一種分光光度計用高精度恒流源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及交流電源領(lǐng)域，特別是一種分光光度計用高精度恒流源。
【背景技術(shù)】
[0002]生化分析儀是基于物質(zhì)對光的選擇性吸收而開發(fā)的一種分析儀器，主要用于測定人體液(血液、尿液)的各種生化指標，它可以準確、快速地為醫(yī)生和化學(xué)檢驗人員提供檢驗數(shù)據(jù)，在臨床診斷和化學(xué)檢驗中具有重要作用，目前已被廣為應(yīng)用。分光光度法是絕大多數(shù)生化分析儀所采用的一類檢測方法，它是基于朗伯一比爾定律基礎(chǔ)上建立起來的一種常用的分析方法。其原理是:單色器將光源發(fā)出的復(fù)色光分成單色光，特定波長的單色光通過盛有樣品溶液的比色皿，單色光被吸收的強度與樣品溶液濃度和光通過的距離(即光徑)成正比，光電轉(zhuǎn)換器將透射光轉(zhuǎn)換為電信號后經(jīng)信號處理系統(tǒng)處理得到樣品溶液的濃度。分光光度計中光源的穩(wěn)定性對測試結(jié)果會產(chǎn)生很大的影響，必須提供一個色溫和光通量都很穩(wěn)定的標準光源，這就要求光源的電流保持恒定不變，通常的標準光源電流在I?5A工作電壓為6?12V，所以為光源供電的電源屬于低壓大電流直流穩(wěn)流電源。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]針對上述存在的溫度穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性的問題，提供一種分光光度計用高精度恒流源。
[0004]一種分光光度計用高精度恒流源，包括調(diào)整管、采樣電阻、基準電壓、誤差放大器和輔助電源，采用LM399來提供基準電壓，其自帶內(nèi)部溫度穩(wěn)定器和熱保溫罩，能將芯片溫度自動調(diào)節(jié)到90，具有很好的溫度穩(wěn)定性(lppm/0C)和長期穩(wěn)定性(20ppm/kH)，并且可以在很大范圍的電壓(9?40V)、電流(0.5~10mA)和溫度(0~700C)范圍內(nèi)工作，反向擊穿電壓為6.95V，可以通過小電流分壓器或一般可以用兩個串連的精密電阻來實現(xiàn)對其分壓，從而得到不同的基準電壓值。另外LM399的儲藏溫度范圍為-650C?1500C，也可以滿足我們儀器對于低溫和高溫檢驗的要求。
[0005]調(diào)整管的選擇，采用復(fù)合管結(jié)構(gòu)，由一只達林頓三極管TIP122和功率管UC508A復(fù)合而成，UC508A的最大輸出電壓可以達到8A。通常流過調(diào)整管的電流和承受的電壓是變化的，在極限情況下即最小輸出電壓和最大輸出電壓時，為了防止調(diào)整管功率損耗不致過大又要防止它進入飽和狀態(tài)，采用穩(wěn)流電源的輸入電壓隨其輸出電壓的改變而進行調(diào)節(jié)，使調(diào)整管的集一射電壓保持不變，最好的方法是能夠自動調(diào)節(jié)，在這里輸入電壓采用集成穩(wěn)壓芯片LM723，通過它可以自動調(diào)節(jié)。
[0006]誤差電壓放大器，電流穩(wěn)定度與放大器有直接關(guān)系，在大功率電源里基本上是倒數(shù)關(guān)系，采用LT1014作為誤差放大器，其具有1.2V/y V(RL=2KQ ),0.5V/μ V(RL=600 Ω )的高增益，300 μ V的低輸入失調(diào)電壓和1.5ηΑ的低失調(diào)電流，2.5 μ V/oC的低溫漂和0.55 μ V的低噪聲電壓。調(diào)整管采用復(fù)合管結(jié)構(gòu)，則復(fù)合管的基一射電壓1.4V，如果要求穩(wěn)流電源輸出電壓12V，那么就要求運放輸出電壓19.4V，如果運放用15V電壓供電，顯然不能輸出這么高的電壓。
[0007]輔助電源的設(shè)計，一部分是給運放供電的±15V的電源部分，該部分使用集成穩(wěn)壓器7815、7915來實現(xiàn)；另一部分是前面提到的穩(wěn)流源電路的輸入電壓Ui和基準電壓LM399的輸入電壓。穩(wěn)流源電路的輸入電壓Ui要求能夠提供大電流驅(qū)動能力，采用整流橋加集成穩(wěn)壓器外接晶體管擴流的方式實現(xiàn)，整流橋選用KBPC608其最大輸出電流6A，耐壓800V，集成穩(wěn)壓芯片選用LM723，其具有150mA的輸出電流，外接晶體管后輸出電流可以達到1A以上，輸出電壓2V?37V可調(diào)，具有0.01%的線性調(diào)節(jié)率，0.003% /oC的溫漂，0.05% /100hrs的長期穩(wěn)定性。外接擴流管采用兩個NPN三級管構(gòu)成的復(fù)合管實現(xiàn)。
