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恒流源的电源温漂和纹波问题 [复制链接]

 

这是一款12V供电1A/2A的恒流源,通过分析发现电路工作在开关状态,这种状态的电路纹波较大。对于测量类的光源不够理想,优点是功率可以做的很大,温漂也容易控制。串接电感和并联电容有一些改善但是效果不是很显著。我的问题是:

1、为什么电感和电容改善不大?

2、如何改善减少纹波。

image.png  最早我的方案是使用电流镜,但是受到三极管的功率影响和电路的功率做不大。大于1A非常的吃力。而且该电路的温漂较大。

image.png 对于电流镜是不是可以使用达林顿三极管,是不是效果要比较好一些。

 

此帖出自模拟电子论坛

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『通过分析发现电路工作在开关状态』

该电路不是工作在开关状态。

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运放工作在比较器状态,我理解成“开关状态”,理由如下: 当R1的反馈端电压低于200mV时,Q1截至 当R1的反馈端电压高于200mV时,Q1打开 因此我感觉是工作在开关状态。对不对我也不知道。 是不  详情 回复 发表于 2021-8-31 14:11

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maychang 发表于 2021-8-31 12:19 『通过分析发现电路工作在开关状态』 该电路不是工作在开关状态。

运放工作在比较器状态,我理解成“开关状态”,理由如下:

当R1的反馈端电压低于200mV时,Q1截至

当R1的反馈端电压高于200mV时,Q1打开

因此我感觉是工作在开关状态。对不对我也不知道。

是不是将R1的电阻增加到1欧,比较电压增加到1V是不是电路的纹波相对来说就会小很多了呢?

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首帖第一幅图,有点问题:图中标注RL为100欧,但图中基准电压200mV,取样电阻100毫欧,负载上电流应该是2A。但100欧电阻上要获得2A电流,12V电源电压绝对做不到,C2两端电压需要达到200V以上才能够在负载上产生2A电  详情 回复 发表于 2021-8-31 14:44
如果U1A改成精密运放,那么 温漂 问题也会得到改善。不过,改成精密运放,需要注意运放的共模输入范围。  详情 回复 发表于 2021-8-31 14:41
『是不是将R1的电阻增加到1欧,比较电压增加到1V是不是电路的纹波相对来说就会小很多了呢?』 一楼第一个电路,基准电压你是怎么获得的?如果是使用TL431之类分压而得,那么将R1改为1欧,分压值改为1V,确实输出  详情 回复 发表于 2021-8-31 14:34
一楼电路,运放和场效应管处于典型的线性工作状态。如果运放和场效应管超出了线性工作状态,必定不能恒流了。  详情 回复 发表于 2021-8-31 14:22
『运放工作在比较器状态,我理解成“开关状态”』 运放也不是工作在比较器状态。  详情 回复 发表于 2021-8-31 14:19

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bigbat 发表于 2021-8-31 14:11 运放工作在比较器状态,我理解成“开关状态”,理由如下: 当R1的反馈端电压低于200mV时,Q ...

『运放工作在比较器状态,我理解成“开关状态”』

运放也不是工作在比较器状态。


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bigbat 发表于 2021-8-31 14:11 运放工作在比较器状态,我理解成“开关状态”,理由如下: 当R1的反馈端电压低于200mV时,Q ...

一楼电路,运放和场效应管处于典型的线性工作状态。如果运放和场效应管超出了线性工作状态,必定不能恒流了。


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bigbat 发表于 2021-8-31 14:11 运放工作在比较器状态,我理解成“开关状态”,理由如下: 当R1的反馈端电压低于200mV时,Q ...

『是不是将R1的电阻增加到1欧,比较电压增加到1V是不是电路的纹波相对来说就会小很多了呢?』

一楼第一个电路,基准电压你是怎么获得的?如果是使用TL431之类分压而得,那么将R1改为1欧,分压值改为1V,确实输出电流可以更稳定。


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bigbat 发表于 2021-8-31 14:11 运放工作在比较器状态,我理解成“开关状态”,理由如下: 当R1的反馈端电压低于200mV时,Q ...

