开题报告-数控直流电流源设计.pdfVIP

一、选题的依据及意义：

（一）选题依据

现在大型LED电子屏，恒流步进电机等流源器件的日益广泛普及，使得恒流电流源的

实用价值大大的增加，电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于

各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系

统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术

革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控

电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度,

现有基于传统的模拟电路的电流源虽然可实现高精度、宽电流范围输出，但其结构复杂，调

整困难，指示不直观，电流值固定，或是有限数值档的电流值输出，不便于通用。而目前数

控直流电流源一般采用运放构成的电流电压转换电路与单片机结合，设计方案大多为开环系

统，主控制器仅用于数字给定及显示，没有对输出电流进行检测和控制。

数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，数字化能够减少生产过程

的不确定因素和人为参与的环节数，有效解决电源模块中诸如可靠性智‘能化和产品一致性

等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性。

（二）选题意义

作为常用的电子仪器在学校和研发和检测部门都有着相当广泛的应用，特别在电路原理

实验和电子元件老化中都离不开电流源。本课题主要研究的是基于单片机的数控电流源的设

计，恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源，因此，恒流源的应用范围非常广泛，并且

在许多情况下是必不可少的。当前，国内外在电源产业,占主导地位的产品主要有各种线性

稳压电源、通用AC/DC开关电源,DC/DC开关电源,大功率高频高压直流稳压电源、绿色照

明电源等。但它们具有各自的缺陷难以克服，而现有的基于传统模拟电路的电流源虽然可以

实现高精度、宽电流范围输出，但其结构复杂,调整困难，指示不直观。一般的恒流电流源

往往是电流值固定，或是仅有几个有限数值档的电流值输出，不便于通用。精度上，传统电

流源的调整大多数采用旋转电位器的方式，在调整时电流值主要的刻度有限，读数范围不大，

仅仅靠电位器上的几个刻度对操作者的技巧要其比较高，，无法做到精确步进，同时误差也

比较大。由于单片机技术的不断发展和D/A元件的普及使用时的数控电源成为可能，数控

电流源不论是在控制精度还是在可操作性上都有传统电源无法比拟的优势，由于单片机的使

用的普遍化，使得数控直流电流源与传统电源的成本日益接近。

二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：

为了提高恒流源的精度及稳定性,提出一种基于mos场效应管的恒流源原理及其制作过

程，电路采用闭环反馈控制，在0mA～5000mA电流连续可调，在设计中对电路关键元件

场效应管、采样电阻的选取进行了必要的说明；分析了影响恒流源稳定性的各种因素，针对

器件的焊接提出了具体指导意见，同时深入探讨了实际设计中出现的功耗与散热问题。通过

实际测试，本恒流源电流稳定度优于0.5%，可应用于计量与检测领域。

设计了一种高稳定的数控直流恒流源。以单片机为控制核心，采用模拟比较器反馈控制

和A/D、D/A转换器的数字反馈控制，提高了输出电流的稳定性和精度。经实际测试，该恒

流源纹波电流小、步进调整功能可靠。恒流值给定和测试精度、变负载恒流稳定性均基本达

到0.1%水平。

针对在测量领域中,如何得到高质量的恒流源，介绍了一种精密程控恒流源的电路设计

与系统误差分析。采用单片机控制,通过与电压电流转换电路相结合得到恒流源,可以根据需

要以实现电流可预置、可连续调整的功能。电路采用了低噪声、低漂移集成运算放大器,有

利于提高输出电流指标。该精密恒流源具有自动化程度高、测量准确度及分辨率高、性能稳

定、使用灵活方便、带负载能力强等特点,稳定度可达5×10-5。

研究一种应用混合集成电路技术实现的新型高精度和高温度稳定性的恒流源,以适应当

前系统对恒流源高精度、高温度稳定性和较大电流的需求。在详细分析电路结构和工作原理

的基础上,讨论如何提高电路的精度和温度稳定性,并给出具体的解决方案,对关键部分给出

了设计电路图,最后对采样电阻的设计和布线艺术给出了合理的方案。投片测试分析表明:

该设计安全可靠,达到高温度稳定性和高精度设计目标。该电路具有较小的体积和较好的性

能,满足型号系统的要求。灵活的设计方式使其具有较好的使用价值和应用前景。

恒流源在实际工程中是一种用途广泛的检测设备。本设计基于AT89