[0008]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述的采樣電阻可以使用溫度系數(shù)為5ppm/0C錳銅絲或錳銅板材制成。
[0009]本實用新型的有益效果:由于采用了上述結(jié)構(gòu)和硬件使得本實用新型具有溫度穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性，實用性強。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0011]一種分光光度計用高精度恒流源，包括調(diào)整管、采樣電阻、基準電壓、誤差放大器和輔助電源，采用LM399來提供基準電壓，其自帶內(nèi)部溫度穩(wěn)定器和熱保溫罩，能將芯片溫度自動調(diào)節(jié)到90，具有很好的溫度穩(wěn)定性(lppm/0C)和長期穩(wěn)定性(20ppm/kH)，并且可以在很大范圍的電壓(9?40V)、電流(0.5~10mA)和溫度(0~700C)范圍內(nèi)工作，反向擊穿電壓為6.95V，可以通過小電流分壓器(一般可以用兩個串連的精密電阻來實現(xiàn))對其分壓，從而得到不同的基準電壓值。另外LM399的儲藏溫度范圍為-650C?1500C，也可以滿足我們儀器對于低溫和高溫檢驗的要求。對于采樣電阻而言，通常影響其發(fā)生變化的主要是溫度，所以應(yīng)選擇低溫度系數(shù)的高精度采樣電阻，例如錳銅絲或錳銅板材制成的電阻，溫度系數(shù)約5ppm/0C。另一方面由于采樣電阻與負載串連這樣流過的電流通常比較大，因此溫度也會隨之上升，此時應(yīng)減小電流密度和增加散熱面積從而避免因溫度過高導(dǎo)致阻值發(fā)生變化同時也防止過熱損壞。
[0012]調(diào)整管的選擇，由于穩(wěn)流電源的輸出電流全部流過調(diào)整管，因此調(diào)整管上的功耗也很大，必須選擇大功率的晶體管，為了使放大器能夠推動，在這里采用復(fù)合管結(jié)構(gòu)，由一只達林頓三極管TIP122和功率管UC508A復(fù)合而成，UC508A的最大輸出電壓可以達到8A。通常流過調(diào)整管的電流和承受的電壓是變化的，在極限情況下即最小輸出電壓和最大輸出電壓時，為了防止調(diào)整管功率損耗不致過大又要防止它進入飽和狀態(tài)，最好采用穩(wěn)流電源的輸入電壓隨其輸出電壓的改變而進行調(diào)節(jié)，使調(diào)整管的集一射電壓保持不變。比較簡單的辦法是采用調(diào)壓變壓器用人工的方法參與調(diào)節(jié)，這就要求對輸入電壓和輸出電壓進行監(jiān)視，隨時調(diào)節(jié)，增加了勞動強度，最好的方法是能夠自動調(diào)節(jié)，在這里輸入電壓采用集成穩(wěn)壓芯片LM723，通過它可以自動調(diào)節(jié)。
[0013]誤差電壓放大器，電流穩(wěn)定度與放大器有直接關(guān)系，在大功率電源里基本上是倒數(shù)關(guān)系，采用LT1014作為誤差放大器，其具有1.2V/y V(RL=2KQ ),0.5V/μ V(RL=600 Ω )的高增益，300 μ V的低輸入失調(diào)電壓和1.5ηΑ的低失調(diào)電流，2.5 μ V/oC的低溫漂和0.55 μ V的低噪聲電壓。此外還要注意防止放大器進入飽和。圖2所示的穩(wěn)流源電路中，Eg取值愈大，穩(wěn)定性愈好，但是隨著取值的增大RO上的功耗也會隨之增加，如果基準電壓取6V，調(diào)整管采用復(fù)合管結(jié)構(gòu)，則復(fù)合管的基一射電壓1.4V，如果要求穩(wěn)流電源輸出電壓12V，那么就要求運放輸出電壓19.4V，如果運放用15V電壓供電，顯然不能輸出這么高的電壓。
