宽带压控式交流电流源

摘要:给出宽带交流稳流电源的一种解决方案。由集成功放和运放组成基本电流源，并用基本

电流源的并联来获得大电流输出。

Abstract: Gave a scheme for wide－ band a.c.stabiliged current supply.Fundamental current source consisted of integrated amplifiers of power and operation,and by means of parallel fundamental current sources obtained high－ current output.

关键词:交流稳流电源宽带压控电流源

Keywords:A.C. stabiliged current supply， Wide－ band voltage－ control current source

频率为0至1kHz的宽带压控交流电流源是熔丝、开关及继电器触点试验和检测的重要设备。通常要求它具有相当大的输出电流而电压较低，并要求有良好的负载调整率。现有的半导体恒流器件难以提供数十安培的输出电流，而且只适合直流运用，不能满足上述要求，为此我们研制一种宽带压控式大电流交流稳流电源。

1电路的设计和基本电流源电路

为了满足大电流输出的需要，并顾及器件极限功耗的局限，电流源采取“基本电流源”并联工作的方案。“基本电流源”本身就是一个宽带压控电流源，只是输出电流较小。其最大电流值的选择，要考虑到所用功率器件的电流极限和功耗极限。负载端的最高电压值，决定了负载的最大电阻值，它又决定了电流源工作电源的最低电压值以及所用功率器件的极限电压参数。在最大输出电流确定之后，输入电压值的选取又决定了基本电流源的互导增益；此外还应考虑到输入电压是经过D/A变换的数字信号，以便与计算机接口连接。图1是基本电流源的原理图，图中IC1是能输出较大电流的同相放大器，IC2是电压跟随器，R12是电流采样电阻，RL是负载电阻。IC2的输出电压（即负载电压UL），它经过R6、R7两个阻值相同的电阻作二分之一分压后，接入IC1；输入电压Ui即为压控电压，它同样经R6、R7分压后与IC2输出电压叠加。选择IC1的电压放大倍数为2。其输出电压Uo=2×1/2(Ui＋UL)=Ui＋UL。则采样电阻R12的压降为Uo－UL=Ui，输出电流Io=Ui/R12，由此达到了Io的压控，且Io与UL无关，满足了电流源的基本特性。电路中无电容耦合元件，因此可满足0至1kHz以上的宽频带要求。图2是基本电流源的实际电路。其中IC3用于失调和增益微调。RP1调节失调输入电压引起的零位偏移，RP2调节元器件参数误差引起的跨导偏差。C1为频率补偿电容，用于消除高频自激振荡。IC1采用功放集成电路，其优点是互补输出级对称性好，不必选配。但集成功放多用于音频信号的放大，厂家提供的典型应用电路中均含有隔直耦合电容。而在宽带压控电流源中IC1、IC2均为直流耦合方式，这样IC1的偏置电阻就不能用厂家的推荐阻值，需通过调试选择。

图1

2实验结果

基本电流源分别在f=20Hz、50Hz、500Hz及1kHz情况下，不同负载电阻时进行测量，被测电路的取样电阻为1Ω、负载电阻RL=8Ω，其最大端电压为10V。

图2

实际测量结果为：

（1）线性度误差

eLine=(gmmax－gmmin)gmmid

式中gmmid理想跨导；

gmmid=(gmmax－gmmin)/2

在f=20Hz至1kHz范围内，gmmax=1.0(RL=0,f=50Hz或500Hz,Ui=1.25V),gmmin=0.9733(RL=8Ω,f=1kHz,Ui=0.1V),得出eLine=0.027。

（2）负载调整率当f=50Hz,Ui=0.1V,SLmax=0.00987。

(3)电压调整率

测量结果：当f=500Hz，Ui=0.253V,RL=5Ω时

SVmax=0.16（2）

(4)失真度

当f=1kHz，Ui=1.25V，RL=5Ω时，最大失真度为1.2％。

由以上数据可见：

（1）基本电流在线性度、负载调整度、电压调整率、失真度等指标上均比较满意。

（2）由基本电流源并联获得更大的输出电流的方案，不会引起上述四项指标的明显劣化。

（3）集成功放作为运算放大器使用，其噪声和输入失调电压较大，若能以功率运放取代，上述四项指标可能提高。