无信号源的自激式激磁电源的原理及设计

0PA548有限流控制端，将该端通过限流电阻接到负电源端可以设置电流大小。限流电阻R1为

式中：I为OPA548所限制的由R1决定的输出电流(O<l<5A)，电路限流时，最大只能输出被限制的电流参数I。

该振荡电路采用双向稳压二极管稳幅方式，如图2所示，D7为双向稳压二极管，型号为2CW234．在运放反馈输入端接入以稳定振幅。D7是稳定正弦波幅度的关键器件，其自身的温度稳定性一定要好，应选用工业级以上的低温漂产品。经实际检测，其中频率波动≤±lHz，电压波动≤±1％，波形失真度≤l％。为了便于观察电路是否起振，设计了LED振荡指示电路。电路振荡时，正弦波信号通过电阻Rs、电容C4驱动发光二极管D5发光。C4起隔直作用，保证电路未起振时D5为熄灭状态。

1．3 反相输出及LC串联谐振

功率正弦波振荡器输出电压的幅值，与振荡器供电电压密切相关。通常自动控制系统使用的激磁电源有效值为36 v或26 v，若要产生有效值为36V的激磁电源，则正弦波的峰-峰值为使用单级运放则至少需要±5l v的电源输入范围。

如果使用±30v双电源供电，由0PA548构成的振荡器最高可以提供有效值为21 v的激磁电源，经过反相叠加后，可以提供有效值为26v或36 v的激磁电源。但对于只提供常规低电压供电的系统，如±15 v供电的系统，就无法提供有效值为26v或36v的激磁电压，这时可以采用LC串联谐振的方式使电压有效值升到36v，等效电路如图3所示。

图3中L是旋转变压器的电感，C是串联电容，R是电路的总电阻，即R=RL+RC(RL和RC分别为电感元件和电容元件的电阻)；US为激磁电源，相当于图2中输出1与输出2之间输出的激磁电源，ω为电源角频率。电路输入阻抗Z为

完全谐振时，电感两端电压有可能超过额定电压，可调节R3使输出电压有效值为36V。

1．4电路保护措施

理想状态下，LC串联谐振电路完全谐振时电感和电容两端电压大小相等，相位相反，互相抵消。但实际元件并不能使电路达到完全谐振状态，那么功率运放输出端的电压有可能在正弦峰值时超出电源电压，损坏功率运放。通过两个钳位二极管对低内阻的电源放电，以防止意外的峰值电压造成损坏。二极管采用超快恢复二极管，其连续电流应大于功率运放峰值电流，反向耐压值应至少为电源电压的两倍，电路设计中选用的是HER604(6A／300V)。

2 应注意的问题

图2中R2与R3的参数特别是温度系数要一致，否则，在高温和低温时，有可能出现振荡器不起振，或者振荡波形失真的现象。电路调整完毕，R3的调整值最好换成相同阻值的固定金属膜电阻，以减小阻值漂移引起激磁电源参数变化的可能性。稳压二极管对激磁电源电路的输出电压的稳定性影响较大，需要选择温漂小的双向稳压二极管，最好选用带温度补偿的稳压二极管。这样即使电源电路长期连续工作，其输出的正弦波频率及电压参数以及波形失真度仍能满足使用要求，保证应用激磁电源的系统的精度。

3 结语

无信号源的自激式激磁电源的设计，突破了传统的激磁电源的设计理念，减少了设计环节，简化了电源结构，降低了电路成本，提高了可靠性。经实际应用，能够长期稳定地工作，输出电压的频率和幅值稳定精度高。特别是功率运放反相驱动和LC串联谐振原理的应用，使一套振荡器电路可以同时输出3种不同幅值的正弦波电压，能够满足不同的使用需求。体积小，功能全，适应性强，应用广泛。