[0014]輔助電源的設(shè)計，一部分是給運放供電的±15V的電源部分，該部分使用集成穩(wěn)壓器7815、7915來實現(xiàn)；另一部分是前面提到的穩(wěn)流源電路的輸入電壓Ui和基準電壓LM399的輸入電壓。穩(wěn)流源電路的輸入電壓Ui要求能夠提供大電流驅(qū)動能力，采用整流橋加集成穩(wěn)壓器外接晶體管擴流的方式實現(xiàn)，整流橋選用KBPC608其最大輸出電流6A，耐壓800V，集成穩(wěn)壓芯片選用LM723，其具有150mA的輸出電流，外接晶體管后輸出電流可以達到1A以上，輸出電壓2V?37V可調(diào)，具有0.01%的線性調(diào)節(jié)率，0.003% /oC的溫漂，0.05% /100hrs的長期穩(wěn)定性。外接擴流管采用兩個NPN三級管構(gòu)成的復(fù)合管實現(xiàn)。
[0015]印刷板部分，可以在輸人放大器兩輸入端周圍設(shè)置一個地線屏蔽環(huán)以抑制干擾。
[0016]可以采用引線將電壓調(diào)整芯片和大功率晶體管引出和其它部分分開安裝，并增加散熱風(fēng)扇控制溫升。
【主權(quán)項】
1.一種分光光度計用高精度恒流源，包括調(diào)整管、采樣電阻、基準電壓、誤差放大器和輔助電源，其特征在于: 采用LM399來提供基準電壓，具有很好的溫度穩(wěn)定性表現(xiàn)為lppm/oc，長期穩(wěn)定性表現(xiàn)為20ppm/kH，工作范圍為電壓9?40V、電流0.5~10mA、溫度0~700C，反向擊穿電壓為6.95V，儲藏溫度范圍為-650C?1500C ； 所述的調(diào)整管，采用復(fù)合結(jié)構(gòu)，由一只達林頓三極管TIP122和功率管UC508A復(fù)合而成，UC508A的最大輸出電壓為8A ； 所述的誤差電壓放大器，選用LT1014作為誤差放大器，其具有1.2V/yV，RL=2KΩ ,0.5V/ μ V，RL=600 Ω，的高增益，300 μ V的低輸入失調(diào)電壓和1.5ηΑ的低失調(diào)電流，2.5 μ V/oC的低溫漂和0.55 μ V的低噪聲電壓； 所述的輔助電源，給運放供電的土 15V的電源部分，使用集成穩(wěn)壓器7815、7915來實現(xiàn)，穩(wěn)流源電路的輸入電壓Ui采用整流橋加集成穩(wěn)壓器外接晶體管擴流，整流橋選用KBPC608，其最大輸出電流6Α，耐壓800V，集成穩(wěn)壓芯片選用LM723，其具有150mA的輸出電流，外接晶體管后輸出電流可以達到1A以上，輸出電壓2V?37V可調(diào)，具有0.01 %的線性調(diào)節(jié)率，0.003% /oC的溫漂，0.05% /100hrs的長期穩(wěn)定性，外接擴流管采用兩個NPN三級管構(gòu)成的復(fù)合管實現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分光光度計用高精度恒流源，其特征在于:所述的采樣電阻使用溫度系數(shù)為5ppm/0C錳銅絲或錳銅板材制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分光光度計用高精度恒流源，其特征在于:印刷板部分，在輸人放大器兩輸入端周圍設(shè)置一個地線屏蔽環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分光光度計用高精度恒流源，其特征在于:采用引線將電壓調(diào)整芯片和大功率晶體管引出和其它部分分開安裝，并增加散熱風(fēng)扇控制溫升。
【專利摘要】一種分光光度計用高精度恒流源，包括調(diào)整管、采樣電阻、基準電壓、誤差放大器和輔助電源，采用LM399來提供基準電壓，調(diào)整管，采用復(fù)合結(jié)構(gòu)，由一只達林頓三極管TIP122和功率管UC508A復(fù)合而成，誤差電壓放大器，選用LT1014作為誤差放大器，輔助電源整流橋選用KBPC608，針對電路的布局和安裝給出了合理的解決方案。具有很好的溫度穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性，具有很高的精度，完全能夠滿足分光光度計光源對電源的要求，實用價值很高，具有很好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】G05F1-56, G01N21-31
【公開號】CN204314760
【申請?zhí)枴緾N201420664565
【發(fā)明人】夏子涵
【申請人】成都市創(chuàng)為凱科技信息咨詢有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年11月10日