電力變壓器直流電阻的快速測(cè)量方法----恒流源的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)（二）

對(duì)于中高壓小電流恒流源，或?qū)挿秶目烧{(diào)恒流源，還必須考慮調(diào)整管漏電流的影響，要選擇Iceo盡可能小的管子。如果漏電流大于輸出電流的下限值，則完全破壞了恒流源的工作狀態(tài)。

4.6恒流源的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)

4.6.1恒流源的設(shè)計(jì)基本原理通過上述恒流源的原理分析和各類恒流源的比較，根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)應(yīng)電力變壓器直流電阻測(cè)試儀的要求，對(duì)恒流源進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在電源部分，把220V交流電，經(jīng)穩(wěn)壓器降壓、整流濾波，作為恒流源器件所用的電源。其基本原理如4-8圖：

圖中N_A1,N_A2和N_A3全部采用集成運(yùn)算放大器ICL7650，它是高精度、低漂移、動(dòng)態(tài)校零CMOS型斬波穩(wěn)零式單片集成運(yùn)算放大器，稱為第四代運(yùn)算放大器。其輸入失調(diào)電壓Uos只相當(dāng)于通用型運(yùn)算放大器F007的千分之一，Uos =1.0μv，失調(diào)電壓溫漂為0.01μv/^oC，每月漂移低于1μv，輸入偏置電流約為100PA，且有極高共模抑制能力（CMBR≥130dB）、開環(huán)增益（Ad >140dB ）。Uin為輸入基準(zhǔn)電壓；VTR為功率放大器件；R2為V_TR的限流電阻。

恒流源的工作原理如下：基準(zhǔn)源Uin分壓后，經(jīng)過加法器N_A1、反饋放大器N_A2，由電流放大驅(qū)動(dòng)VTR電路輸出電流Ix.為了使輸出電流穩(wěn)定，除各個(gè)環(huán)節(jié)引入深度負(fù)反饋外，還從輸出電流Ix取樣經(jīng)電壓跟隨器N_A3反饋至加法器N_A1，形成一個(gè)大反饋，進(jìn)一步增強(qiáng)了輸出電流的穩(wěn)定度，使恒流源在負(fù)載變化較大范圍內(nèi)輸出電流具有高穩(wěn)定度。

恒流源電流的穩(wěn)定原理：運(yùn)放N_A1的輸出電壓U1為Uin=Uin-U4，反相集成運(yùn)算放大器N_A2的輸出電壓U2為U2 =-U1，電壓跟隨器N_A3的輸出電壓U4為U4=U3，而標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn上的電流I為I =（U2- U3 ） / Rn .由于電壓跟隨器N_A3的輸入電阻很大（≥10¹²歐），則流過標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn的電流I全部流向被測(cè)的感性負(fù)載，I = Ix，由以上方程聯(lián)立求解可得，

上式表明：

（1）輸出電流Ix與被測(cè)感性負(fù)載無(wú)關(guān)

（2）輸入電壓Uin的穩(wěn)定度、紋波大小、靜態(tài)電流大小和溫漂特性都會(huì)直接影響輸出電流Ix.

（3）改變標(biāo)準(zhǔn)電阻值Rn和組成恒流源的電阻R1會(huì)改變輸出電流的大小。

試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)三個(gè)集成運(yùn)算放大器的接地點(diǎn)布置不恰當(dāng)時(shí)，有干擾信號(hào)會(huì)進(jìn)入恒流源的電路中，輸出電流就有一定的波動(dòng)，導(dǎo)致恒流源工作不穩(wěn)定。把它們的各個(gè)接地點(diǎn)接在一起，再與電源的接地點(diǎn)相連，電流輸出穩(wěn)定，有效抑制了干擾。

本文研究的恒流源能夠穩(wěn)定輸出的最大電流為10A，用于測(cè)量100μ級(jí)以上感性負(fù)載的直流電阻。由于一般的集成運(yùn)算放大器的輸出電流比較小，不能直接驅(qū)動(dòng)較大的功率管，因此，要獲得10A恒流源就必須采取擴(kuò)流技術(shù)。本文采用了前級(jí)驅(qū)動(dòng)后級(jí)的辦法，以達(dá)到擴(kuò)流目的。