如果U1A改成精密运放,那么 温漂 问题也会得到改善。不过,改成精密运放,需要注意运放的共模输入范围。


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bigbat 发表于 2021-8-31 14:11 运放工作在比较器状态,我理解成“开关状态”,理由如下: 当R1的反馈端电压低于200mV时,Q ...

首帖第一幅图,有点问题:图中标注RL为100欧,但图中基准电压200mV,取样电阻100毫欧,负载上电流应该是2A。但100欧电阻上要获得2A电流,12V电源电压绝对做不到,C2两端电压需要达到200V以上才能够在负载上产生2A电流。

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不好意思,才看到100Ω的电阻 哈哈,不好意思哈  看错了,知道了~  详情 回复 发表于 2021-9-6 09:14
大佬能不能帮忙解释一下这里为啥2A达不到啊 有点糊涂  详情 回复 发表于 2021-9-6 09:11
RL=100R是我瞎写的,实际中也就是20W左右的一个灯。  详情 回复 发表于 2021-8-31 15:35

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本帖最后由 bigbat 于 2021-8-31 15:40 编辑
maychang 发表于 2021-8-31 14:44 首帖第一幅图,有点问题:图中标注RL为100欧,但图中基准电压200mV,取样电阻100毫欧,负载上电流应该是2 ...

RL=100R是我瞎写的,实际中也就是2W左右的一个灯。


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大概明白了你的意思

你想通过调整200mv的基准来实现灯光亮暗的调节

其实这样反而不好

建议将运放设计成10倍放大电路,通过调节放大倍数来调整灯的亮度

 

image.png

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兄弟不可以怎么做,运放是工作在比较器状态的  详情 回复 发表于 2021-9-1 16:24

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se7ens 发表于 2021-9-1 15:26 大概明白了你的意思 你想通过调整200mv的基准来实现灯光亮暗的调节 其实这样反而不好 建议将运放 ...

兄弟不可以怎么做,运放是工作在比较器状态的

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虽然10楼建议不正确,但你认为运放工作于比较器状态,也是不正确的。运放并非工作于比较器状态,整个电路也不是工作于开关状态,而是线性工作状态。  详情 回复 发表于 2021-9-1 16:40

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bigbat 发表于 2021-9-1 16:24 兄弟不可以怎么做,运放是工作在比较器状态的

虽然10楼建议不正确,但你认为运放工作于比较器状态,也是不正确的。运放并非工作于比较器状态,整个电路也不是工作于开关状态,而是线性工作状态。

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Q1如果是三极管我不怀疑是线性状态,但是Q1是MOS管,对于运放没有任何放大状态区间,只要电压高于基准马上就开启,低于基准马上就关闭,我觉得开关状态更象。  详情 回复 发表于 2021-9-1 16:56

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maychang 发表于 2021-9-1 16:40 虽然10楼建议不正确,但你认为运放工作于比较器状态,也是不正确的。运放并非工作于比较器状态,整个电路 ...

Q1如果是三极管我不怀疑是线性状态,但是Q1是MOS管,对于运放没有任何放大状态区间,只要电压高于基准马上就开启,低于基准马上就关闭,我觉得开关状态更象。

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对双极型三极管而言,放大倍数是 “集电极电流变化除以基极电流变化”,是个无量纲的纯数。而MOS管放大是 “漏极电流变化除以门极电压变化”,量纲上是电导(电阻的倒数),所以称为跨导。  详情 回复 发表于 2021-9-1 19:30
MOS管有个参数gfs,单位西门子(S)。该参数表示门极电压变化1单位,漏极电流变化多少单位。显然,漏极电流是随着门极电压逐渐变化的,也就是漏极电流变化有个放大状态区间。  详情 回复 发表于 2021-9-1 19:27
MOS管可不是 “没有任何放大状态区间,只要电压高于基准马上就开启,低于基准马上就关闭”。MOS管也是有放大状态区间的。  详情 回复 发表于 2021-9-1 19:24

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bigbat 发表于 2021-9-1 16:56 Q1如果是三极管我不怀疑是线性状态,但是Q1是MOS管,对于运放没有任何放大状态区间,只要电压高于基准马 ...

