1、 1 1 绪论绪论 众所周知，许多科学实验都离不开稳定电源，在这些实验中经常会对通电时间、 电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求，然而目前实验所用的直流电源大 多输出精度和稳定性不高；在测量上，传统的电源一般采用指针式或数码管来显示电 压或电流，搭配电位器来调整所要的电压及电流输出值：使用上若要调整精确的电压 或者电流输出，须搭配精确的显示仪表监测，又因电位器的阻值特性非线性，在调整 时，需要花费一定的时间，况且还要注意漂移，起来非常不方便。因此，如果直流电 源不仅具有良好的输出质量而且还具有多功能以及一定的智能化，以精确的微机控制 取代不精确的人为操作在实验开始之前就对一些参数进行预
2、设，这将会使个领域中的 研究带来不同程度的方便高效。 1.1 1.1 课题背景及意义课题背景及意义 1.1.1 在计量领域中的应用 电流表的校验宜用恒流源。 校验时， 将待校的电流表与标准电流表串接于恒流源 电路中。节恒流源的输出电流大小至被校表的满度值和零度值，检查各电流表指示是 否正确。 在广泛应用的 DDZ 系列自动化仪表中，为避免传输线阻抗对电压信号的影 响，其现场传输信号均以恒流给定器提供的 0-10mA 或 4-20mA 直流电流作为统一 的标准信号，便于对各种信号进行变换和运算，并使电气、数模之间的转换均能统一 规定，有利于与气动仪表、数字仪表的配合使用。在某些精密测量领域中，恒
3、流源充 当着不可替代的角色。如给电桥供电、用电流电压法测电阻值等。各种辉光放电光源： 如光谱仪中的氢灯、氖灯，一旦被点燃，管内稀薄气体讯速电离。由于离化过程的不 稳定性并恒有增加的倾向，放电管中的电流将随之上升。因此，在灯管上加以恒定电 压时，它是不稳定的，其电流值可能增大到使灯管损坏。为了稳定放电电流，从而稳 定灯管的工作状态，最好采用恒流源供电。各种标准灯(如光强度标准灯等)的冷态电 阻接近于零，在使用时为防止电流冲击，一般通过调压器或限流电阻逐步加大电流至 额定值，既不方便，又不安全。特别是，使用这些标准灯时，必须控制通过灯丝的额 定电流不变，否则灯丝内阻的变化将影响灯的发光稳定性。因此
4、，采用恒流源供电更 为合理 。在电位差计中如果使用恒流源则可免去校正工作电流这一环节。 1.1.2 在半导体器件性能测试中的应用 半导体器件参数的测量常常用到恒流源。例如，测量晶体管的反向击穿电压时， 若预先将恒流源调至测试条件要求的电流值，则对不同击穿电压的晶体管无须调整就 可由电表或图示仪表直接读出击穿电压的数值。不仅提高了测试效率，延长了仪表的 使用寿命，而且限制了反向电流，不致损坏被测晶体管。 半导体器件参数的测量也 必须采用恒流源。例如，用光电导衰退法测量材料的少数载流子寿命，用半导体霍尔 效应测量材料的电导率、迁移率和载流子浓度等，因为半导体材料的电阻率对温度、 光照极为敏感，若采
5、用稳压电源，当电阻率改变时，测试电流也会变化，从而影响被 测材料的参数值。为了保持测试电流不变，只有采用恒流源供电。 1.1.3 在传感器中的应用 目前， 在科技和生产部门广泛应用的各类物性型敏感器件， 如热敏、 力敏、 光敏、 磁敏、湿敏等传感器，常常采用恒流源供电。这不仅因为许多敏感器件是用半导体材 料制成的，还因为这样可以避免连接传感器的导线电阻和接触电阻等的影响。 1.1.4 现代大型仪器中稳定磁场的产生 在许多医疗诊断仪器中，如 CT 断层扫描仪和超导磁源成像仪中的磁场均要求很 稳定。否则会造成严重的测量误差。如果采用稳压电源，由于电磁铁线圈工作时发热 等原因会使其阻值改变，因而供电
6、电流变化，导致磁场不稳定。如果采用恒流源供电 就能克服上述缺点。因此，凡是要求磁场十分稳定的装置，就必须采用恒流源供电。 所以，在核物理实验装置中，如粒子加速器、质谱仪、 谱仪以及云雾室，都必须 采用恒流源供电。众所周知，在电子显微镜中焦距越小，放大倍数越大。为了提高放 大倍数，就必须使焦距缩短，而焦距与磁场强度有关。如果磁场不稳定，则磁场强度 也不稳定，从而使电子在焦点以外的磁场再次聚焦，甚至多次聚焦，而多次聚焦会使 成像质量变坏。因此，必须采用恒流源供电。 1.1.5 在其它领域中的应用 在用普通的充电机充电时，随着蓄电池端电压的逐渐升高，充电电流相应减小， 为保持正常充电，必须随时提高充电机的输出电压。采用恒流源充电，就可以不必调 整，即使从充电装置中加入或移去部分蓄电池也不影响正常充电，从而使劳动强度降 低，生产效率提高。 许多电真空器件，如示波管、显像管、功率发射管等，它们的 灯丝冷电阻很小，当用额定电压点燃时，在通电瞬间电流很大，常常超过灯丝额定电 流许多倍。这样大的冲击电流容易使灯丝寿命缩短。为了保护灯丝，最好采用恒流源 供电。当灯丝从冷到热变化时
