数控直流恒流源设计毕业论文

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1、第1章数控直流恒流源概述1.1数控直流恒流源的简介随着电子技术的发展，数字电路应用领域的扩展，现今社会，产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势，设备的性能，价格，发展空间等备受人们的关注，尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关注。性能好的电子设备，首先离不开稳定的电源，电源稳定度越高，设备和外围条件越优越，那么设备的寿命更长。基于此，人们对数控恒定电流器件的需求越来越迫切．当今社会，数控恒压技术已经很成熟，但是恒流方面特别是数控恒流的技术才刚刚起步有待发展，高性能的数控恒流器件的开发和应用存在巨

2、大的发展空间，本文正是应社会发展的要求，研制出一种高性能的数控直流恒流源。本数控直流恒流源系统输出电流稳定，不随负载和环境温度变化，并具有很高的精度，输出电流误差范围±5mA，输出电流可在20mA~2000mA范围内任意设定，因而可实际应用于需要高稳定度小功率恒流源的领域。1.1.1恒流源的概念恒流源是输出电流保持恒定的电流源，而理想的恒流源应该具有以下特点：1、不因负载(输出电压)变化而改变；2、不因环境温度变化而改变；3、内阻为无限大（以使其电流可以全部流出到外面）。恒流源的基本原理：基本的恒

3、流源电路主要是由输入级和输出级构成，输入级提供参考电流，输出级输出需要的恒定电流。1.1.2构成恒流源基本原则231、对恒流源电路的要求：恒流源电路就是要能够提供一个稳定的电流以保证其它电路稳定工作的基础。即要求恒流源电路输出恒定电流，因此作为输出级的器件应该是具有饱和输出电流的伏安特性。这可以采用工作于输出电流饱和状态的BJT或者MOSFET来实现。为了保证输出晶体管的电流稳定，就必须要满足两个条件：a）其输入电压要稳定——输入级需要是恒压源；b）输出晶体管的输出电阻尽量大（最好是无穷大）——输

4、出级需要是恒流源。232、对于输入级器件的要求：因为输入级需要是恒压源，所以可以采用具有电压饱和伏安特性的器件来作为输入级。一般的PN结二极管就具有这种特性——指数式上升的伏安特性；另外，把增强型MOSFET的源-漏极短接所构成的二极管，也具有类似的伏安特性——抛物线式上升的伏安特性。在IC中采用二极管作为输入级器件时，一般都是利用三极管进行适当连接而成的集成二极管，因为这种二极管既能够适应IC工艺，又具有其特殊的优点。对于这些三极管，要求它具有一定的放大性能，这才能使得其对应的二极管具有较好的恒

5、压性能。3、对于输出级器件的要求：如果采用BJT，为了使其输出电阻增大，就需要设法减小Early效应（基区宽度调制效应），即要尽量提高Early电压。如果采用MOSFET，为了使其输出电阻增大，就需要设法减小其沟道长度调制效应和衬偏效应。因此，这里一般是选用长沟道MOSFET，而不用短沟道器件。1.2数控直流恒流源的设计目标和要求凌阳SPCE061A单片机送出相应的数字信号，经过D/A转换、信号放大、电平转换、压控恒流源，再输出所需电流；实际输出的电流经过精密电阻变成取样电压信号，经高输入阻抗放大

6、器、A/D转换器，将信号反馈到凌阳SPCE061A单片机中构成闭环控制；通过液晶显示器显示此信号的值。最终达到以下几点要求：1、输出电流范围为20mA～2000mA，步进1mA。2、输出电压范围为0V～24V。3、可同时显示电流的给定值和实测值。4、改变负载电阻，输出电压在24V以内变化时，输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1%+1mA。5、纹波电流≤0.2mA。23第2章设计方案对于数控制流恒流源的设计，我们考虑了三个设计方案。根据题目要求，下面对整个系统的方案进行论证。2.1方案一：采用开

7、关电源的恒流源采用开关电源的恒流源电路如图2-1所示。当电源电压降低或负载电阻Rl降低时，采样电阻RS上的电压也将减少，则SG3524的12、13管脚输出方波的占空比增大，从而BG1导通时间变长，使电压U0回升到原来的稳定值。BG1关断后，储能元件L1、E2、E3、E4保证负载上的电压不变。当输入电源电压增大或负载电阻值增大引起U0增大时，原理与前类似，电路通过反馈系统使U0下降到原来的稳定值，从而达到稳定负载电流Il的目的。图2-1 采用开关电源的恒流源方案一的优点和缺点：23优点：开关电源的功

8、率器件工作在开关状态，功率损耗小，效率高。与之相配套的散热器体积大大减小，同时脉冲变压器体积比工频变压器小了很多。因此采用开关电源的恒流源具有效率高、体积小、重量轻等优点。缺点：开关电源的控制电路结构复杂，输出纹波较大，在有限的时间内实现比较困难。2.2方案二：采用集成稳压器构成的开关恒流源系统电路构成如图2-2所示，MC7805为三端固定式集成稳压器，调节，可以改变电流的大小，其输出电流为：，式中为MC7805的静态电流，小于10mA。当较小即输出电流较大时，可以忽略，当负载电阻