30A高稳定度恒流源系统的研制

发布时间：2017-08-17 17:48

  本文关键词：30A高稳定度恒流源系统的研制

  更多相关文章： 恒流源 大电流 高稳定度 线性稳流电路 MOSFET并联均流

【摘要】：恒流源作为稳定电源的一种,在科学研究和工业领域都有广泛的应用。尤其是输出高稳定度大电流的恒流源,在超导磁体、航空航天、直流充电和精密测量等领域都有着迫切的需求。中国计量科学研究院研制的大电流测量装置,需要10A以上、稳定度优于10ppm的高稳定度电流作为测量标准源,而目前大多数的恒流源产品输出电流范围小,且输出大电流时稳定度不高,难以满足高精度测量和其它对电流稳定度要求较高的应用场合。为此本文提出了一种最大可输出30A的高稳定度大电流恒流源设计方案,主要进行了以下几方面的研究工作:1、对恒流源的国内外研究现状进行分析,结合线性稳流电路和开关型稳流电路的优缺点,提出一种采用开关电源前级预稳压、后级加线性稳流电路调整的组合调整型恒流源设计方案。设计了基于串联负反馈的线性稳流电路,对输出电流进行实时调整,保证电流稳定度水平达到10ppm以内,并对电路中关键部件的选型和其对输出电流稳定度的影响进行了分析。2、设计研制了高稳定度参考电压发生模块。其中基准电压采用高稳定度基准电压芯片提供,并由单片机控制高精度DA转换芯片产生可调的参考电压。经测试该模块输出0.1~0.3V参考电压的稳定度水平优于5ppm。3、针对大电流输出时功耗大、发热量高、电流难以稳定的问题,采用多只功率MOSFET并联均流工作的方式作为调整管,对影响功率MOSFET并联均流工作的因素进行了系统分析,并设计了风冷散热装置提高调整管的散热效率,有效提高了电流稳定程度。最后,对所研制的恒流源样机输出电流进行了测试。1小时的测试结果表明,输出30A时稳定度指标为7.25ppm,满足课题组对电流稳定度的要求。
【关键词】：恒流源 大电流 高稳定度 线性稳流电路 MOSFET并联均流
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN86
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-8
• Abstract8-15
• 1 绪论15-19
• 1.1 课题研究的背景及意义15-16
• 1.2 恒流源研究现状及发展趋势16-18
• 1.2.1 国内外研究现状16-17
• 1.2.2 发展趋势分析17-18
• 1.3 设计指标18-19
• 2 恒流源系统总体方案设计19-26
• 2.1 方案的选择19-20
• 2.2 恒流源系统总体电路设计20-22
• 2.3 系统供电及隔离电路设计22-25
• 2.4 课题研究内容与方法25
• 2.5 本章小结25-26
• 3 恒流源基本稳流电路26-35
• 3.1 串联负反馈式稳流电路26-27
• 3.2 恒流源稳定度影响因素分析27-28
• 3.3 恒流源基本电路主要器件选型28-34
• 3.3.1 参考电压28
• 3.3.2 采样电阻28-31
• 3.3.3 调整管31-32
• 3.3.4 运算放大器32-34
• 3.3.5 前级预稳压模块34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 高稳定度可调参考电压模块设计35-51
• 4.1 基准电压概述35-36
• 4.1.1 基准电压简介35
• 4.1.2 基准电压分类35-36
• 4.2 基准电压模块电路设计36-42
• 4.2.1 基准电压器件选型36-38
• 4.2.2 7V基准电压电路38-40
• 4.2.3 10V基准电压变换电路40-42
• 4.3 高精度D/A转换模块42-49
• 4.3.1 AD5791简介42-44
• 4.3.2 AD5791外围电路设计44-46
• 4.3.3 AD5791软件控制方法46-47
• 4.3.4 输出电压测试47-49
• 4.4 微控制器电路49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 5 调整管并联均流分析51-59
• 5.1 调整管的选择51-54
• 5.2 功率MOSFET并联均流分析54-58
• 5.2.1 影响多管并联工作的因素54-55
• 5.2.2 保证多管并联均流的措施55-57
• 5.2.3 调整管散热装置设计57-58
• 5.3 本章小结58-59
• 6 恒流源样机与性能测试59-68
• 6.1 恒流源样机59-62
• 6.2 输出电流稳定性测试62-67
• 6.2.1 测试方案62-63
• 6.2.2 测试结果分析63-67
• 6.3 本章小结67-68
• 7 总结与展望68-70
• 7.1 论文总结68-69
• 7.2 工作展望69-70
• 参考文献70-73
• 作者简历73

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本文编号：690323