基于运算放大器的压控恒流源研究

《基于运算放大器的压控恒流源研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、270四川省电子掌会高能电子掌专业委员会第五届掌术交流会谴。文秦基于运算放大器的压控恒流源研究亲玲，赖青贵，伥丧，王华岑中国工程物理研究院流体物理研究所．四Jrl绵阳621900摘要：针对苴线感应加速器校正线圈的供电需求．研究丁基于功率运算放大嚣的电压控制型恒流源．从理论计算、数值模拟和实验方面研究和对比了两种压控恒流源——悬浮负载恒沉源和接地负载恒流源的工怍特性。结果表明悬浮负载恒流源具有更加稳定的电浠c输出能够满足将来的工程运用要求．关键词控正线圈．功率运算放大器，压控恒流源中圈分类号：1"1．506文献标示码：^随着直线感应加速器加速粒子能量的不断攀升，提高柬流品质也

2、是人们不断追求的目标。它推动着束流输运系统的持续发展。从早期的单一依靠磁场线圈到加入匀场环，到拨正线圈的使用，柬流输运系统的改进有效地提高了束流豹品质”】。校正线圈是光刻于印制板上的导线圈．将其按照方位角放置在加速腔内，通电后，载流导线产生的横向碰场就可以起到校正偏心束流的作用oi。显然，稳定可调的恒流源是校正线圈有效工作的必要条件。针对现在加速粒子能量的提高，校正线圈提出了新的供电需求，本文就这一需求研究了基于功率运算放大器的两种压控恒流源．为工程应用做技术储备。1设计思路用于校正线圈的恒流源，供聚焦和补偿时使用．输出功率不大．但要求调节精度高，稳定性好．纹波，J、。具体

3、技术参数：辅出电流0mA一5A：调节范围100mA～5A；调节精度5mA；负载电阻3．5o：稳定度：纹波优于I‰(相对5A)。而常用作恒流电源的电真空器件稳定电流建立时间长，场效应管夹断电压高、击穿电压低，恒流区域窄。因此，我们选取了体积小．效率高，电流调节范围宽的放大器恒流源作为研究方向。FigTLayoutofholistJcdesign围1总体设计围基本的设计思路是通过电源板将市电降压、整流、滤波后送入高精度电压基准源得到一直流电压，输入功率运算放大器．在输出端得到放大的电流输出。总体示意如图l基于功率运算放大器的恒流源电路接其负载是否接地可分为悬浮负载恒流源(负载两

4、端都不接地)和四jlI省电子掌会高能电子掌专业委员会第五届学术交流会论文集27l接地负载恒流源(负载一端接地)。下面分别对这两种电路进行对比分析。2数值模拟图2、图3分别是悬浮负载恒流源和接地负载恒流源的基本电路图。由图可见，要得到相同的电流输出，接地负载恒流源要求输入电阻和反馈电阻有较好的匹配。使用PSpice模拟两种电路的各项性能，得到了近似的结果。2．1瞬态响应模拟输入0-2．5V直流电压时，两种电路的电流输出瞬态响应相同，见图4。当功率运放的输入端电压为0V时，输出的电流称为失配电流。模拟得到悬浮负载恒流源的失配电流为0．55mA；而接地负载恒流源的失配电流为7．5

5、mA。Fig．4DCoutputofVCCS图4电路的直流工作曲线臻蒸囊陲廖》{斟鍪；；：：；：}l；：}j；≯熬髟，漆1：7i：T!r1叮1■--r⋯．：：；㈠i．．i：：_．{÷一j{：j：’卜’一．：；：1：：?I一!o。譬，“o卜：1”一一-“一⋯⋯⋯}}一；。一；j。二：；．：：⋯：j“．；一7：：：：：}：．Fig．5Theeffectofhighfrequentssignal图5高频信号对输出电流的影响2．2纹波电路中的高频信号可以通过并联RC回路过滤掉，图5选取了0．05V／50MegHz的高频信号进行模拟，稳定后的输出信号变化范围在0．1‰。但低于RC阈值

6、的工频信号一般难以滤除，只能通过降低输入信号幅度来达到要求。图6(a)所示为输入2．5V直流叠加0．05V／50Hz交流信号的输出交流曲线；图6(b)所示为输入2．5V叠加0．001V／50Hz交流信号的输出电流曲线，它的最大变化范围是2mA，满足5％0纹波的要求。因此输入信号的工频干扰幅度要低于lmV。r÷I删骶静．}!l鼢一≮-r一‘iFig．6(a)TheeffectofO．05W50Hznoiseinput图6(a)0．05V／50Hz噪声对输出电流的干扰(b)Theeffectof0．001V／50Hznoiseinput(b)0．001V／50Hz噪声对输出电流

7、的习訇一272四_JII省电子学会离能电子掌专业委员会第五届掌术交流会论文集2．3温度漂移，模拟温度在25，55，58，60，65，75。C变化时放大器的输出电流(如图7左)，右图所示为温度对线性度的影响。当输出电流超过4A时，电路的线性度随温度升高而降低。：，，，：：+：：：：蔓。■一?一譬≯誊囊州“_忡9p?‘‘"+，州“一*‘掣。p*““例哪“如*■“p‘；畸。并}’≯；■；一≥谚≥矗毒一l⋯‘?}⋯。jr-⋯‘?’f_‘?⋯十：：⋯·?一．}-，÷一，‰曩，：-；-：⋯4-,薯o。：i：．：k鬈’’：}j㈠