电力变压器直流电阻的快速测量方法----恒流源的设计与试验(二)

（1）电阻串联在主回路内，而采样调节机构不可能十分稳定，因而直接影响到输出电流的稳定性；

（2）为了减少功耗，Rs值取小一些好，所以调节范围不可能很宽；

（3）除非设置负电源，否则不可能从零起调；

（4）对于高精度恒流源，几乎不可能改变作为标准的采样电阻。因此，对于大电流精密恒流源，最好采用基准电压的采样电阻。

4.5.4调整管的选择

用集成稳压器构成的恒流源，其最大电流和最高电压值受制于所用集成稳压器的极限值。当实际应用要求更大的电流和电压时，就要外加调整管。由于固定稳压器和可调稳压器的内部电路和引出方法不同，所以外接调整管的接法也不一样。

另外，调整管的最大值也必须满足下列条件：

对于中高压小电流恒流源，或宽范围的可调恒流源，还必须考虑调整管漏电流的影响，要选择Iceo尽可能小的管子。如果漏电流大于输出电流的下限值，则完全破坏了恒流源的工作状态。

4.6恒流源的设计和试验

4.6.1恒流源的设计基本原理通过上述恒流源的原理分析和各类恒流源的比较，根据实际情况，对应电力变压器直流电阻测试仪的要求，对恒流源进行了设计。在电源部分，把220V交流电，经稳压器降压、整流滤波，作为恒流源器件所用的电源。其基本原理如4-8图：

图中N_A1,N_A2和N_A3全部采用集成运算放大器ICL7650，它是高精度、低漂移、动态校零CMOS型斩波稳零式单片集成运算放大器，称为第四代运算放大器。其输入失调电压Uos只相当于通用型运算放大器F007的千分之一，Uos =1.0μv，失调电压温漂为0.01μv/^oC，每月漂移低于1μv，输入偏置电流约为100PA，且有极高共模抑制能力（CMBR≥130dB）、开环增益（Ad >140dB ）。Uin为输入基准电压；VTR为功率放大器件；R2为V_TR的限流电阻。

恒流源的工作原理如下：基准源Uin分压后，经过加法器N_A1、反馈放大器N_A2，由电流放大驱动VTR电路输出电流Ix.为了使输出电流稳定，除各个环节引入深度负反馈外，还从输出电流Ix取样经电压跟随器N_A3反馈至加法器N_A1，形成一个大反馈，进一步增强了输出电流的稳定度，使恒流源在负载变化较大范围内输出电流具有高稳定度。

恒流源电流的稳定原理：运放N_A1的输出电压U1为Uin=Uin-U4，反相集成运算放大器N_A2的输出电压U2为U2 =-U1，电压跟随器N_A3的输出电压U4为U4=U3，而标准电阻Rn上的电流I为I =（U2- U3 ） / Rn .由于电压跟随器N_A3的输入电阻很大（≥10¹²欧），则流过标准电阻Rn的电流I全部流向被测的感性负载，I = Ix，由以上方程联立求解可得，

上式表明：

（1）输出电流Ix与被测感性负载无关

（2）输入电压Uin的稳定度、纹波大小、静态电流大小和温漂特性都会直接影响输出电流Ix.

（3）改变标准电阻值Rn和组成恒流源的电阻R1会改变输出电流的大小。

试验中，发现当三个集成运算放大器的接地点布置不恰当时，有干扰信号会进入恒流源的电路中，输出电流就有一定的波动，导致恒流源工作不稳定。把它们的各个接地点接在一起，再与电源的接地点相连，电流输出稳定，有效抑制了干扰。

本文研究的恒流源能够稳定输出的最大电流为10A，用于测量100μ级以上感性负载的直流电阻。由于一般的集成运算放大器的输出电流比较小，不能直接驱动较大的功率管，因此，要获得10A恒流源就必须采取扩流技术。本文采用了前级驱动后级的办法，以达到扩流目的。