稳,一般零点选在较低频率,将献身部分频率响应。
尽管第二种状况很少在实践中运用,例如1875做的电流源温度漂移严峻,但作为频率补偿的典范可作为后续的预备常识。
题外话:好像一切稳压电源都会在输出有电容,与上面的话抵触。其实稳压电源也做过补偿,何况10uF量级的电容以满足大,一般的电压源能量无法带动10uF在特定频率上以很大的起伏振动,但并非不振仅仅起伏很小,很像纹波。这便是怎么回事坛里坛外有些diy电源会发生不可思议的“纹波”和“噪声”的原因。
电流源的负载除了电阻和二极管以外,更多的运用便是电感,变压器、螺线管、电磁铁、空心线圈、亥姆霍兹线圈。。。,其间许多电理性负载能到达H级。即使是小的电感,假如要求电流源响应速度很高,也有相同的问题。坛里有同惠的朋友,我们可向他讨教,同惠某系列的电流源专为电感偏流的,一起又有很宽的频率响应规模。
RL是有直流电阻的电感,暂用(LL+RL)替代,(LL+RL)会使反应系数F呈现极点pL,对应的1/F呈现零点,导致振动。pL的频率点各位自己核算。
处理的办法仍是补偿,只需在反应系数F上引进一个零点zL,使1/F对应呈现一个极点,从而使交点处的1/F曲线
仍是在输出减振器上做了文章,但一般不引荐直接用电容,尽管电感内阻已经是一次阻尼,但仍会导致校正后的1/F曲线在LC谐振频率邻近不可思议。一般的办法要给电容也加一点阻尼,串联一个小电阻R,1—100 Ohm,视实践运用中的频响曲线和C的取值而定。一般来说,10kHz以下的运用C=0.1uF,R=3 Ohm/1W。