一招学会运放设计——恒温控制

相关实验

一招学会运放设计——温控电子负载

知识回顾

在一招学会运放设计——温控电子负载一讲里，我们讨论了利用运放的“虚短路”设计等式关系，实现所需的电路功能。本讲继续使用运放的“虚短路”来设计一个温控电路，给电子负载的散热片进行恒温散热。

关键字：虚短路，温敏电阻，三极管恒流，运放

设计等式：

检测温度有很多传感器，本电路使用温敏电阻作为温度传感器。对动小风扇电机用三极管恒流电路。温控的参考电压由硬木课堂的HSS产生，也可以用电位器分压产生。温敏电阻和三极管共同贴在散热片上，靠近贴。

先看温敏电阻特性。测试常温下电阻在8KΩ左右。温度升高电阻降低。这个变化的方向很重要，关系到负反馈的连接方式。

设计温敏电阻的分压。一是要考虑方便对±5V供电的运放作为输入。二是要考虑电流要小，避免温敏电阻发热。所以使用了200K，温敏电阻放低端，分压在190mV以下。

使电压U1保持恒定，则温度恒温。用Uref来设置U1的保持值。则等式为

U1= Uref

设计负反馈：

分压的U1是温度越高，电压越低。风扇转速是电流越大转速越快。三极管恒流是运放输出电压越高电流越大。所以U1作为负反馈。

变量	变化关系
U1	温度 ↑	U1 ↓
转速	电流 ↑	转速 ↑
电流	运放输出电压 ↑	电流 ↑

负反馈过程如图，温度升上去就会被拉下来，温度过低就又升上去。负反馈使U1保持在B点，也就是温度被稳定在B点。

负反馈电路如下

实物图

使用口袋仪器测试恒温控制

信号源S1输出直流设置100mV参考

示波器3综测试，如原理图里的测试点。黄色是温敏电阻的分压。蓝色是参考电压。红色是运放输出控制风扇。

可以看到黄色线随温度升高，电压下降。当到蓝色线参考电压时，风扇启动，进行风冷。运放在负反馈作用下调节风扇转速，使黄色线始终保持在蓝色线。实现了温度恒定。

变换期望温度测试一下

将S1的参考电压调整到150mV。这时相当于设定了更低的温度期望。风扇开始转快，黄色线向蓝色靠拢，最终保持一致。稳定在期望温度上。