一种高电压小功率交流恒流源的设计
高 华 田蔚风
(上海交通大学电气工程与电子信息学院,上海200030)
摘 要 本文根据实际工作的需求,通过对电路原理的分析和元器件的选择,介绍了一种高电压小功率的交流恒流源的设计。
关键词 高电压;小功率;交流恒流源
在普通的电子线路中,很多电路需要低电压小功率恒流源;在电力系统中,很多线路需要用到高电压大功率的恒压源或者恒流源。
但是在某些系统中,对系统电源有着特殊的要求,如在静电陀螺系统中,为了达到系统要求(最高输出电压为150V ,输出电流为mA 级,电流稳定度达到1%),设计了一种高电压小功率的交流恒流源[1
]。
1 电路设计原理
电路采用稳压加稳流结构,主要由一个稳幅、稳
频的文氏正弦波发生器[2]、采样电路、反馈控制电路、升压器件、稳流电路和功率放大部件等组成,结构原理图如图1所示。
图1 恒流原理框图
取样电路是一只和负载直接串联的精密电阻,即图中的R L 。
当由外界因素引起供电电流发生变化,电阻上的电压降也随之发生改变。
这一变化的电压送到反馈控制电路与标准信号作比较,比较结果将影响到最终输出的电流值。
比如当采样电阻上的电流增大时,电阻上的电压降增大,导致与标准信
号的比较结果减小,通过放大环节以后电压降低,促使电流下降。
反之当电流减小时,会使比较结果增大,促使电流回升,从而达到稳定电流的目的。
由于采样电阻两端有很高的共模电压,所以不能采用普通方法取得此电压值。
可以通过隔离放大器[3]取得采样电阻两端的电压。
反馈控制电路的核心是一只低功耗运放。
运放的“-”输入端接取样电阻R L ,“+”输入端接参考电压。
两输入端上的电压差即误差电压被运放放大后作为控制电压,送往功率调整组件,调整输出电压。
功率放大器件必需考虑耐压和最大耗散功率的问题。
本稳流电源属高压小功率型,虽然电压较高,但是电流很小,功率较低,所以功率器件可以采用普通散热片降温。
调整功率后,通过升压器件将电压升高,由于运放和功率放大器件的输出电压仅10V 左右,但是电流较大,可以通过变压器提升电压。
对于变压器,应尽量采用线性度较高的器件,同时,变压器的放大倍数应该比较高,这样可以提高整个控制通路的前向增益,加深系统反馈深度,提高整个电路的精度。
2 电路元器件的选择
对于功率器件可以采用功率管,甲乙类功率放
大模式来提升功率,要求线性度高,并且有足够的电流输出,电路中所用的电阻应该采用稳定良好的精密金属模电阻,电路中采用的放大器采用磁导率高的磁性材料自己绕制。
集成运放应选用高增益、低漂移和低噪声并且频率特性好的运算放大器(如OP07,F5027等)。
并且应选用正品,并经过老化处
理。
隔离放大器应该选用隔离电压高,频率特性好
的器件,典型的有AD 公司的AD215[4]。
测量与设备
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・计量技术20061No 9
3 电路的特点
1)本电路比普通高电压恒流源电路简化,所需元器件较少,制作方便,只需要做两块电路板就可以。
由本电路组成的恒流源最大输出电压有效值达300V,最大输出电流有效值达5mA,长时间工作稳定度达到0.5%;2)由于采用文氏正弦波发生器,幅值可以手动调整,幅值由正弦波发生器选用的RC 来决定,元器件很少且均为市场上常见的元器件,成本较低且易于购置。
4 结论
本电路经过实际使用,证明设计合理,稳定性达到系统要求(0.5%),除用在上述的静电陀螺系统中,还有着广泛的工程应用前景,如可用作小型静电消除器的电源,还可以作为某些测试设备中的内部负载[5]。
此外,此电流源还可以用来测量电阻、电容或电感等电路参数[6],或作为压阻压力等传感器的激励电源[7]。
参考文献
[1]晏磊,刘光军.静电悬浮控制系统.北京:国防工业出版社,2001
[2]卢文科.实用电子测量技术及其电路精解.北京:国防工业出版
社,2001
[3]赵希才.隔离放大器及其应用.电子技术应用,2003(3)
[4]李刚,林葵.高速隔离放大器AD215.国外电子元器件,1999(3)
[5]Intepro Power Supply Test Instrument Data sheet[Z].Schaffner
EMV A G
[6]王友勇,董增仁.电路参数的双频测试.电工电能新技术,1996
(4)
[7]丁道宏,张乃国.实用电源技术手册(交流稳定电源分册).沈
阳:辽宁科学技术出版社,1999
水三相点处铂电阻温度计稳定时间的研究
刘建庆1 张金涛2 王玉兰2 李晓苇1
(1.河北大学,保定071002;2.中国计量科学研究院,北京100013)
摘 要 众所周知,水三相点是准确复现ITS-90国际温标、准确分度标准铂电阻温度计的关键,在采用标准铂电阻温度计测量水三相点时,需要正确地判断温度计与三相点瓶间是否达到热平衡。
我国的标准铂电阻温度计检定规程参照ITS-90国际温标补充文件的建议,规定了一个比较笼统的达到热平衡时间的范围。
鉴于水三相点是标准铂电阻分度,检定时最基本也是最频繁使用的固定点,本文作者采用高精密的电桥和水三相点容器,实际测量了常用的三种不同结构的标准铂电阻温度计在预冷和不预冷两种情况下,与水三相点达到热平衡所需要的时间。
实验结果表明:在预冷和不预冷两种情况下三种不同结构的温度计达到稳定的时间均不超过五分钟,预冷能有效缩短温计度达到热平衡所需要的时间。
关键词 水三相点;标准铂电阻温度计;热平衡时间
0 引言
水三相点是热力学温标的唯一基准点,也是ITS-90国际温标定义的重要的固定点。
水三相点的正确复现和准确测量是ITS-90国际温标实施的关键。
铂电阻温度计是ITS-90国际温标中规定的内插仪器,是复现保存温标及温标传递的必要仪器,它作为标准或参考温度计被广泛用于分度其它的温度计以及在实验室进行精密准确的温度测量。
同时在对各类水银温度计、工业铂电阻温度计等温度传感器及仪表检定时标准铂电阻温度计也都是最常用的标准,因此用标准铂电阻温度计测量固定点温度及检定分度都有相应的使用技术要求。
在水三相点中,使用标准铂电阻温度计,是为了保证温度计与三相点瓶达到热平衡,ITS-90国际温标的补充说明[1]要求在进行水三相点的测量时,被测的标准铂电阻温度计在插入水三相点瓶之前,需要在冰点瓶预冷管里预冷至少5min,然后插入水三相点瓶中等待5～10min甚至更长的时间再进行测量。
美国国家标准和技术研究院的ITS-90国际温标复现指南[2]要求,被测标准铂电阻温度计在插入水三相点瓶之前在冰点瓶预冷管中预冷,但没有说明预冷多长时间。
我们国家的标准铂电阻温度计检定
测量与设备
计量技术20061No9・43 ・。