電力變壓器直流電阻的快速測量方法----恒流源的設計與試驗（二）

對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恒流源的設計和試驗

4.6.1恒流源的設計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)實際情況，對應電力變壓器直流電阻測試儀的要求，對恒流源進行了設計。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全部采用集成運算放大器ICL7650，它是高精度、低漂移、動態(tài)校零CMOS型斬波穩(wěn)零式單片集成運算放大器，稱為第四代運算放大器。其輸入失調(diào)電壓Uos只相當于通用型運算放大器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VTR電路輸出電流Ix.為了使輸出電流穩(wěn)定，除各個環(huán)節(jié)引入深度負反饋外，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，形成一個大反饋，進一步增強了輸出電流的穩(wěn)定度，使恒流源在負載變化較大范圍內(nèi)輸出電流具有高穩(wěn)定度。

恒流源電流的穩(wěn)定原理：運放N_A1的輸出電壓U1為Uin=Uin-U4，反相集成運算放大器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，而標準電阻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），則流過標準電阻Rn的電流I全部流向被測的感性負載，I = Ix，由以上方程聯(lián)立求解可得，

上式表明：

（1）輸出電流Ix與被測感性負載無關

（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直接影響輸出電流Ix.

（3）改變標準電阻值Rn和組成恒流源的電阻R1會改變輸出電流的大小。

試驗中，發(fā)現(xiàn)當三個集成運算放大器的接地點布置不恰當時，有干擾信號會進入恒流源的電路中，輸出電流就有一定的波動，導致恒流源工作不穩(wěn)定。把它們的各個接地點接在一起，再與電源的接地點相連，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，用于測量100μ級以上感性負載的直流電阻。由于一般的集成運算放大器的輸出電流比較小，不能直接驅(qū)動較大的功率管，因此，要獲得10A恒流源就必須采取擴流技術(shù)。本文采用了前級驅(qū)動后級的辦法，以達到擴流目的。