大功率高精度直流掃場電流源的設計

摘 要：大功率高精度直流掃場電流源在一些特殊領域有重要的用途。基于精度要求，掃場電流源由整流濾波、采樣放大、比較放大、調整放大、手動基準及自動基準等電路環節構成。為了確保其高精密度，整流濾波環節采用電感濾波，采樣環節使用錳銅電阻作為采樣電阻，在基準電壓環節中采用精密基準電源SW399、通用運放μA741構成的浮動式恒流源以提高基準穩定性，并在誤差比較放大環節中采用PI算法以消除穩態誤差。試驗及安裝調試結果表明，此電流源的精度達到了設計要求，運行良好。

關鍵詞：掃場電源;高精度電源;基準電壓;PI算法

中圖分類號：TM91 文獻標識碼：B 文章編號：1004373X(2008)1708503

Design of High Power and Stable Direct Current Source of Scanning

ZHU Xiaojuan

(School of Information and Control Engineering，Xi′an University of Architechture Technology，Xi′an，710055，China)

Abstract：The high power and stable direct current source of scanning is important in special domain. Based on demand of precision，it consists of rectifier and filter，sampling and amplifier，comparing and amplifier，adjusting and amplifier automatic and manual reference voltage and so on. To ensure the precision of the direct current source，inductor filter is used in the filter circuit，Manganese-Copper resistance is used as sampling resistance，the floating constant-current source composed of precise reference supply SW399 and operational amplifierμA741 is used in reference voltage circuits to increase stability. PI algorithm is used in comparing and amplifier circuits to remove the steady-state error. Installation and trial run indicate that the high power and stable direct current source of scanning has a good performance and its accuracy standard is suitable.

Keywords：scanning direct current source;high accuracy power supply;reference voltage;PI algorithm

激光磁共振技術在光譜分析方面有重要的作用，非常適合短壽命自由基分子的研究。但是，激光磁共振中的電磁鐵一般對電流源有特殊的要求，其精度、穩定度直接影響測量精度和可靠性，而這種高精度、高穩定度的電流源通常沒有商用產品，只能是用戶本身根據要求研制出合適的產品。

本文充分利用中小規模集成元器件的特點，設計出了大功率、高精度直流掃場電流源，用來供給電磁鐵線圈產生高精度、高穩定度的磁場，以滿足物理實驗及工業用途。

1 功能定義

此掃場電流源具有以下功能：

(1) 電流源最大輸出電流為10 A，最大輸出電壓為6 V，負載為電感線圈，其等效電阻為0.6 Ω。

(2) 電流源有兩種工作方式——自動掃場式及手調式。自動掃場式要求輸出電流可在0～5 min內任意設定的時間上從0～10 A線性掃描；手調式要求輸出電流在0～10 A任意設定輸出。

(3) 電流源要求在輸出變化的情況下，輸出精度保持在10－3A。

2 直流穩流源穩流原理

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