基于MCU的恒流源设计与实现文献综述

 2023-03-21 17:01:17


一、文献综述

(一)国内外研究现状

恒流源是一种电子元件或者电路,在诸多领域中都有大量应用,譬如在计量领域中各种仪表的应用,在半导体器件中参数测量的应用,在各种传感器中的供电作用,从人们平常生活中所用到的充电器到科学实验中所需要的稳定电流源都有恒流源的身影。

专用恒流源已有近50年的发展历史。从早期的电真空器件稳流管.发展成半导体恒流二极管(CRD).恒流三极管(CRT),现已进人集成恒流源全面发展的新时期。集成恒流源集单片集成化、最佳性能指标、最简外围电路等优点于一身,有的还能对输出电流进行连续调整,它代表着恒流源的发展方向[2]。集成恒流源主要包括以下4种类型:三端可调恒流源,四端可调恒流源,高压集成恒流源,恒流源型集成温度传感器[3].

在我国,以电力电子学为核心技术的电源产业,从二十世纪60年代中期开始形成,到了二十一世纪以来,电源产业进入快速发展时期。一方面,电源产业规模的发展在加快;另一方面,在国家自然科学基金的资助下或创新意识指导下,我国电力电子技术的研究从吸收消化和一般跟踪发展到前沿跟踪和基础创新,电源产业界涌现了一些技术难度较大,具有国际先进水平的产品,而且还产生了一大批具有代表性的研究成果和产品。目前国内还开展了跟踪国际多方面前沿性课题的研究或基础创新研究,但是我国电源产业与发达国家相比,仍然存在着差距和不足:表现在电源产品的质量、可靠性、工艺水平、先进检测设备等方面[4]

(二)研究主要成果

随着我国大力发展电力电子产业,我们国家的电源产业慢慢出现了一些全世界领先的成果和产品。最开始的恒流源,采用的电真空器件是镇流管,由于镇流管有稳定电流的功能,所以多用于交流电路,常被用来稳定电子管的灯丝电流。电子管通常不能单独作为恒流器件,但可用它来构成各种恒流电路。由于电子管是高压小电流器件,因此用简单的晶体管电路难于获得的高压小电流恒流源,用电子管电路却容易实现,并且性能相当好[5]

慢慢的,随着半导体技术的发展,设计并制造出了各种类型性能优越的晶体管恒流源,并在实际中获得了广泛的应用。晶体管恒流源电路可封装在同一外壳内,成为一个具有恒流功能的独立器件,用它可构成直接调整型恒流源。用晶体管作调整元件的各种开环和闭环的恒流源,在许多电子电路中得到了应用。但晶体管恒流源的电流稳定度一般不会太高,很难达到0.01%/min,且最大输出电流也不过几安培。它适用于那.些对稳定度要求不太高的场合[6]

为了提高恒流源的稳定性和可靠性,又通过新的技术——半导体集成技术,让恒流源的研制进入了一个新的阶段。以前长期以来采用分立元件组装的各种恒流源,现在可以集成在一块很小的硅片上而仅需外接少量元件[7]。集成电路恒流源不仅减小了体积和重量,简化了设计和调试步骤,而且提高了稳定性和可靠性。在各种恒流源电路中,集成电路恒流源的性能堪称最佳。

从广义上讲,恒流源分通用型和专用型两大类。通用型恒流源(含简易恒流源)是由通用型半导体器件(例如晶体管、场效应管)或通用集成电路(如运算放大器、三端集成稳压器)构成的恒流源,其电路设计灵活多样,但恒流效果不太理想,有的外围电路比较复杂。专用型恒流源则是由特种电真空器件、半导体器件或专用集成电路构成的,它们具有恒流效果好、性能指标先进、外围电路简单、便于制作、调试和维修、成本较低廉等优点,是电子技术人员的优选产品[8]

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