本文關(guān)鍵詞：30A高穩(wěn)定度恒流源系統(tǒng)的研制

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【摘要】：恒流源作為穩(wěn)定電源的一種,在科學(xué)研究和工業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。尤其是輸出高穩(wěn)定度大電流的恒流源,在超導(dǎo)磁體、航空航天、直流充電和精密測(cè)量等領(lǐng)域都有著迫切的需求。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研制的大電流測(cè)量裝置,需要10A以上、穩(wěn)定度優(yōu)于10ppm的高穩(wěn)定度電流作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)源,而目前大多數(shù)的恒流源產(chǎn)品輸出電流范圍小,且輸出大電流時(shí)穩(wěn)定度不高,難以滿(mǎn)足高精度測(cè)量和其它對(duì)電流穩(wěn)定度要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合。為此本文提出了一種最大可輸出30A的高穩(wěn)定度大電流恒流源設(shè)計(jì)方案,主要進(jìn)行了以下幾方面的研究工作:1、對(duì)恒流源的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析,結(jié)合線(xiàn)性穩(wěn)流電路和開(kāi)關(guān)型穩(wěn)流電路的優(yōu)缺點(diǎn),提出一種采用開(kāi)關(guān)電源前級(jí)預(yù)穩(wěn)壓、后級(jí)加線(xiàn)性穩(wěn)流電路調(diào)整的組合調(diào)整型恒流源設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)了基于串聯(lián)負(fù)反饋的線(xiàn)性穩(wěn)流電路,對(duì)輸出電流進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,保證電流穩(wěn)定度水平達(dá)到10ppm以?xún)?nèi),并對(duì)電路中關(guān)鍵部件的選型和其對(duì)輸出電流穩(wěn)定度的影響進(jìn)行了分析。2、設(shè)計(jì)研制了高穩(wěn)定度參考電壓發(fā)生模塊。其中基準(zhǔn)電壓采用高穩(wěn)定度基準(zhǔn)電壓芯片提供,并由單片機(jī)控制高精度DA轉(zhuǎn)換芯片產(chǎn)生可調(diào)的參考電壓。經(jīng)測(cè)試該模塊輸出0.1~0.3V參考電壓的穩(wěn)定度水平優(yōu)于5ppm。3、針對(duì)大電流輸出時(shí)功耗大、發(fā)熱量高、電流難以穩(wěn)定的問(wèn)題,采用多只功率MOSFET并聯(lián)均流工作的方式作為調(diào)整管,對(duì)影響功率MOSFET并聯(lián)均流工作的因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析,并設(shè)計(jì)了風(fēng)冷散熱裝置提高調(diào)整管的散熱效率,有效提高了電流穩(wěn)定程度。最后,對(duì)所研制的恒流源樣機(jī)輸出電流進(jìn)行了測(cè)試。1小時(shí)的測(cè)試結(jié)果表明,輸出30A時(shí)穩(wěn)定度指標(biāo)為7.25ppm,滿(mǎn)足課題組對(duì)電流穩(wěn)定度的要求。
【關(guān)鍵詞】：恒流源 大電流 高穩(wěn)定度 線(xiàn)性穩(wěn)流電路 MOSFET并聯(lián)均流
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN86
【目錄】：

• 致謝6-7
• 摘要7-8
• Abstract8-15
• 1 緒論15-19
• 1.1 課題研究的背景及意義15-16
• 1.2 恒流源研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)16-18
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 發(fā)展趨勢(shì)分析17-18
• 1.3 設(shè)計(jì)指標(biāo)18-19
• 2 恒流源系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)19-26
• 2.1 方案的選擇19-20
• 2.2 恒流源系統(tǒng)總體電路設(shè)計(jì)20-22
• 2.3 系統(tǒng)供電及隔離電路設(shè)計(jì)22-25
• 2.4 課題研究?jī)?nèi)容與方法25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 3 恒流源基本穩(wěn)流電路26-35
• 3.1 串聯(lián)負(fù)反饋式穩(wěn)流電路26-27
• 3.2 恒流源穩(wěn)定度影響因素分析27-28
• 3.3 恒流源基本電路主要器件選型28-34
• 3.3.1 參考電壓28
• 3.3.2 采樣電阻28-31
• 3.3.3 調(diào)整管31-32
• 3.3.4 運(yùn)算放大器32-34
• 3.3.5 前級(jí)預(yù)穩(wěn)壓模塊34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 4 高穩(wěn)定度可調(diào)參考電壓模塊設(shè)計(jì)35-51
• 4.1 基準(zhǔn)電壓概述35-36
• 4.1.1 基準(zhǔn)電壓簡(jiǎn)介35
• 4.1.2 基準(zhǔn)電壓分類(lèi)35-36
• 4.2 基準(zhǔn)電壓模塊電路設(shè)計(jì)36-42
• 4.2.1 基準(zhǔn)電壓器件選型36-38
• 4.2.2 7V基準(zhǔn)電壓電路38-40
• 4.2.3 10V基準(zhǔn)電壓變換電路40-42
• 4.3 高精度D/A轉(zhuǎn)換模塊42-49
• 4.3.1 AD5791簡(jiǎn)介42-44
• 4.3.2 AD5791外圍電路設(shè)計(jì)44-46
• 4.3.3 AD5791軟件控制方法46-47
• 4.3.4 輸出電壓測(cè)試47-49
• 4.4 微控制器電路49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 5 調(diào)整管并聯(lián)均流分析51-59
• 5.1 調(diào)整管的選擇51-54
• 5.2 功率MOSFET并聯(lián)均流分析54-58
• 5.2.1 影響多管并聯(lián)工作的因素54-55
• 5.2.2 保證多管并聯(lián)均流的措施55-57
• 5.2.3 調(diào)整管散熱裝置設(shè)計(jì)57-58
• 5.3 本章小結(jié)58-59
• 6 恒流源樣機(jī)與性能測(cè)試59-68
• 6.1 恒流源樣機(jī)59-62
• 6.2 輸出電流穩(wěn)定性測(cè)試62-67
• 6.2.1 測(cè)試方案62-63
• 6.2.2 測(cè)試結(jié)果分析63-67
• 6.3 本章小結(jié)67-68
• 7 總結(jié)與展望68-70
• 7.1 論文總結(jié)68-69
• 7.2 工作展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 作者簡(jiǎn)歷73

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