基于单片机数控恒流源设计_张玉宝.pdf.doc

基于单片机的数控恒流源的设计 张玉宝1 ,曹会云1 ,张滨2 (1.内蒙古科技大学, 内蒙古包头 014010;2.哈尔滨电工仪表研究所, 哈尔滨 150081) 摘要:该数控恒流源基于单片机控制 ,采用模块化设计, 提高了恒流源的输出精度和稳定度。通过开关和键盘 来设置输出电流值,配合 INTELAT89C55单片机的编程实现数字控制和显示;同时用 DAC0832实现 D/A转换, 输出模拟控制电压,再由运算放大器和功率三极管组成的深度电流负反馈系统来实现输出电流的恒定。经过 实验及 MATLAB仿真分析, 测出系统的输出电流误差小于 1mA,纹波电流不大于 0.2mA。 关键词 :数控直流恒流源;运算放大器 ;DAC0832 中图分类号 :TM932 文献标识码:B 文章编号:1001 -1390(2011)06 -0075 -04 TheDesignofNumericalControlConstantCurrentSource BasedonMicrocontroler ZHANGYu-bao1, CAOHui-yun1, ZHANGBin2 (1.InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology, Baotou014010, InnerMongolia, China. 2.HarbinResearchInstituteofElectricalInstrumentation, Harbin150081, China) Abstract:Thenumericalcontrolconstantcurentsourceusesmicrocontroler scontrolandmodularity sdesigntoim-proveitsoutputaccuracyandstability.Itusestheswitchandthekeyboardtosettheoutputcurentvaluetoachieve digitalcontrolanddisplaywithINTELAT89C55 microcontroler sprogramming.Atthesametime, itachievesD/A converterwiththeDAC0832 tooutputanalogcontrolvoltagethenthedepthofthecurrentnegativefeedbacksystem composedbyoperationalamplifierandpowertransistortoachieveaconstantoutputcurrent.Throughexperimentsand MATLABsimulation, itmeasuresthesystemoutputcurenterorlessthanonemiliampereandripplecurrentlessthan 0.2 miliampere. Keywords:numericalcontroledconstant-currentsource, operationalamplifier, DAC0832 0 引 言 恒流源也称电流源或稳流源。能够向负载提供 恒定电流的电源称作恒流源。理想的恒流源其输出 是绝对不变的,但实际的恒流源只能在一定范围内保 持输出电流的稳定性 ,只有有限的几档电流值 , 稳定 性比较低, 通用性不强[ 1 -2] 。目前, 恒流源被广泛用 于传感技术、电子测量仪器、现代通信、激光、超导等 高新技术领域、并且有良好的发展前景。 恒流源有多种设计方法 ,其中最简单的恒流源电 路是由 FET或恒流二极管构成 , 它的电流值比较有 限而且稳定度比较差。传统的恒流源电路采用调整 管 ,主要特点在于它输出采用线性调压电源 , 以改变 其基准电压的方式来使步进增加或减少, 这样整流滤  波后的纹波对输出影响比较大。开关电源调整方式 的恒流源, 采用了开关电源来实现输出电压调整, 由于它工 作在饱和区和截止区 ,因而本身功耗小, 电源效率高, 但相对调整管方式, 开关电源存在纹波大的特 点[ 3 -4] 。本方案采用了单片机控制 , 使电流档数增 多,控制方便,提高了输出精度和稳定度。 1 系统组成和工作原理 本数控恒流源系统可分为单片机控制部分、变压 整流和供电部分、A/D和 D/A转换电路、恒流源电 路、键盘或显示器接口电路等几部分组成。系统框图 如图 1所示。 — 75 — 图 1 数控恒流源系统框图 Fig.1 Functionalblockdiagramofthenumerical controlconstantcurrentsource 系统采用 AT89C55单片机为