恒溫電路設計論文

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1電路設計

1．1設計思路

恒溫電路設計的研究主要用于電力采集產品上，對電力采集產品來講，安裝在PT側，需要耐受100℃的溫度變化，卻要求萬分之五的精度。除需要從理論上進行最終的計算和分析外，還要考慮各種因素。如其中重要的一個因素高精度器件的溫漂，器件穩定性、可靠性受溫度變化的影響，是電子器件不可回避的問題。對于電力采集產品中高精度的AD采集模塊，溫漂的問題更為嚴重，要保證AD采集模塊精度在允許的范圍內，恒溫電路的設計是很重要的。基于對電力采集產品應用環境的考慮，將高精度的AD采集模塊放置在恒溫盒中，同時配合加熱電阻來穩定恒溫盒溫度的方法，來保證環境在－20℃～+75℃變化時，恒溫盒內的溫度變化在±1℃，使電力產品在萬分之五的精度范圍以內穩定工作。器件主要由分壓電阻、熱敏電阻、加熱電阻、運放、三極管等組成，從設計上看電路設計簡單、穩定性好。選擇的運放是低價、高性能、低噪聲的雙運算放大器ne5532，熱敏電阻選擇低價，對溫度反應靈敏的電阻。根據電路，為了保證恒溫盒內的器件工作最佳狀態，首先確定恒溫盒內要保持的恒定溫度，通過測試和計算，恒溫盒的溫度恒定在75℃為最佳，AD采集模塊可以穩定的工作，電力產品可以達到萬分之五的精度。當溫度降低時，通過分壓電阻電路、負反饋電路、恒流源控制電路，加熱電阻電路使溫度穩定在75℃。

1．2電路具體設計

具體分析如:當溫度低于75℃時，由于熱敏電阻(MF1是負溫度系數的熱敏電阻)的阻值變大，V0≠V1，V1＞V0，根據深度負反饋電路虛短、虛斷的特點，R18上有電流，在經過負反饋電路放大，后級運算放大U2B同向輸入端和反向輸入端形成壓差，輸出電壓放大，三級管基極電壓大于發射極電壓，三級管導通，有電流流過加熱電阻，加熱電阻加熱，再通過三極管、運算放大U2B、電阻等組成的恒流控制源電路控制流過加熱電阻電流，使恒溫盒溫度保持在75℃左右。在設計過程中，要理論計算配合仿真軟件。下面是SaberSketch軟件仿真結果，根據熱敏電阻負溫度系數特性，在仿真過程中給熱敏電阻設定不同的參數值，從而達到模擬溫度升高和溫度降低環境的目的。

2應用

電力采集產品安裝在PT側，需要耐受100℃的溫度變化，還要求精度在±0．05%以內。AD轉換模塊是電力采集產品的重要模塊，對溫度的變化更加敏感，AD轉換模塊采用ADS8329IRSARG4芯片，其采樣精度16位，零位漂移0．4×10－6/℃，增益漂移0．75×10－6/℃，這款芯片具有高精度和高采樣率的優點，但對溫度變化敏感。AD轉換模塊在電路設計和器件選擇上，盡量保證采樣電壓的精度并最大程度減小溫漂。但還是要考慮溫度在－25℃～+75℃變化時，AD模塊精度漂移。溫漂造成的輸出變化必須通過恒溫或者溫度補償來去除。由于溫度補償電路需要在芯片設計之初加入，而且無法做到完全補償，因此，要得到穩定的輸出，則必須穩定系統的工作溫度，所以AD轉換模塊放在恒溫盒里，在通過恒溫控制電路保證溫度的恒定。

3測試

恒溫設計電路主要保證D采樣模塊所處的環境溫度變化在±1℃，電力采集產品是三相電壓，通過三路選通信號對模擬開關74LVC1G3157的控制使得三項交流(A、B、C)模擬信號能夠經過濾波后進入到AD轉換芯片中，實現模擬到數字的轉換，在通過電力還原產品還原成模擬信號。如果環境溫度在－25℃～+75℃變化時，電力采集產品和還原產品通過壓降儀測試讀出的三相電壓的差值的幅值在0%～0．06%，相位在0('''')～3('''')之間變化，說明恒溫硬件電路設計合理。

4結束語

本文應用一種低成本的熱敏電阻，以及盡可能少的輔助元件，實現了用加熱電阻加熱穩定溫度的方法。該電路結構簡單、占用空間小，可以應用于高精度AD芯片模塊等一系列電路的溫度控制。

作者:李正芬郭紅梅雒宏禮陳琨單位:國網河南省電力公司濟源供電公司