MOS管可不是 “没有任何放大状态区间,只要电压高于基准马上就开启,低于基准马上就关闭”。MOS管也是有放大状态区间的。


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bigbat 发表于 2021-9-1 16:56 Q1如果是三极管我不怀疑是线性状态,但是Q1是MOS管,对于运放没有任何放大状态区间,只要电压高于基准马 ...

MOS管有个参数gfs,单位西门子(S)。该参数表示门极电压变化1单位,漏极电流变化多少单位。显然,漏极电流是随着门极电压逐渐变化的,也就是漏极电流变化有个放大状态区间。

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MOS管的这个特性我是知道的,我说的情况是基于本电路的情况。在这个电路中运放工作情况就是比较器。  详情 回复 发表于 2021-9-1 19:32

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bigbat 发表于 2021-9-1 16:56 Q1如果是三极管我不怀疑是线性状态,但是Q1是MOS管,对于运放没有任何放大状态区间,只要电压高于基准马 ...

对双极型三极管而言,放大倍数是 “集电极电流变化除以基极电流变化”,是个无量纲的纯数。而MOS管放大是 “漏极电流变化除以门极电压变化”,量纲上是电导(电阻的倒数),所以称为跨导。


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maychang 发表于 2021-9-1 19:27 MOS管有个参数gfs,单位西门子(S)。该参数表示门极电压变化1单位,漏极电流变化多少单位。显然,漏极电流 ...

MOS管的这个特性我是知道的,我说的情况是基于本电路的情况。在这个电路中运放工作情况就是比较器。

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如果运放工作于比较器状态,就不存在什么 “虚短”,同相输入端电压也就不一定等于R1两端电压了。  详情 回复 发表于 2021-9-1 19:40
而且,此电路具有强烈的负反馈(且是直流负反馈)。反馈电压取自R1。反馈电压施加到运放的反相输入端。 正是由于存在这样强烈的负反馈,运放加上MOS管才能够工作在线性状态,而且R1两端电压就等于同相输入端电压(理  详情 回复 发表于 2021-9-1 19:39
在这个电路中,运放(和MOS管)仍然是工作于线性状态,除非受到例如电源电压或者运放共模范围等等因素限制。只不过运放电压放大倍数很大,加上MOS管的电压放大倍数,就更大了。  详情 回复 发表于 2021-9-1 19:35

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bigbat 发表于 2021-9-1 19:32 MOS管的这个特性我是知道的,我说的情况是基于本电路的情况。在这个电路中运放工作情况就是比较器。

在这个电路中,运放(和MOS管)仍然是工作于线性状态,除非受到例如电源电压或者运放共模范围等等因素限制。只不过运放电压放大倍数很大,加上MOS管的电压放大倍数,就更大了。


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bigbat 发表于 2021-9-1 19:32 MOS管的这个特性我是知道的,我说的情况是基于本电路的情况。在这个电路中运放工作情况就是比较器。

而且,此电路具有强烈的负反馈(且是直流负反馈)。反馈电压取自R1。反馈电压施加到运放的反相输入端。

正是由于存在这样强烈的负反馈,运放加上MOS管才能够工作在线性状态,而且R1两端电压就等于同相输入端电压(理想运放两输入端 “虚短” )。


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bigbat 发表于 2021-9-1 19:32 MOS管的这个特性我是知道的,我说的情况是基于本电路的情况。在这个电路中运放工作情况就是比较器。

如果运放工作于比较器状态,就不存在什么 “虚短”,同相输入端电压也就不一定等于R1两端电压了。


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